一种矿山深部岩样破碎试验装置

本发明涉及材料试件力学测试。尤其是涉及一种矿山深部岩样破碎试验装置。

背景技术：

1、随着多年来对矿产资源的持续开采，靠近地表的矿产资源逐渐枯竭，目前，开采的重心逐渐转向深部矿产资源。深部的岩体一般处于高温、高地应力的环境中，因此，为便于开采深部矿产资源，需要高温、高地应力环境下岩石的力学特征，尤其是高温、高地应力环境下岩石的变形破碎特征。

2、但是，一般通过普通的三轴压缩实验研究岩石的变形破碎特征，无法有效研究高温、高地应力环境下岩石的变形破碎特征。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施方式提供一种矿山深部岩样破碎试验装置，能够便于研究高温、高地应力环境下岩石的变形破碎特征。

2、为达到上述目的，本发明的实施方式采用如下技术方案：

3、本发明实施方式提供一种矿山深部岩样破碎试验装置，包括壳体，在所述壳体内设有岩样、围压加载装置、温度加载装置、温度监测模块和声发射监测模块；所述围压加载装置至少包括相对设置的第一压力加载装置和第二压力加载装置，用于向位于所述第一压力加载装置和所述第二压力加载装置之间的所述岩样施加围压；所述温度加载装置，用于产生热量使所述壳体内的温度达到预设值；所述温度监测模块设在所述岩样的一侧，用于监测所述围压加载装置向所述岩样施加围压过程中，距所述岩样的外表面预设距离范围内的所述岩样的温度变化；所述声发射监测模块设在所述岩样的一侧，用于在所述围压加载装置向所述岩样施加围压过程中，向所述岩样发射测试声信号并接收所述岩样的内部区域返回的声波点源信号；其中，所述温度监测模块和所述声发射监测模块可位于所述岩样的同一侧，也可位于所述岩样的不同侧。

4、根据本发明实施方式的一种具体实现方式，所述温度监测模块为红外温度监测模块；在所述壳体内还设有分析模块，所述红外温度监测模块与所述分析模块电连接；所述红外温度监测模块，用于生成所述围压加载装置向所述岩样施加围压过程中，距所述岩样的外表面预设距离范围内的所述岩样的温度变化对应的多个热红外线图像，并将多个所述热红外线图像传递至所述分析模块；所述分析模块，用于从距所述岩样的外表面预设距离范围内的所述岩样的多个所述热红外线图像中，分别获取相应的距所述岩样的外表面预设距离范围内的所述岩样的损伤区域。

5、根据本发明实施方式的一种具体实现方式，所述分析模块具体用于，获取距所述岩样的外表面预设距离范围内的一所述岩样的损伤区域的中心点与所述岩样的外表面上任一点之间的直线区域内的温度变化；获取所述直线区域内的热平衡点，将多个所述热平衡点相连将所述损伤区域划分为塑性损伤区域和弹性损伤区域。

6、根据本发明实施方式的一种具体实现方式，所述声发射监测模块与所述分析模块电连接；所述声发射监测模块，用于将接收的所述岩样返回的所述声波点源信号传递至所述分析模块；所述分析模块，用于从所述声波点源信号中获取所述岩样的损伤区域。

7、根据本发明实施方式的一种具体实现方式，所述第一压力加载装置包括驱动件、加载件和连接于所述驱动件和所述加载件之间的传动件；其中，所述加载件设在所述驱动件的两侧；在所述第一压力加载装置向所述岩样施加围压时，所述加载件分别压设在所述壳体内壁和所述岩样上。

8、根据本发明实施方式的一种具体实现方式，所述驱动件包括第一液压油缸和第二液压油缸。

9、根据本发明实施方式的一种具体实现方式，所述温度加载装置包括调节模块、热源、温度扩散装置和连接于所述热源与所述温度扩散装置之间的温度传动装置；所述调节模块与所述热源电连接，用于调节所述热源的温度；所述温度扩散装置包括导热口、扩散口和连接于所述导热口和所述扩散口之间的坡面，所述扩散口的开口大于所述导热口的开口；其中，所述导热口与所述温度传动装置相连，所述岩样位于所述扩散口外侧。

10、根据本发明实施方式的一种具体实现方式，所述热源的驱动方式包括电驱动、油驱动或者油电循环混合驱动。

11、根据本发明实施方式的一种具体实现方式，所述壳体内的温度的预设值为0-235摄氏度。

12、根据本发明实施方式的一种具体实现方式，所述分析模块设在所述岩样的顶部，所述红外温度监测模块和所述声发射监测模块设置在所述分析模块和所述岩样之间。

13、本发明实施方式提供的矿山深部岩样破碎试验装置，包括壳体，在壳体内设有岩样、围压加载装置、温度加载装置、温度监测模块和声发射监测模块；围压加载装置至少包括相对设置的第一压力加载装置和第二压力加载装置，岩样设于第一压力加载装置和第二压力加载装置之间，这样，在温度加载装置产生的热量使壳体内的温度达到预设值后，可便于围压加载装置向岩样施加围压；在围压加载装置向岩样施加围压的过程中，温度监测模块可获取距所述岩样的外表面预设距离范围内(表面区域)的岩样的温度变化，从而获取岩样的表面区域的损伤区域；声发射监测模块可向岩样发射测试声信号并接收岩样的内部区域返回的声波点源信号，从而获取岩样的内部区域的损伤区域；这样，可便于矿山深部岩样破碎试验装置获取岩样的整体的损伤区域，从而能够便于对高温、高地应力环境下岩样的变形破碎特征进行研究。基于高温、高地应力环境下岩样的整体的变形破碎特征，可进一步研究高温、高地应力环境下岩样的变形破碎特征。

技术特征：

1.一种矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，包括壳体，在所述壳体内设有岩样、围压加载装置、温度加载装置、温度监测模块和声发射监测模块；

2.根据权利要求1所述的矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，所述温度监测模块为红外温度监测模块；

3.根据权利要求2所述的矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，所述分析模块具体用于，

4.根据权利要求2所述的矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，所述声发射监测模块与所述分析模块电连接；

5.根据权利要求1所述的矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，所述第一压力加载装置包括驱动件、加载件和连接于所述驱动件和所述加载件之间的传动件；其中，所述加载件设在所述驱动件的两侧；

6.根据权利要求5所述的矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，所述驱动件包括第一液压油缸和第二液压油缸。

7.根据权利要求1所述的矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，所述温度加载装置包括调节模块、热源、温度扩散装置和连接于所述热源与所述温度扩散装置之间的温度传动装置；

8.根据权利要求7所述的矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，所述热源的驱动方式包括电驱动、油驱动或者油电循环混合驱动。

9.根据权利要求1所述的矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，所述壳体内的温度的预设值为0-235摄氏度。

10.根据权利要求2所述的矿山深部岩样破碎试验装置，其特征在于，所述分析模块设在所述岩样的顶部，所述红外温度监测模块和所述声发射监测模块设置在所述分析模块和所述岩样之间。

技术总结
本发明实施例公开一种矿山深部岩样破碎试验装置，涉及材料试件力学测试技术领域。为解决研究高温、高地应力环境下岩石的变形破碎特征不方便的问题而发明。所述矿山深部岩样破碎试验装置，包括壳体，在壳体内设有岩样、围压加载装置、温度加载装置、温度监测模块和声发射监测模块；围压加载装置用于向岩样施加围压；温度加载装置用于产生热量使壳体内的温度达到预设值；温度监测模块用于监测围压加载装置向岩样施加围压过程中，距岩样的外表面预设距离范围内的岩样的温度变化；声发射监测模块用于在围压加载装置向岩样施加围压过程中，向岩样发射测试声信号并接收岩样的内部区域返回的声波点源信号。

技术研发人员：杨仁树,谭乃根
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15