一种岩石流变损伤多尺度量测系统

1.一种岩石流变损伤多尺度量测系统，其特征在于由显微摄像系统、内部损伤探测系统、三维成像系统与高性能计算机组成，可用于在高围压水溶液及其它工作液体条件下同步无损观测岩石内外流变损伤演化规律；所述的显微摄像系统由环形可调导轨、可遥控动力装置、显微摄像装置与摄像控制软件组成，显微摄像装置安装在可遥控动力装置上，可在环形可调导轨上自由运动，并通过摄像控制软件来控制显微摄像装置进行调焦与拍摄；所述的内部损伤探测系统由光纤声发射传感器、信号解调仪组成，通过光纤声发射传感器对岩样内部裂纹进行跟踪探测，所得信号通过信号解调仪进行解调并传送到高性能计算机上进行处理；所述的三维成像系统采用数据挖掘技术，对显微摄像系统与内部损伤探测系统所得数据进行综合处理，取得岩石内外损伤的三维图像。
2.根据权利要求1所述的一种岩石流变损伤多尺度量测系统，其特征在于：所述的环形可调导轨由竖向支杆、竖向移动固定环、竖向移动固定环固定旋钮、环形导轨与活动销钉组成；环形导轨由活动销钉固定在竖向移动固定环上，环形导轨一侧开有导轨活动接口，环形导轨可以向两侧打开，方便压力室的进出与岩样的安装。

一种岩石流变损伤多尺度量测系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于工程机械中的试验仪器领域，特别涉及一种岩石流变损伤多尺度量测系统，适用于在高围压水溶液及其它工作液体条件下同步无损观测岩石软化裂纹等内外流变损伤演化规律。\n技术背景\n[0002] 工程软岩在水作用下的强度丧失是许多重大工程灾害发生的根本原因之所在。其关键在于：在水溶液的作用下，岩石发生物理、化学等作用，导致其结构松散、单元分离、裂缝扩展、丛集等，从而使其强度大幅度降低，发生破坏。这也就是许多边坡、隧道、基坑等在降雨影响下产生破坏的主要原因。岩土体与水相互作用是目前岩土工程界的研究热点及前沿课题。\n[0003] 然而，现有的室内仪器设备的压力室多为全封闭、不透明的，无法在试验中对样品表面的裂纹发展、丛集、破坏等进行多尺度的观察，个别研究者开发的带窗体压力室也只能进行表面裂纹发展的显微观测，缺乏与内部损伤技术的联合运用；因而，不能同时进行内外损伤的观察或测定，也就不能立体的反映岩石变形破坏的全过程；目前尚需着眼于新材料和损伤观测技术的开发与运用，在内外损伤的同步测定上开发新的试验手段。另外，传统的电磁传感器由于水的导电性，致使其无法进行水下物理量的量测，因而，水作为围压介质时，也就无法直接测定样品本身的应变(力)和变形的分布与变化情况，这样，也就无法定量回答破坏是如何发生演化的问题，即：变形破坏全过程机制无法获得试验数据支持。由于这些关键问题的存在，难以实现软岩在其赋存环境条件下软化全过程的试验与模拟，从而，严重制约了对滑坡、塌方等重大工程灾害的机制探索和理论假说验证工作。\n[0004] 因此，研制发明一种适用于在高围压水溶液及其它工作液体条件下同步无损观测岩石软化裂纹等内外流变损伤演化规律的量测系统，具有非常广阔的应用前景。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是，针对现有三轴试验中岩石与水相互作用试验的需求，提供一种能够在高围压水溶液及其它工作液体条件下同步无损观测岩石软化裂纹等内外流变损伤演化规律的量测系统。\n[0006] 本发明涉及的一种岩石流变损伤多尺度量测系统，由显微摄像系统、内部损伤探测系统、三维成像系统与高性能计算机组成。\n[0007] 1)显微摄像系统\n[0008] 显微摄像系统由环形可调导轨、可遥控动力装置、显微摄像装置与摄像控制软件组成。显微摄像装置安装在可遥控动力装置上，可在环形可调导轨上自由运动，并通过摄像控制软件来控制显微摄像装置进行调焦与拍摄。环形可调导轨由竖向支杆、竖向移动固定环、竖向移动固定环固定旋钮、环形导轨与活动销钉组成。\n[0009] 2)内部损伤探测系统\n[0010] 内部损伤探测系统由光纤声发射传感器、信号解调仪组成，通过光纤声发射传感器对岩样内部裂纹进行跟踪探测，所得信号通过信号解调仪进行解调并传送到高性能计算机上进行处理。其中计算机分别与轴向加载系统伺服控制器、围压加载系统伺服控制器通讯，通过和分别控制轴向压力和围压加载。\n[0011] 3)三维成像系统\n[0012] 三维成像系统采用数据挖掘技术，对显微摄像系统与内部损伤探测系统所得数据进行综合处理，取得岩石内外流变损伤的三维图像。\n[0013] 本发明具有以下优点：\n[0014] 1、能够在高围压水溶液及其它工作液体条件下同步无损观测岩石软化裂纹等内外流变损伤演化规律。\n[0015] 2、可以通过三维成像系统对显微摄像系统与内部损伤探测系统所得的数据进行综合处理，获得岩石内外流变损伤的三维图像。\n附图说明\n[0016] 图1是本发明的组成结构示意框图；\n[0017] 其中：\n[0018] 1.支座；2.竖向移动固定环固定旋钮；3.竖向支杆；4.显微摄像装置；5.环形导轨；6.导轨活动接口；7.活动销钉；8.压力室；9.竖向移动固定环；10.可遥控动力装置；11.摄像头数据线；12.光纤声发射传感器；13.光缆；14.密封接口；15.信号解调仪；\n16.高性能\n[0019] 计算机。\n具体实施方式\n[0020] 以下结合附图对本发明的技术方案进一步说明：\n[0021] 竖向支杆3安装在底座1上，环形导轨5由活动销钉7固定在竖向移动固定环上，竖向移动固定环9可在竖向支杆3上上下移动，可以通过竖向移动固定环固定旋钮2来调节环形导轨5的高度，环形导轨5在一侧开有活动接口6，可沿两侧打开，方便压力室8装卸。显微摄像装置4安装在可遥控动力装置10上，可沿环形导轨5运动，并通过摄像控制软件来控制显微摄像装置4进行调焦与拍摄，实现对岩石表面裂隙与孔隙的产生和发展的全程记录。光纤声发射传感器11贴在岩样上，采集岩石流变损伤过程中发射出的声波信息，光纤通过密封接口14与信号解调仪15相连，信号解调仪15将光波信号解调后由数据线传送至高性能计算机16进行处理，这样即可实时跟踪量测岩样内部裂纹等的损伤及其发展规律。采用数据挖掘技术，开发岩石内外流变损伤三维成像系统，对岩石表面裂隙与孔隙及内部流变损伤数据进行综合处理，获得岩石内外流变损伤的三维图像。实现在高围压水溶液及其它工作液体条件下同步无损观测软岩软化裂纹等内外流变损伤演化规律。