一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置，包括模拟充液节理岩体的充填液体施加装置，对充填液体施加装置的充液节理岩石试样施加冲击荷载的动力落锤装置，及与充填液体施加装置连接用于同步采集冲击荷载作用下充液节理岩石试样局部破裂演化过程中声发射信号特征的的声发射监测装置。本发明专利技术还提供了一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置使用方法。本发明专利技术提供的一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置及方法，可实现量化可控动力荷载的施加，能丰富充填液体的测试类型，且装置便于拆卸组装，利于同过程多信息的采集，便于更好地完成岩石动力学相关测试任务。

A dynamic drop hammer type acoustic emission testing device and method for jointed rock samples

【技术实现步骤摘要】
一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置及方法
本专利技术涉及岩石动力学试验
，特别涉及一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置及其使用方法。
技术介绍
在水利工程和地下工程中，爆破或地震等动态荷载会引发应力波的产生和传播，对工程造成影响。天然岩体中常常含有节理，且充填节理更为常见，其充填物可为黏土、砂砾、水、油等。研究应力波在充填节理中的传播规律，以及动态冲击荷载下节理岩体破裂引发的声发射信息特征等，对预测评价岩体工程安全性等方面尤为重要。目前对于固体、固-液混合物质作为充填材料的分析较为充分，但少有涉及充填液体情况的测试探究。因此对于充液节理岩体情况的动力分析与声发射测试工作，显得尤为重要。当前材料动力学试验测试中，落锤类冲击设备应用较多，但该类设备，常用于各种管材和板材方面的动力测试，对岩石类材料测试应用不多，用以研究岩体试样节理面处施加液体情况的更少，不能很好地满足岩石动力学试验研究与工程问题的实际需要。液体充填类测试过程中，常常因装置的密封性不佳，容易导致液体渗漏的问题。此外，落锤类冲击设备应用于岩体试样进行测试时，也较少地考虑到同声发射测试装置相结合，不能方便地探究岩石试样在动态冲击荷载下的破裂声发射特征等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够提供可控动力荷载，便于模拟充液节理岩体，且可同步监测节理岩体试样破裂声发射信息的动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置及其使用方法，以便更好地完成岩石动力学相关测试任务。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置，包括动力落锤装置，充填液体施加装置及声发射监测装置；所述动力落锤装置包括悬置于滑轮上的金属落锤，所述滑轮通过转动轴承设置在固定支架上；所述固定支架上固定设置制动杆，所述制动杆的另一端设置与制动橡胶块匹配的孔洞，所述制动橡胶块插入所述孔洞内，通过制动橡胶块与滑轮侧面接触产生的摩擦阻尼对滑轮制动；所述充填液体施加装置包括由上下两块岩石试样构成的岩石试样组合及内径与两块岩石试样外径匹配的液体辅助施加套筒，所述两块岩石试样分别从上部和下部置于液体辅助施加套筒中，置于液体辅助施加套筒内的两块岩石试样端面之间形成用于填充充填液体的充液填充空间；所述声发射监测装置包括声发射传感器及声发射信号接收处理设备，所述声发射传感器分别设置在所述两块岩石试样及液体辅助施加套筒的表面，并通过导线与声发射信号接收处理设备连接。进一步地，所述金属落锤、两块岩石试样及液体辅助施加套筒均为圆柱体型，所述金属落锤与两块岩石试样的底面相同，所述金属落锤的长度可根据冲击测试所需的重量设定。进一步地，所述液体辅助施加套筒的上下环形端面设置环状橡胶密封圈，所述两块岩石试样分别穿过环状橡胶密封圈设置在所述液体辅助施加套筒中，通过调节所述岩石试样与所述环状橡胶密封圈的相对位置，可调整所述两块岩石试样端面之间的充液填充空间。进一步地，所述环状橡胶密封圈的内环直径略小于所述两块岩石试样外径，且环状橡胶密封圈可弹性变形，可保证充填液体在冲力荷载作用下始终处于充液填充空间内。进一步地，所述固定支架包括固定在底座上的整体支架，及横向固定在整体支架上的竖向连接支架，所述竖向连接支架固定于整体支架上，所述滑轮通过转动轴承固定在竖向连接支架下部，所述金属落锤通过钢丝绕在滑轮上，通过调节滑轮的旋转角度，可改变钢丝的提升高度，从而调整金属落锤的下落高度。进一步地，所述滑轮侧面标注刻度线，所述转动轴承上设置固定指针，通过刻度线与固定指针配合使用，可精确调节滑轮的旋转角度，从而精确调整所述金属落锤的下落高度。进一步地，所述底座上设置金属限位环，所述岩石试样组合的下部岩石试样通过金属限位环固定于底座上。进一步地，所述声发射传感器在所述两块岩石试样及液体辅助施加套筒的表面分别布置有多个，且在两块岩石试样及液体辅助施加套筒表面的布置方式为分层环状布置。本专利技术还提供了一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置的使用方法，包括如下步骤：将岩石试样组合中的下部岩石试样，固定于位于底座上的金属限位环中；将液体辅助施加套筒的下半部分套于放置好的岩石试样组合中的下部岩石试样上，调节好环状橡胶密封圈与下部岩石试样的相对位置；将充填液体注入预留的液体充填空间，并将岩石试样组合中的上部岩石试样置入液体辅助施加套筒的上半部分，调节环状橡胶密封圈与上部岩石试样的相对位置，使岩石试样组合的上部岩石试样与下部岩石试样之间形成液体充填空间；将声发射传感器布设于岩石试样组合中岩石试样表面及液体辅助施加套筒的表面，并利用导线与声发射信号接收处理设备相连接；选择所需重量的金属落锤，旋转滑轮至预定位置，将制动橡胶块插入制动杆的孔洞中，使滑轮处于制动状态；撤除制动橡胶块，金属落锤下落冲击充液岩石试样，声发射传感器采集动力过程的声发射信号传送给声发射信号接收处理设备，对声发射信号接收处理设备监测到的数据处理，完成试验测试。本专利技术提供的一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置及其使用方法，在现有岩石动力学试验测试研究基础上，利用动力落锤装置为待测试样提供不同量值的动态冲击载荷，利用充填液体施加装置可实现对充液节理岩体试样的有效模拟，利用声发射监测装置可以同步记录岩石试样在动态冲击荷载下的破裂声发射特征。而且，环状橡胶密封圈的使用，有效避免了充填液体在动态荷载作用下的渗漏问题，保证试验测试过程中结果的合理性。装置的引入，可实现量化可控动力荷载的施加，能丰富充液液体的测试类型，且装置便于拆卸组装，利于同过程多信息的采集，便于更好地完成岩石动力学相关测试任务。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置的整体示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置的滑轮结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置的制动橡胶块结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置的充填液体施加装置结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置的环状橡胶密封圈结构示意图。具体实施方式参见图1，本专利技术实施例提供的一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置，包括模拟充液节理岩体的充填液体施加装置，对充填液体施加装置的充液节理岩石试样施加冲击荷载的动力落锤装置，及与充填液体施加装置连接用于同步采集冲击荷载作用下充液节理岩石试样局部破裂演化过程中声发射信号特征的的声发射监测装置。所述动力落锤装置对充填液体施加装置的充液节理岩石试样冲击荷载量值可量化控制，且便于制动与启动对充液节理岩石试样的声发射测试。所述充填液体施加装置能够对岩石试样节理面处施加液体，且可方便调整充填液体类型与液体体积。其中，所述动力落锤装置包括金属落锤1、钢丝2、滑轮3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置，其特征在于：包括动力落锤装置，充填液体施加装置及声发射监测装置；/n所述动力落锤装置包括悬置于滑轮(3)上的金属落锤(1)，所述滑轮(3)通过转动轴承(4)设置在固定支架上；所述固定支架上固定设置制动杆(6)，所述制动杆(6)的另一端设置与制动橡胶块(5)匹配的孔洞，所述制动橡胶块(5)插入所述孔洞内，通过制动橡胶块(5)与滑轮(3)侧面接触产生的摩擦阻尼对滑轮(3)制动；/n所述充填液体施加装置包括由上下两块岩石试样构成的岩石试样组合(10)及内径与两块岩石试样外径匹配的液体辅助施加套筒(11)，所述两块岩石试样分别从上部和下部置于液体辅助施加套筒(11)中，置于液体辅助施加套筒(11)内的两块岩石试样端面之间形成用于填充充填液体(18)的充液填充空间；/n所述声发射监测装置包括声发射传感器(13)及声发射信号接收处理设备(15)，所述声发射传感器(13)分别设置在所述两块岩石试样及液体辅助施加套筒(11)的表面，并通过导线(14)与声发射信号接收处理设备(15)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置，其特征在于：包括动力落锤装置，充填液体施加装置及声发射监测装置；
所述动力落锤装置包括悬置于滑轮(3)上的金属落锤(1)，所述滑轮(3)通过转动轴承(4)设置在固定支架上；所述固定支架上固定设置制动杆(6)，所述制动杆(6)的另一端设置与制动橡胶块(5)匹配的孔洞，所述制动橡胶块(5)插入所述孔洞内，通过制动橡胶块(5)与滑轮(3)侧面接触产生的摩擦阻尼对滑轮(3)制动；
所述充填液体施加装置包括由上下两块岩石试样构成的岩石试样组合(10)及内径与两块岩石试样外径匹配的液体辅助施加套筒(11)，所述两块岩石试样分别从上部和下部置于液体辅助施加套筒(11)中，置于液体辅助施加套筒(11)内的两块岩石试样端面之间形成用于填充充填液体(18)的充液填充空间；
所述声发射监测装置包括声发射传感器(13)及声发射信号接收处理设备(15)，所述声发射传感器(13)分别设置在所述两块岩石试样及液体辅助施加套筒(11)的表面，并通过导线(14)与声发射信号接收处理设备(15)连接。


2.根据权利要求1所述的动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置，其特征在于：所述金属落锤(1)、两块岩石试样及液体辅助施加套筒(11)均为圆柱体型，所述金属落锤(1)与两块岩石试样的底面相同，所述金属落锤(1)的长度可根据冲击测试所需的重量设定。


3.根据权利要求2所述的动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置，其特征在于：所述液体辅助施加套筒(11)的上下环形端面设置环状橡胶密封圈(19)，所述两块岩石试样分别穿过环状橡胶密封圈(19)设置在所述液体辅助施加套筒(11)中，通过调节所述岩石试样与所述环状橡胶密封圈(19)的相对位置，可调整所述两块岩石试样端面之间的充液填充空间。


4.根据权利要求3所述的动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置，其特征在于：所述环状橡胶密封圈(19)的内环直径略小于所述两块岩石试样外径，且环状橡胶密封圈(19)可弹性变形，可保证充填液体(18)在冲力荷载作用下始终处于充液填充空间内。


5.根据权利要求1所述的动力落锤式充液节理岩体试样声发射测试装置，其特征在于：所述固定支架包括固定在底座(9)上的整体支架(8)，及横向固定在整体支架(8)上的竖向连接支架(7)，所述竖向连接支架(7)固定于整体支架(8)上，所述滑轮(3)通过转...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄进，刘晓丽，王恩志，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11