[发明专利]一种机械破岩模型实验监测系统及使用方法

权利要求书

1.一种机械破岩模型实验监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：

岩样内部受力检测系统，包括光源、光纤传感器、测力变送器；所述光纤传感器安装于岩样内部，通过光纤一端与所述光源相连接，另一端与所述测力变送器相连接；

所述光纤传感器在岩样内部至少呈三层布置，每一层所述光纤传感器距岩样上表面垂直距离分别间隔第一距离、第二距离和第三距离。

在破岩实验时，所述光纤传感器根据压力变化输出不同的光信号，所述测力变送器根据接收到的不同的光信号生成对应的压力信号，从而获得岩样内部受力状况数据。

2.如权利要求1所述监测系统，其特征在于，每一层所述光纤传感器分两组，每组多根，分别平行均匀摆放，且两组所述光纤传感器相互垂直交叉。

3.如权利要求1所述破岩实验检测系统，其特征在于，所述装置还包括：岩样表面扫描系统、超声监控系统、岩样表面受力监测系统。

4.如权利要求2所述破岩实验监测系统，其特征在于，所述岩样表面扫描系统，包括多台三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪采集岩样表面三维点云数据，根据所述三维点云数据构建岩样表面扫描模型，破岩实验时，根据实时变化岩样表面扫描模型，监测岩样表面状态。

5.如权利要求2所述破岩实验监测系统，其特征在于，所述超声监控系统，包括超声传感器，所述超声传感器通过采集在破岩实验过程中岩样表面产生的瞬态弹性超声波，获得不同岩样表面在破岩实验中超声定位信息，从而分析判断岩样在破岩实验过程中的损伤位置信息。

6.如权利要求5所述破岩实验监测系统，其特征在于，所述超声传感器有多个，均匀安装固定于岩样的四侧表面。

7.如权利要求2所述破岩实验监测系统，其特征在于，所述岩样表面受力监测系统，包括三维压力传感器，用于采集破岩实验过程中岩样表面三维压力。

8.如权利要求7所述破岩实验监测系统，其特征在于，所述三维压力传感器安装于破岩刀具固定处，在破岩实验过程中，所述三维压力传感器直接收集破岩刀具的三维压力。

9.如权利要求5所述破岩实验监测系统，其特征在于，相对的两个侧面，多个所述超声传感器沿岩样中心呈对称分布。

10.一种机械破岩模型实验监测系统使用方法，应用于权利要求1-9所述破岩实验监测系统其特征在于，方法包括：

制备岩样，并按要求在岩样内部至少呈三层布置光纤传感器，每一层光纤传感器分两组，每组多根，分别平行均匀摆放，且两组光纤传感器相互垂直交叉，每一层光纤传感器距岩样上表面一定距离；

将制备好的岩样固定于破岩实验平台上；

在固定好的岩样按要求布置好三维激光扫描仪，在岩样侧面按要求布置好多个超声传感器；

进行破岩实验，通过三维压力传感器采集岩样表面所受的三维压力值；通过三维激光扫描仪采集岩样表面三维点数据，获得岩样表面实时三维扫描模型；通过岩样内部光纤传感器采集距岩样上表面一定距离的岩样内部压力；通过超声传感器获得岩样表面产生的瞬态弹性超声波，获得不同岩样表面在破岩实验中超声定位信息，从而分析判断岩样在破岩实验过程中的损伤位置信息；

重复多次破岩实验，获得多组对应数据，并对所获得的数据进行分析；

最终获得，岩样表面三维压力的变化规律；岩样表面形貌变化规律；岩样内部受力的变化规律；岩样表面损伤位置变化规律。