[发明专利]一种热力耦合条件下煤岩薄板平面应力状态试验装置与试验方法

摘要

一种热力耦合条件下煤岩平面薄板试验装置及试验方法，属于岩体力学与工程技术领域范畴，其特征在于该装置由轴向应变约束系统1、平面加载系统2、底部温控及支撑调整组件系统3、声发射监测系统4、可视化监测系统5以及应力‑变形测试系统6 六大系统组成，可模拟热力耦合条件下，处于平面应力状态的煤岩平面煤岩薄板试件力学特性试验，通过声发射监测系统4、可视化监测系统5以及应力‑变形测试系统6全程监测平面煤岩薄板试件在热力耦合条件下的裂缝的起裂、扩展特性，观察和分析掌握热力耦合条件下裂缝的形成及扩展机理，为平面煤岩薄板试件热力耦合作用下的破裂提供理论基础和实验依据。

主权项

1.一种热力耦合条件下煤岩薄板平面应力状态试验装置，其特征在于是一种模拟在双向应力作用下，温度达400℃环境条件下煤岩薄板平面应力状态的试验装置，该试验装置由轴向应变约束系统(1)、平面加载系统(2)、底部温控及支撑调整组件系统(3)、声发射监测系统(4)、可视化监测系统(5)以及应力‑变形测试系统(6)六大系统组成，其所述的轴向应变约束系统(1)由联接轴向油缸的轴向轴套(13)、可隔绝高温热传递的轴向耐高压隔热传压板(11)、起传力作用的轴向传压杆(7)、传力圈梁(10)、能覆盖扁平自适应压头(20)的耐高温高压透明玻璃盖板(9)组成，该系统实现对平面薄板的纵向位移约束；其所述的平面加载系统(2)由可联接真三轴侧向油缸的平面水平加载轴套(16)、可隔绝高温热传递的平面水平方向耐高压隔热板(15)、起传力作用的组合传力扁杆(19)和扁平自适应压头(20)组成，该系统实现对煤岩平面薄板试件(8)施加平面载荷；其所述的底部温控及支撑调整组件系统(3)由对煤岩平面薄板试件(8)直接加热的底部温控加热垫板(23)、可隔绝高温热传递的底部耐高压隔热板(22)以及可调节压力室位置平衡的底部模型支撑调整组件(21)组成，该系统实现对煤岩平面薄板试件(8)支撑及施加温度控制；其所述的声发射监测系统(4)由目前国内外广泛使用的耐高温陶瓷声发射探头(25)以及声发射处理装置组成，该系统实现监测煤岩平面薄板试件(8)的三维定位，用来监测煤岩平面薄板试件(8)裂纹的起裂和扩展演化过程；其所述的可视化监测系统(5)由可记录煤岩平面薄板试件(8)裂纹起裂和扩展的目前广泛应用的记录速度达5000帧/秒以上的高速摄像机组成，该系统实现全程可视化记录；其所述的应力‑变形测试系统(6)由各子系统中记录压力、应变的目前已经广泛使用的高精度传感器组成，该系统实现试验过程数字化控制及数据采集。