CN112577829A - 一种微波作用岩石试件强度测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微波作用岩石试件强度测量系统，包括支撑装置、试验舱、强度试验装置、液压加载装置和微波发射装置。所述试验舱设置于所述支撑装置上；所述强度试验装置设置于所述试验舱内，所述强度试验装置上设置有岩石试件；所述液压加载装置的固定端设置于所述支撑装置上，所述液压加载装置的活动端作用于所述岩石试件上；所述微波发射装置设置于所述试验舱上，所述微波发射装置作用于所述岩石试件上。通过试验舱、强度试验装置和微波发射装置等装置的配合，针对性研究岩石试件微波的功率时长与岩石强度之间相关关系。通过微波发射装置能够将微波加载于岩石试件上，了解微波对于岩石强度的作用；试验舱起到隔绝作用，将微波限制在试验舱以内。

Description

一种微波作用岩石试件强度测量系统

技术领域

本发明涉及岩石力学设备技术领域，涉及一种强度测量装置，尤其涉及一种用于研究微波作用下岩石试件强度的测量装置。

背景技术

人类文明的发展与矿物资源的高效利用密不可分，特别是十八世纪六十年代以来，人类进入工业革命后，机器逐渐取代人力，成本重要的生产资源和生产工具，而机器的运转离不开矿物资源，基于此，矿物资源日益紧张。随着地球浅部矿物资源逐渐枯竭，面向地表深部的矿产资源开采已然趋于常态。

在面向地表深部的矿产资源开采中，如何有效破碎岩石成为研究的热点。传统方式主要是通过是利用钻头进行岩石破碎，然而这种原始的破岩方式受岩石强度过大和钻头易磨损等因素限制，存在效率低和成本高等问题。近年来，微波由于其使用简单、加热迅速以及无二次污染等优点，被引入到岩石破碎之中，微波破岩作为一种新型破岩方法，得到业界学者的广泛关注。相关研究已经证明，微波作用可以大幅降低岩石的强度甚至导致岩石熔融剥落，微波技术在破碎岩石领域具备较好的应用前景。

现有技术中，微波破岩尚处于研究的起步阶段，业界对于微波的功率时长与岩石强度之间的相关尚未明确，这严重制约了微波破岩的广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种微波作用岩石试件强度测量系统，有助于针对性地研究微波的功率时长与岩石强度之间的相关关系，对于将微波技术在破碎岩石领域的推广应用具有重要意义。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种微波作用岩石试件强度测量系统，包括：

支撑装置；

试验舱，所述试验舱设置于所述支撑装置上；

强度试验装置，所述强度试验装置设置于所述试验舱内，所述强度试验装置上设置有岩石试件；

液压加载装置，所述液压加载装置的固定端设置于所述支撑装置上，所述液压加载装置的活动端作用于所述岩石试件上；

微波发射装置，所述微波发射装置设置于所述试验舱上，所述微波发射装置作用于所述岩石试件上。

与现有技术相比，本技术方案的有益效果是：通过试验舱、强度试验装置和微波发射装置等装置的配合，针对性研究岩石试件微波的功率时长与岩石强度之间相关关系。一方面，通过微波发射装置能够将微波加载于岩石试件上，了解微波对于岩石强度的作用；另一方面，试验舱起到一定程度的隔绝作用，将微波限制在试验舱以内。

进一步地，所述支撑装置包括：

工作台，所述工作台水平设置；

加载框体，所述加载框体固定设置于所述工作台上；

顶板，所述顶板固定设置于所述加载框体上，所述液压加载装置的固定端设置于所述顶板上。

采用上述方案的有益效果是：通过工作台、加载框体和顶板组成支撑装置，起到结构支撑作用，试验舱、强度试验装置、液压加载装置和微波发射装置等装置都是直接或者间接设置于支撑装置上。

进一步地，所述液压加载装置包括：

纵向加载装置，所述纵向加载装置固定设置于所述加载框体上；

恒刚度提供组件，所述恒刚度提供组件固定设置于所述纵向加载装置的下端。

采用上述方案的有益效果是：通过纵向加载装置提供向下的荷载，而通过恒刚度提供组件则能够保证施加在岩石试件上的压力趋向稳定，使得实验测量结果更加准确。

进一步地，所述试验舱包括：

金属层腔体和隔热层腔体，所述金属层腔体和所述隔热层腔体均为立方腔体结构，所述金属层腔体套设于所述隔热层腔体内，所述金属层腔体和所述隔热层腔体组成双层结构；

侧开门，所述金属层腔体和所述隔热层腔体的侧面设置有取放通孔，所述侧开门设置于所述取放通孔上；

底座，所述底座水平设置，所述底座位于所述金属层腔体的底面，所述底座上设置有两条相互平行的导向轨道。

采用上述方案的有益效果是：金属层腔体和隔热层腔体组成双层结构，一方面起到吸收微波的作用，防止试验舱内的微波辐射到试验舱以外；另一方面还能起到隔热作用，保证操作人员的安全。

进一步地，所述强度试验装置包括：

强度试验上部，所述强度试验上部贯穿设置有一加载柱，所述加载柱的上端受所述液压加载装置的作用而向下施加荷载；

第一强度试验下部和第二强度试验下部，所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部位于所述强度试验上部的下方，所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部均设置有导轨凸起，所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部通过所述导轨凸起与所述导向轨道的配合而活动设置于所述底座上。

采用上述方案的有益效果是：通过强度试验上部、第一强度试验下部和第二强度试验下部组成强度试验装置，对接液压加载装置后能够对岩石试件进行抗拉、压和剪切强度等多方面测试，具有结构简单的适用范围广等优点。

进一步地，所述强度试验上部的内部设置有升降调节螺母和升降调节螺栓，所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部上设置有内螺纹通孔；

所述升降调节螺栓自上而下穿过所述强度试验上部，所述升降调节螺栓装配于所述升降调节螺母上后与所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部上的内螺纹通孔螺纹配合。

采用上述方案的有益效果是：可根据岩石试件的大小来调整强度试验上部和第一强度试验下部与第二强度试验下部之间的距离，以适用不同体积的岩石试件。

进一步地，所述第一强度试验下部的侧面设置有第一水平调节螺杆，所述第一水平调节螺杆与设置于所述试验舱的侧面上的第一水平调节螺母螺纹配合，所述第一水平调节螺杆穿过所述试验舱的侧面与所述第一强度试验下部固定连接，所述第一水平调节螺杆用于调节所述第一强度试验下部沿着所述导向轨道水平移动；

所述第二强度试验下部的侧面设置有第二水平调节螺杆，所述第二水平调节螺杆与设置于所述试验舱的侧面上的第二水平调节螺母螺纹配合，所述第二水平调节螺杆穿过所述试验舱的侧面与所述第二强度试验下部固定连接，所述第二水平调节螺杆用于调节所述第二强度试验下部沿着所述导向轨道水平移动。

采用上述方案的有益效果是：通过第一水平调节螺杆和第二水平调节螺杆调节第一强度试验下部和第二强度试验下部之间的距离，以适用不同体积的岩石试件进行巴西劈裂试验。

进一步地，所述强度试验上部的下表面设置有上部凹槽，所述第一强度试验下部的上表面设置有第一下部凹槽，所述第二强度试验下部位的上表面设置有第二下部凹槽，所述第一下部凹槽和所述第二下部凹槽位于所述上部凹槽的下方；

所述强度试验上部和所述第一强度试验下部与所述第二强度试验下部之间还设置有试验夹具，所述试验夹具位于所述上部凹槽、所述第一下部凹槽和所述第二下部凹槽之间，所述试验夹具的中央自上而下设置有传力垫块和半球座，所述传力垫块的上端与所述加载柱的下端抵接，所述传力垫块的下端与所述半球座的上端抵接，所述半球座的下端露出于所述试验夹具以外；

所述强度试验上部设置有紧固螺栓，所述紧固螺栓穿过所述强度试验上部后将试验夹具固定于所述强度试验上部的下方。

采用上述方案的有益效果是：便于进行巴西劈裂试验。

进一步地，所述底座上设置有底托凹部，所述底托凹部位于两条所述导向轨道之间，所述底托凹部位于位于所述加载柱的正下方。

进一步地，所述微波发射装置包括微波源、耦合器、环形器、水负载、波导管和微波发射板；

所述微波源通过所述耦合器与所述波导管的一端相耦合，所述波导管的另一端与所述环形器的一端相连，所述环形器的另一端与所述微波发射板相连，所述微波发射板朝向所述强度试验装置内的岩石试件。

采用上述方案的有益效果是：通过微波源、耦合器、环形器、水负载、波导管和微波发射板组成的微波发射装置，能够将微波加载到岩石试件上。

附图说明

图1是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统的整体示意图。

图2是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统中支撑装置的示意图。

图3是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统中液压加载装置的示意图。

图4是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统中试验舱的示意图。

图5是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统中底座的示意图。

图6是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统中强度试验装置的示意图。

图7是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统中第一水平调节螺杆和第二水平调节螺杆的示意图。

图8是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统中强度试验上部和第一强度试验下部或第二强度试验下部的示意图。

图9是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统中试验夹具的示意图。

图10是本发明一种微波作用岩石试件强度测量系统中微波发射装置的示意图。

图中，各标号所代表的部件列表如下：

支撑装置1、试验舱2、强度试验装置3、液压加载装置4、微波发射装置5；

工作台101、加载框体102、顶板103；

金属层腔体201、隔热层腔体202、底座203、导向轨道204；

强度试验上部301、加载柱302、第一强度试验下部303、第二强度试验下部304、导轨凸起305、升降调节螺母306、升降调节螺栓307、第一水平调节螺杆308、第一水平调节螺母309、第二水平调节螺杆310、第二水平调节螺母311、试验夹具312、传力垫块313、半球座314、紧固螺栓315、底托凹部316；

纵向加载装置401、恒刚度提供组件402；

微波源501、耦合器502、环形器503、水负载504、波导管505、微波发射板506。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

在面向地表深部的矿产资源开采中，如何有效破碎岩石成为研究的热点。传统方式主要是通过是利用钻头进行岩石破碎，然而这种原始的破岩方式受岩石强度过大和钻头易磨损等因素限制，存在效率低和成本高等问题。近年来，微波由于其使用简单、加热迅速以及无二次污染等优点，被引入到岩石破碎之中，微波破岩作为一种新型破岩方法，得到业界学者的广泛关注。相关研究已经证明，微波作用可以大幅降低岩石的强度甚至导致岩石熔融剥落，微波技术在破碎岩石领域具备较好的应用前景。

在将微波破岩这一项新技术推广开来之前，必须先对微波作用对岩石强度的影响进行详细、科学和系统的研究。现有技术中，微波破岩尚处于研究的起步阶段，业界对于微波的功率时长与岩石强度之间的相关尚未明确，这严重制约了微波破岩的广泛应用。

如图1所示，为了解决上述问题，本发明提供一种微波作用岩石试件强度测量系统，包括支撑装置1、试验舱2、强度试验装置3、液压加载装置4和微波发射装置5。支撑装置1的作用在于对整个微波作用岩石试件强度测量系统进行结构支撑，而液压加载装置4的作用在于提供荷载，以测量微波作用过后岩石试件的强度变化。

特别地，在本发明中，岩石试件强度测量系统还包括有试验舱2、强度试验装置3和微波发射装置5。强度试验装置3集成了抗拉、压和剪切强度等多方面测试功能；微波发射装置5能够发出微波，将微波加载在岩石试件上，而试验舱2则用于提供一个相对封闭的空间，防止微波影响外界环境。

所述试验舱2设置于所述支撑装置1上；所述强度试验装置3设置于所述试验舱2内，所述强度试验装置3上设置有岩石试件；所述液压加载装置4的固定端设置于所述支撑装置1上，所述液压加载装置4的活动端作用于所述岩石试件上；所述微波发射装置5设置于所述试验舱2上，所述微波发射装置5作用于所述岩石试件上。通过试验舱2、强度试验装置3和微波发射装置5等装置的配合，针对性研究岩石试件微波的功率时长与岩石强度之间相关关系。一方面，通过微波发射装置5能够将微波加载于岩石试件上，了解微波对于岩石强度的作用；另一方面，试验舱2起到一定程度的隔绝作用，将微波限制在试验舱2以内。

如图2所示，具体地，所述支撑装置1包括工作台101、加载框体102和顶板103；所述工作台101水平设置，所述加载框体102固定设置于所述工作台101上，所述顶板103固定设置于所述加载框体102上，所述液压加载装置4的固定端设置于所述顶板103上。通过工作台101、加载框体102和顶板103组成支撑装置1，起到结构支撑作用，试验舱2、强度试验装置3、液压加载装置4和微波发射装置5等装置都是直接或者间接设置于支撑装置1上，组成一个整体结构。

如图1和图3所示，所述液压加载装置4包括纵向加载装置401和恒刚度提供组件402；所述纵向加载装置401固定设置于所述加载框体102上，所述恒刚度提供组件402固定设置于所述纵向加载装置401的下端。所述纵向加载装置401位于试验舱2上方，纵向加载装置401的下端连接恒刚度提供组件402，并且恒刚度提供组件402与强度试验装置3的中加载柱302相接。通过纵向加载装置401提供向下的荷载，而通过恒刚度提供组件402则能够保证施加在岩石试件上的压力趋向稳定，使得实验测量结果更加准确可靠。

如图4所示，优选地，所述试验舱2包括金属层腔体201、隔热层腔体202和底座203；所述金属层腔体201和所述隔热层腔体202均为立方腔体结构，所述金属层腔体201套设于所述隔热层腔体202内，所述金属层腔体201和所述隔热层腔体202组成双层结构。另外，所述金属层腔体201和所述隔热层腔体202的侧面设置有取放通孔，所述侧开门设置于所述取放通孔上。所述试验舱2固定于工作台101上，试验舱2的舱体为双层结构，内层为金属材质如铝合金，外层为隔热材质如玻璃棉；所述试验舱2的一侧开有可以打开或者关上的侧开门，方便取放岩石试件以及对强度试验装置3进行调节。金属层腔体201和隔热层腔体202组成双层结构，一方面起到吸收微波的作用，防止试验舱2内的微波辐射到试验舱2以外；另一方面还能起到隔热作用，保证操作人员的安全。

如图4和图5所示，所述底座203水平设置，所述底座203位于所述金属层腔体201的底面，所述底座203上设置有两条相互平行的导向轨道204。简而言之，试验舱2内固定有底座203，底座203设置有导向轨道204以及进行抗压强度的底托凹部316，所述底托凹部316位于两条所述导向轨道204之间，所述底托凹部316位于位于所述加载柱302的正下方。在两条导向轨道204之间设置有底托凹部316，更加便于进行抗压强度测量。

如图6所示，优选地，所述强度试验装置3包括强度试验上部301、第一强度试验下部303和第二强度试验下部304。所述强度试验上部301贯穿设置有一加载柱302，所述加载柱302的上端受所述液压加载装置4的作用而向下施加荷载；所述第一强度试验下部303和所述第二强度试验下部304位于所述强度试验上部301的下方，所述第一强度试验下部303和所述第二强度试验下部304均设置有导轨凸起305，所述第一强度试验下部303和所述第二强度试验下部304通过所述导轨凸起305与所述导向轨道204的配合而活动设置于所述底座203上。第一强度试验下部303和第二强度试验下部304通过导轨凸起305与导向轨道204相接，将试验装置稳定置与底座203之上。

一般地，对岩石进行强度测量的方式主要包括单轴抗压、巴西劈裂和双面剪切等等，进行抗拉、压和剪切强度等多方面测试，而每种方式需要对应不同的测量设备。通过强度试验上部301、第一强度试验下部303和第二强度试验下部304组成强度试验装置3，对接液压加载装置4后能够对岩石试件进行抗拉、压和剪切强度等多方面测试，具有结构简单的适用范围广等优点。

如图6和图8所示，优选地，所述强度试验上部301的内部设置有升降调节螺母306和升降调节螺栓307，所述第一强度试验下部303和所述第二强度试验下部304上设置有内螺纹通孔；所述升降调节螺栓307自上而下穿过所述强度试验上部301，所述升降调节螺栓307装配于所述升降调节螺母306上后与所述第一强度试验下部303和所述第二强度试验下部304上的内螺纹通孔螺纹配合。设置有升降调节螺母306和升降调节螺栓307，可根据岩石试件的大小来调整强度试验上部301和第一强度试验下部303与第二强度试验下部304之间的距离，以适用不同体积的岩石试件。

如图1、图6和图7所示，优选地，所述第一强度试验下部303的侧面设置有第一水平调节螺杆308，所述第一水平调节螺杆308与设置于所述试验舱2的侧面上的第一水平调节螺母309螺纹配合，所述第一水平调节螺杆308穿过所述试验舱2的侧面与所述第一强度试验下部303固定连接，所述第一水平调节螺杆308用于调节所述第一强度试验下部303沿着所述导向轨道204水平移动。对应地，所述第二强度试验下部304的侧面设置有第二水平调节螺杆310，所述第二水平调节螺杆310与设置于所述试验舱2的侧面上的第二水平调节螺母311螺纹配合，所述第二水平调节螺杆310穿过所述试验舱2的侧面与所述第二强度试验下部304固定连接，所述第二水平调节螺杆310用于调节所述第二强度试验下部304沿着所述导向轨道204水平移动。

强度试验下部分为两个部分，分别是第一强度试验下部303和第二强度试验下部304，每部分都连接有延伸出试验舱2体外的螺杆相连接。通过在试验舱2外移动螺杆，可以对试验装置下部的位置进行调节。从而分别进行试件的拉，压及剪切试验。比如，在进行巴西劈裂测试时，需要将岩石试件平放，而不同体积的岩石试件，其水平方向上的投影覆盖范围不同。为了适用于更多的岩石试件，通过第一水平调节螺杆308和第二水平调节螺杆310调节第一强度试验下部303和第二强度试验下部304之间的距离，以适用不同体积的岩石试件进行巴西劈裂试验。

另外，在舱体外设置有第一水平调节螺母309和第二水平调节螺母311，通过第一水平调节螺杆308和第二水平调节螺杆310调节第一强度试验下部303和第二强度试验下部304之间的相对位置后，通过将第一水平调节螺母309和第二水平调节螺母311拧紧可以将第一强度试验下部303和第二强度试验下部304的相对位置固定下来，同时隔绝螺杆与舱体间的缝隙，保证腔体的密闭性。

如图8所示，优选地，所述强度试验上部301的下表面设置有上部凹槽，所述第一强度试验下部303的上表面设置有第一下部凹槽，所述第二强度试验下部304位的上表面设置有第二下部凹槽，所述第一下部凹槽和所述第二下部凹槽位于所述上部凹槽的下方。对应地，所述强度试验上部301和所述第一强度试验下部303与所述第二强度试验下部304之间还设置有试验夹具312，所述试验夹具312位于所述上部凹槽、所述第一下部凹槽和所述第二下部凹槽之间，。

如图9所示，优选地，所述试验夹具312的中央自上而下设置有传力垫块313和半球座314，所述传力垫块313的上端与所述加载柱302的下端抵接，所述传力垫块313的下端与所述半球座314的上端抵接，所述半球座314的下端露出于所述试验夹具312以外。另外，所述强度试验上部301设置有紧固螺栓315，所述紧固螺栓315穿过所述强度试验上部301后将试验夹具312固定于所述强度试验上部301的下方。

强度试验上部301中有试验夹具312，两侧中央具有紧固螺栓315，可以固定放入实验装置中的岩石试件，同时固定不同试验所用的测试用模具。在进行剪切试验时，强度试验装置3中具有不同的孔径模具；在进行抗拉试验时，具有所需的试验夹具312，上试验夹具312上设置有传力垫块313，传力垫块313下有半球座314，加载时由半球座314将岩石试件压裂。因此，上述结构设置，便于进行巴西劈裂试验。

如图10所示，优选地，所述微波发射装置5包括微波源501、耦合器502、环形器503、水负载504、波导管505和微波发射板506；所述微波源501通过所述耦合器502与所述波导管505的一端相耦合，所述波导管505的另一端与所述环形器503的一端相连，所述环形器503的另一端与所述微波发射板506相连，所述微波发射板506朝向所述强度试验装置3内的岩石试件。

所述微波发射装置5，由微波源501、耦合器502、环形器503、水负载504、波导管505和微波发射板506组成。微波源501将电能转化为微波能，经由耦合器502和波导管505进行传播至环形器503，环形器503下方连接水负载504，再通过波导管505连入试验舱2体内。通过末端可调角度的微波反射板改变照射位置，将微波定向作用于强度试验装置3中的岩石试件。在本技术方案中，所述的微波发射源功率可调，从而可以根据需要输出不同功率的微波。通过微波源501、耦合器502、环形器503、水负载504、波导管505和微波发射板506组成的微波发射装置5，能够将微波加载到岩石试件上。

在利用微波作用岩石试件强度测量系统实施双面剪切法进行微波剪切试验时，具体操作步骤为：

S1：打开试验舱2，使用第一水平调节螺杆308和第二水平调节螺杆310调节第一强度试验下部303和第二强度试验下部304到适当的位置，留出剪切样品时所需空间，调节合适后将第一水平调节螺母309和第二水平调节螺母311拧紧固定。

S2：按照试件大小选择强度试验装置3的加载模具。将试件放入强度试验装置3试验孔内，调节升降调节螺栓307将强度试验上部301固定到合适位置，使得强度试验上部301中的加载柱302与液压加载装置4的恒刚度提供组件402相接。

S3：将强度试验上部301中的紧固螺栓315拧紧，将加载的模具及岩石试件固定。调节微波反射板的角度，确保微波直接照射于岩石试件之上后，关闭试验舱2。

S4：打开微波发射源，对岩石试件进行不同频率或是强度以及不同时间微波作用。

S5：打开纵向加载装置401，进行对式样进行加载剪切试验，由纵向加载装置401上的应力传感器将压力数据传输到数据收集端，从而得到微波作用下岩石试件的剪切强度。

在利用微波作用岩石试件强度测量系统实施单轴抗压测试进行抗压强度时，具体操作步骤为：

S1：打开试验舱2，使用第一水平调节螺杆308和第二水平调节螺杆310调节第一强度试验下部303和第二强度试验下部304到适当的位置，留出抗压试验样品时所需空间，调节合适后将第一水平调节螺母309和第二水平调节螺母311拧紧固定。

S2：将岩石试件放入强度试验装置3下方的底座203上，调节升降调节螺栓307将强度试验上部301固定到合适位置。然后将强度试验上部301中的加载柱302与纵向加载装置401下的恒刚度提供组件402相接。

S3：调节微波反射板的角度，确保微波直接照射于岩石试件之上后，关闭试验舱2。

S4：打开微波发射源，对岩石试件进行不同频率或是强度以及不同时间微波作用。

S5：打开纵向加载装置401，进行对式样进行加载抗拉试验，由纵向加载装置401上的应力传感器将压力数据传输到数据收集端，从而得到微波作用下岩石试件的抗压强度。

在利用微波作用岩石试件强度测量系统实施巴西劈裂法进行抗拉强度时，具体操作步骤为：

S1：打开试验舱2，使用第一水平调节螺杆308和第二水平调节螺杆310调节第一强度试验下部303和第二强度试验下部304到适当的位置，将试验装置上下部分紧靠，调节合适后将第一水平调节螺母309和第二水平调节螺母311拧紧固定。

S2：按照试件大小选择强度试验装置3的加载模具。选择抗拉试验所需要的试验夹具312，将岩石试件放强度试验装置3试验孔内，调节升降调节螺栓307将强度试验上部301固定到合适位置，与岩石试件靠近但没有施加荷载。然后将强度试验上部301中加载柱302与纵向加载装置401的恒刚度提供组件402相接。

S3：将强度试验上部301中的紧固螺栓315拧紧，将加载的模具固定。调节微波反射板的角度，确保微波直接照射于试件之上后，关闭试验舱2。

S4：打开微波发射源，对岩石试件进行不同频率或是强度以及不同时间微波作用。

S5：打开纵向加载装置401，进行对式样进行加载试验，由纵向加载装置401上的应力传感器将压力数据传输到数据收集端，从而得到微波作用下岩石试件的抗拉强度。

综上所述，本发明提供了一种微波作用岩石试件强度测量系统，主要包括液压加载装置4、微波发射装置5、试验舱2及强度试验装置3等。相较于现有技术，本技术方案具有以下有益效果：将微波发射装置5与强度试验装置3集成在一起，可以对微波作用下岩石试件的强度变化进行试验测量，从而得到不同功率、不同时长的微波对岩石试件的性质影响。将岩石试件的抗拉、抗压及剪切强度的测量装置集成在一起，具有体积小，操作简单，易安装等特点，适用于进行室内或者现场进行试验。通过螺杆改变强度试验装置3上下部分位置，以及选用不同的加载模具可以实现对不同尺寸以及不同形状的岩石试件的强度试验，从而满足大部分岩石试件进行试验。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，包括：

支撑装置；

试验舱，所述试验舱设置于所述支撑装置上；

强度试验装置，所述强度试验装置设置于所述试验舱内，所述强度试验装置上设置有岩石试件；

液压加载装置，所述液压加载装置的固定端设置于所述支撑装置上，所述液压加载装置的活动端作用于所述岩石试件上；

微波发射装置，所述微波发射装置设置于所述试验舱上，所述微波发射装置作用于所述岩石试件上。

2.根据权利要求1所述的一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，所述支撑装置包括：

工作台，所述工作台水平设置；

加载框体，所述加载框体固定设置于所述工作台上；

顶板，所述顶板固定设置于所述加载框体上，所述液压加载装置的固定端设置于所述顶板上。

3.根据权利要求2所述的一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，所述液压加载装置包括：

纵向加载装置，所述纵向加载装置固定设置于所述加载框体上；

恒刚度提供组件，所述恒刚度提供组件固定设置于所述纵向加载装置的下端。

4.根据权利要求1所述的一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，所述试验舱包括：

金属层腔体和隔热层腔体，所述金属层腔体和所述隔热层腔体均为立方腔体结构，所述金属层腔体套设于所述隔热层腔体内，所述金属层腔体和所述隔热层腔体组成双层结构；

侧开门，所述金属层腔体和所述隔热层腔体的侧面设置有取放通孔，所述侧开门设置于所述取放通孔上；

底座，所述底座水平设置，所述底座位于所述金属层腔体的底面，所述底座上设置有两条相互平行的导向轨道。

5.根据权利要求4所述的一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，所述强度试验装置包括：

强度试验上部，所述强度试验上部贯穿设置有一加载柱，所述加载柱的上端受所述液压加载装置的作用而向下施加荷载；

第一强度试验下部和第二强度试验下部，所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部位于所述强度试验上部的下方，所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部均设置有导轨凸起，所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部通过所述导轨凸起与所述导向轨道的配合而活动设置于所述底座上。

6.根据权利要求5所述的一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，所述强度试验上部的内部设置有升降调节螺母和升降调节螺栓，所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部上设置有内螺纹通孔；

所述升降调节螺栓自上而下穿过所述强度试验上部，所述升降调节螺栓装配于所述升降调节螺母上后与所述第一强度试验下部和所述第二强度试验下部上的内螺纹通孔螺纹配合。

7.根据权利要求5所述的一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，所述第一强度试验下部的侧面设置有第一水平调节螺杆，所述第一水平调节螺杆与设置于所述试验舱的侧面上的第一水平调节螺母螺纹配合，所述第一水平调节螺杆穿过所述试验舱的侧面与所述第一强度试验下部固定连接，所述第一水平调节螺杆用于调节所述第一强度试验下部沿着所述导向轨道水平移动；

所述第二强度试验下部的侧面设置有第二水平调节螺杆，所述第二水平调节螺杆与设置于所述试验舱的侧面上的第二水平调节螺母螺纹配合，所述第二水平调节螺杆穿过所述试验舱的侧面与所述第二强度试验下部固定连接，所述第二水平调节螺杆用于调节所述第二强度试验下部沿着所述导向轨道水平移动。

8.根据权利要求5所述的一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，所述强度试验上部的下表面设置有上部凹槽，所述第一强度试验下部的上表面设置有第一下部凹槽，所述第二强度试验下部位的上表面设置有第二下部凹槽，所述第一下部凹槽和所述第二下部凹槽位于所述上部凹槽的下方；

所述强度试验上部和所述第一强度试验下部与所述第二强度试验下部之间还设置有试验夹具，所述试验夹具位于所述上部凹槽、所述第一下部凹槽和所述第二下部凹槽之间，所述试验夹具的中央自上而下设置有传力垫块和半球座，所述传力垫块的上端与所述加载柱的下端抵接，所述传力垫块的下端与所述半球座的上端抵接，所述半球座的下端露出于所述试验夹具以外；

所述强度试验上部设置有紧固螺栓，所述紧固螺栓穿过所述强度试验上部后将试验夹具固定于所述强度试验上部的下方。

9.根据权利要求5所述的一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，所述底座上设置有底托凹部，所述底托凹部位于两条所述导向轨道之间，所述底托凹部位于位于所述加载柱的正下方。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种微波作用岩石试件强度测量系统，其特征在于，所述微波发射装置包括微波源、耦合器、环形器、水负载、波导管和微波发射板；

所述微波源通过所述耦合器与所述波导管的一端相耦合，所述波导管的另一端与所述环形器的一端相连，所述环形器的另一端与所述微波发射板相连，所述微波发射板朝向所述强度试验装置内的岩石试件。

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