CN114216970B - 岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构及安装方法 - Google Patents

岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构及安装方法 Download PDF

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Abstract

岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构，包括承压板和声发射/微震传感器；承压板内设有声发射/微震传感器安装孔，安装孔为阶梯状圆孔，孔口端孔径大于孔底端孔径，孔口端圆孔厚度等于圆形钢板厚度，孔口外侧开有环形结构缝；声发射/微震传感器尾端依次通过弹簧及隔离圆板与安装孔底部连接，采集端通过圆形钢板与岩石试件间接顶紧接触；屏蔽层沿安装孔和环形结构缝均匀布置；承压板内部开有贯通孔道，声发射/微震传感器信号线通过贯通孔道与外部相连。本发明有效保证了试件表面受力均匀，消除了应力空白间隙的影响，避免了安装孔附近岩石优先损伤产生无法辨别和过滤的干扰信号，确保了采集信号的可靠性以及定位路径的真实性。

Description

岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构及安装方法
技术领域
本发明属于岩石力学实验技术领域，特别涉及岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构及安装方法。
背景技术
在岩石力学实验技术领域，声发射/微震监测技术是通过对岩石破坏过程中声发射/微震信号的探测，实现实时跟踪岩石内部破裂过程和能量的耗散演化，揭示岩石的损伤-破裂演化特征和规律，进而实现岩石破裂的分析和破坏的预警。
目前，在国内外的岩石室内试验中，声发射/微震传感器的安装机构主要分为外置式和内置式。外置式安装机构主要用于无围压或液压柔性加载状态；内置式安装机构主要用于刚性加载状态。现有内置式声发射/微震传感器设置安装孔，导致岩石试件在安装孔区域无载荷，造成试件受力不均匀；传感器安装孔附近的岩石由三轴受力状态变为双轴受力状态导致岩石优先损伤，产生无法辨别和过滤的干扰信号；除此之外，岩石损伤产生的声发射/微震信号沿内置式安装机构的钢质承压板传递至声发射/微震探头所需的时间快于沿岩石内部传递至声发射/微震探头的时间，导致声发射/微震信号传播路径改变，引起定位误差，从而影响声发射/微震采集信号的真实性。因此，为了准确采集岩石在力学测试过程中破坏的声发射/微震信号，亟需发明岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构及安装方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构及其安装方法。声发射/微震传感器与岩石试件通过圆形钢板间接顶紧接触，利用圆形钢板的承压性，有效保证试件表面受力均匀，圆形钢板完全嵌入声发射/微震传感器安装孔，避免了传感器安装孔附近的岩石由三轴受力状态变为双轴受力状态，消除了传感器安装孔附近的岩石优先损伤产生的干扰信号的影响，在声发射/微震传感器安装孔和环形结构缝内均匀布置声发射/微震信号屏蔽层，保证了声发射/微震信号传播路径的真实性，提高了声发射/微震定位的准确性，确保了声发射/微震传感器采集信号的准确性和真实性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构，包括承压板、声发射/微震传感器、隔离圆板、圆形钢板、弹簧、声发射/微震信号屏蔽层、环形结构缝及圆形胶垫；所述承压板内设有声发射/微震传感器安装孔，孔口外侧开有环形结构缝；声发射/微震信号屏蔽层均匀布置在声发射/微震传感器安装孔和环形结构缝的内部；声发射/微震传感器尾端依次通过弹簧及隔离圆板与安装孔底部连接，采集端通过圆形钢板与岩石试件间接顶紧接触。
所述声发射/微震传感器安装孔为阶梯状圆孔，孔口端孔径大于孔底端孔径，孔口端圆孔厚度等于圆形钢板厚度。
所述一端与岩石试件接触，另一端与声发射/微震传感器接触。
所述圆形钢板为高刚性透波材料Q420钢。
所述声发射/微震信号屏蔽层由声阻材料石英纤维制成。
所述声发射/微震传感器信号线通过承压板内部贯通孔道穿出。
所述贯通空道的孔口侧设置有圆形胶垫。
岩石室内试验中声发射/微震传感器安装方法，包括以下步骤：
步骤1，将声发射/微震信号屏蔽层均匀布置在声发射/微震传感器安装孔和环形结构缝的内部；
步骤2，将声发射/微震传感器底端与弹簧相粘连，再将弹簧与隔离圆板相粘结；
步骤3，将隔离圆板与承压板内所设的声发射/微震传感器安装孔底部通过胶相粘结，并将声发射/微震传感器信号线通过承压板所设贯通孔道穿出并安装圆形胶垫；
步骤4，将圆形钢板放置在声发射/微震传感器安装孔孔口端，确保圆形钢板与承压板底面平整；
步骤5，将安装有声发射/微震传感器及圆形钢板的承压板与岩石试件相接触，完成安装。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种用于岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构，有效保证了试件表面的受力均匀性，消除了应力空白间隙，避免了传感器安装孔附近岩石优先损伤产生无法辨别和过滤的的干扰信号的影响，保证了声发射/微震信号传播路径的真实性，提高了声发射/微震定位的准确性，确保了声发射/微震传感器采集信号的准确性和真实性。
附图说明
图1为本发明岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构示意图；
图2为本发明岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构A-A剖视图；
图3为本发明岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构A-A剖视图的局部放大图D；
图4为本发明岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构B-B剖视图；
图5为本发明岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构C-C剖视图；
图6为本发明岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构上承压板A-A剖视图；
图7为本发明岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构左承压板B-B剖视图；
图8为本发明岩石室内试验中声发射/微震传感器安装图；
图中：1-隔离圆板，2-声发射/微震传感器安装孔，3-弹簧，4-声发射/微震传感器，5-圆形钢板，6-岩石试件，701-上承压板，702-下承压板，703-左承压板，704-右承压板，705-后承压板，706-前承压板，8-声发射/微震传感器信号线，9-贯通孔道；10-声发射/微震信号屏蔽层，11-环形结构缝，12-圆形胶垫。
具体实施方式
现结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种用于岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构，其特征在于：包括承压板7、声发射/微震传感器4、隔离圆板1、圆形钢板5、弹簧3、声发射/微震信号屏蔽层10、环形结构缝11及圆形胶垫12；所述承压板7内设有声发射/微震传感器安装孔2和环形结构缝11；声发射/微震信号屏蔽层10均匀布置在声发射/微震传感器安装孔2和环形结构缝11内部；声发射/微震传感器4尾端依次通过弹簧3及隔离圆板1与声发射/微震传感器安装孔2底部连接，采集端通过圆形钢板5与岩石试件6顶紧接触。
所述声发射/微震传感器安装孔2为阶梯状圆孔，孔口端孔径大于孔底端孔径，孔口端圆孔厚度等于圆形钢板厚度。
所述圆形钢板5一端与岩石试件6接触，另一端与声发射/微震传感器4接触。
所述圆形钢板5为高刚性透波材料Q420钢。
所述声发射/微震信号屏蔽层10由声阻材料石英纤维制成。
所述声发射/微震传感器信号线8通过承压板内部贯通孔道9穿出。
所述贯通空道9的孔口侧设置有圆形胶垫12。
岩石室内试验中声发射/微震传感器安装方法，包括以下步骤：
步骤1，将声发射/微震信号屏蔽层19均匀布置在声发射/微震传感器安装孔2和环形结构缝11内部；
步骤2，将声发射/微震传感器4底端与弹簧3相粘连，再将弹簧3与隔离圆板1相粘结；
步骤3，将隔离圆板1与承压板7内所设的声发射/微震传感器安装孔2底部通过胶相粘结，并将声发射/微震传感器信号线8通过承压板7所设贯通孔道9穿出并安装有圆形胶垫12；
步骤4，将圆形钢板放置在声发射/微震传感器安装孔孔口端，确保圆形钢板与承压板底面平整；
步骤5，将安装有声发射/微震传感器4及圆形钢板5的承压板7与岩石试件6相接触，完成安装。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构，其特征在于：包括承压板、声发射/微震传感器、隔离圆板、圆形钢板、弹簧、声发射/微震信号屏蔽层、环形结构缝及圆形胶垫；所述承压板内设有声发射/微震传感器安装孔；声发射/微震信号屏蔽层均匀布置在声发射/微震传感器安装孔内部；声发射/微震传感器尾端依次通过弹簧及隔离圆板与安装孔底部连接，采集端通过圆形钢板与岩石试件间接顶紧接触，所述声发射/微震信号屏蔽层由声阻材料石英纤维制成；
所述声发射/微震传感器安装孔为阶梯状圆孔，孔口端孔径大于孔底端孔径，孔口端圆孔厚度等于圆形钢板厚度，孔口外侧开有环形结构缝；所述声发射/微震传感器信号线通过承压板内部贯通孔道穿出；所述贯通孔道的孔口侧设置有圆形胶垫。
2.根据权利要求1所述的岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构，其特征在于：所述圆形钢板一端与岩石试件接触，另一端与声发射/微震传感器接触。
3.根据权利要求1所述的岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构，其特征在于：所述圆形钢板为高刚性透波材料Q420钢。
4.根据权利要求1所述的岩石室内试验中声发射/微震传感器安装机构的声发射/微震传感器安装方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将声发射/微震信号屏蔽层均匀布置在声发射/微震传感器安装孔和环形结构缝内部；
步骤2，将声发射/微震传感器底端与弹簧相粘连，再将弹簧与隔离圆板相粘结；
步骤3，将隔离圆板与承压板内所设的声发射/微震传感器安装孔底部通过胶相粘结，并将声发射/微震传感器信号线通过承压板所设贯通孔道穿出并安装圆形胶垫；
步骤4，将圆形钢板放置在声发射/微震传感器安装孔孔口端，确保圆形钢板与承压板底面平整；
步骤5，将安装有声发射/微震传感器及圆形钢板的承压板与岩石试件接触，完成安装。
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