一种用于真三轴试验机的声发射监测装置及其试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种声发射测试装置及使用该装置对岩石试件进行真三轴试验的方法。在压头主体内设置至少一个声发射模块，一方面，第一隔离垫圈及第二隔离垫圈使得导波杆在压头主体内悬浮设置，隔离了压头主体及外部产生的对声发射探头产生干扰的信号，保证测试装置的传输性能稳定，从而使得试验结果更加精确；另一方面，所有声发射探头均设置在导波杆的内腔中，不仅可以有效避免外部无关信号干扰，大幅提高声发射信号的信噪比，还可以对其进行保护，延长声发射探头的使用寿命。

Acoustic emission monitoring device for real three axis test machine and test method thereof

The invention provides an acoustic emission testing device and a method for performing a true three axis test of a rock specimen by using the device. At least one acoustic emission module is arranged in the head body on the one hand, the first and two spacer spacer the wave guide rod in head body suspension settings, isolation of the head body and externally generated interference signals of acoustic emission probe, ensure the transmission performance test device is stable, which makes the test the result is more accurate; on the other hand, all the acoustic emission probe are arranged in the inner cavity of the wave guide rod, not only can effectively avoid the external independent signal interference, a substantial increase in the acoustic emission signal to noise ratio, but also to protect it, prolong the service life of the acoustic emission probe.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种岩石力学实验装置及方法，尤其设计一种声发射测试装置及使用该装置对岩石试件进行真三轴试验的方法。
技术介绍
声发射监测广泛的应用于岩石单轴压缩试验过程中，对岩石内部损伤破裂以及内部微破裂面之间的剪切滑动有很好的监测效果，在岩石稳定性方面的研究中有着广泛的应用。声发射不仅能够反映出岩石材料在不同加载过程的声发射活动的特性，同时还可以通过声发射定位系统实时监测岩石内部微裂隙孕育，萌生，扩展，成核和贯通的三维演化过程。这些是其他实验方法所不具备的特性，已被广泛的应用于岩石，混凝土等材料的破坏失稳的机理研究。在现有的真三轴中进行声发射监测实验，普遍做法是将声发射探头贴在加载柱上，得到的声发射数据噪音很大。一方面是由于声发射探头与试件之间经过了多个接触界面，且每个接触界面的接触质量不能得到有效保证；应力波经过接触面时会有反射损失，有效信号会有很大的衰减。另一方面，岩石真三轴试验机的腔体以及加载柱受外界干扰较大，目前广泛应用的岩石真三轴试验机都采用伺服控制；岩石真三轴试验机在运行过程中会对加载柱进行不断的加载动作，并产生大量的干扰信号。目前，本领域内技术人员设法将声发射探头安装在压头与试件之间的垫块内，利用弹簧及推杆将声发射探头与试件紧贴，该方法容易造成岩石破碎后碎屑进入声发射探头通道内，严重时将探头挤压损坏；由于声发射探头与垫块之间没有屏蔽措施，在实验过程中声发射探头可能与垫块之间相互接触，机器产生的干扰信号会通过垫块传导至声发射探头，从而干扰对试件产生声发射信号的采集。基于上述问题，本专利技术提出了一种用于岩石真三轴应力条件下的声发射测试装置，同时提出了一种使用该装置对岩石试件进行真三轴试验的方法，该装置能够有效防止加载过程中岩石碎屑对声发射探头造成的损伤，同时也有效避免外部无关信号干扰，大幅提高了声发射信号的信噪比。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种声发射测试装置，能够有效防止加载过程中岩石碎屑对声发射探头造成的损伤，同时也能有效避免外部无关信号干扰，提高声发射信号的信噪比。为了达到上述目的，本专利技术一方面提供了一种声发射测试装置，用于对一岩石试件进行声发射测试，其特征在于，包括压头主体、至少一个声发射模块以及数据记录模块；所述压头主体及每个声发射模块均与所述岩石试件接触；每个声发射模块均包括一声发射探头，所述声发射探头设于所述压头主体内，用于对所述岩石试件进行声发射测试，并将测试的信息传送至所述数据记录模块。可选的，在上述声发射测试装置中，每个声发射模块均包括一导波杆以及一复位组件；其中，所述导波杆的第一端连接于所述复位组件，所述导波杆的第二端与所述岩石试件接触；所述导波杆的第一端设有一开口腔体，所述声发射探头位于所述开口腔体中，并与所述开口腔体的内壁连接。可选的，在上述声发射测试装置中，所述开口腔体的形状包括U形、C形或E形；所述声发射探头位于所述导波杆形成的U形、C形或E形腔体内。可选的，在上述声发射测试装置中，所述导波杆与所述压头主体通过至少一个第一隔离垫圈进行隔离，每个第一隔离垫圈连接于所述压头主体上，用于隔离所述压头主体产生的干扰所述声发射探头的信号，还用于增加所述导波杆与所述压头主体的摩擦力。可选的，在上述声发射测试装置中，所述复位组件包括复位盘、支撑杆、至少一个弹性单元以及至少一个第二隔离垫圈；所述每个弹性单元的一端均与所述导波杆的第一端固定连接，所述每个弹性单元的另一端均与所述复位盘连接，所述支撑杆的一端与所述复位盘之异于与所述弹性单元连接的一侧连接；每个第二隔离垫圈均连接于所述复位盘，用于将所述复位盘及所述压头主体隔离，以隔离所述弹性单元产生的对所述声发射探头的干扰信号。为了达到上述目的，本专利技术又一方面提出了一种使用上述任一声发射测试装置对一岩石试件进行岩石真三轴试验的方法，包括：将岩石试件进行打磨，使其端面不平整度小于第一平整度；调试上述任意一项声发射测试装置，使得压头主体以及每个声发射模块均能够与所述岩石试件接触；将端面打磨后的岩石试件及声发射测试装置安装于一岩石真三轴试验机的真三轴压力室中，使得所述压头主体以及每个声发射模块均与所述岩石试件的端面接触；进行岩石试件真三轴试验。可选的，在上述岩石真三轴试验的方法中，调试所述声发射测试装置的步骤包括：在每个声发射模块的导波杆的第二端涂抹耦合剂，使所述导波杆的第二端与所述岩石试件接触面完全接触；利用声发射模块中的声发射探头进行声速测量，获取所述声发射探头发射的声波速。可选的，在上述岩石真三轴试验的方法中，将端面打磨后的岩石试件及声发射测试装置安装于一岩石真三轴试验机的真三轴压力室中，使得所述压头主体以及每个声发射模块均与所述岩石试件的端面接触的步骤包括：将打磨后的岩石试件放在声发射测试装置中的压头主体及声发射模块上，使得所述岩石试件的端面与所述声发射模块中的导波杆的第二端完全接触；所述声发射模块中的复位盘在声发射模块中的支撑杆及弹性单元的作用下在压头主体内运动到第一工位；同时，声发射模块中的第一隔离垫圈将所述导波杆与所述压头主体隔离，使整个声发射模块处于悬浮状态。可选的，在上述岩石真三轴试验的方法中，所述进行岩石试件真三轴试验的步骤包括：向真三轴压力室排空充油，检查仪器系统；在正式加载前，声发射装置对所述岩石试件施加第一数值的力，使得声发射测试装置中的压头主体及声发射模块与所述岩石试件完全接触；数据记录模块得到加载过程中的应力-应变曲线以及数据。为了达到上述目的，本专利技术又一方面提出了一种岩石真三轴试验机，其特征在于，包括上述任意一项声发射测试装置。综上所述，本专利技术提出了一种声发射测试装置及使用该装置对岩石试件进行真三轴试验的方法。在压头主体内设置至少一个声发射模块，一方面，多个声发射模块能够多角度的对岩石试件进行测试，传输性能稳定，从而使得试验结果更加精确；另一方面，所有声发射模块中的声发射探头均设置在压头主体内，不仅可以有效避免外部无关信号干扰，大幅提高声发射信号的信噪比，还可以避免岩石试件碎块对其的影响，延长声发射探头的使用寿命。附图说明图1为本专利技术一优选实施例中的声发射测试装置结构示意图；图2为图1中的声发射测试装置中的声发射模块结构示意图；图3为本专利技术一优选实施例中的声发射模块在压头主体上的分布示意图；图4为本专利技术一优选实施例中的声发射测试装置对一岩石试件进行岩石真三轴试验的流程图；图5为本专利技术一优选实施例中的步骤S2的流程图；图6为本专利技术一优选实施例中的步骤S3的流程图；图7为本专利技术一优选实施例中的步骤S4的流程图。其中，1-压头主体；2-声发射模块；21-导波杆；22-声发射探头；23-引线；24-复位组件；241-复位盘；242-弹性单元；243-第二隔离垫圈；244-支撑杆；25-第一隔离垫圈。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术提出一种声发射测试装置，用于对一岩石试件进行声发射测试，包括压头主体1、至少一个声发射模块2以及数据记录模块。具体的，参考图1及图2，本专利技术一优选实施例中，每个声发射模块2均包括导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声发射测试装置，用于对一岩石试件进行声发射测试，其特征在于，包括压头主体、数据记录模块以及至少一个声发射模块；所述压头主体及每个声发射模块均与所述岩石试件接触；每个声发射模块均包括一声发射探头，所述声发射探头设于所述压头主体内，用于对所述岩石试件进行声发射测试，并将测试的信息传送至所述数据记录模块。

【技术特征摘要】
1.一种声发射测试装置，用于对一岩石试件进行声发射测试，其特征在于，包括压头主体、数据记录模块以及至少一个声发射模块；所述压头主体及每个声发射模块均与所述岩石试件接触；每个声发射模块均包括一声发射探头，所述声发射探头设于所述压头主体内，用于对所述岩石试件进行声发射测试，并将测试的信息传送至所述数据记录模块。2.如权利要求1所述的声发射测试装置，其特征在于，每个声发射模块均包括一导波杆以及一复位组件；其中，所述导波杆的第一端连接于所述复位组件，所述导波杆的第二端与所述岩石试件接触；所述导波杆的第一端设有一开口腔体，所述声发射探头位于所述开口腔体中，并与所述开口腔体的内壁连接。3.如权利要求2所述的声发射测试装置，其特征在于，所述开口腔体的形状包括U形、C形或E形；所述声发射探头位于所述导波杆形成的U形、C形或E形腔体内。4.如权利要求2所述的声发射测试装置，其特征在于，所述导波杆与所述压头主体通过至少一个第一隔离垫圈进行隔离，所述至少一个第一隔离垫圈均连接于所述压头主体上，用于隔离所述压头主体产生的干扰所述声发射探头的信号，还用于增加所述导波杆与所述压头主体的摩擦力。5.如权利要求2所述的声发射测试装置，其特征在于，所述复位组件包括复位盘、支撑杆、至少一个弹性单元以及至少一个第二隔离垫圈；所述每个弹性单元的一端均与所述导波杆的第一端固定连接，所述每个弹性单元的另一端均与所述复位盘连接，所述支撑杆的一端与所述复位盘之异于与所述弹性单元连接的一侧连接；每个第二隔离垫圈均连接于所述复位盘，用于将所述复位盘及所述压头主体隔离，以隔离所述弹性单元产生的对所述声发射探头的干扰信号。6.一种使用如权利要求1-5中任意一项所述的声发射测试装置对一岩石试件进行岩石真三轴试验的方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹光志，宋真龙，黄杰，李铭辉，刘超，尚德磊，马波，刘玉冰，邓博知，曹冠森，鲁俊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50