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原文传递一种岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统及方法

专利名称：	一种岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统及方法
摘要：	本发明提供一种岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统及方法，属于岩土力学技术领域。该系统包括真三轴加载装置、温度控制采集系统、冻胀力采集控制系统和声发射采集系统。真三轴加载装置位于冻融环境箱体内部，由自锁装置固定。温度控制采集系统位于冻融环境箱体右侧，整个温度系统依靠箱体内的温度传感器来监测。冻胀力采集控制系统通过在岩石试件裂隙安装的冻胀力测量传感器，将压力传感器接受的信号转换成电信号输送给电脑终端进行分析。声发射采集系统通过声发射探头收集岩体破裂的声信号输送给终端控制系统。本发明能快速并准确地反映低温岩体内冰裂缝的扩展进程及损伤情况，精确地定位岩体破裂范围，为寒区岩体工程建设提供参考。
专利类型：	发明专利
申请人：	北京科技大学
发明人：	王宇;李搏;高少华;马进强;易雪枫
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010097642.3
公开号：	CN111198136A
代理机构：	北京市广友专利事务所有限责任公司
代理人：	张仲波
分类号：	G01N3/18;G01N3/06;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/18;G01N3/06
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路30号
主权项：	1.一种岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统，其特征在于：包括真三轴加载装置、温度控制采集系统(16)、冻胀力采集控制系统(19)和声发射采集系统(20)，真三轴加载装置位于冻融环境箱体(1)内部，由自锁装置固定，温度控制采集系统位于冻融环境箱体(1)右侧，整个温度系统依靠冻融环境箱体(1)内的温度传感器(15)来监测，冻胀力采集控制系统(19)通过在岩石试件裂隙安装的冻胀力测量传感器，将信号转换成电信号输送给电脑(17)终端进行分析，声发射采集系统(20)通过声发射探头(9)收集岩体破裂的声信号输送给电脑(17)。 2.根据权利要求1所述的岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统，其特征在于：所述真三轴加载装置包括电缆(2)、四爪连接机构(3)、加载装置顶板(4)、加载装置侧板(5)、销(8)、声发射探头(9)、加载装置底板(10)、手压泵(11)和手压泵杆(12)，加载装置顶板(4)、加载装置侧板(5)和加载装置底板(10)构成封闭的加载空间，声发射探头(9)设置在加载装置侧板(5)的加载垫板内，加载装置顶板(4)上方设置四爪连接机构(3)，电缆(2)连接温度控制采集系统(16)、冻胀力采集控制系统(19)和声发射采集系统(20)，加载装置底板(10)通过销(8)连接四爪连接机构(3)，加载空间内的三个手压泵(11)分别连接控制加载装置的三个方向，手压泵(11)上设置手压泵杆(12)。 3.根据权利要求1所述的岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统，其特征在于：所述冻融环境箱体(1)侧面设置可视保温窗口(6)，正面设置环境箱体左门(7)和环境箱体右门(14)，冻融环境箱体(1)侧面开孔用于穿过电缆，开孔处设置堵头(13)，冻融环境箱体(1)侧面内部安装温度传感器(15)，温度传感器连接温度控制采集系统(16)。 4.根据权利要求1所述的岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统，其特征在于：所述温度控制采集系统(16)、冻胀力采集控制系统(19)和声发射采集系统(20)连接电脑(17)。 5.根据权利要求1所述的岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统，其特征在于：所述加载装置侧板(5)上设置槽(21)，槽(21)内设置声发射探头(9)。 6.根据权利要求1所述的岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统，其特征在于：所述加载装置顶板(4)上嵌入补水管(22)。 7.应用权利要求1所述的岩体含冰裂缝网络冻胀扩展过程监测试验系统的方法，其特征在于：包括步骤如下： S1：试验准备：准备好带有节理裂隙的天然岩块或者人工预制裂纹岩块，人工切割为尺寸合适的立方体； S2：饱水：对试件进行饱水，饱水前将一黑色的橡胶模套在岩块上防止水外泄，直至上述岩块达到饱水状态； S3：安装冻胀力测量传感器：在岩石试件裂隙内安装冻胀力测量传感器； S4：将上述饱水岩块放在加载装置底板上，合上加载装置侧板和加载装置顶板使之形成密闭的加载空间,之后将整个装置放入冻融环境箱体内与四爪连接机构通过销连接，形成自锁装置； S5：在加载装置外侧加载装置侧板的小孔内安装抗冻声发射探头； S6：通过电缆连接所有的测量传感器到对应的各个采集装置； S7：手压泵加压：利用手压泵给加载装置加压到设计值； S8：降温补水：通过外部的温度控制系统给冻融环境箱体逐渐降温到预定温度，同时通过加载装置顶板内的补水管给岩块补水，直至岩块内的水结成冰； S9：记录实验数据：记录好岩块结冰过程中的声发射和冻胀力信息，在电脑拟合应力应变图像； S10：拆卸装置：解除电缆与传感器之间的连接，打开四爪连接机构，拆除立方体加载套筒； S11：重复试验：更换岩块，分别设置不同的预定应力和预定温度，重复上述试验过程，得到多组数据进行对比； S12：整理数据，得出结论。
所属类别：	发明专利