加载试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种加载试验系统，属于岩石分析技术领域

【技术实现步骤摘要】
加载试验系统


[0001]本专利技术属于岩石分析
，具体涉及一种加载试验系统
。

技术介绍

[0002]煤岩体原生细观结构错综复杂，在其实际环境中，应力场
、
温度场
、
变形场对于煤岩存在相互耦合作用，对煤岩的力学与变形性能具有控制性影响，使得对于煤岩这种非均质各向异性材料的力学行为研究更为复杂，并且对于煤岩在外荷载作用下的裂纹扩展规律研究可以揭示其损伤破坏机制，并预防工程灾害
。
在深部煤岩面临温度变化时，都是处于压力环境中的，所以温度场和应力场是耦合作用的关系，而并非“一先一后”施加
。
[0003]在相关技术中，大多数试验设备仅考虑加载过程的单一物理场，或多个物理场先后施加，没有考虑到涉及温度突变作用与力场耦合的试验条件，不能反应试样所处的真实环境，此外，由于监测手段不够全面，缺乏对煤岩裂隙扩展及变形破坏特征的实时全过程监测
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
为此，本专利技术的一实施例提供了一种加载试验系统，可以实时监测待测试样在多个物理场耦合作用下内部结构的演化特征，更方便研究煤岩在外荷载下的裂纹扩展规律，方便研究煤岩的力学特性和损伤特性
。
[0005]本专利技术公开的加载试验系统包括：加载室，所述加载室用于放置待测试样；轴压加载装置，所述轴压加载装置具有轴向压头，所述轴向压头位于所述加载室上方以向待测试样施加轴向力；围压加载装置，所述待测试样与所述加载室的内壁之间具有围压腔，所述围压加载装置用于向所述围压腔充填液体介质以对所述待测试样施加围压；温控装置，所述温控装置设于所述围压加载装置和所述加载室之间的连接管路上，所述温控装置用于加热或冷却所述液体介质以控制所述待测试样的温度；扫描装置，所述扫描装置用于实时扫描所述待测试样以获取所述待测试样的形变数据，所述扫描装置具有射线源和探测器，所述射线源用于向所述待测试样发出射线，所述探测器用于接收经过所述待测试样的射线；控制装置，所述控制装置与所述轴压加载装置
、
所述围压加载装置
、
所述温控装置和所述扫描装置电连接以控制各部件动作
。
[0006]本实施例中提供的加载试验系统可以实时监测待测试样在多个物理场耦合作用下内部结构的演化特征，更方便研究煤岩在外荷载下的裂纹扩展规律，方便研究煤岩的力学特性和损伤特性
。
[0007]在一些实施例中，所述温控装置包括制冷组件和制热组件，所述制冷组件和所述
制热组件并联至所述围压加载装置和所述加载室之间的连接管路；和
/
或所述加载室具有介质第一出口和介质第一进口，所述介质第一出口和所述介质第一进口与所述围压加载装置连接，所述介质第一出口和所述介质第一进口处均设有温度检测部件，所述温度检测部件用于监测经所述介质第一出口和所述介质第一进口流动的液体介质的温度
。
[0008]在一些实施例中，所述加载室包括固定座
、
顶盖
、
第一压垫和第二压垫，所述第二压垫设于所述固定座上，所述第一压垫和所述第二压垫上下相对设置，所述待测试样设于所述第一压垫和所述第二压垫之间，所述轴向压头抵压在所述第一压垫上
。
[0009]在一些实施例中，所述加载室内还设置有包覆膜，所述包覆膜包裹于所述待测试样
、
所述第一压垫和所述第二压垫的外侧以隔离所述待测试样和所述液体介质
。
[0010]在一些实施例中，所述扫描装置为
CT
扫描设备，所述加载室
、
所述包覆膜
、
所述第一压垫和所述第二压垫均采用
X
射线可穿透材料制成，所述射线源和所述探测器分别设在所述加载室相对的两侧，以使所述射线源发出的射线经所述加载室
、
所述包覆膜和所述待测试样后由所述探测器接收
。
[0011]在一些实施例中，所述包覆膜为聚烯烃材质制成，所述加载室的侧壁
、
所述第一压垫和所述第二压垫为聚醚醚酮材质制成
。
[0012]在一些实施例中，所述加载试验系统还包括声发射监测装置，所述声发射监测装置用于获取所述待测试样的形变数据，所述声发射监测装置具有声发射探头和声发射采集模块，所述声发射探头设于所述加载室底部，所述声发射采集模块与所述声发射探头电连接
。
[0013]在一些实施例中，所述加载试验系统还包括旋转组件，所述旋转组件与所述加载室或所述扫描装置连接，所述旋转组件用于驱动所述加载室和所述扫描装置相对转动以对所述待测试样进行周向扫描
。
[0014]在一些实施例中，所述加载试验系统还包括防护罩，所述加载室和所述扫描装置设置在所述防护罩内，所述防护罩上设有转动部件，所述轴压加载装置和所述围压加载装置与所述加载室连接的管路均通过所述转动部件引出所述防护罩
。
[0015]在一些实施例中，所述加载试验系统的使用过程包括如下步骤：确定施加于所述待测试样上的物理场，所述物理场包括施加于所述待测试样上的轴压
、
围压
、
温度中的一种或多种，确定所述物理场的加载路径；开启所述扫描装置对所述待测试样进行扫描，以获取所述待测试样加载前的扫描图像；基于所述加载路径对所述待测试样加载所述物理场；通过所述扫描装置获取所述待测试样在加载所述物理场过程中的扫描图像
。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例中提供的加载试验系统的结构示意图
。
[0017]图2是图1所示的加载试验系统中各部件的组合示意图
。
[0018]图3是本专利技术实施例中提供的加载试验系统使用步骤的流程示意图
。
[0019]附图标记：
1、
加载室；
11、
围压腔；
111、
介质第一出口；
112、
介质第一进口；
113、
温度监测部件；
12、
固定座；
13、
侧壁；
14、
顶盖；
15、
第一压垫；
16、
第二压垫；
17、
支撑底座；
171、
固定插销；
18、
包覆膜；
19、
捆扎件；
2、
轴压加载装置；
21、
轴向压头；
22、
轴压泵；
23、
轴压缸；
231、
轴压进出口；
232、
排气口；
233、
排气阀；
24、
流量计；
25、
引伸计；
26、
止水阀；
3、
围压加载装置；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种加载试验系统，其特征在于，包括：加载室，所述加载室用于放置待测试样；轴压加载装置，所述轴压加载装置具有轴向压头，所述轴向压头位于所述加载室上方以向待测试样施加轴向力；围压加载装置，所述待测试样与所述加载室的内壁之间具有围压腔，所述围压加载装置用于向所述围压腔充填液体介质以对所述待测试样施加围压；温控装置，所述温控装置设于所述围压加载装置和所述加载室之间的连接管路上，所述温控装置用于加热或冷却所述液体介质以控制所述待测试样的温度；扫描装置，所述扫描装置用于实时扫描所述待测试样以获取所述待测试样的形变数据，所述扫描装置具有射线源和探测器，所述射线源用于向所述待测试样发出射线，所述探测器用于接收经过所述待测试样的射线；控制装置，所述控制装置与所述轴压加载装置
、
所述围压加载装置
、
所述温控装置和所述扫描装置电连接以控制各部件动作
。2.
根据权利要求1所述的加载试验系统，其特征在于，所述温控装置包括制冷组件和制热组件，所述制冷组件和所述制热组件并联至所述围压加载装置和所述加载室之间的连接管路；和
/
或所述加载室具有介质第一出口和介质第一进口，所述介质第一出口和所述介质第一进口与所述围压加载装置连接，所述介质第一出口和所述介质第一进口处均设有温度检测部件，所述温度检测部件用于监测经所述介质第一出口和所述介质第一进口流动的液体介质的温度
。3.
根据权利要求1所述的加载试验系统，其特征在于，所述加载室包括固定座
、
顶盖
、
第一压垫和第二压垫，所述第二压垫设于所述固定座上，所述第一压垫和所述第二压垫上下相对设置，所述待测试样设于所述第一压垫和所述第二压垫之间，所述轴向压头抵压在所述第一压垫上
。4.
根据权利要求3所述的加载试验系统，其特征在于，所述加载室内还设置有包覆膜，所述包覆膜包裹于所述待测试样
、
所述第一压垫和所述第二压垫的外侧以隔离所述待测试样和所述液体介质
。5.
根据权利要求4所述的加载试验系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉敏，王守光，穆鹏宇，李向上，雷国荣，杨冠宇，杨森森，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：