一种用于研究高温下应力波在节理岩体中传播特性的试验装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109342564A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811341363.6(22)申请日2018.11.12(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人范立峰王丽娟徐超(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.G01N29/04(2006.01)G01N29/07(2006.01)G01N29/22(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图1页(54)发明名称一种用于研究高温下应力波在节理岩体中传播特性的试验装置(57)摘要本发明公开了一种用于研究高温下应力波在节理岩体中传播特性的试验装置，包括：发射系统，装载系统，测量系统以及加温装置四个部分。加温装置采用分段加热的方法，能够满足复杂的试验需求。测量系统主要包括两个测量系统，一个采用应变片来测量岩石的局部位移，从而得到波速变化，在试样温度较低时可以采用此种方式。另一种采用数字图像处理技术。本发明操作简单、可以控制初始波形和初始波速，可以较好的满足试验需求；可以对试样的位置进行微调，避免岩石加工时留下的误差对试验结果的影响；加热装置可以进行分段加热，可以满足复杂的试验要求；采用两套测量系统，确保试验精度。CN109342564ACN109342564A权利要求书1/2页1.一种用于研究高温下应力波在节理岩体中传播特性的试验装置，其特征在于：该装置用于测量高温条件下不同初始波速和初始波形的弹性纵波在节理处的传播特征；该装置主要包括发射系统(3)，装载系统，测量系统和加热系统；发射系统用于发射子弹，为岩石试样(2)提供一个初始波形；装载装置主要是用于放置岩石试样(2)，测量装置用于测量岩石试样(2)中部的应变，加热系统用于加热岩石试样(2)；岩石试样(2)为长条形石杆；发射系统(3)包括底座(1)，子弹(5)，发射腔室(6)，红外测速仪，驱动线圈(7)；发射腔室(6)与底座(1)相连，驱动线圈(7)缠绕于发射腔室(6)的外部，子弹(5)位于发射腔室(6)内部，子弹(5)的表面与发射腔室(6)的内表面相接触并涂有润滑油；红外测速仪位于发射腔室(6)的右侧，用于测量子弹(5)的发射速度；装载系统包括支座(4)以及红外线水平仪；支座(4)包括支撑(8)，固定螺栓(9)，滑轮(10)，螺杆(11)；螺杆(11)通过固定螺栓(9)与支撑(8)连接，同时，滑轮(10)套在螺杆(11)上并在滑轮(10)两侧各放置一个固定螺栓(9)固定滑轮位置；滑轮(10)包括外滑轮(12)，轴承(13)、内滑轮(14)，外滑轮(12)与内滑轮(14)通过轴承(13)连接，外滑轮(12)与内滑轮(14)与轴承(13)焊接连接；固定螺栓(9)与内滑轮(14)接触，内滑轮(14)和外滑轮(12)通过轴承(13)相连，减少摩擦力对试验结果的影响；岩石试样(2)放置在滑轮(10)上，试验时，通过调节固定螺栓(9)的位置移动滑轮(10)的位置，从而调节岩石试样(2)的位置，并用红外线水平仪确保岩石试样(2)处于水平位置；测量装置包括两套测量系统，两套测量系统分别为应变片测量系统、数字图像处理测量系统，应变片测量系统的应变片(16)贴在试样2的外表面，数字图像处理测量系统的高速摄像机(15)的镜头正对岩石试样(2)；将两种测量系统测量得到的应变片(16)数据与高速摄像机(15)数据进行对比，从而确保试验的准确度；加热装置主要包括金属外壳(17)、加热丝(18)、连接装置(19)、石棉隔热层(20)、石棉密封板(21)；金属外壳(17)采用不锈钢材料，石棉隔热层(20)位于金属外壳(17)内部，并与金属外壳(17)紧密连接，加热丝(18)均匀分布在加热装置上部，连接装置(19)焊接于金属外壳(17)上；加热装置分为上下两层，便于试验时安装，加热装置底部凹槽处与支撑(8)相接触；两个加热装置用连接装置(19)连接并充分接触。2.根据权利要求1所述的一种用于研究高温下应力波在节理岩体中传播特性的试验装置，其特征在于：加热装置的中部设有一个有耐热透明材料制成的观察窗，通过观察窗用于对高速摄像机(15)的摄影进行观测，位于岩石试样(2)两端的加热装置采用石棉密封板(21)密封；加热装置的内部设有温度传感器和外部的控制装置。3.根据权利要求1所述的一种用于研究高温下应力波在节理岩体中传播特性的试验装置，其特征在于：底座(1)的材质为钢材，避免试验时发生震荡影响试验结果；金属弹体的形状为圆柱体、圆锥体，不同形状的弹体可以提供从而得到不同的初始波形。4.根据权利要求1所述的一种用于研究高温下应力波在节理岩体中传播特性的试验装置，其特征在于：发射腔