通過進氣口對溶液箱體內(nèi)注入各種氣體后進行步驟I中的巖石試樣沖擊試驗，通過設(shè)置在進氣口和出氣口的氣體流量檢測裝置12記錄注入氣體和排除氣體的流量值，氣體濃度檢測裝置11實時檢測容器箱體內(nèi)的氣體濃度值，將上述測量的數(shù)據(jù)均傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進而得出在各種氣體及其不同的濃度的情況和通過進出口的流量的情況得出巖石試樣對各種氣體的吸收情況下的巖石試樣的力學(xué)性能參數(shù)；注入的氣體可以為甲烷、瓦斯、氮氣和氧氣等，由于巖石試樣對各種氣體會有吸收作用，其吸收后的力學(xué)性能會變化，這樣可以得出各種情況下巖石試樣的力學(xué)性能；
[0055]II1、在溫度效應(yīng)系統(tǒng)中巖石試樣沖擊試驗:將試驗裝置放置在溫度效應(yīng)系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制熱電偶9加熱，使巖石試樣處于各種不同的溫度下進行步驟I中的巖石試樣沖擊試驗，得出在各種溫度情況下巖石試樣的力學(xué)性能參數(shù)；
[0056]IV、綜合環(huán)境下巖石試樣沖擊試驗:將試驗裝置放置在溫度效應(yīng)系統(tǒng)和化學(xué)效應(yīng)系統(tǒng)中，可模擬最接近礦井下環(huán)境的情況下進行步驟I中的巖石試樣沖擊試驗，可綜合得出在上述各種情況下巖石試樣的力學(xué)性能參數(shù)；若測量數(shù)值異常，可通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的報警裝置，提示相關(guān)人員進行及時處理；
[0057]V、綜合分析處理:將上述各個步驟得出的各種數(shù)據(jù)進行綜合匯總，然后分析對比巖石試樣在各個環(huán)境中所得出的力學(xué)性能參數(shù)，得出各種環(huán)境下對巖石試樣力學(xué)性能的影響情況。
【主權(quán)項】
1.一種真三軸多場多相耦合動力學(xué)試驗系統(tǒng)，包括試驗軸、液壓系統(tǒng)、子彈(1)、紅外測速儀、動態(tài)應(yīng)變儀、數(shù)字示波器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，子彈(I)與試驗軸處于同一軸線上，其特征在于，所述的試驗軸包括三軸加載裝置(3)、入射桿(2)、透射桿(4)、吸收桿(5)和吸收器(6)，入射桿⑵的一端與透射桿⑷的一端分別與三軸加載裝置(3)的兩端固定；透射桿(4)的另一端依次與吸收桿(5)和吸收器(6)壓緊并與吸收桿(5)和吸收器(6)處于同一軸線上；所述的三軸加載裝置(3)為六面體，包括三組兩兩相對設(shè)置的壓力裝置；所述的六個壓力裝置全部或部分覆蓋巖石試樣，每個壓力裝置分別設(shè)有一個電磁控制閥并與液壓系統(tǒng)連接，電磁控制閥與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接；紅外測速儀設(shè)置在子彈(I)與入射桿(2)之間，入射桿(2)和透射桿(4)上裝有應(yīng)變片，應(yīng)變片與動態(tài)應(yīng)變儀連接，數(shù)字示波器分別與紅外測速儀、動態(tài)應(yīng)變儀和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接；所述的試驗軸共三個，分別為X軸、Y軸和Z軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真三軸多場多相耦合動力學(xué)試驗系統(tǒng)，其特征在于，還包括溫度效應(yīng)試驗系統(tǒng)，所述的溫度效應(yīng)試驗系統(tǒng)包括保溫箱體(7)、溫度傳感器(8)和熱電偶(9)，溫度傳感器(8)和熱電偶(9)分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真三軸多場多相耦合動力學(xué)試驗系統(tǒng)，其特征在于，還包括化學(xué)效應(yīng)試驗系統(tǒng)，所述的化學(xué)效應(yīng)試驗系統(tǒng)包括防腐蝕箱體(10)和PH值檢測裝置(13)，所述的PH值檢測裝置(13)設(shè)置在防腐蝕箱體(10)內(nèi)，PH值檢測裝置(13)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種真三軸多場多相耦合動力學(xué)試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述的化學(xué)效應(yīng)試驗系統(tǒng)中的防腐蝕箱體(10)設(shè)有進氣口和出氣口，在進氣口和出氣口處各設(shè)有一個氣體流量檢測裝置(12)，防腐蝕箱體(10)內(nèi)部設(shè)有氣體濃度檢測裝置(11)，所述的氣體流量檢測裝置(12)和氣體濃度檢測裝置(11)分別與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種真三軸多場多相耦合動力學(xué)試驗系統(tǒng)，其特征在于，還包括光譜分析儀、質(zhì)譜分析儀、衍射分析儀，光譜分析儀、質(zhì)譜分析儀和衍射分析儀與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種真三軸多場多相耦合動力學(xué)試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述的壓力裝置為一個或多個液壓油缸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真三軸多場多相耦合動力學(xué)試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述的液壓系統(tǒng)包括六個液壓泵，每個液壓泵站分別與一個壓力裝置連接。
8.—種真三軸多場多相耦合動力學(xué)試驗方法，其特征在于，具體步驟為: .1、巖石試樣沖擊試驗: A.通過光譜分析儀、質(zhì)譜分析儀和衍射分析儀對采集的巖石試樣進行分析，確定各個巖石試樣中各種物質(zhì)的組分，然后進行分類； B.將分類后的巖石試樣放置在三軸加載裝置(3)中，然后調(diào)節(jié)三軸之間的角度后固定; C.通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制三軸加載裝置(3)上各個壓力裝置對巖石試樣施加預(yù)應(yīng)力； D.設(shè)定一個或多個子彈(I)的入射方向，對巖石試樣進行沖擊試驗，紅外測速儀采集到的數(shù)據(jù)、動態(tài)應(yīng)變儀采集到的數(shù)據(jù)及液壓系統(tǒng)中各個壓力裝置的壓力值傳送給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行分析處理，并將結(jié)果通過顯示裝置進行顯示； E.在子彈對巖石試樣進行沖擊試驗時，將各個壓力裝置對巖石試樣施加預(yù)應(yīng)力進行一個或多個卸載，然后再通過紅外測速儀采集到的數(shù)據(jù)、動態(tài)應(yīng)變儀采集到的數(shù)據(jù)及液壓系統(tǒng)中各個壓力裝置的壓力值傳送給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行分析處理； F.重復(fù)上述步驟B?E，可調(diào)整三軸之間的角度值、各個壓力裝置對巖石施加的預(yù)應(yīng)力值、一個或兩個或三個子彈(I)的入射速度及在試驗時各個壓力裝置卸載壓力的數(shù)量，最后通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得出各種不同情況下各種組分不同的巖石試樣的力學(xué)性能參數(shù)，其包括對巖石試樣的拉力、壓力、扭力、剪切力及彎曲力的測定； I1、在化學(xué)效應(yīng)系統(tǒng)中巖石試樣沖擊試驗: a.將試驗裝置放置在化學(xué)效應(yīng)系統(tǒng)中，通過對巖石試樣浸泡在不同PH值的溶液后進行步驟I中的巖石試樣沖擊試驗，通過PH檢測裝置(13)將實時的PH值傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進而得出在各個PH值溶液下巖石試樣的力學(xué)性能參數(shù)； b.將試驗裝置浸泡在化學(xué)效應(yīng)系統(tǒng)中的溶液時，通過進氣口對防腐蝕箱體(10)內(nèi)注入各種氣體后進行步驟I中的巖石試樣沖擊試驗，通過設(shè)置在進氣口和出氣口的氣體流量檢測裝置(12)記錄注入氣體和排除氣體的流量值，氣體濃度檢測裝置(11)實時檢測容器箱體內(nèi)的氣體濃度值，將上述測量的數(shù)據(jù)均傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進而得出在各種氣體及其不同的濃度的情況和通過進出口的流量情況得出巖石試樣對各種氣體的吸收情況下的巖石試樣的力學(xué)性能參數(shù)； II1、在溫度效應(yīng)系統(tǒng)中巖石試樣沖擊試驗: 將試驗裝置放置在溫度效應(yīng)系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制熱電偶(9)加熱，使巖石試樣處于各種不同的溫度下進行步驟I中的巖石試樣沖擊試驗，得出在各種溫度情況下巖石試樣的力學(xué)性能參數(shù)； IV、綜合環(huán)境下巖石試樣沖擊試驗: 將試驗裝置放置在溫度效應(yīng)系統(tǒng)和化學(xué)效應(yīng)系統(tǒng)中，可模擬最接近礦井下環(huán)境的情況下進行步驟I中的巖石試樣沖擊試驗，可綜合得出在上述各種情況下巖石試樣的力學(xué)性能參數(shù)；若測量數(shù)值異常，可通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的報警裝置，提示相關(guān)人員進行及時處理； V、綜合分析處理:將上述各個步驟得出的各種數(shù)據(jù)進行綜合匯總，然后分析對比巖石試樣在各個環(huán)境中所得出的力學(xué)性能參數(shù)，得出各種環(huán)境下對巖石試樣力學(xué)性能的影響情況。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真三軸多場多相耦合動力學(xué)試驗系統(tǒng)及方法，入射桿的一端與透射桿的一端分別與三軸加載裝置的兩端固定；所述的三軸加載裝置為六面體，包括三組兩兩相對設(shè)置的壓力裝置；能對巖石試樣各個面單獨控制加壓和卸載，并可任意改變六個油缸預(yù)應(yīng)力加載值，入射桿和透射桿上裝有應(yīng)變片，便于測量巖石試樣沖擊時的力學(xué)性能；另外增加了溫度效應(yīng)試驗系統(tǒng)和化學(xué)效應(yīng)試驗系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的溫度及注入各種不同的化學(xué)溶劑和各種氣體，改變巖樣所處的溫度場、化學(xué)場，同時結(jié)合巖樣所受的應(yīng)力場，從而得到巖樣在應(yīng)力場、溫度場、化學(xué)場、固、液、氣等多場多相耦合作用下的力學(xué)特征，為后續(xù)的研究提供數(shù)據(jù)和理論支持。
【IPC分類】G01N3-00
【公開號】CN104535409
【申請?zhí)枴緾N201510010360
【發(fā)明人】馬占國, 魏明, 羅寧, 王強, 王宇, 楊黨委
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月8日