一種基于ct快速成像的負(fù)載敏感巖芯加載方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖芯加載技術(shù)和工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)，尤其涉及一種基于CT快速成像的負(fù)載敏感巖芯加載方法。
【背景技術(shù)】
[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(yīng)用于各類建筑物地基、圍巖或建筑材料等工程建設(shè)領(lǐng)域。抗壓強(qiáng)度作為巖石物理力學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)之一，能直接反映巖石的堅(jiān)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(shè)領(lǐng)域，巖石抗壓強(qiáng)度是劃分巖石堅(jiān)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(yàn)機(jī)條件下，在試件達(dá)到峰值強(qiáng)度前，試件的變形是逐步和緩慢的，當(dāng)達(dá)到峰值強(qiáng)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(yàn)突然停止，只能得到巖石試件的半程應(yīng)力應(yīng)變曲線，無法獲取其峰后變形和強(qiáng)度特征。目前，針對如何滿足巖石的全程壓縮試驗(yàn)要求已有一些研究。大部分研究的重點(diǎn)在于如何提高試驗(yàn)機(jī)的剛度，為此出現(xiàn)了剛性試驗(yàn)機(jī)。然而剛性試驗(yàn)機(jī)加載條件單一，對于特定試驗(yàn)對象只能采用單一的位移加載或應(yīng)力加載條件，不利于獲取準(zhǔn)確的峰后變形和強(qiáng)度特征；對試驗(yàn)機(jī)等機(jī)械加載裝置要求較高，試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜、體積龐大，不適宜一般機(jī)構(gòu)的推廣使用；不能根據(jù)試驗(yàn)巖芯的不同種類設(shè)定適宜的加載速度或應(yīng)力條件，設(shè)備性能還需繼續(xù)提高。
[0004]因此，如何改進(jìn)試驗(yàn)加載條件以獲取巖芯的全程壓縮應(yīng)力應(yīng)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(fù)載敏感巖芯加載方法，基于該方法，可以通過微焦點(diǎn)CT掃描儀對加載巖芯表面固定位置處的軸向應(yīng)變量和環(huán)向應(yīng)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過主控計(jì)算設(shè)備將結(jié)果反饋至機(jī)械加載裝置并調(diào)節(jié)其加載方式，最大程度地準(zhǔn)確獲取負(fù)載敏感巖芯的全程應(yīng)力應(yīng)變曲線。
[0006]本發(fā)明其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種基于CT快速成像的負(fù)載敏感巖芯加載方法，所需加載系統(tǒng)包括:主控計(jì)算設(shè)備、重金屬隔離室、工業(yè)CT掃描加載實(shí)驗(yàn)臺和微焦點(diǎn)CT掃描儀，所述工業(yè)CT掃描加載實(shí)驗(yàn)臺的垂直轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有機(jī)械加載裝置，所述主控計(jì)算設(shè)備與所述機(jī)械加載裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程連接，所述主控計(jì)算設(shè)備通過有線線纜與所述微焦點(diǎn)CT掃描儀的數(shù)據(jù)采集器相連接，所述微焦點(diǎn)CT掃描儀對所述加載巖芯表面固定位置處的軸向應(yīng)變量和環(huán)向應(yīng)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過所述主控計(jì)算設(shè)備處理后將結(jié)果反饋至所述機(jī)械加載裝置并調(diào)節(jié)其加載方式，以準(zhǔn)確獲取負(fù)載敏感巖芯的全程應(yīng)力應(yīng)變曲線。
[0008]在上述一種基于CT快速成像的負(fù)載敏感巖芯加載方法中，優(yōu)選所述工業(yè)CT掃描加載實(shí)驗(yàn)臺位于重金屬隔離室內(nèi)，其垂直方向設(shè)置有機(jī)械加載裝置，機(jī)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(fù)載敏感巖芯加載方法中，優(yōu)選所述巖芯表面設(shè)置有軸向應(yīng)變量監(jiān)測點(diǎn)或環(huán)向應(yīng)變量監(jiān)測點(diǎn)，軸向應(yīng)變量監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)均勾分布于巖芯軸向中心兩端，環(huán)向應(yīng)變量監(jiān)測點(diǎn)在靠近巖芯中部附近。
[0010]在上述一種基于CT快速成像的負(fù)載敏感巖芯加載方法中，優(yōu)選所述微焦點(diǎn)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(yīng)變量和環(huán)向應(yīng)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)采集器上的監(jiān)測結(jié)果通過有線線纜傳輸至所述主控計(jì)算設(shè)備。
[0011]在上述一種基于CT快速成像的負(fù)載敏感巖芯加載方法中，優(yōu)選所述主控計(jì)算設(shè)備為個(gè)人計(jì)算機(jī)，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(diǎn)CT掃描儀的數(shù)據(jù)采集器相連接，其總線上連接有人機(jī)界面模塊，主控計(jì)算設(shè)備可設(shè)定應(yīng)變量變化閾值，當(dāng)所述巖芯表面監(jiān)測點(diǎn)軸向應(yīng)變量或環(huán)向應(yīng)變量到達(dá)設(shè)定閾值時(shí)，所述主控計(jì)算設(shè)備將調(diào)節(jié)所述工業(yè)CT掃描加載實(shí)驗(yàn)臺的加載方式由位移控制轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)力控制。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)中，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]通過微焦點(diǎn)CT掃描儀對加載巖芯表面固定位置處的軸向應(yīng)變量和環(huán)向應(yīng)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過主控計(jì)算設(shè)備將結(jié)果反饋至機(jī)械加載裝置并調(diào)節(jié)其加載方式，最大程度地準(zhǔn)確獲取負(fù)載敏感巖芯的全程應(yīng)力應(yīng)變曲線。本發(fā)明克服了長期以來由于“軟”性試驗(yàn)機(jī)的剛度不足引起試件突發(fā)性破壞從而無法得到其全應(yīng)力-應(yīng)變曲線的缺陷，可以精確獲取巖芯峰后變形和強(qiáng)度特征，為作業(yè)形式和檢測手段等關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)提供了有利的條件。
【附圖說明】
[0014]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過參照下面的詳細(xì)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(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中:
[0015]圖1為本發(fā)明所用工業(yè)CT掃描加載實(shí)驗(yàn)臺的自動加載系統(tǒng)實(shí)施例的簡單物理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明所用微焦點(diǎn)CT掃描儀俯視圖；
[0017]圖3為本發(fā)明所用巖芯監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)位置示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明:110-工業(yè)CT掃描加載實(shí)驗(yàn)臺；120_重金屬隔離室；130_主控計(jì)算設(shè)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(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)；8_環(huán)向應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)；9_微焦點(diǎn)CT掃描儀。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)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(shí)驗(yàn)臺的自動加載系統(tǒng)實(shí)施例的簡單物理結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明所用微焦點(diǎn)CT掃描儀俯視圖，圖3為本發(fā)明所用巖芯監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)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(shí)驗(yàn)