脆性岩体损伤裂纹发育方向测定装置的制作方法

本实用新型涉及一种测定脆性岩体损伤裂纹发育方向的装置。

背景技术：

地下工程开挖导致应力二次调整，易导致脆性岩石产生损伤，并引起裂纹的启裂和扩展。这个过程是在进行地下开挖活动过程中脆性岩石发生破坏前都必须经历的一个环节。脆性岩石中的损伤裂纹发育方向和岩石强度有着密切的关系，是研究岩石力学和工程基础性工作之一。损伤裂纹的启裂、扩展和贯通方向直接影响到现场围岩的脆性破坏的现场表现，例如片帮、岩爆、V型破坏，为了研究和解译这些破坏现象，必须对损伤裂纹的发育方向有清晰的认识。

目前声波测量技术已经被应用到岩石损伤特征检测中，利用声波传播速度的时间差来测量围岩的损伤深度，并以此为依据来评价锚杆的长度，但并不能给出损伤裂纹的发育方向，对现场围岩的开挖响应没有准确的把握，也导致锚杆的安装方向没有针对性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种结构简单、可以方便快速地测定出脆性围岩损伤裂纹发育方向的装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

脆性岩体损伤裂纹发育方向测定装置，包括轴向测定装置以及径向测定装置；其中，轴向测定装置包括水平放置的方形岩体试样以及一对分别紧密贴合于该试样轴向两相对端面的P波探头或S波探头；径向测定装置包括竖直放置的方形岩体试样以及一对分别紧密贴合于该试样径向两相对端面的P波探头或S波探头；轴向测定装置与径向测定装置使用相同的岩体试样。

测定时，利用轴向测定装置分别测出轴向P波和轴向S波，为了避免岩体试样中原生裂隙的影响以使测定结果更加准确，还需利用径向测定装置分别测出径向P波和径向S波。然后，分别将轴向P波和径向S波波速叠加求出岩体试样轴向方向的波速，将轴向S波和径向P波波速叠加获得岩体试样径向方向的波速。由于受应力损伤影响的方向上声波速度会明显的降低，因此对于求得的波速中，如果轴向方向的速度较高，则代表纵向裂纹损伤严重，反之P波速度较高，则代表横向裂纹损伤严重。

由此，利用本技术方案可以快速、方便地确定岩体裂纹的发育方向，从而为岩石力学特性的研究和地下工程的支护设计提供有力支持。

进一步的，方形岩体试样的尺寸不小于100mm×50mm×50mm。

进一步的，P波探头和S波探头上均涂抹有凡士林。

进一步的，岩体试样为通过围岩现场的声波测试孔中取出的岩芯，从而可以配合现场声波测试。取出的岩芯加工成统一尺寸的岩样。

进一步的，P波探头或S波探头均对准所述岩体试样的中心。

本实用新型的技术方案利用声波中纵波（P波）轴向传播和横波（S波）剪切方向传播的区别，同时结合利用对岩体试样的轴向测定装置和径向测定装置，获得P波和S波在两个方向波速上的占比，从而有效地对岩石中损伤裂纹的发育方向进行测量，判别岩石中轴向损伤裂纹和横向损伤裂纹的发育程度，为现场围岩的损伤特征判别提供可靠的依据。

附图说明

图1为本实用新型轴向测定装置结构示意图。

图2为本实用新型径向测定装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

参照附图。本实用新型设有轴向测定装置1以及径向测定装置2；其中，轴向测定装置1包括水平放置的长方体形岩体试样10以及一对分别紧密贴合于该试样轴向两相对端面的声波探头11。声波探头必须同时为P波探头或S波探头。测定时，先利用P波探头测出声波稳定后的轴向P波，后再更换成S波探头测出轴向S波。为了避免岩体试样离散型的影响，多组测试。

径向测定装置2包括竖直放置的方形岩体试样10以及一对分别紧密贴合于该试样径向两相对端面的声波探头11，同样地，声波探头需要同时为P波探头或S波探头。径向定义为垂直轴向的方向。轴向测定装置1与径向测定装置2使用相同的岩体试样10，岩体试样10为通过围岩现场的声波测试孔中取出的岩芯，从而可以配合现场的声波测试。径向波速测定时，也是类似测定轴向波速一样的方法，分别获得径向P波和径向S波的数据。

数据的处理方式如下：分别将轴向P波和径向S波波速叠加求出岩体试样轴向方向的波速，将轴向S波和径向P波波速叠加获得岩体试样径向方向的波速。比较分析，如果轴向方向的波速明显较高，则代表纵向裂纹损伤严重，反之径向方向的波速较高优，则代表横向裂纹损伤严重。

特别的，无论是轴向测定装置还是径向测定装置，P波探头和S波探头均对准岩体试样的中心位置，P波探头和S波探头上均涂抹有凡士林。

为了方便声波探头的安装，岩体试样10的尺寸不小于100mm×50mm×50mm。

应当指出，上述描述了本实用新型的实施例。然而，本领域技术的技术人员应该理解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型范围的前提下本实用新型还会有多种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。