岩石损伤和渗透测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种岩石损伤和渗透测试系统，包括：压力加载装置、盛水装置、超声波探测仪、自恢复量测试装置、冻胀力测试装置、数据采集装置、计算机。本发明专利技术对损伤自恢复量的同步测量，测量速度快、精度高；可以通过改变损伤岩盐所处的应力、温度和湿度状态模拟真实复杂地质条件下的自恢复过程并实现自恢复量的全过程实时测量，为研究岩盐的损伤自恢复机理提供全面的试验依据和理论支持；克服常规岩石反复冻胀过程中水分的散失，能够真实模拟实际岩石所处水环境，同时采用特殊缸体结构，可以真实反应岩石所处力边界条件；能够实时在线测量损伤岩石冻融过程中的冻胀力的变化，具有实时性在线测量的优点。

Rock damage and permeability testing system

The invention discloses a damage and penetration testing system, including: rock pressure loading device, a water storing device, ultrasonic detector, self recovery test device, frost heaving force testing device, data acquisition device, computer. The invention of self synchronous measurement of the amount of damage recovery, fast measuring speed and high accuracy; stress, temperature and humidity condition simulation of self recovery process and realize real-time measurement process since the amount of true recovery under complicated geological conditions by changing the salt injury, to provide experimental basis and theoretical support for the comprehensive study rock salt damage self recovery mechanism; overcome the water loss of normal rock repeated frost heave process, can simulate the rock in the water environment, while using a special cylinder structure, which can reflect the true rock stress boundary conditions can change; frost heaving force freeze-thaw process of rock damage in real-time on-line measurement, has the advantages of real-time the online measurement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩石测试
，尤其涉及一种岩石损伤和渗透测试系统。
技术介绍
在城市规划建设中经常会涉及海底隧道的建设，而由于海水高压力和腐蚀性引发隧道突、涌水等问题，在寒区地下隧道中，存在温度对围岩影响的问题，这些因素给工程安全带来重大影响。对这类问题的评价与预测，需要对复杂耦合条件下岩石的渗透性和损伤特性进行深入探索研究。从岩石温度、应力和渗流多场耦合和损伤相结合的角度出发，才能够更好地从根本上解决工程中遇到的问题。现有技术公开了一种岩石损伤和渗透测试系统，包括容纳岩石的盛水装置、压力加载装置、数据采集装置和超声波探测仪，所述压力加载装置、数据采集装置和超声波探测仪分别与盛水装置相连接。工作状态下：将岩石试件装在盛水装置内，利用压力加载装置对岩石试件施加轴向压力，所述数据采集装置检测压力大小，所述超声波探测仪检测在渗透压作用下的波速传播时间，计算出超生波速，从而计算出岩石的渗透率。但是测试功能单一，不能实现岩石冻胀力和自恢复量的测试，使得测试结果不准确，参考价值较小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种岩石损伤和渗透测试系统，旨在解决现有的岩石损伤和渗透测试系统存在测试功能单一，不能实现岩石冻胀力和自恢复量的测试，使得测试结果不准确，参考价值较小的问题。本专利技术是这样实现的，一种岩石损伤和渗透测试系统，所述岩石损伤和渗透测试系统包括：压力加载装置、盛水装置、超声波探测仪、自恢复量测试装置、冻胀力测试装置、数据采集装置、计算机；所述压力加载装置、数据采集装置和超声波探测仪通过数据线分别与盛水装置相连接；所述计算机与数据采集装置无线通信；数据采集装置设置有压力传感器、位移传感器和无线通信模块；压力传感器和位移传感器，所述压力传感器用于检测压力加载装置施加在岩石试件的压力值，所述位移传感器用于检测岩石试件移动的位置大小；所述无线通信模块与压力传感器和位移传感器相连接，将压力传感器和位移传感器内的数据信息传送至计算机内，所述超声波探测仪与计算机数据通信；自恢复量测试装置和冻胀力测试装置通过数据线与盛水装置相连接；所述冻胀力测试装置包括缸体，在缸体的底部固定连接有螺柱，该螺柱沿所述缸体向外延伸，所述螺柱的长度大于缸体的高度；在缸体的顶部设置有缸盖，所述缸盖为一带孔的盖体，该缸盖通过孔穿过螺柱盖缸体上；在螺柱上从下到上依次连接有第一垫块、测力传感器、第二垫块和螺母，所述测力传感器上连接有智能数字压力表；所述自恢复量测试装置包括：筒体、加热垫片、底座、上盖、上压杆、下支撑杆、双路伺服液压站、上路储气罐、下路储气罐、压差计和气压加载装置；所述加热垫片设置在筒体的内壁上，所述底座设置在筒体的底部并与筒体的下端口密封配合，所述上盖设置在筒体的顶部并与筒体的上端口密封配合；所述上压杆竖直设置在上盖上，上压杆的底端伸进筒体内，所述下支撑柱竖直设置在底座上并位于筒体内，上压杆的底端与下支撑柱的顶端在竖直方向上对应；所述双路伺服液压站的出油口通过管路与筒体内连通；所述上压杆竖直设置进气通道，所述上路储气罐的出气口通过管路与进气通道连接并通过进气通道与筒体内连通；所述下支撑柱竖直设置进气通孔，所述下路储气罐的出气口通过管路与进气通孔连接并通过进气通孔与筒体内连通；所述压差计的一端口与上路储气罐内连通，压差计的另一端口与下路储气罐内连通；所述气压加载装置的出气口分别通过管路与上路储气罐的进气口和下路储气罐的进气口连接；所述气压加载装置的出气口与上路储气罐的进气口之间连接的管路上安装控制阀门Ⅰ，所述气压加载装置的出气口与下路储气罐的进气口之间连接的管路上安装控制阀门Ⅱ，所述压差计与上路储气罐连接的管路上安装控制阀门Ⅲ，所述压差计与下路储气罐连接的管路上安装控制阀门Ⅳ，所述上路储气罐与进气通道连接的管路上安装控制阀门Ⅴ，所述下路储气罐与进气通孔连接的管路上安装控制阀门Ⅵ。进一步，所述无线通信模块设置有极限容量计算单元，所述极限容量计算单元的就死按方法包括： C = ∫ 0 ∞ log 2 ( 1 + 1 n t ξ λ Σ k = 0 m - 1 k ! ( k + n + m ) ! [ L k n - m ( λ ) ] 2 λ n - m e - λ d λ ; ]]>其中，m＝min(Nt,Nr)n＝max(Nt,Nr)；为次数为k的Laguerre多项式令λ＝n/m，推导出如下归一化后的信道容量表示式； lim n → ∞ C m = 1 2 π ∫ v 1 v 2 log 2 ( 1 + m ξ N t v ) ( v 2 v - 1 ( 1 - v 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩石损伤和渗透测试系统，其特征在于，所述岩石损伤和渗透测试系统包括：压力加载装置、盛水装置、超声波探测仪、自恢复量测试装置、冻胀力测试装置、数据采集装置、计算机；所述压力加载装置、数据采集装置和超声波探测仪通过数据线分别与盛水装置相连接；所述计算机与数据采集装置无线通信；数据采集装置设置有压力传感器、位移传感器和无线通信模块；压力传感器和位移传感器，所述压力传感器用于检测压力加载装置施加在岩石试件的压力值，所述位移传感器用于检测岩石试件移动的位置大小；所述无线通信模块与压力传感器和位移传感器相连接，将压力传感器和位移传感器内的数据信息传送至计算机内，所述超声波探测仪与计算机数据通信；自恢复量测试装置和冻胀力测试装置通过数据线与盛水装置相连接；所述冻胀力测试装置包括缸体，在缸体的底部固定连接有螺柱，该螺柱沿所述缸体向外延伸，所述螺柱的长度大于缸体的高度；在缸体的顶部设置有缸盖，所述缸盖为一带孔的盖体，该缸盖通过孔穿过螺柱盖缸体上；在螺柱上从下到上依次连接有第一垫块、测力传感器、第二垫块和螺母，所述测力传感器上连接有智能数字压力表；所述自恢复量测试装置包括：筒体、加热垫片、底座、上盖、上压杆、下支撑杆、双路伺服液压站、上路储气罐、下路储气罐、压差计和气压加载装置；所述加热垫片设置在筒体的内壁上，所述底座设置在筒体的底部并与筒体的下端口密封配合，所述上盖设置在筒体的顶部并与筒体的上端口密封配合；所述上压杆竖直设置在上盖上，上压杆的底端伸进筒体内，所述下支撑柱竖直设置在底座上并位于筒体内，上压杆的底端与下支撑柱的顶端在竖直方向上对应；所述双路伺服液压站的出油口通过管路与筒体内连通；所述上压杆竖直设置进气通道，所述上路储气罐的出气口通过管路与进气通道连接并通过进气通道与筒体内连通；所述下支撑柱竖直设置进气通孔，所述下路储气罐的出气口通过管路与进气通孔连接并通过进气通孔与筒体内连通；所述压差计的一端口与上路储气罐内连通，压差计的另一端口与下路储气罐内连通；所述气压加载装置的出气口分别通过管路与上路储气罐的进气口和下路储气罐的进气口连接；所述气压加载装置的出气口与上路储气罐的进气口之间连接的管路上安装控制阀门Ⅰ，所述气压加载装置的出气口与下路储气罐的进气口之间连接的管路上安装控制阀门Ⅱ，所述压差计与上路储气罐连接的管路上安装控制阀门Ⅲ，所述压差计与下路储气罐连接的管路上安装控制阀门Ⅳ，所述上路储气罐与进气通道连接的管路上安装控制阀门Ⅴ，所述下路储气罐与进气通孔连接的管路上安装控制阀门Ⅵ。...

【技术特征摘要】
1.一种岩石损伤和渗透测试系统，其特征在于，所述岩石损伤和渗透测试系统包括：压力加载装置、盛水装置、超声波探测仪、自恢复量测试装置、冻胀力测试装置、数据采集装置、计算机；所述压力加载装置、数据采集装置和超声波探测仪通过数据线分别与盛水装置相连接；所述计算机与数据采集装置无线通信；数据采集装置设置有压力传感器、位移传感器和无线通信模块；压力传感器和位移传感器，所述压力传感器用于检测压力加载装置施加在岩石试件的压力值，所述位移传感器用于检测岩石试件移动的位置大小；所述无线通信模块与压力传感器和位移传感器相连接，将压力传感器和位移传感器内的数据信息传送至计算机内，所述超声波探测仪与计算机数据通信；自恢复量测试装置和冻胀力测试装置通过数据线与盛水装置相连接；所述冻胀力测试装置包括缸体，在缸体的底部固定连接有螺柱，该螺柱沿所述缸体向外延伸，所述螺柱的长度大于缸体的高度；在缸体的顶部设置有缸盖，所述缸盖为一带孔的盖体，该缸盖通过孔穿过螺柱盖缸体上；在螺柱上从下到上依次连接有第一垫块、测力传感器、第二垫块和螺母，所述测力传感器上连接有智能数字压力表；所述自恢复量测试装置包括：筒体、加热垫片、底座、上盖、上压杆、下支撑杆、双路伺服液压站、上路储气罐、下路储气罐、压差计和气压加载装置；所述加热垫片设置在筒体的内壁上，所述底座设置在筒体的底部并与筒体的下端口密封配合，所述上盖设置在筒体的顶部并与筒体的上端口密封配合；所述上压杆竖直设置在上盖上，上压杆的底端伸进筒体内，所述下支撑柱竖直设置在底座上并位于筒体内，上压杆的底端与下支撑柱的顶端在竖直方向上对应；所述双路伺服液压站的出油口通过管路与筒体内连通；所述上压杆竖直设置进气通道，所述上路储气罐的出气口通过管路与进气通道连接并通过进气通道与筒体内连通；所述下支撑柱竖直设置进气通孔，所述下路储气罐的出气口通过管路与进气通孔连接并通过进气通孔与筒体内连通；所述压差计的一端口与上路储气罐内连通，压差计的另一端口与下路储气罐内连通；所述气压加载装置的出气口分别通过管路与上路储气罐的进气口和下路储气罐的进气口连接；所述气压加载装置的出气口与上路储气罐的进气口之间连接的管路上安装控制阀门Ⅰ，所述气压加载装置的出气口与下路储气罐的进气口之间连接的管路上安装控制阀门Ⅱ，所述压差计与上路储气罐连接的管路上安装控制阀门Ⅲ，所述压差计与下路储气罐连接的管路上安装控制阀门Ⅳ，所述上路储气罐与进气通道连接的管路上安装控制阀门Ⅴ，所述下路储气罐与进气通孔连接的管路上安装控制阀门Ⅵ。2.如权利要求1所述的岩石损伤和渗透测试系统，其特征在于，所述无线通信模块设置有极限容量计算单元，所述极限容量计算单元的就死按方法包括： C = ∫ 0 ∞ log 2 ( 1 + 1 n t ξ λ Σ k = 0 m - 1 k ! ( k + n + m ) ! [ L k n - m ( λ ) ] 2 λ n - m e - λ d λ ; ]]>其中，m＝min(Nt,Nr)n＝max(Nt,Nr)；为次数为k的Laguerre多项式令λ＝n/m，推导出如下归一化后的信道容量表示式； lim n → ∞ C m = 1 2 π ∫ v 1 v 2 log 2 ( 1 + m ξ N t v ) ( v 2 v - 1 ( 1 - v 1 v ) d v ; ]]>其中， v 2 = ( τ + 1 ) 2 ; ]]>在快速瑞利衰落的情况下，令m＝n＝Nt＝Nr，则v1＝0，v2＝4；渐进信道容量为： lim n → ∞ C n = 1 π ∫ 0 4 log 2 ( 1 + ξ v ) ( 1 v - 1 4 ) d v ; ]]>利用不等式：log2(1+x)≥log2(x)；简化为： lim n → ...

【专利技术属性】
技术研发人员：高红梅，兰永伟，高宏伟，韩雪，赵延林，赵继涛，陈勇，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23