專利名稱：巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲發(fā)射與電阻率的聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，特別涉及巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，巖石是一種在長(zhǎng)期地質(zhì)條件下形成的十分復(fù)雜的力學(xué)介質(zhì)，具有彈塑性、非均勻性和各向異性的特點(diǎn)，其中賦存的大量原生裂隙更是對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)有著十分顯著的影響。而傳統(tǒng)的巖石力學(xué)試驗(yàn)，如單軸壓縮試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)，只能夠獲得彈性模量、泊松比、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等參數(shù)，這對(duì)于描述巖石的物理力學(xué)性質(zhì)來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，有學(xué)者引入電阻率和聲發(fā)射技術(shù)來(lái)研究巖石的破裂過(guò)程。作為巖石的基本物理參數(shù)，電阻率反映了巖石導(dǎo)電性能的好壞，其變化情況可以直接反映巖石內(nèi)部的裂隙賦存狀態(tài)，從而對(duì)巖石破壞狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但之前的試驗(yàn)研究大都受到了儀器采集頻率低的限制，難以捕捉到巖石破裂瞬間電阻率的變化情況，相比于全應(yīng)力-應(yīng)變曲線，電阻率數(shù)據(jù)的不完整性顯得更加明顯。一方面，這可能會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵信息的丟失，給試驗(yàn)分析帶來(lái)困難；另一方面，不完整的數(shù)據(jù)可能會(huì)將試驗(yàn)結(jié)論引入歧途，有些時(shí)候甚至?xí)贸鐾耆喾吹慕Y(jié)果。當(dāng)巖石發(fā)生變形或斷裂時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)變能將會(huì)以彈性波形式釋放出來(lái)，引起聲發(fā)射現(xiàn)象。聲發(fā)射信號(hào)中包含了大量信息參數(shù)，在一定程度上反映了巖石的應(yīng)力狀態(tài)和能量釋放情況，與巖石受力破壞過(guò)程息息相關(guān)。但之前的試驗(yàn)研究大都停留在對(duì)聲發(fā)射結(jié)果的描述上，缺乏與其他監(jiān)測(cè)手段的對(duì)比分析，而現(xiàn)有的聲發(fā)射技術(shù)抵抗外界環(huán)境噪音的能力較弱，容易受到周圍噪聲的干擾，這樣就往往導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果存在誤差。同時(shí)，試驗(yàn)過(guò)程中粘貼聲發(fā)射探頭費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使得試驗(yàn)效率較低。綜上所述，現(xiàn)有的巖石破裂過(guò)程監(jiān)測(cè)手段存在如下問(wèn)題①傳統(tǒng)的巖石單軸壓縮試驗(yàn)所獲得的力學(xué)參數(shù)對(duì)巖石破裂過(guò)程的描述不夠精確，而現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)手段，如電阻率和聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，都具有各自的局限性，因而僅僅采用單一的監(jiān)測(cè)手段對(duì)巖石破裂過(guò)程的判斷分析并不準(zhǔn)確現(xiàn)有的電阻率監(jiān)測(cè)方法大都受到儀器采樣頻率低的限制，不能夠完整記錄巖石破裂瞬間的電阻率變化情況，可能會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵信息的丟失，影響分析結(jié)果；③現(xiàn)有的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，抵抗外界環(huán)境噪音的能力較弱，容易受到周圍噪聲的干擾，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果存在誤差，同時(shí)，試驗(yàn)過(guò)程中聲發(fā)射探頭的布設(shè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使得試驗(yàn)效率很低。為此，發(fā)明一種聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)單軸壓縮試驗(yàn)條件下、巖樣破裂過(guò)程中聲發(fā)射與電阻率的同步實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為巖石破裂過(guò)程的試驗(yàn)研究提供一條可行的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，可以同時(shí)進(jìn)行聲發(fā)射和電阻率的測(cè)量工作，方便快捷，特別適用于小尺寸巖樣表面狹小空間條件下的聯(lián)合監(jiān)測(cè)，解決了由于巖樣表面空間狹小，聲發(fā)射探頭和電極布置受限的難題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案—種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置,包括聲發(fā)射-電阻率聯(lián)合測(cè)量系統(tǒng)、應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)；所述聲發(fā)射-電阻率聯(lián)合測(cè)量系統(tǒng)包括聲電集成測(cè)試探頭、聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置、聲發(fā)射采集模塊、電阻率采集模塊和供電模塊；所述應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)包括應(yīng)力采集模塊和應(yīng)變采集模塊；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括應(yīng)力處理模塊、應(yīng)變處理模塊、聲發(fā)射處理模塊和電阻率處理模塊；所述聲發(fā)射采集模塊將采集的數(shù)據(jù)上傳給聲發(fā)射處理模塊，聲發(fā)射處理模塊將處理后的數(shù)據(jù)反饋給電阻率采集模塊，電阻率采集模塊調(diào)節(jié)采集頻率后將采集的數(shù)據(jù)傳輸給電阻率處理模塊，應(yīng)力采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)力處理模塊，應(yīng)變采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)變處理模塊，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)整合分類后通過(guò)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)顯示出來(lái)。所述聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置上設(shè)有若干個(gè)聲電集成測(cè)試探頭，聲電集成測(cè)試探頭前端的電極與巖樣的鉆孔連接，所述聲電集成測(cè)試探頭的后端通過(guò)電纜連接到聲發(fā)射采集模塊和電阻率采集模塊，所述聲發(fā)射采集模塊和電阻率采集模塊都與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)連接，所述巖樣放置在剛性伺服壓力機(jī)的兩個(gè)承壓板中間，其中上承壓板與應(yīng)力采集模塊連接，下承壓板與應(yīng)變采集模塊連接，所述應(yīng)力采集模塊和應(yīng)變采集模塊都與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，所述聲發(fā)射采集模塊、電阻率采集模塊通過(guò)供電模塊供電。所述聲電集成測(cè)試探頭由電極、電極套管、壓電元件、壓電元件套管、殼體、低噪音電纜、導(dǎo)線、前置放大器和電纜組成，所述殼體為圓柱形，所述殼體設(shè)置在聲電集成測(cè)試探頭的最外層，殼體上端開(kāi)口中心部位是電極，所述電極套裝在電極套管中，所述電極套管外圍是壓電元件，所述壓電元件外圍是壓電元件套管，壓電元件套管外圍是殼體，所述壓電元件通過(guò)低噪音電纜與殼體內(nèi)底部的前置放大器連接，所述電極通過(guò)穿過(guò)電極套管底部中間孔的導(dǎo)線與前置放大器連接，電極的信號(hào)由導(dǎo)線導(dǎo)出，所述前置放大器通過(guò)穿過(guò)殼體底部中間孔的電纜將前置放大器處理后的信號(hào)和導(dǎo)線傳遞過(guò)來(lái)的信號(hào)導(dǎo)出，傳送給后續(xù)的采集
>J-U裝直。所述聲電集成測(cè)試探頭特別適用于在小尺寸巖樣表面狹小空間條件下的聯(lián)合監(jiān)測(cè)。所述殼體是金屬制成，一方面可以增加探頭強(qiáng)度，另一方面還可以對(duì)外界高頻信號(hào)起到屏蔽作用。所述壓電元件前端設(shè)計(jì)成圓弧狀，與圓柱體標(biāo)準(zhǔn)巖樣表面更好地接觸，方便聲發(fā)射耦合，所述壓電元件制作成空心的圓柱體，電極從壓電元件中間的孔中伸出。所述電極套管由絕緣材料制作而成，用來(lái)防止電極中的電流對(duì)壓電元件造成干擾。所述壓電元件套管是由吸聲材料制成的空心圓柱體。所述壓電元件套管和電極套管都起到吸收外界噪聲的作用，防止對(duì)壓電元件產(chǎn)生的信號(hào)造成干擾。所述聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置由探頭夾、滑桿、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主支桿、鉸鏈和底座組成，所述主支桿焊接在底座上，底座起支撐作用，主支桿又分為上下兩段，上下兩段之間通過(guò)鉸鏈相連接，所述主支桿上通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定一根滑桿，所述滑桿的一端設(shè)有探頭夾，所述探頭夾用于夾持探頭。所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一螺絲、第一夾具、第一旋鈕、鎖緊滑塊和固定端；其中，第一螺絲的一端與固定端的頂面焊接，第一螺絲的另外一端與第一旋鈕旋合，在第一螺絲上還設(shè)有鎖緊滑塊和第一夾具，所述鎖緊滑塊靠近固定端，所述第一夾具靠近第一旋鈕，所述固定端為實(shí)心圓柱，所述固定端的曲面部分設(shè)有圓孔，圓孔的直徑與滑桿的直徑一致，所述鎖緊滑塊套在固定端上，鎖緊滑塊曲面部分設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱半圓弧，半圓弧的直徑與固定端的圓孔的直徑一致，第一夾具的固定通過(guò)第一螺絲與第一旋鈕的旋合來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述探頭夾包括第二螺絲、第二夾具、第二旋鈕，滑桿與第二螺絲焊接，第二夾具的固定通過(guò)第二螺絲與第二旋鈕之間的旋合來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述鉸鏈包括螺母和第三旋鈕，螺母與第三螺絲焊接，主支桿上下兩段的連接通過(guò)第三螺絲與第三旋鈕的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)際使用時(shí)通過(guò)不斷旋轉(zhuǎn)調(diào)整鉸鏈、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和探頭夾，來(lái)實(shí)現(xiàn)聲電集成測(cè)試探頭多角度、多方位的自由安裝，大大提高了試驗(yàn)效率。所述聲發(fā)射采集模塊負(fù)責(zé)采集巖樣破裂過(guò)程中的聲發(fā)射信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后再傳輸?shù)铰暟l(fā)射處理模塊。所述電阻率采集模塊負(fù)責(zé)采集試驗(yàn)過(guò)程中巖樣的電阻率信號(hào)，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娮杪侍幚砟K。所述電阻率采集模塊實(shí)現(xiàn)了電阻率數(shù)據(jù)的超高頻自動(dòng)采集，最高頻率可達(dá)250KHZ。同時(shí)，所述電阻率采集模塊還能夠接受來(lái)自聲發(fā)射處理模塊的反饋調(diào)節(jié)，依據(jù)巖石破裂前聲發(fā)射數(shù)急劇增長(zhǎng)的規(guī)律，自動(dòng)提高電阻率采集頻率，確保能夠完整地采集到巖樣破裂過(guò)程中的電阻率變化數(shù)據(jù)。所述供電模塊的功能即為整個(gè)聲發(fā)射-電阻率聯(lián)合測(cè)量系統(tǒng)供電。所述應(yīng)力采集模塊與剛性伺服壓力機(jī)相連接，負(fù)責(zé)采集試驗(yàn)過(guò)程中壓力機(jī)所施加的壓力及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綉?yīng)力處理模塊。所述應(yīng)變采集模塊與剛性伺服壓力機(jī)相連接，負(fù)責(zé)采集試驗(yàn)過(guò)程中壓力機(jī)上承壓板向下的位移及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綉?yīng)變處理模塊。所述應(yīng)力處理模塊可以接受來(lái)自應(yīng)力采集模塊的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后得到巖樣所受應(yīng)力，之后再將數(shù)據(jù)以表格的形式實(shí)時(shí)記錄下來(lái)。所述應(yīng)變處理模塊可以接受來(lái)自應(yīng)變采集模塊的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后得到巖樣所受應(yīng)變，之后再將數(shù)據(jù)以表格的形式實(shí)時(shí)記錄下來(lái)。所述聲發(fā)射處理模塊可以將來(lái)自聲發(fā)射采集模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，從中挑選出振鈴計(jì)數(shù)、能量數(shù)及其對(duì)應(yīng)時(shí)間，并記錄成表。所述電阻率處理模塊可以接受來(lái)自電阻率采集模塊的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后得到巖樣每一時(shí)刻的電阻率，并將數(shù)據(jù)以表格的形式實(shí)時(shí)記錄下來(lái)。所述實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將來(lái)自數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的結(jié)果實(shí)時(shí)繪制成關(guān)系曲線，如應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、應(yīng)力-時(shí)間關(guān)系曲線、應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系曲線、聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)-時(shí)間關(guān)系曲線、聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、聲發(fā)射能量數(shù)-時(shí)間關(guān)系曲線、聲發(fā)射能量數(shù)-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、電阻率-時(shí)間關(guān)系曲線、電阻率-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線等。并能夠把其中任意四種曲線在同一屏幕內(nèi)分屏動(dòng)態(tài)顯示，從而能夠更加直觀地觀測(cè)到聲發(fā)射、電阻率同應(yīng)力-應(yīng)變之間的關(guān)系。上述一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置所采用的監(jiān)測(cè)方法，主要包括以下幾個(gè)步驟步驟一，聲電集成測(cè)試探頭的安裝和定位；將巖樣放置在剛性伺服壓力機(jī)上，在巖樣上鉆若干的孔，利用聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置實(shí)現(xiàn)若干個(gè)聲電集成測(cè)試探頭的安裝定位，將若干個(gè)聲電集成測(cè)試探頭的電極固定在巖樣的鉆孔中，所述巖樣與剛性伺服壓力機(jī)的上承壓板、下承壓板之間粘貼著一層絕緣材料；所述鉆孔中都填充有耦合劑；所述耦合劑是電阻率的耦合劑，所述耦合劑可以是硅膠；步驟二，連接各個(gè)模塊，所述各個(gè)模塊包括聲發(fā)射采集模塊、電阻率采集模塊、供電模塊、應(yīng)力采集模塊、應(yīng)變采集模塊、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)；接通電源并開(kāi)啟各個(gè)模塊，在操作數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中輸入巖樣的基本參數(shù)，剛性伺服壓力機(jī)開(kāi)始工作；所述巖樣的基本參數(shù)包括巖樣的直徑、高度、聲電集成測(cè)試探頭的間距；步驟三，聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置的信息采集、數(shù)據(jù)傳輸和反饋調(diào)節(jié)所述信息采集包括聲發(fā)射采集模塊對(duì)巖樣聲發(fā)射數(shù)據(jù)的采集、電阻率采集模塊對(duì)巖樣電阻率數(shù)據(jù)的采集、應(yīng)力采集模塊對(duì)巖樣應(yīng)力數(shù)據(jù)的采集、應(yīng)變采集模塊對(duì)巖樣應(yīng)變數(shù)據(jù)的采集；所述數(shù)據(jù)傳輸包括聲發(fā)射采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的聲發(fā)射處理模塊、電阻率采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的電阻率處理模塊、應(yīng)力采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的應(yīng)力處理模塊、應(yīng)變采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的應(yīng)變處理模塊，所述反饋調(diào)節(jié)是指聲發(fā)射處理模塊將聲發(fā)射采集模塊采集的信息分析處理后反饋給電阻率采集模塊的過(guò)程；步驟四，數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)采集的信息進(jìn)行分析整合；步驟五，實(shí)時(shí)顯示實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。所述步驟三的反饋調(diào)節(jié)主要包括以下步驟步驟(3-1)，聲電集成測(cè)試探頭采集巖樣的聲發(fā)射信號(hào)，并將采集到的聲發(fā)射信號(hào)傳輸給聲發(fā)射采集模塊；步驟(3-2)，聲發(fā)射采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給聲發(fā)射處理模塊；步驟(3-3)，聲發(fā)射處理模塊對(duì)傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，判斷聲發(fā)射信號(hào)是否突然變大，如果是就進(jìn)入步驟(3-4)，如果否就返回步驟(3-1)；步驟(3-4)，提高電阻率采集模塊的采集頻率，返回步驟(3-1)。本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明提出的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置首次實(shí)現(xiàn)了巖石單軸壓縮試驗(yàn)過(guò)程中聲發(fā)射、電阻率、應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)的同步實(shí)時(shí)采集，從而能夠?qū)r樣破裂信息進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉；(2)本發(fā)明提出的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置中的電阻率采集模塊實(shí)現(xiàn)了電阻率數(shù)據(jù)的超高頻自動(dòng)采集，最高頻率可達(dá)250KHz，能夠完整的采集到巖樣破裂瞬間電阻率變化情況；(3)本發(fā)明提出的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置中的電阻率采集模塊還能夠接受來(lái)自聲發(fā)射處理模塊的反饋調(diào)節(jié)，依據(jù)巖石破裂前聲發(fā)射數(shù)急劇增長(zhǎng)的規(guī)律，自動(dòng)提高電阻率采集頻率，確保能夠完整地采集到巖樣破裂過(guò)程中的電阻率變化數(shù)據(jù)；
(4)本發(fā)明提出了一種聲電集成測(cè)試探頭，可以同時(shí)進(jìn)行聲發(fā)射和電阻率的測(cè)量工作，方便快捷，特別適用于小尺寸巖樣表面狹小空間條件下的聯(lián)合監(jiān)測(cè)，解決了由于巖樣表面空間狹小，聲發(fā)射探頭和電極布置受限的難題；(5)本發(fā)明還提出了一種改進(jìn)的聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置，可以自由調(diào)整探頭的角度、位置，方便探頭的安裝，從而大大提高了試驗(yàn)效率。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的整體布置圖；圖2是本發(fā)明各模塊之間的工作流程圖；圖3是本發(fā)明聲發(fā)射處理模塊對(duì)電阻率采集模塊反饋調(diào)節(jié)的過(guò)程圖；圖4是聲電集成測(cè)試探頭剖面示意圖；圖5是聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置的三維效果圖；圖6是聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置中鉸鏈的三維效果圖；圖7是聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置中轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的三維效果圖；圖8是聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置中探頭夾的三維效果圖；其中，1.剛性伺服壓力機(jī)，2.巖樣，3.上承壓板，4.下承壓板，5.涂有絕緣漆的塑料薄膜，6.鉆孔，7.第一聲電集成測(cè)試探頭，8.第二聲電集成測(cè)試探頭，9.第三聲電集成測(cè)試探頭，10.第四聲電集成測(cè)試探頭，11.聲發(fā)射采集模塊，12.電阻率采集模塊，13.供電模塊，14.聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置，15.應(yīng)力采集模塊，16.應(yīng)變采集模塊，17.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，18.實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)，19.電極，20.壓電元件，21.壓電元件套管，22.電極套管，23.低噪音電纜，24.殼體，25.導(dǎo)線，26.前置放大器，27.電纜，28.探頭夾，29.轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，30.滑桿，31.主支桿，32.鉸鏈，33.底座，34.固定端，35.鎖緊滑塊，36.第一夾具，37.第一旋鈕，38.第一螺絲，39.第三旋鈕，40.螺母，41.第二夾具，42.第二旋鈕，43.第二螺絲。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1使用實(shí)施例2所述聲電集成測(cè)試探頭以及實(shí)施例3所述聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置14的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的使用方法。實(shí)施例1如圖1-圖7所示，在剛性伺服壓力機(jī)I上，放置有巖樣2，巖樣2為常規(guī)的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件，其尺寸為050mmX 100mm,符合《GB/T50266-99工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求。巖樣2與上承壓板3、下承壓板4之間粘貼著一層涂有絕緣漆的塑料薄膜5，用來(lái)防止電阻率測(cè)量過(guò)程中電流直接通過(guò)剛性伺服壓力機(jī)I傳導(dǎo)。巖樣2的電阻率測(cè)量采用四極法，因而需要事先在巖樣2 —側(cè)同一直線上布置四個(gè)鉆孔6,相鄰鉆孔6間距從上到下依次為15mm、50mm、15mm,每個(gè)鉆孔6直徑約3mm,孔深約8_，盡量減小鉆孔6對(duì)試件力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)時(shí)需要將四個(gè)鉆孔6附近清理干凈，然后利用聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置14來(lái)實(shí)現(xiàn)第一聲電集成測(cè)試探頭7、第二聲電集成測(cè)試探頭8、第三聲電集成測(cè)試探頭9、第四聲電集成測(cè)試探頭10的安裝定位。以第一聲電集成測(cè)試探頭7的安裝為例進(jìn)行說(shuō)明首先將第一聲電集成測(cè)試探頭7安放在第二夾具41上，擰緊第二旋鈕42將其夾緊，之后就不斷調(diào)整探頭夾28、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)29和鉸鏈32，將第一聲電集成測(cè)試探頭7固定在合適的位置，使得電極19可以恰好伸進(jìn)鉆孔6中，同時(shí)又能使第一聲電集成測(cè)試探頭7的前端弧面與巖樣2表面緊密接觸。為減小電阻率測(cè)量時(shí)的接地電阻，四個(gè)鉆孔6中都充填有耦合劑；同時(shí)，為了保證第一聲電集成測(cè)試探頭7、第二聲電集成測(cè)試探頭8、第三聲電集成測(cè)試探頭9、第四聲電集成測(cè)試探頭10與巖樣2之間緊密接觸，獲得理想的聲發(fā)射測(cè)試結(jié)果，需要在第一聲電集成測(cè)試探頭7、第二聲電集成測(cè)試探頭8、第三聲電集成測(cè)試探頭9、第四聲電集成測(cè)試探頭10前端弧面與巖樣2之間涂抹低強(qiáng)度硅膠作為耦合劑，這樣不會(huì)對(duì)巖樣2的力學(xué)性質(zhì)造成影響，而且在試驗(yàn)結(jié)束后也容易將聲電集成測(cè)試探頭與巖樣2分離。最后把聲發(fā)射采集模塊11、電阻率采集模塊12分別與供電模塊13相連接，組成完整的聲發(fā)射-電阻率聯(lián)合測(cè)量系統(tǒng)，并將聲發(fā)射采集模塊11和電阻率采集模塊12都與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17相連，實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)由應(yīng)力采集模塊15和應(yīng)變采集模塊16組成，兩者都與剛性伺服壓力機(jī)I相連接，其中剛性伺服壓力機(jī)I的上承壓板3與應(yīng)力采集模塊15連接，剛性伺服壓力機(jī)I的下承壓板4與應(yīng)變采集模塊16連接，并通過(guò)數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)應(yīng)力采集模塊15和應(yīng)變采集模塊16與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17之間的信息傳輸。最后再連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17與實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)18，這樣聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置各模塊之間的連接就基本完成了。各模塊連接完成后，還需要檢查相互之間的連線，確保無(wú)誤后，接通電源、并開(kāi)啟各個(gè)模塊。在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17中，依次輸入巖樣2的直徑D (mm)、高度h (mm)、第二聲電集成測(cè)試探頭8、第三聲電集成測(cè)試探頭9之間的距離L (mm)，作為巖樣2的基本參數(shù)進(jìn)行保存，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。然后分別對(duì)聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合測(cè)量系統(tǒng)和應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試正常情況下，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)18中顯示的電阻率-時(shí)間關(guān)系曲線應(yīng)該接近一條直線，如果沒(méi)有讀數(shù)或者讀數(shù)過(guò)高，則應(yīng)檢查導(dǎo)線25是否斷開(kāi)或者短路、第一聲電集成測(cè)試探頭7、第二聲電集成測(cè)試探頭8、第三聲電集成測(cè)試探頭9、第四聲電集成測(cè)試探頭10的電極19與巖樣2之間是否接觸良好、涂有絕緣漆的塑料薄膜5是否完整等等；實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)18中顯示的聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)-時(shí)間關(guān)系曲線和聲發(fā)射能量數(shù)-時(shí)間關(guān)系曲線，都應(yīng)該表現(xiàn)為數(shù)值很小的直線，并且敲打巖樣2時(shí)，數(shù)值會(huì)突然升高，如果發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)和能量數(shù)都不穩(wěn)定，則應(yīng)檢查第一聲電集成測(cè)試探頭7、第二聲電集成測(cè)試探頭8、第三聲電集成測(cè)試探頭9、第四聲電集成測(cè)試探頭10與巖樣2之間是否接觸緊密、硅膠是否起到了耦合作用等等；應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的正常與否可以根據(jù)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)18中顯示的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線來(lái)判斷，控制上承壓板3向下緩慢移動(dòng)，在與巖樣2接觸前，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線應(yīng)該是數(shù)值為0的一條直線，當(dāng)兩者相接觸時(shí)應(yīng)力值會(huì)突然上升。經(jīng)過(guò)檢查，確保各模塊工作正常后，控制上承壓板3緩緩下降，與巖樣2的上表面恰好接觸，試驗(yàn)正式開(kāi)始，在剛性伺服壓力機(jī)I開(kāi)始對(duì)巖樣2施加壓力的同時(shí)開(kāi)始聲發(fā)射和電阻率數(shù)據(jù)的采集，直至最終破裂。試驗(yàn)過(guò)程中，聯(lián)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的具體工作流程如圖2所示。應(yīng)力采集模塊I5采集試驗(yàn)過(guò)程中剛性伺服壓力機(jī)I所施加的壓力F (KN)及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間t (S)，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)17中的應(yīng)力處理模塊。然后應(yīng)力處理模塊根據(jù)事先輸入的巖樣2的直徑D (mm),按照公式
計(jì)算出巖樣2所受應(yīng)力o (MPa)，再將直徑、壓力、應(yīng)力及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間以表格的形式實(shí)時(shí)記錄下來(lái)。應(yīng)變采集模塊16采集試驗(yàn)過(guò)程中上承壓板3向下的位移y (mm)及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間t (S)，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)17中的應(yīng)變處理模塊。然后應(yīng)變處理模塊根據(jù)事先輸入的巖樣2的高度h (mm),按照公式
計(jì)算出巖樣2所受應(yīng)變￡，再將長(zhǎng)度、位移、應(yīng)變及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間以表格的形式實(shí)時(shí)記錄下來(lái)。聲發(fā)射米集模塊11通過(guò)第一聲電集成測(cè)試探頭7、第二聲電集成測(cè)試探頭8、第三聲電集成測(cè)試探頭9、第四聲電集成測(cè)試探頭10采集試驗(yàn)過(guò)程中的聲發(fā)射信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大處理后再傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)17中的聲發(fā)射處理模塊。然后聲發(fā)射處理模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，從中挑選出振鈴計(jì)數(shù)、能量數(shù)及其對(duì)應(yīng)時(shí)間，記錄成表。電阻率采集模塊12采集試驗(yàn)過(guò)程中第二聲電集成測(cè)試探頭8和第三聲電集成測(cè)試探頭9之間的電位差A(yù)U (V)、流經(jīng)第一聲電集成測(cè)試探頭7和第四聲電集成測(cè)試探頭10的供電電流I (A)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)17中的電阻率處理模塊。特別的，當(dāng)聲發(fā)射數(shù)突然變大時(shí)，電阻率采集模塊12自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，自動(dòng)提高電阻率采集頻率，其反饋調(diào)節(jié)過(guò)程如圖3所示。電阻率處理模塊接收到數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)事先輸入的巖樣2的直徑D (mm)和第二聲電集成測(cè)試探頭8、第三聲電集成測(cè)試探頭9之間的距離L (mm)，按照公式
計(jì)算出巖樣2每一時(shí)刻的電阻率P,再將直徑、探頭間距、電壓、電流、電阻率及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間以表格的形式實(shí)時(shí)記錄下來(lái)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)17將處理后的數(shù)據(jù)分類整合，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)18再以此為基礎(chǔ)實(shí)時(shí)繪制出關(guān)系曲線(如應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、應(yīng)力-時(shí)間關(guān)系曲線、應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系曲線、聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)-時(shí)間關(guān)系曲線、聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、聲發(fā)射能量數(shù)-時(shí)間關(guān)系曲線、聲發(fā)射能量數(shù)-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、電阻率-時(shí)間關(guān)系曲線、電阻率-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線等)，并在同一屏幕內(nèi)分屏動(dòng)態(tài)顯示。實(shí)施例2 —種聲電集成測(cè)試探頭如圖4所示，一種聲電集成測(cè)試探頭最外層是金屬做成的殼體24，一方面可以增加探頭強(qiáng)度，另一方面還可以對(duì)外界高頻信號(hào)起到屏蔽作用，避免聲發(fā)射信號(hào)受到干擾。聲發(fā)射信號(hào)的采集是通過(guò)壓電元件20來(lái)實(shí)現(xiàn)的，壓電元件20前端設(shè)計(jì)成圓弧狀，可以與圓柱體標(biāo)準(zhǔn)巖樣2表面更好地接觸，方便聲發(fā)射耦合，另外，壓電元件20制作成空心的圓柱體，電極19從中間的孔中伸出。電極19伸出殼體24的部分長(zhǎng)約8mm，試驗(yàn)時(shí)恰好可以伸進(jìn)鉆孔6中，并使壓電元件20前端的弧面與巖樣2表面恰好接觸。電極19套裝在電極套管22中，電極套管22是由絕緣材料制作而成的，可以用來(lái)防止電極19中的電流對(duì)壓電元件20造成干擾。壓電元件20與殼體24之間是壓電元件套管21，它是由吸聲材料制成的空心圓柱體。壓電元件套管21和電極套管22都可以吸收外界噪聲，防止對(duì)壓電元件20產(chǎn)生的信號(hào)造成干擾。試驗(yàn)過(guò)程中，電極19采集巖樣2破裂產(chǎn)生的電阻率信號(hào)，并傳遞給導(dǎo)線25 ;同時(shí)，壓電兀件20拾取巖樣2表面的彈性波,并將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)低噪音電纜23傳輸?shù)角爸梅糯笃?6進(jìn)行放大處理。最后，電纜27負(fù)責(zé)將前置放大器26處理過(guò)的信號(hào)和導(dǎo)線25傳遞的電信號(hào)分別導(dǎo)出，傳送給后續(xù)的采集裝置。實(shí)施例3—種聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置如圖5所示，一種聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置14由探頭夾28、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)29、滑桿30、主支桿31、鉸鏈32和底座33組成。底座33支撐整個(gè)裝置，并與主支桿31相連。實(shí)際使用中可以根據(jù)需要在主支桿31上安裝多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)29，并附帶滑桿30和探頭夾28，實(shí)現(xiàn)多個(gè)探頭同時(shí)夾持。主支桿31又分為上下兩段，下段與底座33焊接成一體，上下兩段之間通過(guò)鉸鏈32相連接。鉸鏈32的結(jié)構(gòu)如圖6所示，主支桿31上下兩段之間有薄塊相楔合，薄塊之間利用螺絲貫穿，螺絲的兩端分別是螺母40和第三旋鈕39。這樣擰松第三旋鈕39，主支桿31上段就能夠以螺絲為軸、相對(duì)主支桿31下段前后轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整到合適的位置后，再擰緊第三旋鈕39就可以將主支桿31上下兩段的相對(duì)位置固定下來(lái)。主支桿31上段與滑桿30之間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)29相連接，如圖7所示，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)29由鎖緊滑塊35、第一夾具36、第一旋鈕37、第一螺絲38組成，其中第一夾具36是“R”字型的金屬片，下端兩薄片由第一螺絲38相連，第一螺絲38的一端與第一旋鈕37相連，另一端焊接在固定端34上。固定端34形狀為圓柱體，在圓柱體的曲面上開(kāi)有一圓孔，大小可容滑桿30自由通過(guò)。在固定端34與第一夾具36間還有一鎖緊滑塊35，鎖緊滑塊35是一薄殼結(jié)構(gòu)，右端留有圓孔供第一螺絲38穿過(guò)，左端平齊開(kāi)口，同時(shí)在左端口處設(shè)計(jì)有與滑桿30直徑相同的半圓形弧，鎖緊滑塊35恰好可以嵌套在固定端34上。使用時(shí)，擰松第一旋鈕37，通過(guò)第一夾具36嵌套在主支桿31上，這時(shí)可以將轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)29沿主支桿31上下移動(dòng)，并能夠繞主支桿31自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，鎖緊滑塊35與固定端34之間形成的圓孔可供滑桿30來(lái)回移動(dòng)，并能夠使滑桿30以第一螺絲38為軸自由旋轉(zhuǎn)?；瑮U30 —端設(shè)置有探頭夾28，具體結(jié)構(gòu)如圖8所示，第二螺絲43的一端焊接在滑桿30上，穿過(guò)第二夾具41下部的兩薄片，另一端與第二旋鈕42相連。第二夾具41上部的圓環(huán)孔中放置有橡膠墊層，可以用來(lái)夾住聲電集成測(cè)試探頭，這樣通過(guò)調(diào)整第二旋鈕42的松緊，聲電集成測(cè)試探頭可以隨著第二夾具41繞第二螺絲43自由轉(zhuǎn)動(dòng)。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，包括聲發(fā)射-電阻率聯(lián)合測(cè)量系統(tǒng)、應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)；所述聲發(fā)射-電阻率聯(lián)合測(cè)量系統(tǒng)的聲發(fā)射采集模塊和電阻率采集模塊與若干聲電集成測(cè)試探頭連接，聲電集成測(cè)試探頭用于測(cè)試被夾持在剛性伺服壓力機(jī)的巖樣的各種信息，聲發(fā)射采集模塊和電阻率采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；聲電集成測(cè)試探頭安裝在聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置上，電阻率采集模塊還能夠接收來(lái)自數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)，聲發(fā)射采集模塊和電阻率采集模塊通過(guò)供電模塊供電；所述應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)力采集模塊與剛性伺服壓力機(jī)上承壓板連接，應(yīng)變采集模塊與下承壓板連接；所述應(yīng)力采集模塊與應(yīng)變采集模塊采集到的數(shù)據(jù)都上傳給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)處理后通過(guò)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)顯示出來(lái)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述聲電集成測(cè)試探頭由電極、電極套管、壓電元件、壓電元件套管、殼體、低噪音電纜、導(dǎo)線、前置放大器和電纜組成，所述殼體為圓柱形，所述殼體設(shè)置在聲電集成測(cè)試探頭的最外層，殼體上端開(kāi)口中心部位是電極，所述電極套裝在電極套管中，所述電極套管外圍是壓電元件,所述壓電元件外圍是壓電元件套管，壓電元件套管外圍是殼體，所述壓電元件通過(guò)低噪音電纜與殼體內(nèi)底部的前置放大器連接，所述電極通過(guò)穿過(guò)電極套管底部中間孔的導(dǎo)線與前置放大器連接，電極的信號(hào)由導(dǎo)線導(dǎo)出，所述前置放大器通過(guò)穿過(guò)殼體底部中間孔的電纜將前置放大器處理后的信號(hào)和導(dǎo)線傳遞過(guò)來(lái)的信號(hào)導(dǎo)出，傳送給后續(xù)的采集裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述壓電元件前端成圓弧狀，與圓柱體標(biāo)準(zhǔn)巖樣表面更好地接觸，所述壓電元件制作成空心的圓柱體，電極從壓電元件中間的孔中伸出；所述電極套管由絕緣材料制作而成；所述壓電元件套管是由吸聲材料制成的空心圓柱體。
4.如權(quán)利要求1所述的一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置由探頭夾、滑桿、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主支桿、鉸鏈和底座組成，所述主支桿焊接在底座上，底座起支撐作用，主支桿又分為上下兩段，上下兩段之間通過(guò)鉸鏈相連接，所述主支桿上通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定一根滑桿，所述滑桿的一端設(shè)有探頭夾，所述探頭夾用于夾持探頭。
5.如權(quán)利要求4所述的一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一螺絲、第一夾具、第一旋鈕、鎖緊滑塊和固定端；其中，第一螺絲的一端與固定端的頂面焊接，第一螺絲的另外一端與第一旋鈕旋合，在第一螺絲上還設(shè)有鎖緊滑塊和第一夾具，所述鎖緊滑塊靠近固定端，所述第一夾具靠近第一旋鈕，所述固定端為實(shí)心圓柱，所述固定端的曲面部分設(shè)有圓孔，圓孔的直徑與滑桿的直徑一致，所述鎖緊滑塊套在固定端上，鎖緊滑塊曲面部分設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱半圓弧，半圓弧的直徑與固定端的圓孔的直徑一致，第一夾具的固定通過(guò)第一螺絲與第一旋鈕的旋合來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述探頭夾包括第二螺絲、第二夾具、第二旋鈕，滑桿與第二螺絲焊接，第二夾具的固定通過(guò)第二螺絲與第二旋鈕之間的旋合來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述鉸鏈包括螺母和第三旋鈕，螺母與第三螺絲焊接，主支桿上下兩段的連接通過(guò)第三螺絲與第三旋鈕的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述聲發(fā)射采集模塊負(fù)責(zé)采集巖樣破裂過(guò)程中的聲發(fā)射信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后再傳輸?shù)铰暟l(fā)射處理模塊；所述電阻率采集模塊負(fù)責(zé)采集試驗(yàn)過(guò)程中巖樣的電阻率信號(hào)，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娮杪侍幚砟K；所述電阻率采集模塊實(shí)現(xiàn)了電阻率數(shù)據(jù)的超高頻自動(dòng)采集，最高頻率達(dá)250KHZ ;同時(shí)，所述電阻率采集模塊還能夠接受來(lái)自聲發(fā)射處理模塊的反饋調(diào)節(jié)，依據(jù)巖石破裂前聲發(fā)射數(shù)急劇增長(zhǎng)的規(guī)律，自動(dòng)提高電阻率采集頻率，確保能夠完整地采集到巖樣破裂過(guò)程中的電阻率變化數(shù)據(jù)；所述應(yīng)力采集模塊與剛性伺服壓力機(jī)相連接，負(fù)責(zé)采集試驗(yàn)過(guò)程中壓力機(jī)所施加的壓力及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綉?yīng)力處理模塊；所述應(yīng)變采集模塊與剛性伺服壓力機(jī)相連接，負(fù)責(zé)采集試驗(yàn)過(guò)程中壓力機(jī)上承壓板向下的位移及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綉?yīng)變處理模塊。
7.如權(quán)利要求1所述的一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述應(yīng)力處理模塊接受來(lái)自應(yīng)力采集模塊的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后得到巖樣所受應(yīng)力，之后再將數(shù)據(jù)以表格的形式實(shí)時(shí)記錄下來(lái)； 所述應(yīng)變處理模塊接受來(lái)自應(yīng)變采集模塊的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后得到巖樣所受應(yīng)變，之后再將數(shù)據(jù)以表格的形式實(shí)時(shí)記錄下來(lái)； 所述聲發(fā)射處理模塊將來(lái)自聲發(fā)射采集模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，從中挑選出振鈴計(jì)數(shù)、能量數(shù)及其對(duì)應(yīng)時(shí)間，并記錄成表； 所述電阻率處理模塊接受來(lái)自電阻率采集模塊的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后得到巖樣每一時(shí)刻的電阻率，并將數(shù)據(jù)以表格的形式實(shí)時(shí)記錄下來(lái)； 所述實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將來(lái)自數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的結(jié)果實(shí)時(shí)繪制成關(guān)系曲線，并能夠把其中任意四種曲線在同一屏幕內(nèi)分屏動(dòng)態(tài)顯示，從而能夠更加直觀地觀測(cè)到聲發(fā)射、電阻率同應(yīng)力-應(yīng)變之間的關(guān)系。
8.如權(quán)利要求7所述的一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述關(guān)系曲線包括應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、應(yīng)力-時(shí)間關(guān)系曲線、應(yīng)變-時(shí)間關(guān)系曲線、聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)-時(shí)間關(guān)系曲線、聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、聲發(fā)射能量數(shù)-時(shí)間關(guān)系曲線、聲發(fā)射能量數(shù)-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、電阻率-時(shí)間關(guān)系曲線、電阻率-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線。
9.如權(quán)利要求1所述的一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置所采用的監(jiān)測(cè)方法，其特征是，主要包括以下幾個(gè)步驟 步驟一，聲電集成測(cè)試探頭的安裝和定位； 步驟二，接通電源并開(kāi)啟各個(gè)模塊，在操作數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中輸入巖樣的基本參數(shù)，剛性伺服壓力機(jī)開(kāi)始工作；所述巖樣的基本參數(shù)包括巖樣的直徑、高度、聲電集成測(cè)試探頭的間距； 步驟三，聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置的信息采集、數(shù)據(jù)傳輸和反饋調(diào)節(jié)； 步驟四，數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)采集的信息進(jìn)行分析整合； 步驟五，實(shí)時(shí)顯示實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
10.如權(quán)利要求9所述的一種巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)方法,其特征是，步驟二中， 所述信息采集包括聲發(fā)射采集模塊對(duì)巖樣聲發(fā)射數(shù)據(jù)的采集、電阻率采集模塊對(duì)巖樣電阻率數(shù)據(jù)的采集、應(yīng)力采集模塊對(duì)巖樣應(yīng)力數(shù)據(jù)的采集、應(yīng)變采集模塊對(duì)巖樣應(yīng)變數(shù)據(jù)的米集； 所述數(shù)據(jù)傳輸包括聲發(fā)射采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的聲發(fā)射處理模塊、電阻率采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的電阻率處理模塊、應(yīng)力采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的應(yīng)力處理模塊、應(yīng)變采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的應(yīng)變處理模塊； 所述反饋調(diào)節(jié)是指 聲發(fā)射處理模塊將聲發(fā)射采集模塊采集的信息分析處理后反饋給電阻率采集模塊的過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了巖樣破裂過(guò)程的聲發(fā)射與電阻率聯(lián)合監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，聲電集成測(cè)試探頭夾持裝置上的聲電集成測(cè)試探頭前端的電極與巖樣的鉆孔連接，所述聲發(fā)射采集模塊和電阻率采集模塊都與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)連接，所述巖樣放置在剛性伺服壓力機(jī)的兩個(gè)承壓板中間，所述應(yīng)力采集模塊和應(yīng)變采集模塊都與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)了巖石單軸壓縮試驗(yàn)過(guò)程中聲發(fā)射、電阻率、應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)的同步實(shí)時(shí)采集，其中的電阻率采集模塊實(shí)現(xiàn)了電阻率數(shù)據(jù)的超高頻自動(dòng)采集，接受反饋調(diào)節(jié)后自動(dòng)提高電阻率采集頻率，確保能夠完整地采集到巖樣破裂過(guò)程中的電阻率變化數(shù)據(jù)，從而能夠?qū)r樣破裂信息進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉。
文檔編號(hào)G01N29/14GK103033565SQ201210526030
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者劉斌, 李術(shù)才, 許新驥, 劉征宇, 聶利超, 王靜, 宋杰, 孫懷鳳, 徐磊, 王傳武, 郝亭宇, 周浩, 林春金 申請(qǐng)人:山東大學(xué)