CN204594788U - 一种温度可控岩石损伤检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种温度可控岩石损伤检测装置，包括试验台、底座、上垫块、下垫块、超声波探头、应变片、数字声波仪和应变数据采集系统；其特征在于所述检测装置还包括温度控制模块，所述温度控制模块包括密封筒、密封盖、加热线圈、保温层、感温贴片和温控系统；岩石试样设置在所述密封筒内部，所述密封盖盖在所述密封筒的上端；所述加热线圈设置在所述密封筒的侧壁面上；所述加热线圈的外部设置有包覆所述密封筒的侧壁面的保温层；所述密封盖的上部也铺设有保温层；所述感温贴片粘贴在岩石试样的侧面上；所述温控系统通过连接感温贴片和加热线圈控制岩石试样的温度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种岩石损伤检测装置，具体为一种温度可控岩石损伤检测装置。
背景技术
超声波作为一种无损检测手段，对岩石、岩体工程的损伤和破裂过程预测有一定的意义。超声波检测具有操作方便，无损伤，成本低，获取岩石信息量大等优点，现有技术主要是通过对岩石试样做压缩实验或蠕变实验，在岩石试样上安装声波发射探头和声波接收探头，通过分析超声波波速的变化来评价岩石损伤、破裂程度。现有技术中对岩石试样的超声检测过程中，多数忽略温度对岩石试样的影响，然而岩石试样的强度实际是和温度有一定关系的，尤其在对岩石试样进行蠕变试验时，温度对试验结果影响很大。在对岩石试样进行压缩或蠕变试验时，由于实验设备自身结构和传感器接线都较复杂，难以在试验过程中对岩石试样进行加热，实现对温度的控制比较困难。特别是在有超声探头的情况下，对岩石试样加热成为难以解决的问题。
发明内容
本实用新型针对现有技术对岩石损伤检测时无法考虑温度的影响，无法控制岩石试样的温度的缺点，而研制一种温度可控岩石损伤检测装置。
本实用新型的技术手段如下：
一种温度可控岩石损伤检测装置，包括试验台、底座、上垫块、下垫块、超声波探头、应变片、数字声波仪和应变数据采集系统；底座上放置下垫块，岩石试样放置在下垫块上部，上垫块放置在岩石试样上部，载荷施加在上垫块上使所述岩石试样变形；其特征在于所述检测装置还包括温度控制模块，所述温度控制模块包括密封筒、密封盖、加热线圈、保温层、感温贴片和温控系统；岩石试样设置在所述密封筒内部，所述密封盖盖在所述密封筒的上端；所述加热线圈密设置在所述密封筒的侧壁面上；所述加热线圈的外部设置有包覆所述密封筒的侧壁面的保温层；所述密封盖的上部也铺设有保温层；所述感温贴片粘贴在岩石试样的侧面上；所述温控系统通过连接感温贴片和加热线圈控制岩石试样的温度。
进一步地，所述密封筒下端具有能够套入底座的第一安装孔，所述第一安装孔的直径与底座的直径相同；所述密封盖上设置有接线焊点，且所述接线焊点上端露出保温层；所述密封盖上具有能够套入上垫块的第二安装孔，所述第二安装孔的直径与所述上垫块的直径相同；密封筒和密封盖将岩石试样密封在一个密封空间内，便于对岩石试样加热保温。所述密封盖上设置有排气孔，密封空间内温度升高后，密封空间内气压过大，如完全封闭可能损坏仪器和影响应变数据，因此在密封盖上设置排气孔以减小气压。
进一步地，所述岩石试样的两个侧面安装有超声波探头，其中一个为超声波发射探头，另外一个为超声波接收探头；所述岩石试样的另外两个侧面粘贴有应变片。利用力学和声学联合测试，判断波速和应变之间的关系，有助于岩石内部损伤的全面分析。
进一步地，所述岩石试样的四个侧面均安装有超声波探头，相对侧面上的超声波探头分别为一个超声波发射探头和一个超声波接收探头；所述岩石试样的四个侧面均粘贴有应变片。可对不同节理或裂隙方向的各向异性岩石试样进行全面的损伤评价。
进一步地，所述数字声波仪通过接线焊点与超声波探头导线连接；所述应变数据采集系统通过接线焊点与应变片导线连接；所述温度测量系统通过接线焊点与所述感温贴片导线连接。设置接线焊点使密封盖对密封筒更好的密封。
进一步地，所述导线连接使用的导线均为耐高温导线。对岩石试样加热过程中导线会随着岩石试样温度的升高而变热，使用耐高温导线不容易老化。
更进一步地，所述密封筒与所述密封盖通过螺栓把合。
由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的温度可控岩石损伤检测装置，对岩石试样单轴压缩试验或蠕变实验过程中，能够将岩石试样的温度、应变和超声波波速综合分析评价岩石的损伤、破裂程度。
附图说明
图1为本实用新型实施例示意图；
图2为本实用新型实施例密封筒立体结构示意图；
图3为本实用新型实施例密封盖上视图。
图中：1、试验台，2、底座，3、上垫块，4、下垫块，5、岩石试样，6、超声波探头，7、应变片，8、密封筒，80、第一安装孔，9、密封盖，90、排气孔，91、第二安装孔，10、感温贴片，11、加热线圈，12、保温层，13、接线焊点，14、螺栓，15、数字声波仪，16、应变数据采集系统，17、温控系统。
具体实施方式
如图1所示的温度可控岩石损伤检测装置，包括试验台1、底座2、上垫块3、下垫块4、超声波探头6、应变片7、数字声波仪15和应变数据采集系统16；底座2上放置下垫块4，岩石试样5放置在下垫块4上部，上垫块3放置在岩石试样5上部，载荷施加在上垫块3上使岩石试样5变形；本实用新型实施例所述温度可控岩石损伤检测装置还包括温度控制模块，温度控制模块包括密封筒8、密封盖9、加热线圈11、保温层12、感温贴片10和温控系统17；岩石试样5设置在密封筒8内部，密封盖9盖在密封筒8的上端；加热线圈11设置在所述密封筒8的侧壁面上；加热线圈11的外部设置有包覆密封筒8的侧壁面的保温层12；密封盖9的上部也铺设有保温层12；感温贴片10粘贴在岩石试样5的侧面上；温控系统17通过连接感温贴片10和加热线圈11控制岩石试样5的温度。如果需要降低岩石试样5的温度，也可以将加热线圈11换成制冷设备。
图2所示的密封筒8下端具有能够套入底座2的第一安装孔80，第一安装孔80的直径与底座2的直径相同；图3所示的密封盖9上设置有接线焊点13，且接线焊点13上端露出保温层12，以方便外部的导线与接线焊点13焊接；密封盖9上具有能够套入上垫块3的第二安装孔91，第二安装孔91的直径与上垫块3的直径相同；密封筒8和密封盖9将岩石试样5密封在一个密封空间内，便于对岩石试样5加热保温。密封盖9上设置有排气孔90，密封空间内温度升高后，密封空间内气压过大，如完全封闭可能损坏仪器和影响应变数据，因此在密封盖9上设置排气孔90以减小气压。
岩石试样5的两个侧面安装有超声波探头6，其中一个为超声波发射探头，另外一个为超声波接收探头；岩石试样5的另外两个侧面粘贴有应变片7。利用力学和声学联合测试，判断波速和应变之间的关系，有助于岩石内部损伤的全面分析。
如果要测量的岩石试样5为各向异性，为了更全面的分析超声波波速、岩石试样5的环向应变与岩石内部损伤的关系，岩石试样5的四个侧面均应安装有超声波探头6，相对侧面上的超声波探头6分别为一个超声波发射探头和一个超声波接收探头；岩石试样5的四个侧面均应粘贴有应变片7。这样可对不同节理或裂隙方向的各向异性岩石试样5进行全面的损伤评价。
数字声波仪15通过接线焊点13与超声波探头6导线连接；应变数据采集系统16通过接线焊点13与应变片7导线连接；温度测量系统通过接线焊点13与感温贴片10导线连接。设置接线焊点13使密封盖9对密封筒8有更好的密封效果。
导线连接使用的导线均为耐高温导线。对岩石试样5加热过程中导线会随着岩石试样5温度的升高而变热，使用耐高温导线不容易老化。
本发明实施例对岩石试样5施加载荷F进行了蠕变实验，具体步骤如下：
1、制备岩石试样5，用切削机或磨具制成长方体或正方体岩石块(尺寸可控制在50mm×50mm×100mm左右)。
2、在岩石试样5侧面粘贴超声波探头6、应变片7和感温贴片10，超声波探头6与岩石试样5之间用黄油润滑剂进行耦合粘贴，可防止超声波探头6与被测岩石试样5壁面之间存在间隙而影响试验结果。
3、将密封筒8套进底座2，底座2上放置下垫块4，然后将粘贴好超声波探头6、应变片7以及感温贴片10的岩石试样5放在下垫块4上，在岩石试样5顶部放置上垫块3。
4、将需要连接的导线与焊接在密封盖9的接线焊点13上，然后将密封盖9套进上垫块3，盖在密封筒8上，并通过螺栓14将密封盖9和密封筒8把合连接。
5、接好与数字声波仪15、应变数据采集系统16和温控系统17连接的导线。
6、利用温度控制模块使岩石试样5达到试验所需的温度，当温度稳定较长一段时间后，认为岩石试样5达到试验所需温度。将载荷F施加在上垫块3上，同时超声波发射探头发射超声波信号，超声波接收探头实时连续采集超声波信号；应变数据采集系统16实时采集应变片7的应变，直到岩石试样5出现宏观裂纹，停止加载载荷F。
7、提取试验数据，并对获取的试验数据进行分析。
本实用新型提供的温度可控岩石损伤检测装置，对岩石试样单轴压缩试验或蠕变实验过程中，能够将岩石试样的温度、应变和超声波波速综合分析评价岩石的损伤、破裂程度。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种温度可控岩石损伤检测装置，包括试验台、底座、上垫块、下垫块、超声波探头、应变片、数字声波仪和应变数据采集系统；底座上放置下垫块，岩石试样放置在下垫块上部，上垫块放置在岩石试样上部，载荷施加在上垫块上使所述岩石试样变形；其特征在于所述检测装置还包括温度控制模块，所述温度控制模块包括密封筒、密封盖、加热线圈、保温层、感温贴片和温控系统；岩石试样设置在所述密封筒内部，所述密封盖盖在所述密封筒的上端；所述加热线圈设置在所述密封筒的侧壁面上；所述加热线圈的外部设置有包覆所述密封筒的侧壁面的保温层；所述密封盖的上部也铺设有保温层；所述感温贴片粘贴在岩石试样的侧面上；所述温控系统通过连接感温贴片和加热线圈控制岩石试样的温度。
2.根据权利要求1所述的温度可控岩石损伤检测装置，其特征在于所述密封筒下端具有能够套入底座的第一安装孔，所述第一安装孔的直径与底座的直径相同；所述密封盖上设置有接线焊点，且所述接线焊点上端露出保温层；所述密封盖上具有能够套入上垫块的第二安装孔，所述第二安装孔的直径与所述上垫块的直径相同；所述密封盖上设置有排气孔。
3.根据权利要求2所述的温度可控岩石损伤检测装置，其特征在于所述岩石试样的两个侧面安装有超声波探头，其中一个为超声波发射探头，另外一个为超声波接收探头；所述岩石试样的另外两个侧面粘贴有应变片。
4.根据权利要求2所述的温度可控岩石损伤检测装置，其特征在于所述岩石试样的四个侧面均安装有超声波探头，相对侧面上的超声波探头分别为一个超声波发射探头和一个超声波接收探头；所述岩石试样的四个侧面均粘贴有应变片。
5.根据权利要求1～4任一项所述的温度可控岩石损伤检测装置，其特征在于所述数字声波仪通过接线焊点与超声波探头导线连接；所述应变数据采集系统通过接线焊点与应变片导线连接；所述温度测量系统通过接线焊点与所述感温贴片导线连接。
6.根据权利要求5所述的温度可控岩石损伤检测装置，其特征在于所述导线连接使用的导线均为耐高温导线。
7.根据权利要求5所述的温度可控岩石损伤检测装置，其特征在于所述密封筒与所述密封盖通过螺栓把合。
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