一种基于ct快速成像的负载敏感岩芯加载方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩芯加载技术和工业计算机断层扫描成像技术，尤其涉及一种基于CT快速成像的负载敏感岩芯加载方法。
【背景技术】
[0002]岩石作为地球形成、地壳地质活动衍化的产物，被广泛应用于各类建筑物地基、围岩或建筑材料等工程建设领域。抗压强度作为岩石物理力学性质的重要参数之一，能直接反映岩石的坚硬程度。在矿山、地质、冶金、铁路、公路、水电水利及其他工程建设领域，岩石抗压强度是划分岩石坚硬程度、开挖分级并确定可钻性等的重要依据。
[0003]然而，在传统的岩石压缩试验机条件下，在试件达到峰值强度前，试件的变形是逐步和缓慢的，当达到峰值强度后，试件将发生突发性破坏，试件被崩裂，岩石碎块四面飞射，并伴随很大声响，试验突然停止，只能得到岩石试件的半程应力应变曲线，无法获取其峰后变形和强度特征。目前，针对如何满足岩石的全程压缩试验要求已有一些研究。大部分研究的重点在于如何提高试验机的刚度，为此出现了刚性试验机。然而刚性试验机加载条件单一，对于特定试验对象只能采用单一的位移加载或应力加载条件，不利于获取准确的峰后变形和强度特征；对试验机等机械加载装置要求较高，试验设备复杂、体积庞大，不适宜一般机构的推广使用；不能根据试验岩芯的不同种类设定适宜的加载速度或应力条件，设备性能还需继续提高。
[0004]因此，如何改进试验加载条件以获取岩芯的全程压缩应力应变数据成为重要的研究内容。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种基于CT快速成像的负载敏感岩芯加载方法，基于该方法，可以通过微焦点CT扫描仪对加载岩芯表面固定位置处的轴向应变量和环向应变量进行实时监测，并通过主控计算设备将结果反馈至机械加载装置并调节其加载方式，最大程度地准确获取负载敏感岩芯的全程应力应变曲线。
[0006]本发明其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种基于CT快速成像的负载敏感岩芯加载方法，所需加载系统包括:主控计算设备、重金属隔离室、工业CT扫描加载实验台和微焦点CT扫描仪，所述工业CT扫描加载实验台的垂直转台上设置有机械加载装置，所述主控计算设备与所述机械加载装置通过无线网络远程连接，所述主控计算设备通过有线线缆与所述微焦点CT扫描仪的数据采集器相连接，所述微焦点CT扫描仪对所述加载岩芯表面固定位置处的轴向应变量和环向应变量进行实时监测，并通过所述主控计算设备处理后将结果反馈至所述机械加载装置并调节其加载方式，以准确获取负载敏感岩芯的全程应力应变曲线。
[0008]在上述一种基于CT快速成像的负载敏感岩芯加载方法中，优选所述工业CT扫描加载实验台位于重金属隔离室内，其垂直方向设置有机械加载装置，机械加载装置连接有第一无线收发器，并包含传感器和嵌入式处理系统。
[0009]在上述一种基于CT快速成像的负载敏感岩芯加载方法中，优选所述岩芯表面设置有轴向应变量监测点或环向应变量监测点，轴向应变量监测点应均勾分布于岩芯轴向中心两端，环向应变量监测点在靠近岩芯中部附近。
[0010]在上述一种基于CT快速成像的负载敏感岩芯加载方法中，优选所述微焦点CT扫描仪包括X射线管(源)、扇形X射线束、数据采集器、旋转控制器和旋转控制器上的转盘，旋转控制器上的转盘位于旋转控制器上方，X射线管(源)发射扇形X射线束，数据采集器采集数据，对岩芯表面固定位置处的轴向应变量和环向应变量进行实时监测，并将数据采集器上的监测结果通过有线线缆传输至所述主控计算设备。
[0011]在上述一种基于CT快速成像的负载敏感岩芯加载方法中，优选所述主控计算设备为个人计算机，连接有第二无线收发器，通过有线线缆与所述无线接收模块相连，通过有线线缆与所述微焦点CT扫描仪的数据采集器相连接，其总线上连接有人机界面模块，主控计算设备可设定应变量变化阈值，当所述岩芯表面监测点轴向应变量或环向应变量到达设定阈值时，所述主控计算设备将调节所述工业CT扫描加载实验台的加载方式由位移控制转变为应力控制。
[0012]相对于现有技术中，本发明具有如下有益效果:
[0013]通过微焦点CT扫描仪对加载岩芯表面固定位置处的轴向应变量和环向应变量进行实时监测，并通过主控计算设备将结果反馈至机械加载装置并调节其加载方式，最大程度地准确获取负载敏感岩芯的全程应力应变曲线。本发明克服了长期以来由于“软”性试验机的刚度不足引起试件突发性破坏从而无法得到其全应力-应变曲线的缺陷，可以精确获取岩芯峰后变形和强度特征，为作业形式和检测手段等关键技术的研究开发提供了有利的条件。
【附图说明】
[0014]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的有益效果，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中:
[0015]图1为本发明所用工业CT扫描加载实验台的自动加载系统实施例的简单物理结构示意图；
[0016]图2为本发明所用微焦点CT扫描仪俯视图；
[0017]图3为本发明所用岩芯监测点布设位置示意图。
[0018]附图标记说明:110-工业CT扫描加载实验台；120_重金属隔离室；130_主控计算设备；1-数据采集器；2_旋转控制器；3_旋转控制器上的转盘；4_扇形X射线束；5-X射线管(源)；6_岩芯；7_轴向应变监测点；8_环向应变监测点；9_微焦点CT扫描仪。
【具体实施方式】
[0019]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0020]如图1?3，图1为本发明所用工业CT扫描加载实验台的自动加载系统实施例的简单物理结构示意图，图2为本发明所用微焦点CT扫描仪俯视图，图3为本发明所用岩芯监测点布设位置示意图，该岩芯加载系统包括位于重金属隔离室120内的工业CT扫描加载实验