CN115753400A - 夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，包括试样和支架式拉伸试验装置，支架式拉伸试验装置上设置有上部夹头和下部夹头；上部夹头内设置有声波发射通道，声波发射通道的一端与外部相通，另一端设置有声波发射探头；下部夹头内设置有声波接收通道，声波接收通道的一端与外部相通，另一端设置有声波接收探头；试样的上端面设置有渗流流出孔，上部夹头内设置有渗流流出通道，渗流流出通道与渗流流出孔相连，试样的下端面设置有渗流流入孔，下部夹头内设置有渗流进入通道，渗流进入通道与渗流流入孔相连。还提供了一种试验方法。本发明可用于三轴渗流作用同时进行岩石直接拉伸与声波检测试验。
Description
技术领域
本发明属于岩石拉伸试验技术领域，尤其是一种夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机及其试验方法。
背景技术
岩石的抗压、抗拉、抗剪等3大类力学参数的测试，是所有岩石工程建设中均不可缺少的。对岩石试样进行拉伸试验是了解岩石承受拉荷载能力的重要手段，岩石的抗拉强度值作为工程建设中的基础力学参数之一，对工程设计计算十分重要。目前用于岩石的抗拉强度值测定的方法主要有间接拉伸法和直接拉伸法2种。
间接拉伸法又称为巴西劈裂法，因为操作简便，普适性性广，在所有常规材料压缩力学试验机上均可完成，该方法也是国家标准《工程岩体试验方法标准》中唯一推荐的测试方法。虽然巴西劈裂法是ISRM和《工程岩体试验方法标准》中都普遍推荐的测试方法，但具体测试方法又不尽相同，又可分为直接加载法、垫条法、弧形加载法。
《工程岩体试验方法标准》中推荐的方法是在试件和压头之间添加金属垫条，对于软岩则在试件和压头间添加软木垫，虽然是为了保证压头传递到试件端部的是线性集中荷载，但仍未解决脆性岩石端部易碎的问题，且研究表明该方法所得岩石抗拉强度偏小。
ISRM中推荐将压头和试件接触处设置为弧形，虽然该方法保证了试件端部为弧形受压区，在一定程度上降低了试件端部破碎的风险，但该方法要求压头弧度需与样品尺寸匹配，不仅普适性不高，而且会导致所得抗拉强度偏高。虽然该方法操作简单，在所有材料压缩力学试验机上均可开展，但整体而言还存在以下不足：(1)受端部加载区影响，测得的抗拉强度的准确性较低仍是不可回避的问题；(2)在劈裂过程中，难以保证劈裂面一定沿着预定加载面；(3)无法保证劈裂面一定是承载能力最小的破坏面，尤其是对于存在明显层理及缺陷的岩石。故而间接测定所测得的抗拉强度值不能完全反映真实情况。
为解决间接拉伸测试结果不能完全反映真实情况的难题，直接拉伸方法被用来测试岩石抗拉力学性能。但是，直接拉伸法因为对试验设备拉伸功能具有较高要求，导致无法利用普通压缩力学试验机进行试验而适用性较低。为测试不同条件下岩石的抗拉力学性能，申请人结合国际上最先进的MTS815岩石力学试验系统的直接拉伸功能，解决了测试中存在的部分难题，分别获得了ZL200610022224.8、US7624647B2、ZL201510068200.5、ZL201510068186.9、US9488560B2、US9488559B2等多项发明专利授权。然而，对于直接拉伸法岩石力学性能测试，仍存在以下不足：(1)对力学测试设备的性能要求高，在常规材料试验机开展，故而推广普适性较低；(2)利用MTS815试验机进行直接拉伸试验，在试验过程中的拆卸组装加载部件非常繁琐，需要多人协同完成，整个过程费时费力；(3)需拆卸组装的加载部件均为钢材模块，体积大、重量重，拆装过程存在导致设备损坏或人员受伤的严重安全隐患；(4)直接拉伸的安装测试过程较为繁琐，需要至少2人配合完成，仍需耗费大量人工；(5)测试中因需要使用多个加载垫块堆砌及2个长的加载链条分别与岩石2拉伸端部连接，导致易出现偏心拉伸力而影响测试结果；(6)在对岩石直接拉伸力学特性进测试的领域中，目前无法实现在岩石直接拉伸试验中进行声波检测，也无法实现渗流作用下的岩石直接拉伸试验，更没有声波检测和渗流作用同时进行的岩石直接拉伸试验装置；(7)试样通过粘接剂粘接在夹持头上，粘接后，粘接剂需要一定的时间才能凝固，无法立即试验，影响试验效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机及其试验方法，试样夹持后可以立即试验，提高效率；保证沿着试样承载力最低的部位发生破坏，保证测量准确性的同时降低试验成本，并且可用于三轴渗流作用同时进行岩石直接拉伸与声波检测试验。
本发明的目的是这样实现的：夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，包括试样和支架式拉伸试验装置，所述支架式拉伸试验装置上设置有上部夹头和下部夹头，所述上部夹头和下部夹头均包括连接柱和多个夹持齿，所述连接柱的一端安装于支架式拉伸试验装置，所述夹持齿与连接柱的另一端铰接，且多个夹持齿围成夹持腔，所述夹持齿的外壁呈圆弧形且设置有外螺纹，所述夹持齿外壁设置有与外螺纹螺纹配合的旋拧环，所述夹持齿的外壁直径沿朝向连接柱的方向逐渐减小；
所述上部夹头内设置有声波发射通道，所述声波发射通道的一端与外部相通，另一端设置有声波发射探头，所述声波发射探头的发射方向向下；
所述下部夹头内设置有声波接收通道，所述声波接收通道的一端与外部相通，另一端设置有声波接收探头，所述声波接收探头接收声波发射探头发射的声波；
所述上部夹头的夹持齿夹紧试样的上端，所述下部夹头的夹持齿夹紧试样的下端，所述试样的上端面设置有渗流流出孔，所述上部夹头内设置有渗流流出通道，所述渗流流出通道的一端与渗流流出孔相连，另一端与外部相通，所述试样的下端面设置有渗流流入孔，所述下部夹头内设置有渗流进入通道，所述渗流进入通道的一端与渗流流入孔相连，另一端与外部相通。
进一步地，相邻两夹持齿之间的间距中填充有橡胶块，所述连接柱与夹持齿相连的一端的外壁设置有密封套，所述密封套的内壁和外壁均设置有密封圈。
进一步地，还包括第一旋拧转盘和第二旋拧转盘，所述第一旋拧转盘的内壁设置有多个凸台，所述旋拧环的外壁设置有多个卡槽，所述第一旋拧转盘套接在旋拧环外，且每个凸台卡入一卡槽；所述第二旋拧转盘的内壁设置有多个定位槽，所述连接柱外壁设置有多个传动凸起，所述第二旋拧转盘套接在夹持齿外，且每个传动凸起卡入一定位槽。
进一步地，所述第一旋拧转盘和第二旋拧转盘均设置有旋拧手柄。
进一步地，所述渗流进入通道和渗流流出通道均通过渗流接头与外部相通。
进一步地，所述声波发射通道和声波接收通道均为竖直设置的盲孔，所述声波发射探头和声波接收探头位于盲孔的孔底，所述孔底的孔口设置有螺纹盖帽，所述螺纹盖帽内侧设置有弹簧。
进一步地，所述渗流流出通道通过上部插管与渗流流出孔相连，所述渗流进入通道通过下部插管与渗流流入孔相连，所述上部插管和下部插管的外壁均设置有封通密封圈。
进一步地，所述支架式拉伸试验装置顶部固定设置有顶板，所述顶板的上方设置有受力板，所述受力板上设置有多根竖直的传力杆，所述传力杆竖直贯穿顶板并与顶板滑动配合，且所述传力杆的下端设置有拉伸底座，所述下部夹头安装于拉伸底座的顶部，所述上部夹头安装于顶板的底部。
进一步地，所述拉伸底座上设置有与拉伸底座滑动配合的下部球头，所述下部夹头安装于下部球头；所述顶板上设置有与顶板滑动配合的上部球头，所述上部夹头安装于上部球头。
夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机的试验方法，将试样的上端伸入上部夹头的多个夹持齿之间，试样的下端伸入下部夹头的多个夹持齿之间将橡胶块填充至相邻两夹持齿之间的间距，接着旋转旋拧环，旋拧环驱动多个夹持齿向内转动，将试样的两端夹紧；然后，将密封套装上；然后，再将油压保护热缩膜固定在试样以及夹持齿和密封套的外壁，然后将整个支架式拉伸试验装置置于压力室内，将渗流流出通道与渗流流出管道相连，将渗流进入通道与渗流流入管道相连，通过渗流流入管道通入一定压力的渗流介质从而产生渗流；将声波发射探头与声波发射导线相连，将声波接收探头与声波接收导线相连，声波发射导线与声波接收导线外接声波控制系统，可以对试样进行声波检测；通过向压力室内充油以施加三轴侧向压缩应力，通过试验机压头对受力板施加压缩载荷，压缩载荷经传力杆传递至拉伸底座，拉伸底座则在试样上形成拉伸载荷，拉伸载荷的大小等于材料压缩力学试验机施加的压缩载荷；当试样被破坏后，将压力室内的油抽回，拆下渗流流出管道、渗流流入管道、声波发射导线与声波接收导线。
本发明的有益效果是：1、本发明只需要有常规材料试验机即可开展岩石拉伸试验，无需增设单独的拉伸试验设备，普适性广，克服了传统直接拉伸法设备成本高的缺陷。
2、本发明采用了压转拉的直接拉伸方法，可保证沿着试样承载力最低的部位发生破坏，克服了传统间接拉伸法准确性低的缺陷。
3、装置的结构简单，主要由钢结构组成，与同类拉伸试验设备相比，成本低廉；体积小，重量轻，便于移动；操作方便省力，一个人即可开展试验，降低了使用成本；避免因拆装沉重的加载部件可能导致设备意外损坏和操作人员人身安全等事故，安全性高；拉伸结构紧凑，避免了多个部件叠加可能存在的偏心受力问题。
4、由于本发明结构紧凑，体积较小，可置于现有三轴试验机压力室内部，解决了岩石直接拉伸测试不能在三轴侧向应力下开展的难题，并且通过在上下夹头位置设有声波组件以及渗流组件，解决了岩石直接拉伸测试不能同时在声波检测以及渗流作用下开展的问题。
5、本发明采用上部夹头和下部夹头对试样的两端进行夹持，夹持后可以立即进行试验，无需等待，可提高试验效率。
附图说明
图1是本发明夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机的示意图
图2是上部夹头的主视图；
图3是上部夹头的主视剖视示意图；
图4是本发明夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机进行三轴拉伸试验时的安装示意图；
图5是试验时上部夹头的主视剖视示意图；
图6是试验时下部夹头的主视剖视示意图；
图7是第一旋拧转盘的俯视示意图；
图8是第二旋拧转盘的俯视示意图；
图9是密封套的剖视示意图；
图10是本发明夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机试验时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图10所示，本发明的夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，包括试样6和支架式拉伸试验装置5，支架式拉伸试验装置5上设置有上部夹头101和下部夹头102，上部夹头101的夹持齿4夹紧试样6的上端，下部夹头102的夹持齿4夹紧试样6的下端。
支架式拉伸试验装置5如图1所示，包括支撑架，支撑架的顶部固定设置有顶板503，顶板503的上方设置有受力板505，受力板505上设置有多根竖直的传力杆506，传力杆506竖直贯穿顶板503并与顶板503滑动配合，且传力杆506的下端设置有拉伸底座507，下部夹头102安装于拉伸底座507的顶部，上部夹头101安装于顶板503的底部。
支撑架用于支撑其他部件，可采用各种结构的框架，优选的，支撑架包括底座501和竖直设置在底座501上的多根立柱502，顶板503通过第一固定螺母504固定于立柱502的上部。底座501采用一定厚度的金属板，立柱502可以采用圆柱形的金属杆件，可以是空心管。立柱502的下端可以与底座501焊接，也可以采用螺纹配合等常用的连接方式，也可以在立柱502底部的外壁设置支撑台阶，然后将其置于底座501上。立柱502上部设置有外螺纹，可以通过在顶板503上下表面设置第一固定螺母504进行定位，也可以在立柱502上部的外壁设置支撑台阶，顶板503置于支撑台阶上，并在顶板503上表面设置第一固定螺母504，对顶板503进行锁紧。顶板503可拆卸安装，移动时可以将顶板503拆下来，也便于调节顶板503的高度。
底座501和顶板503可以是方形、圆形、三角形等形状，优选为圆角三角形。立柱502的数量可以是3根、4根等，优选为3根，可以对顶板503进行更加稳定地定位，稳固定更好。且采用数量较少的立柱502，立柱502之间的空间更大，方便在被测试岩石样品上安装其他测量传感器而预留出可操作的空间。
受力板505直接受到压缩载荷，受力板505、传力杆506以及拉伸底座507组成将压缩载荷转换为拉伸载荷的拉伸架，传力杆506的上端可以与受力板505焊接连接，也可以采用螺纹连接、采用螺钉连接或者采用定位销连接等方式。受力板505与拉伸底座507可以是三角形、矩形等形状，优选为圆形，传力杆506共3根，可实现稳定传递载荷，可防止拉伸架倾斜。传力杆506下端设置有外螺纹，拉伸底座507通过第二固定螺母508固定于传力杆506的下端，以便于拆卸。
受力板505位于顶板503的上方，且受力板505与顶板503之间具有适当的间距，以确保受力板505受到压缩载荷后可以将载荷传递至传力杆506。传力杆506与顶板503滑动配合，且配合间隙尽可能的小，以保证压缩载荷沿着传力杆506竖直向下传递。
拉伸底座507上设置有与拉伸底座507滑动配合的下部球头509，下部夹头102安装于下部球头509；顶板503上设置有与顶板503滑动配合的上部球头515，上部夹头101安装于上部球头515。
下部球头509和上部球头515均设置有半球形的弧形表面，同时顶板503上设置有与上部球头515弧形表面配合的槽，拉伸底座507上设置有与下部球头509弧形表面配合的槽，使得下部球头509和上部球头515可以在一定的角度范围内灵活转动。试样6加工后不可能完全确保两个端面与试样6轴线垂直，试样6夹持固定后下部夹头102上部夹头101，会导致拉伸荷载的轴线不可能完全与试样6的轴线重合，若存在一定夹角，则会导致偏心荷载，影响测试结果。设置下部球头509和上部球头515后，试验时，如果拉伸荷载的轴线偏离完试样6的轴线，下部球头509和上部球头515可以在载荷的作用下自动转动，使得载荷方向与试样6的轴向保持一致，从而确保测试结果的准确性。
下部夹头102下部夹头102通过下部插销510安装于下部球头509，上部夹头101通过上部插销514安装于上部球头515。插销连接可以方便快速地拆装，在试验时，可以先拔出上部插销514和下部插销510，取下下部夹头102和上部夹头101，将试样6的两端分别固定在下部夹头102和上部夹头101后，再通过插销将下部夹头102和上部夹头101分别连接到下部球头509和上部球头515。这样安装试样6更加方便，可以确保试样6安装稳定、牢固，且安装的位置精度较高，保证测量的准确性。此外，可以更换用于不同形状和尺寸的试样6固定的下部夹头102和上部夹头101，使得本装置可用于各种形状和尺寸的试样6的拉伸试验。
本发明的支架式拉伸试验装置5，通过受力板505、传力杆506以及拉伸底座507组成的拉伸架将压缩载荷转换为拉伸载荷，对试样6施加的载荷等同于现有直接拉伸试验的载荷，可保证沿着试样6承载力最低的部位发生破坏，克服了传统间接拉伸法准确性低的缺陷。
另外，支架式拉伸试验装置5的结构简单，成本低，且结构紧凑，体积小，可放入常规的三轴试验机进行渗流试验，三轴试验机包括压力室21，压力室21的顶部设置有压头。
如图2、图3、图5和图6所示，上部夹头101和下部夹头102均包括连接柱1和多个夹持齿4，连接柱1的一端安装于支架式拉伸试验装置5，夹持齿4与连接柱1的另一端铰接，且多个夹持齿4围成夹持腔，夹持齿4的外壁呈圆弧形且设置有外螺纹，夹持齿4外壁设置有与外螺纹螺纹配合的旋拧环3，夹持齿4的外壁直径沿朝向连接柱1的方向逐渐减小。
连接柱1上端通过下部插销510或者上部插销514安装，下端设置了圆盘。夹持齿4可以是6个、8个、10个或者12个等，围绕连接柱1的中心线均匀分布。连接柱1的圆盘外壁设置有多对安装凸台，夹持齿4的端部通过定位销2铰接于每一对安装凸台之间，使得夹持齿4可以绕着定位销2转动。旋拧环3与夹持齿4螺纹连接，旋转旋拧环3时，旋拧环3相对于夹持齿4轴向移动，由于夹持齿4的外壁直径沿朝向连接柱1的方向逐渐减小，即夹持齿4的外壁具有一定的斜度，当旋拧环3朝着远离连接柱1的方向移动时，则对推动夹持齿4向内转动，从而可以将伸入夹持腔的试样6夹紧。
试样6可以是圆形试样，也可以是方形试样，当试样6为圆形试样时，夹持腔的形状为圆形，当试样6为方形试样时，夹持腔的形状为方形。
为了更加省力地转动旋拧环3，本发明还包括第一旋拧转盘103和第二旋拧转盘104，如图7所示，第一旋拧转盘103的内壁设置有多个凸台105，旋拧环3的外壁设置有多个卡槽，第一旋拧转盘103套接在旋拧环3外，且每个凸台105卡入一卡槽；如图8所示，第二旋拧转盘104的内壁设置有多个定位槽106，所述连接柱1的外壁设置有多个传动凸起，第二旋拧转盘104套接在夹持齿4外，且每个传动凸起卡入一定位槽106。
夹持时，将试样6的端部伸入至夹持腔的底部，将第一旋拧转盘103套接在旋拧环3外，且凸台105卡入旋拧环3外壁的卡槽，将第二旋拧转盘104套接在连接柱1的圆盘外壁设置有多对安装凸台上，且卡入定位槽106，同时转动第一旋拧转盘103和第二旋拧转盘104，第一旋拧转盘103和第二旋拧转盘104的转动方向相反，即可使旋拧环3相对于夹持齿4转动，从而推动夹持齿4夹紧试样6。为了提高省力效果，第一旋拧转盘103和第二旋拧转盘104均设置有旋拧手柄107。
为了实现声波检测以及渗流作用下的岩石拉伸测试，在上部夹头101和下部夹头102的连接柱1内设置了声波组件以及渗流组件，具体地，上部夹头101内设置有声波发射通道9，声波发射通道9的一端与外部相通，另一端设置有声波发射探头10，声波发射探头10能够发射声波，且声波发射探头10的发射方向向下。
下部夹头102内设置有声波接收通道19，声波接收通道19的一端与外部相通，另一端设置有声波接收探头20，声波接收探头20用于接收声波发射探头10发射的声波。声波发射探头10和声波接收探头20均为3个且一一对应，声波发射探头10和声波接收探头20围绕夹持腔中心均匀设置。
声波发射通道9和声波接收通道19均为竖直设置的盲孔，声波发射探头10和声波接收探头20位于盲孔的孔底，盲孔的孔口设置有螺纹盖帽11，螺纹盖帽11与盲孔侧壁螺纹配合，螺纹盖帽11内侧设置有弹簧12，弹簧12处于压缩状态，利用弹簧12的弹力压紧声波发射探头10和声波接收探头20，使声波发射探头10和声波接收探头20保持稳定。
试样6的上端面设置有渗流流出孔，上部夹头101内设置有渗流流出通道13，渗流流出通道13的一端与渗流流出孔相连，另一端与外部相通，试样6的下端面设置有渗流流入孔，下部夹头102内设置有渗流进入通道17，渗流进入通道17的一端与渗流流入孔相连，另一端与外部相通。
试验时，可以通过渗流进入通道17将渗流介质通入渗流流入孔，从而产生渗流，渗流流出通道13用于将渗流的介质排出。渗流进入通道17和渗流流出通道13均通过渗流接头16与外部相通。试验时，可通过渗流接头16外接渗流流出管道24或渗流流入管道25。
为了提高渗流流出通道13和渗流进入通道17的密封性，渗流流出通道13通过上部插管14与渗流流出孔相连，渗流进入通道17通过下部插管18与渗流流入孔相连，上部插管14和下部插管18的外壁均设置有封通密封圈15。封通密封圈15可以是多个，以保证密封效果。
在进行三轴侧向应力下的拉伸试验时，需要在试样6以及夹持齿4外壁设置油压保护膜7，并且将整个支架式拉伸试验装置5置于具有一定压力的围压液体中，利用围压液体对试样6施加侧向压力。由于相邻两夹持齿4之间具有间隙，为了防止油压保护膜7被压入间隙而导致油压保护膜7破损，进而导致围压液体进入试样6，相邻两夹持齿4之间的间距中填充有橡胶块，连接柱1与夹持齿4相连的一端的外壁设置有密封套8，密封套8内壁和外壁均设置有密封圈81。密封套8为金属筒体，如图9所示，其内侧设置的密封圈81可提高密封效果，防止围压液体从夹持齿4的端部进入试样6。橡胶块本身具有密封效果，可以将相邻两夹持齿4之间的间距密封，同时支撑油压保护膜7，防止油压保护膜7破损。
本发明采用常规的三轴试验机即可进行三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验，具体试验方法为：将试样6的上端伸入上部夹头101的多个夹持齿4之间，试样6的下端伸入下部夹头102的多个夹持齿4之间将橡胶块填充至相邻两夹持齿4之间的间距，接着旋转旋拧环3，旋拧环3驱动多个夹持齿4向内转动，将试样6的两端夹紧，试样6保持固定，然后装上密封套8。
然后将油压保护热缩膜7固定在试样6以及夹持齿4的外壁和密封套8的外壁，然后将整个支架式拉伸试验装置5置于三轴试验机的压力室21内，将渗流流出通道13与渗流流出管道24相连，将渗流进入通道17与渗流流入管道25相连，通过渗流流入管道25通入一定压力的渗流介质从而产生渗流；将声波发射探头10与声波发射导线22相连，将声波接收探头20与声波接收导线23相连，声波发射导线22与声波接收导线23外接声波控制系统，对试样6进行声波检测，如图10所示。
通过向压力室21内充油以施加三轴侧向压缩应力，通过试验机压头对受力板505施加压缩载荷，压缩载荷经传力杆506传递至拉伸底座507，拉伸底座507则在试样6上形成拉伸载荷，拉伸载荷的大小等于材料压缩力学试验机施加的压缩载荷；当试样6被破坏后，将压力室21内的油抽回，拆下渗流流出管道24、渗流流入管道25、声波发射导线22与声波接收导线23，取出试样6。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，其特征在于：包括试样(6)和支架式拉伸试验装置(5)，所述支架式拉伸试验装置(5)上设置有上部夹头(101)和下部夹头(102)，所述上部夹头(101)和下部夹头(102)均包括连接柱(1)和多个夹持齿(4)，所述连接柱(1)的一端安装于支架式拉伸试验装置(5)，所述夹持齿(4)与连接柱(1)的另一端铰接，且多个夹持齿(4)围成夹持腔，所述夹持齿(4)的外壁呈圆弧形且设置有外螺纹，所述夹持齿(4)外壁设置有与外螺纹螺纹配合的旋拧环(3)，所述夹持齿(4)的外壁直径沿朝向连接柱(1)的方向逐渐减小；
所述上部夹头(101)内设置有声波发射通道(9)，所述声波发射通道(9)的一端与外部相通，另一端设置有声波发射探头(10)，所述声波发射探头(10)的发射方向向下；
所述下部夹头(102)内设置有声波接收通道(19)，所述声波接收通道(19)的一端与外部相通，另一端设置有声波接收探头(20)，所述声波接收探头(20)接收声波发射探头(10)发射的声波；
所述上部夹头(101)的夹持齿(4)夹紧试样(6)的上端，所述下部夹头(102)的夹持齿(4)夹紧试样(6)的下端，所述试样(6)的上端面设置有渗流流出孔，所述上部夹头(101)内设置有渗流流出通道(13)，所述渗流流出通道(13)的一端与渗流流出孔相连，另一端与外部相通，所述试样(6)的的下端面设置有渗流流入孔，所述下部夹头(102)内设置有渗流进入通道(17)，所述渗流进入通道(17)的一端与渗流流入孔相连，另一端与外部相通。
2.根据权利要求1所述的夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，其特征在于：相邻两夹持齿(4)之间的间距中填充有橡胶块，所述连接柱(1)与夹持齿(4)相连的一端的外壁设置有密封套(8)，所述密封套(8)的内壁和外壁均设置有密封圈(81)。
3.根据权利要求1所述的夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，其特征在于：还包括第一旋拧转盘(103)和第二旋拧转盘(104)，所述第一旋拧转盘(103)的内壁设置有多个凸台(105)，所述旋拧环(3)的外壁设置有多个卡槽，所述第一旋拧转盘(103)套接在旋拧环(3)外，且每个凸台(105)卡入一卡槽；所述第二旋拧转盘(104)的内壁设置有多个定位槽(106)，所述连接柱(1)外壁设置有多个传动凸起，所述第二旋拧转盘(104)套接在夹持齿(4)外，且每个传动凸起卡入一定位槽(106)。
4.根据权利要求3所述的夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，其特征在于：所述第一旋拧转盘(103)和第二旋拧转盘(104)均设置有旋拧手柄(107)。
5.根据权利要求1所述的夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，其特征在于：所述渗流进入通道(17)和渗流流出通道(13)均通过渗流接头(16)与外部相通。
6.根据权利要求1所述的夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，其特征在于：所述声波发射通道(9)和声波接收通道(19)均为竖直设置的盲孔，所述声波发射探头(10)和声波接收探头(20)位于盲孔的孔底，所述盲孔的孔口设置有螺纹盖帽(11)，所述螺纹盖帽(11)内侧设置有弹簧(12)。
7.根据权利要求1所述的夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，其特征在于：所述渗流流出通道(13)通过上部插管(14)与渗流流出孔相连，所述渗流进入通道(17)通过下部插管(18)与渗流流入孔相连，所述上部插管(14)和下部插管(18)的外壁均设置有封通密封圈(15)。
8.根据权利要求1至7任意一项权利要求所述的夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，其特征在于：所述支架式拉伸试验装置(5)顶部固定设置有顶板(503)，所述顶板(503)的上方设置有受力板(505)，所述受力板(505)上设置有多根竖直的传力杆(506)，所述传力杆(506)竖直贯穿顶板(503)并与顶板(503)滑动配合，且所述传力杆(506)的下端设置有拉伸底座(507)，所述下部夹头(102)安装于拉伸底座(507)的顶部，所述上部夹头(101)安装于顶板(503)的底部。
9.根据权利要求8所述的夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机，其特征在于：所述拉伸底座(507)上设置有与拉伸底座(507)滑动配合的下部球头(509)，所述下部夹头(102)安装于下部球头(509)；所述顶板(503)上设置有与顶板(503)滑动配合的上部球头(515)，所述上部夹头(101)安装于上部球头(515)。
10.权利要求1至9所述夹持式三轴渗流与声波耦合岩石拉伸试验机的试验方法，其特征在于：将试样(6)的上端伸入上部夹头(101)的多个夹持齿(4)之间，试样(6)的下端伸入下部夹头(102)的多个夹持齿(4)之间将橡胶块填充至相邻两夹持齿(4)之间的间距，接着旋转旋拧环(3)，旋拧环(3)驱动多个夹持齿(4)向内转动，将试样(6)的两端夹紧，并装上密封套(8)；然后将油压保护热缩膜(7)固定在试样(6)以及夹持齿(4)的外壁，然后将整个支架式拉伸试验装置(5)置于压力室(21)内，将渗流流出通道(13)与渗流流出管道(24)相连，将渗流进入通道(17)与渗流流入管道(25)相连，通过渗流流入管道(25)通入一定压力的渗流介质从而产生渗流；将声波发射探头(10)与声波发射导线(22)相连，将声波接收探头(20)与声波接收导线(23)相连，声波发射导线(22)与声波接收导线(23)外接声波控制系统，对试样(6)进行声波检测；通过向压力室(21)内充油以施加三轴侧向压缩应力，通过试验机压头对受力板(505)施加压缩载荷，压缩载荷经传力杆(506)传递至拉伸底座(507)，拉伸底座(507)则在试样(6)上形成拉伸载荷，拉伸载荷的大小等于材料压缩力学试验机施加的压缩载荷；当试样(6)被破坏后，将压力室(21)内的油抽回，拆下渗流流出管道(24)、渗流流入管道(25)、声波发射导线(22)与声波接收导线(23)。
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