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专利号: 2020101593866
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一、试样制备;

将原煤块体切割成六面体,然后通过磨床进行加工,使其端面平整度为±0.02mm以内,在105±15°温度下烘干24±4小时后,冷却至常温备用;

步骤二、试件钻注水孔;

用钻机在原煤试件顶部居中位置处钻竖直延伸的注水孔(15);

步骤三、安装注水管;

选取外径与注水孔(15)直径相等,长度比注水孔(15)深度小8—12mm的注水管,并在注水管外壁均匀涂抹硅橡胶,将注水管插入注水孔(15)内,通过硅橡胶密封注水管外壁与注水孔(15)之间的缝隙,然后在注水孔(15)口部安装万向密封接头(16);

步骤四、试样在真三轴试验测试装置上安装;

所述真三轴试验测试装置包括主机(A)、主机支撑组件(B)、滑轨(C)、滑轨支撑组件(D)和伺服油缸(E),六套所述伺服油缸(E)布置在主机(A)外的上下、左右、前后方向,所述滑轨(C)在主机(A)下方前后延伸设置,且穿过主机(A)后通过滑轨支撑组件(D)支撑在地面上,所述主机(A)包括铸造成型的整体环形框架(1),所述整体环形框架(1)的前后两侧开孔,并在每个开孔位置外侧配备有盖板(2),所述整体环形框架(1)和盖板(2)围成主机壳,在主机壳的上、下壁上各左右间隔地对称安装有至少两个加热棒(17),主机内腔用于放置试样(3),试样(3)的上、下、左、右、前、后侧外分别配备有试样垫块(4),位于下侧的所述试样垫块(4)下方设置有能在滑轨(C)上前后移动的试样移动支架(5);前后侧的伺服油缸(E)下方均设置有能在滑轨(C)上前后移动的油缸移动支架(6),所述盖板(2)能随着对应侧的伺服油缸(E)一起移动,上下左右侧的伺服油缸(E)固设在整体环形框架(1)的对应侧外,伺服油缸(E)的活塞杆(7)前端居中位置处设置有载荷传感器(8),所述载荷传感器(8)的前端穿过主机壳后安装有压头(9);

位于前、后、左、右的每个试样垫块(4)的内壁上安装有至少四个均匀分布的声发射仪(18),将试样放入六块试样垫块(4)围成的腔体内并通过快锁(14)组合安装后再结合试样垫块(4)接缝处的棱边密封胶密封成一个试样密封垫,从而将试样(3)密封其中;所述棱边密封胶采用在需要密封的棱边刷涂液态硅橡胶,待硅橡胶固化后便能实现试样垫块(4)之间的密封;

首先将试样密封垫安装在下压头上,再控制上压头下移与万向密封接头(16)安装在一起,同时上压头与试样密封垫上表面贴合,最后分别控制前、后、左、右四个压头移动,使对应的压头分别贴合到试样密封垫的对应表面;

步骤五、施加三轴应力;

通过前、后、左、右、上、下六个压头对试样施加应力至预定值;

步骤六、向主机壳内腔注入液体传热介质;

选取液压油作为传热介质注入三轴试验测试装置的主机壳内腔中,开启安装在主机壳内腔中的所有加热棒(17),加热液压油至预定温度并保持24±4小时,使得主机壳内腔、六个压头以及试件内部均达到预定温度;

步骤七、注水试验;

打开声发射仪(18),通过注水孔(15)对试件高压注水使原煤水力润湿,达到预定时间后,停止注水,记录该过程中前、后、左、右、上、下六个压头的压力与位移变化以及温度参数信息;

步骤八、裂纹扩展监测分析;

利用声发射定位技术,对试件润湿过程中的裂隙损伤扩展进行定位,分析冷水注入引起的原煤试件内部裂纹扩展情况;

步骤九、同组其它试验;

更换原煤试件,改变液体传热介质,或者改变三轴压力、注水速率,重复步骤一至步骤八;

步骤十、整理试验数据。

2.按照权利要求1所述的真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验方法,其特征在于:所述试样为正方体,试样尺寸为200×200×200mm。

3.按照权利要求2所述的真三维应力下高温煤体注水润湿致其裂隙扩展的试验方法,其特征在于:所述原煤试件中注水孔(15)的孔径为12mm,孔深为105mm;注水管外径为12mm,长度为95mm。