一種基于ct快速成像的負載敏感巖芯加載方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及巖芯加載技術和工業(yè)計算機斷層掃描成像技術，尤其涉及一種基于CT快速成像的負載敏感巖芯加載方法。
【背景技術】
[0002]巖石作為地球形成、地殼地質(zhì)活動衍化的產(chǎn)物，被廣泛應用于各類建筑物地基、圍巖或建筑材料等工程建設領域?？箟簭姸茸鳛閹r石物理力學性質(zhì)的重要參數(shù)之一，能直接反映巖石的堅硬程度。在礦山、地質(zhì)、冶金、鐵路、公路、水電水利及其他工程建設領域，巖石抗壓強度是劃分巖石堅硬程度、開挖分級并確定可鉆性等的重要依據(jù)。
[0003]然而，在傳統(tǒng)的巖石壓縮試驗機條件下，在試件達到峰值強度前，試件的變形是逐步和緩慢的，當達到峰值強度后，試件將發(fā)生突發(fā)性破壞，試件被崩裂，巖石碎塊四面飛射，并伴隨很大聲響，試驗突然停止，只能得到巖石試件的半程應力應變曲線，無法獲取其峰后變形和強度特征。目前，針對如何滿足巖石的全程壓縮試驗要求已有一些研究。大部分研究的重點在于如何提高試驗機的剛度，為此出現(xiàn)了剛性試驗機。然而剛性試驗機加載條件單一，對于特定試驗對象只能采用單一的位移加載或應力加載條件，不利于獲取準確的峰后變形和強度特征；對試驗機等機械加載裝置要求較高，試驗設備復雜、體積龐大，不適宜一般機構的推廣使用；不能根據(jù)試驗巖芯的不同種類設定適宜的加載速度或應力條件，設備性能還需繼續(xù)提高。
[0004]因此，如何改進試驗加載條件以獲取巖芯的全程壓縮應力應變數(shù)據(jù)成為重要的研究內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于CT快速成像的負載敏感巖芯加載方法，基于該方法，可以通過微焦點CT掃描儀對加載巖芯表面固定位置處的軸向應變量和環(huán)向應變量進行實時監(jiān)測，并通過主控計算設備將結果反饋至機械加載裝置并調(diào)節(jié)其加載方式，最大程度地準確獲取負載敏感巖芯的全程應力應變曲線。
[0006]本發(fā)明其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]—種基于CT快速成像的負載敏感巖芯加載方法，所需加載系統(tǒng)包括:主控計算設備、重金屬隔離室、工業(yè)CT掃描加載實驗臺和微焦點CT掃描儀，所述工業(yè)CT掃描加載實驗臺的垂直轉(zhuǎn)臺上設置有機械加載裝置，所述主控計算設備與所述機械加載裝置通過無線網(wǎng)絡遠程連接，所述主控計算設備通過有線線纜與所述微焦點CT掃描儀的數(shù)據(jù)采集器相連接，所述微焦點CT掃描儀對所述加載巖芯表面固定位置處的軸向應變量和環(huán)向應變量進行實時監(jiān)測，并通過所述主控計算設備處理后將結果反饋至所述機械加載裝置并調(diào)節(jié)其加載方式，以準確獲取負載敏感巖芯的全程應力應變曲線。
[0008]在上述一種基于CT快速成像的負載敏感巖芯加載方法中，優(yōu)選所述工業(yè)CT掃描加載實驗臺位于重金屬隔離室內(nèi)，其垂直方向設置有機械加載裝置，機械加載裝置連接有第一無線收發(fā)器，并包含傳感器和嵌入式處理系統(tǒng)。
[0009]在上述一種基于CT快速成像的負載敏感巖芯加載方法中，優(yōu)選所述巖芯表面設置有軸向應變量監(jiān)測點或環(huán)向應變量監(jiān)測點，軸向應變量監(jiān)測點應均勾分布于巖芯軸向中心兩端，環(huán)向應變量監(jiān)測點在靠近巖芯中部附近。
[0010]在上述一種基于CT快速成像的負載敏感巖芯加載方法中，優(yōu)選所述微焦點CT掃描儀包括X射線管(源)、扇形X射線束、數(shù)據(jù)采集器、旋轉(zhuǎn)控制器和旋轉(zhuǎn)控制器上的轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)控制器上的轉(zhuǎn)盤位于旋轉(zhuǎn)控制器上方，X射線管(源)發(fā)射扇形X射線束，數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)，對巖芯表面固定位置處的軸向應變量和環(huán)向應變量進行實時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)采集器上的監(jiān)測結果通過有線線纜傳輸至所述主控計算設備。
[0011]在上述一種基于CT快速成像的負載敏感巖芯加載方法中，優(yōu)選所述主控計算設備為個人計算機，連接有第二無線收發(fā)器，通過有線線纜與所述無線接收模塊相連，通過有線線纜與所述微焦點CT掃描儀的數(shù)據(jù)采集器相連接，其總線上連接有人機界面模塊，主控計算設備可設定應變量變化閾值，當所述巖芯表面監(jiān)測點軸向應變量或環(huán)向應變量到達設定閾值時，所述主控計算設備將調(diào)節(jié)所述工業(yè)CT掃描加載實驗臺的加載方式由位移控制轉(zhuǎn)變?yōu)閼刂啤?br>[0012]相對于現(xiàn)有技術中，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]通過微焦點CT掃描儀對加載巖芯表面固定位置處的軸向應變量和環(huán)向應變量進行實時監(jiān)測，并通過主控計算設備將結果反饋至機械加載裝置并調(diào)節(jié)其加載方式，最大程度地準確獲取負載敏感巖芯的全程應力應變曲線。本發(fā)明克服了長期以來由于“軟”性試驗機的剛度不足引起試件突發(fā)性破壞從而無法得到其全應力-應變曲線的缺陷，可以精確獲取巖芯峰后變形和強度特征，為作業(yè)形式和檢測手段等關鍵技術的研究開發(fā)提供了有利的條件。
【附圖說明】
[0014]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的有益效果，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定，其中:
[0015]圖1為本發(fā)明所用工業(yè)CT掃描加載實驗臺的自動加載系統(tǒng)實施例的簡單物理結構示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明所用微焦點CT掃描儀俯視圖；
[0017]圖3為本發(fā)明所用巖芯監(jiān)測點布設位置示意圖。
[0018]附圖標記說明:110-工業(yè)CT掃描加載實驗臺；120_重金屬隔離室；130_主控計算設備；1-數(shù)據(jù)采集器；2_旋轉(zhuǎn)控制器；3_旋轉(zhuǎn)控制器上的轉(zhuǎn)盤；4_扇形X射線束；5-X射線管(源)；6_巖芯；7_軸向應變監(jiān)測點；8_環(huán)向應變監(jiān)測點；9_微焦點CT掃描儀。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0020]如圖1?3，圖1為本發(fā)明所用工業(yè)CT掃描加載實驗臺的自動加載系統(tǒng)實施例的簡單物理結構示意圖，圖2為本發(fā)明所用微焦點CT掃描儀俯視圖，圖3為本發(fā)明所用巖芯監(jiān)測點布設位置示意圖，該巖芯加載系統(tǒng)包括位于重金屬隔離室120內(nèi)的工業(yè)CT掃描加載實驗