岩石压缩试验的声发射传感器固定密封装置及其使用方法

1.本公开属于岩石破裂测试技术领域，具体是涉及岩石压缩试验的声发射传感器固定密封装置及其使用方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.在实际工程中，当在外载荷达到一定范围时，岩石内部将萌生新生裂纹，随着时间推移，新生裂隙会发生扩展和贯通以及滑移，最终会影响整个工程的稳定性，进而导致地质灾害的发生。在岩石力学领域，研究观察在外载荷作用下岩石内部萌生的新裂纹扩展贯通过程是非常有必要的。
4.岩石在突现裂纹瞬间，应变能瞬间释放从而产生弹性波。通过布置在不同位置的声发射传感器捕捉岩石裂隙萌生的声发射信号。声发射传输的信号通过计算机处理器反演出裂隙萌生具体位置，并将得到的位置信息通过可视化手段显示在观察屏幕上。
5.发明人发现：声发射传感器大部分为体积小的圆柱体。通常声发射传感器与岩石试样是通过胶带或者强力胶固定。在单轴压缩试验中，对于圆柱形试样，声发射传感器的圆柱面与试样表面连接必定不紧密，且试样发生失稳破坏时会对声发射传感器产生一定的损坏，导致试验失败或者声发射传感器寿命降低。而针对规则多面体试样，声发射传感器通常与试样通过强力胶相互连接,试验结束后声发射传感器需通过人为外力才能拆卸传感器，这很容易导致声发射传感器破损，且强力胶粘连在试样上会使试样污染，不便于观察研究；在三轴压缩试验中，由于声发射传感器是不能承受压力的，因此大多数三轴试验中的声发射传感器是装载在固定试样的上下两个压块里的，虽然暂时起到保护声发射传感器的作用，但在试验操作失误时很容易损坏声发射传感器而且其拆卸非常繁琐。另外，由于压块带有装配声发射传感器的缺口，在轴向加载时压块受力面积会稍有较小，导致人为误差的增加。因而，发明在单轴、三轴压缩条件下涉及到圆柱以及多边体试样的声发射传感器固定装置是非常有必要的。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的技术问题，本公开提供了岩石压缩试验的声发射传感器固定密封装置及其使用方法。该装置结构简单，在压缩试验过程中能有效保护、固定声发射传感器。
7.本公开至少一实施例提出了岩石压缩试验的声发射传感器固定密封装置，该装置包括固定在待测岩石外表面上的可拆卸地环状体，所述环状体上设有用于放置声发射传感器的固定组件，所述固定组件包括两个大小相同，且可拆卸连接的半圆柱形壳体，两个半圆柱形壳体轴向方向上的一端封闭，另一端敞口，且封闭的一端外侧设有套装在环状体的穿环孔，两个半圆柱形壳体组成用于放置声发射传感器的圆柱空间，固定组件的外表面套装密封件使得圆柱空间形成密封空间。
8.进一步地，在所述半圆柱形壳体的内壁面上设有水平压缩弹簧；在密封件内部底面上设有竖直压缩弹簧。
9.进一步地，两个半圆柱形壳体相连接的连接面上设有密封胶条。
10.进一步地，两个半圆柱形壳体组成的圆柱空间外表面形成外螺纹，密封件的内壁面上设有内螺纹。
11.进一步地，半圆柱形壳体的封闭端的外侧设有连接板，所述穿环孔设置在连接板。进一步地，连接板设置在半圆柱形壳体底部中心位置上。进一步地，两个半圆柱形壳体的封闭端上设有两个相对应的第一螺纹孔，连接板上设有相对应的第二螺纹孔。
12.进一步地，环状体通过穿环孔与紧固机构连接，紧固机构与固定圆环互相装配，所述紧固机构包括紧固螺丝。
13.进一步地，两个半圆柱形壳体封闭端的对接面上分别设有半圆形孔，两个半圆形孔在两个半圆柱形壳体对接后能够形成穿线孔，使声发射传感器数据传输线输出。
14.本公开至少一实施例提出了基于上述任一项所述的岩石压缩试验的声发射传感器固定密封装置的使用方法，该方法包括如下过程：
15.通过两个半圆柱形壳体对接将声发传感器进行初步固定，然后通过密封件套装两个半圆柱形壳组成的圆柱空间上对声发传感器进行密封固定；
16.将两个半圆柱形壳体封闭端端部的穿环孔套装环状体上，然后将环状体套在被测岩石的外壁面上，调整好声发射传感器固定密封装置的位置，紧固好环状体进行试验。
17.本公开的有益效果如下：
18.(1)、本公开的声发射传感器固定装置不仅可以使声发射监测装置运用于单轴试验，而且还可以将其安全精准的用于三轴试验。
19.(2)、本公开的声发射传感器固定装置不仅可以不仅可用于圆形试样，还能用于规则多面体试样，例如长方体试样。
20.(3)、本公开的声发射传感器固定装置安装便利，在确保试验过程中整套声发射传感器固定装置紧贴在试样表面上的同时，也保证此套装置在受轴压或围压下能够持续稳定；本装置能有效保护声发射传感器，防止在三轴试验中油液对声发射传感器核心元件的损坏；一般声发射传感器固定装置大都依靠强力胶的吸附能力粘在试样表面，这会对观察后处理时产生不利影响，本发明所述装置有效解决了留胶问题。
附图说明
21.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
22.图1为本公开实施例提供的第一种形式的传感器固定密封装置与被测试样的装配图；
23.图2是本公开实施例提供的第二种形式的传感器固定密封装置与被测试样的装配图；
24.图3是本公开实施例提供的声发射传感器密封固定装置的装配主视图；
25.图4是本公开实施例提供的声发射传感器密封固定装置的装配侧视图；
26.图5是本公开实施例提供的声发射传感器密封固定装置的装配俯视图；
27.图6是本公开实施例提供的声发射传感器密封固定装置中密封件的主、侧视图
28.图7是本公开实施例提供的声发射传感器密封固定装置中固定组件的主视图；
29.图8是本公开实施例提供的声发射传感器密封固定装置中固定组件的侧视图；
30.图9是本公开实施例提供的固定圆环的工作原理图。
31.其中，01.试样，0.声发射传感器，1.声发射传感器密封固定装置，2.紧固螺丝，3.紧固机构，4.固定圆环，5.竖向压紧弹簧，6.压紧保护装置，7.横向压紧弹簧，8.声发射传感器固定装置，9.导线孔，10.声发射传感器数据线，11.第一螺纹孔，12.穿环孔，13.第二螺纹孔，14.内螺纹，15.密封胶条，16.压紧保护装置的导槽，17.声发射传感器密固定装置的缸体，18.连接板。
具体实施方式
32.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
33.如图1所示，本公开实施例提供的岩石压缩试验声发射传感器固定装置主要包括固定圆环4、声发射传感器密封固定装置1、紧固机构3以及紧固螺丝2四大部分，其中所述声发射传感器密封固定装置1套装在所述固定圆环4上，同时可以在所述固定圆环4上进行圆周方向的位置的调整，所述固定圆环4固定在所述试样01的外表面上，所述固定圆环4，通过紧固结构3套装在试样01的外璧面上，通过紧固机构3上紧固螺丝来夹紧试样01，进而固定住声发射传感器密封固定装置1，实现对试件01的检测。
34.本实施例中的固定圆环4端部的紧固机构3其实质上是圆柱套筒与紧固螺丝构成紧固装置见图9。
35.需要说明的就是，本实施例中固定在试样01外表面的环状体并不局限于圆环状，也可以是矩形环状体，如图2所示，所述环状体可以根据试样的形状变换，但是一般适用于形状规则的试样。
36.如图3
‑
图5所示，本实施例中的声发射传感器密封固定装置1主要包括声发射传感器固定装置8和套装在该固定装置外表面的压紧保护装置6两部分。
37.所述声发射传感器固定装置8是由两个半圆柱形声发射传感器固定装置缸体17组成见图7，这两个缸体17的顶部为敞口的，底部是封闭的，两个半圆柱形声发射传感器密固定装置缸体17组成一个圆柱形空间，可用于放置声发射传感器0，所述压紧保护装置6为圆柱形端盖见图6，内部为压紧保护装置的圆柱型导槽16，只是该导槽16的内径等于两个半圆柱形声发射传感器密固定装置缸体17组成的圆柱形空间外径，压紧保护装置6的导槽16内部设有内螺纹，两个半圆柱形声发射传感器密固定装置缸体17组成的圆柱形空间的外表面上设有外螺纹，这样两者通过螺纹连接实现可拆卸连接。
38.进一步地，如图4所示，为了便于将所述声发射传感器0固定在内部，两个半圆柱形发射传感器密固定装置缸体17的内壁面上设有横向压紧弹簧7，同时在所述压紧保护装置6的内部底面上设有竖向压紧弹簧5，这样在安装声发射传感器0的时候，可以将两个半圆柱形导槽17对称装配将声发射传感器0夹持住，通过横向压紧弹簧7限制其左右移动，然后在拧上压紧保护装置6，通过内部的竖向压紧弹簧5限制其上下运动，这样就可以将声发传感
器0固定在了声发射传感器密封固定装置1的内部中，从而有效地固定和保护声发传感器。
39.如图3或图7所示，本实施例中的声发射传感器固定装置8中两个半圆柱形声发射传感器密固定装置缸体17的底部的对接面上均设有半圆形孔，这样当对接形成声发射传感器固定装置8时候形成导线孔9，这样便于将所述声发射传感器数据线10从导线孔导出，与外部的监测器相连接。
40.为了保证两个半圆柱形声发射传感器密固定装置缸体17组装后拥有良好的密封性，当将把声发射传感器0以及其声发射传感器数据线10预装在声发射传感器密封装置中的缸体7之后，将两个声发射传感器密封固定装置连接的对接面上布置密封胶条15见图4，这样可以保证对接后形成的缸体内良好的密闭性。
41.进一步地，本实施例中的声发射传感器固定装置8的两个半圆柱形声发射传感器密固定装置缸体17的底部均连接两个相同的连接板18,且在这两个连接板相同位置处设有穿环孔12，通过该穿环孔12可以将所述声发射传感器固定装置8固定在所述固定圆环4上。同时所述声发射传感器固定装置8的底面上设有第二螺纹孔13，在所述连接块上设有第一螺纹孔11，这样通过两个半圆柱形声发射传感器密封装置中的缸体7将所述声发传感器包裹住的时候，初步通过螺栓穿过底面上第二螺纹孔将声发射传感器固定住，然后盖上所述压紧保护装置6，最后通过螺栓将底部连接块的上的第一螺栓孔通过螺栓固定住，这样就完成了声发射传感器密封固定装置1的装配。
42.所以上述实施例提供的岩石压缩试验声发射传感器能有效保护声发射传感器，防止在三轴试验中油液对声发射传感器核心元件的损坏；一般声发射传感器固定装置大都依靠强力胶的吸附能力粘在试样表面，这会对观察后处理时产生不利影响，本发明所述装置有效解决了留胶问题。
43.除此之外，本公开另外一些实施例还提供了基于上述岩石压缩试验声发射传感器固定装置的使用方法，该方法包括如下过程：
44.先把声发射传感器装配到两个半圆柱形声发射传感器密封固定装置缸体17内；用横向压紧弹簧7对声发射传感器进行初步固定；声发射数据线10由导线孔9穿出；之后将缸体17内剖面上布置密封胶条15进行密闭性处理然后对称装配，并用紧固螺丝穿过声发射传感器固定装置8的底面上的第二螺纹孔13初步拧紧。
45.接着用压紧保护装置6通过螺纹与半圆型声发射传感器密封装置相互装配；拧紧开设在连接板18上的第一螺纹孔11以及预拧紧的第二螺纹孔13；以上为传感器固定装置的初步装配的。
46.再通过半圆柱型声发射传感器密封固定装置连接块上的穿环孔12，将其与固定圆环4串联。
47.进行试验时，把装配好的声发射传感器固定装置8套在试样上，依照试样尺寸适当调整固定在固定圆环4上的紧固机构3使达到能稳定固定在试样上而不脱落的效果。根据研究对象位置的选取适当调整固定圆环上装配件的位置。试验完成后，放松预紧固机构3使其能轻松从试样表面摘除；拧开紧固螺丝和压紧保护装置使其充分放松，从半圆型声发射传感器密封装置里拿出声发射传感器，进行下一次试验。
48.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技
术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本公开的权利要求范围当中。
49.上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。