CN207440019U - 一种新型岩石三轴试验机声发射压头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型岩石三轴试验机声发射压头，属于岩石力学技术领域。包括上下压头，所述上压头的底端、下压头的顶端分别开有声发射孔槽，与之配合使用的是等直径的带螺纹的剖面为“ш”形压头盖，在声发射孔槽下部设有弹簧孔槽，声发射孔槽侧壁开有探头沟槽，在上下压头的外侧壁上部设有两条橡皮圈沟槽，橡皮圈沟槽下设有声发射引线孔，与之相对位置设有温度传感器螺纹孔。本实用新型可有效监测试件裂纹出现、扩展的过程，安装方便快捷且能监测压力室内温度，并且保证了压头与试件接触面平整，防止外界液体渗入压头内破坏声发射探头。
Description
技术领域
本发明属于岩石力学技术领域，涉及一种新型岩石三轴试验机声发射压头。
背景技术
岩石等材料中局部区域应力集中，快速释放能量并产生瞬态弹性波的现象称为声发射(Acoustic Emission，简称AE)，有时也称为应力波发射。岩石等材料在应力作用下的变形与裂纹扩展，是结构失效的重要机制。这种直接与变形和断裂机制有关的源，被称为声发射源。流体泄漏、摩擦、撞击、燃烧等与变形和断裂机制无直接关系的另一类弹性波源，被称为其它或二次声发射源。利用这种“应力波发射”进行的无损检测，具有其他无损检测方法无法替代的效果。声发射技术已成为实验应力分析的一种有力工具，例如在断裂试验中，可用来检测裂纹和研究腐蚀断裂过程，以及监视构件的疲劳断裂扩展等，用于评价构件的完整性，判断结构的危险程度。另外在石油化工工业、电力行业、航空航天等领域中也有着重要的应用。近年来，随着煤矿开采深度的增加，研究深部岩体的力学性质变得尤为重要，因此在实验室要想模拟深部岩体的受力状况，监测岩体裂纹出现、扩展的过程，声发射系统就变得尤为重要。
由于普通单轴试验无需加围压，所以声发射可直接贴于试件表面或者与试件之间留有很小的空隙就可监测试件裂纹产生、发展的整个过程。而三轴试验中需要给试件增加一定围压，声发射探头本身不耐高压，不能直接置于高压容器内。因此，目前普遍采用的是将声发射探头置于密封试件容器的外表面，但这样操作得到的声发射数据往往不够准确，主要有以下几方面原因造成：
(1)目前采用的三轴试验机围压的加载大部分是通过向压力室内注入液体以达到指定围压，但目前采用的压力室要想实现快速达到指定围压，压力室直径一般要在300mm以上，而岩石试件的尺寸为Φ50*100mm，也就意味着声发射与试件之间有很大的一段距离。因此，裂纹出现、发展的声波传播要经过相当长一段距离，而且要穿越压力室才能监测到声波的传播。
(2)将声发射贴于压力室外表面，声发射直接暴露在空气中，而不是在压力室内，实验室中嘈杂的声音以及试验人员来回走动发出的一些声响都会被声发射监测设备当做是裂纹产生发展的声波记录下来，使得测得的数据中混有大量的错误数据，影响试验数据分析。
针对上述问题，专利授权公告号CN 203069441U，授权公告日为2013.07.17，实用新型名称为“一种应用于岩石常规三轴试验声发射测试的压头”，该实用新型专利发布内容包括了将声发射探头置于压头内，并用弹簧使声发射探头与压头紧贴，将声发射的接线从压力室引出。从理论上将声发射探头置于压力室内，并将探头与压头紧贴，可以使结果较为准确，但仔细考究，该发明仍具有以下问题：
(1)密封声发射的压头仍不能保证压力室内的液体不进入压头，该发明指出在压头底部设有弹簧，以使声发射探头与压头盖紧贴，但压头盖与声发射探头紧贴后，在弹簧弹力作用下，势必会继续给声发射探头向上的力，将压头盖顶起，从而使压力室内的高压液体进入压头，破坏声发射探头。
(2)该发明所述的声发射探头引线需要从压头内拐90°才能引出，将声发射探头线引出压头内，过程复杂。
(3)该发明中所述的在压头内安装弹簧，假若弹簧直径较小，在安装过程中易出现弹簧倾倒的现象，若弹簧直径较大，则提供的力较大，更容易将压头盖顶起。
发明内容
为克服上述一种应用于岩石常规三轴试验声发射测试的压头存在的问题，本实用新型目的在于提供一种新型岩石三轴试验机声发射压头，不仅可以准确监测到试件中裂纹产生、发展的过程，而且可以有效阻止压力室内液体渗入压头内破坏声发射探头，声发射探头安装过程更为简单方便。
为实现上述功能，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种新型岩石三轴试验机声发射压头包括试验机的上压头和下压头,在所述的上下压头上分别设有声发射孔槽，在声发射孔槽的底部设有直径稍小的弹簧孔槽，声发射孔槽侧壁开有探头沟槽，在压头外表面设有螺纹，有剖面为“ш”形压头盖与之配合使用，内槽中间设有密封圈槽；在上下压头的外侧壁上部设有两条橡皮圈沟槽，橡皮圈沟槽下设有声发射引线孔，与之相对位置设有温度传感器螺纹孔。
声发射孔槽、弹簧孔槽与压头同轴布置。
声发射引线孔设在探头沟槽上，声发射引线孔与温度传感器螺纹孔成180°布置。
由于采用了以上技术方案，该实用新型具有以下优点：
(1)可以将声发射探头置于压头内放于压力室内，使声发射探头与试样之间的距离缩小，更好的监测试样中裂纹产生、发展的过程。
(2)压头盖设有的螺纹与压头螺纹配合使用，并且配有密封圈，有效地避免了压力室内高压液体渗入压头内破坏声发射探头，而且可以保证压头与试件接触处端面平整。
(3)声发射引线孔直接设在压头外壁，引线可直线引出，方便快捷且引线孔与引线之间用环氧树脂密封，避免高压液体流入压头内。
(4)声发射孔槽底部设有专门的弹簧孔槽，可以方便的放入弹簧；由于弹簧孔槽比弹簧直径稍大，不仅可以有效避免弹簧的倾倒，而且可以给探头一个向上的力，使探头紧贴压头盖，使声发射监测结果更准确。
(5)压头外侧设有双橡皮圈沟槽，通过乳胶膜橡皮圈实现将压头与试件很好得密封，避免压力室内液体与试件接触，影响试验结果。
(6)压头外壁设有温度传感器螺纹孔，可插入温度传感器，从而监测不同温度下三轴试验的结果。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图
图2为本实用新型的俯视图
图3为图2中A-A剖面图
图4为本实用新型压头盖示意图
图中，1-压头螺纹，2-密封圈槽，3-声发射孔槽，4-探头沟槽，5-温度传感器螺纹孔，6-橡皮圈沟槽，7-声发射引线孔，8-弹簧孔槽，9-压头盖，10-压头盖螺纹，11-弹簧
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例做进一步说明
一种新型岩石三轴试验机声发射压头包括上下压头，所述上压头的底端、下压头的顶端分别开有声发射孔槽，与之配合使用的是等直径的带螺纹的剖面为“ш”形压头盖，在声发射孔槽下部设有弹簧孔槽，声发射孔槽侧壁开有探头沟槽，在上下压头的外侧壁上部设有两条橡皮圈沟槽，橡皮圈沟槽下设有声发射引线孔，与之相对位置设有温度传感器螺纹孔。
声发射孔槽、弹簧孔槽与压头同轴布置。
声发射引线孔设在长方体沟槽上，声发射引线孔与温度传感器螺纹孔成180°布置。
试验前先将弹簧11置于弹簧孔槽8内，将声发射探头顺着探头沟槽4置于声发射孔槽3内，将声发射引线从声发射引线孔7引出，用环氧树脂密封；将密封圈置于密封圈槽2中，压头盖9通过螺纹旋入压头，密封声发射探头；用上下压头卡住试件，使试件与上下压头紧密接触，将套在试件外表面上的乳胶膜套到上下压头的橡皮圈沟槽6处，将上下压头分别用两个橡皮圈套住乳胶膜，防止外界液体进入试件；将温度传感器分别旋入上下压头的温度传感器螺纹孔5，以监测上下压头的温度。将装好的试件连同上下压头置于压力室内，开始试验。
Claims (4)
1.一种新型岩石三轴试验机声发射压头，包括上下压头，其特征在于在声发射孔槽(3)底部设有专门的弹簧孔槽(8)，声发射引线孔(7)在探头沟槽(4)处水平布置在压头侧壁，上压头底部、下压头顶部设有压头螺纹(1)，有剖面为“ш”形压头盖(9)与之配合使用，压头上设有温度传感器螺纹孔(5)。
2.如权利要求1所述的一种新型岩石三轴试验机声发射压头，其特征在于声发射孔槽(3)、弹簧孔槽(8)与压头同轴。
3.如权利要求1所述的一种新型岩石三轴试验机声发射压头，其特征在于在探头沟槽(4)上钻有水平的与通讯通道相通的声发射引线孔(7)，引线引出后用环氧树脂将孔密封。
4.如权利要求1所述的一种新型岩石三轴试验机声发射压头，其特征在于上压头底部、下压头顶部设有压头螺纹(1)，有剖面为“ш”形压头盖(9)，且在侧面设有压头盖螺纹(10)，当压头盖通过螺纹旋入压头时，将声发射孔槽中布置的密封圈同时压紧，防止液体渗入声发射压头。
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