一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置，包括控制器、承载装置、加载装置、超声波装置和裂纹检测装置；承载装置包括上承压装置和下承压装置，下承压装置的顶部具有第一凹槽，上承压装置的底部具有与第一凹槽对应的第二凹槽，煤样的底部能够卡设在第一凹槽中，煤样的顶部能够卡设在第二凹槽中；上承压装置和下承压装置相互远离时，煤样能够置于上承压装置和下承压装置之间，上承压装置和下承压装置相互靠近时能够压裂煤样。本实用新型专利技术的加载装置驱动上承压装置和下承压装置相互远离，便能将煤样置于上承压装置和下承压装置之间，装入和取出煤样方便，且煤样由第一凹槽和第二凹槽限位，使得煤样能够快速定位。使得煤样能够快速定位。使得煤样能够快速定位。

【技术实现步骤摘要】
一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置


[0001]本技术属于煤矿实验装置领域，具体涉及一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置。

技术介绍

[0002]随采煤深度越来越深，地温越来越高，井下极易发生煤炭自燃，煤自燃不仅会对周围煤体力学性质造成影响，而且会改变煤的冲击倾向性。随着煤炭开采深度的加深，由于高压力，导致煤层渗透率降低，煤矿常采用注液氮方法对煤层进行增透，研究液氮极冷条件下煤力学性质也具有很深刻的意义。岩石变形破坏机理和预测岩石失稳一直是研究的热点，许多学者利用了不同的手段做了大量的工作。
[0003]CN201710371905.3披露了一种岩石细观裂纹及声力学同步检测系统，其能够对岩石破坏过程中的力学、细观裂纹、超声波和次声波活动规律进行同步的检测。但其将岩石试样、超声波发射探头、超声波接收探头均安装在试验机的试验筒内，装入和取出岩石试样操作不方便；其超声波发射探头和超声波接收探头也与岩石试样一起承受轴向应力，时间久了，超声波发射探头和超声波接收探头易损坏，而缩短寿命。

技术实现思路

[0004]本技术旨在解决现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是提供一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置。
[0005]为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置，包括控制器、用于安装煤样的承载装置、与控制器连接的对煤样施加轴向载荷以使其破裂的加载装置、用于检测煤样破坏过程中产生的超声波数据的超声波装置、以及用于检测煤样观测面的裂纹演化过程的裂纹检测装置，超声波装置和裂纹检测装置的信号输出端分别与显示装置连接；承载装置包括相对设置的上承压装置和下承压装置，煤样能够置于上承压装置和下承压装置之间，下承压装置的顶部具有第一凹槽，上承压装置的底部具有与第一凹槽对应的第二凹槽，煤样的底部能够卡设在第一凹槽中，煤样的顶部能够卡设在第二凹槽中；加载装置至少驱动上承压装置和下承压装置之一竖向运动以使两者相互靠近或相互远离，上承压装置和下承压装置相互远离时，煤样能够置于上承压装置和下承压装置之间，上承压装置和下承压装置相互靠近时能够压裂煤样。
[0006]上述技术方案，加载装置驱动上承压装置和下承压装置相互远离，便能将煤样置于上承压装置和下承压装置之间，装入和取出煤样方便，且煤样由第一凹槽和第二凹槽限位，使得煤样能够快速定位。
[0007]在本技术的一种优选实施方式中，超声波装置包括超声波探测仪、与超声波探测仪电连接的超声波发射探头和超声波接收探头、与超声波发射探头抵接或固接的第一超声波换能器、以及与超声波接收探头抵接或固接的第二超声波换能器，超声波发射探头和第一超声波换能器内嵌至上承压装置和下承压装置之一，超声波接收探头和第二超声波
换能器内嵌至上承压装置和下承压装置的另一者。
[0008]上述技术方案，超声波发射探头和第一超声波换能器与上承压装置/下承压装置集成为一体，超声波接收探头和第二超声波换能器与下承压装置/上承压装置集成为一体。则上承压装置和下承压装置相互靠近或远离时，超声波发射探头、第一超声波换能器、超声波接收探头和第二超声波换能器随之运动，由此在拆卸煤样时，无需额外移动超声波发射探头、第一超声波换能器、超声波接收探头和第二超声波换能器的位置，简化试验的操作步骤。
[0009]在本技术的一种优选实施方式中，下承压装置包括下承压板、与下承压板的上端固接的下承压筒、以及设在下承压筒上端开口处的下端盖，第一凹槽设在下端盖的顶部，上承压装置包括上承压板、与上承压板的下端固接的上承压筒、以及设在上承压筒下端开口处的上端盖，第二凹槽设在上端盖的底部；下端盖和上端盖之一为第一超声波换能器，另一者为第二超声波换能器，超声波发射探头位于下承压筒/上承压筒内，超声波接收探头位于上承压筒/下承压筒内。
[0010]上述技术方案，向煤样施加轴向载荷时，由下承压板、下承压筒、下端盖、煤样、上承压板、上承压筒和上端盖承受轴向载荷，超声波发射探头和超声波接收探头不承受轴向载荷，可延迟超声波发射探头和超声波接收探的使用寿命。
[0011]在本技术的一种优选实施方式中，超声波发射探头通过第一弹性件与下承压板/上承压板弹性连接，超声波接收探头通过第二弹性件与上承压板/下承压板弹性连接。
[0012]上述技术方案，第一弹性件用于压紧超声波发射探头，使得超声波发射探头能够抵紧第一超声波换能器，且拆卸方便；第二弹性件用于压紧超声波接收探头，使得超声波接收探头能够与第二超声波换能器抵紧，且拆卸方便。
[0013]在本技术的一种优选实施方式中，下端盖和上端盖的内侧均设有内侧凹槽，超声波发射探头/超声波接收探头卡设在内侧凹槽中。
[0014]上述技术方案，内侧凹槽对超声波发射探头和超声波接收探头进行定位，便于其快速安装。
[0015]在本技术的另一种优选实施方式中，下承压装置固定安装在压力基座上，上承压装置与加载装置连接。
[0016]上述技术方案，将下承压装置的位置固定，由加载装置驱动上承压装置竖向运动便可进行试验，操作简单。
[0017]在本技术的另一种优选实施方式中，加载装置包括与上承压装置固接的横梁，横梁的两端各螺纹连接有一根竖向设置的螺杆，两根螺杆连接有驱动其同步转动的电液伺服压力机，电液伺服压力机的使能端与控制器的启动信号输出端相连。
[0018]上述技术方案，电液伺服压力机通过驱动两根螺杆转动以使横梁竖向运动，上承压装置随横梁竖向运动以对煤样进行轴向压裂，设置两根螺杆导向性好，保证上承压装置的第二凹槽与下承压装置的第一凹槽的对中。
[0019]在本技术的另一种优选实施方式中，裂纹检测装置为环设在煤样外的三维扫描仪。
[0020]上述技术方案，裂纹检测装置采用三维扫描仪，三维扫描仪用于获取加载过程中三维裂隙点云图，能够360
°
扫描煤样裂缝，得到全煤样破坏状态。
[0021]在本技术的另一种优选实施方式中，三维扫描仪包括周向均布在煤样外的三个三维扫描摄像头。
[0022]上述技术方案，三维扫描仪设置三个三维扫描摄像头，每个三维扫描摄像头有效拍摄范围为120
°
，以得到在某时刻下全煤样破坏状态。
[0023]本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0024]本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1是本申请实施例的一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置的结构示意图，未示出裂纹检测装置。
[0026]图2是实施例中的裂纹检测装置布置在煤样外的示意图。
[0027]图3是实施例中的上承压装置的结构示意图。
[0028]说明书附图中的附图标记包括：控制器10、显示装置11、下承压装置20、下承压板21、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置，包括控制器、用于安装煤样的承载装置、与控制器连接的对煤样施加轴向载荷以使其破裂的加载装置、用于检测煤样破坏过程中产生的超声波数据的超声波装置、以及用于检测煤样观测面的裂纹演化过程的裂纹检测装置，所述超声波装置和裂纹检测装置的信号输出端分别与显示装置连接；其特征在于，所述承载装置包括相对设置的上承压装置和下承压装置，煤样能够置于上承压装置和下承压装置之间，所述下承压装置的顶部具有第一凹槽，上承压装置的底部具有与第一凹槽对应的第二凹槽，煤样的底部能够卡设在第一凹槽中，煤样的顶部能够卡设在第二凹槽中；所述加载装置至少驱动上承压装置和下承压装置之一竖向运动以使两者相互靠近或相互远离，上承压装置和下承压装置相互远离时，煤样能够置于上承压装置和下承压装置之间，上承压装置和下承压装置相互靠近时能够压裂煤样。2.如权利要求1所述的一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置，其特征在于，所述超声波装置包括超声波探测仪、与超声波探测仪电连接的超声波发射探头和超声波接收探头、与超声波发射探头抵接或固接的第一超声波换能器、以及与超声波接收探头抵接或固接的第二超声波换能器，所述超声波发射探头和第一超声波换能器内嵌至上承压装置和下承压装置之一，所述超声波接收探头和第二超声波换能器内嵌至上承压装置和下承压装置的另一者。3.如权利要求2所述的一种获得全过程裂纹演化规律的试验装置，其特征在于，所述下承压装置包括下承压板、与下承压板的上端固接的下承压筒、以及设在下承压筒上端开口处的下端盖，所述第一凹槽设在下端盖的顶部，所述上承压装置包括上承压板...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文俊，张寿堂，高翔，赵全德，于江，
申请(专利权)人：霍州煤电集团有限责任公司李雅庄煤矿，
类型：新型
国别省市：