本发明涉及岩石损伤监测。具体地说是一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法。
背景技术：
1、传统的钻爆法已经无法满足当前地下工程建设需求，地下工程建设正朝着机械化、无人化、智能化快速发展。对于机械破岩而言，岩体在机械开挖过程中的损伤特征对于刀具破岩效率产生了重要影响。明确机械破岩过程中的岩体损伤特征是揭示刀具破岩机理的重要研究内容。对于刀具破岩机理的室内试验，常规的小体积岩样已经不能满足当前工程设计要求。为了更贴近工程实际，越来越多的试验采用全尺寸刀具进行大体积岩样的机械破岩研究。常规的岩石损伤监测和分析方法都是基于小尺寸岩样，对于大体积岩样的损伤特征识别和分析方法较少。
技术实现思路
1、为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种便捷、高效的分析岩石在机械破岩过程中识别岩石的损伤程度及范围的一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法。
2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，包括以下步骤：
3、步骤a：机械破岩试验开始前，将岩样箱安装在破岩试验机上，之后将待破碎的岩样置于岩样箱中；
4、步骤b：岩样箱的两侧上均沿岩样箱的高度方向开设有检测槽，并且岩样箱侧壁上检测槽的数量为两个以上，根据预设破岩面深度确定初始探头检测的位置，在超声波探头上涂抹耦合剂，将超声波探头插入岩样箱一侧的检测槽并与岩样贴合，在岩样箱另一侧的检测槽内插入检测传感器并与岩样贴合，超声波探头和检测传感器位于同一高度，进行测量并记录超声波波速数据；
5、步骤c：然后沿检测槽内依次向下对岩样进行超声波测量，对一个检测槽内所有深度处的岩样进行超声波测量；一个检测槽完成测量后，按照相同的方式对所有检测槽内的岩样进行超声波波速测量，并记录每一位置点的超声波波速数据，完成初始超声波波速测量；
6、步骤d：打开破岩试验机，根据预设破岩面深度对岩样完成机械破岩试验，然后将岩样箱恢复到原始位置；
7、步骤e：根据初始超声波波速测量的检测点，对相应的检测点进行二次超声波波速测量，记录每一个测点的超声波波速数据；
8、步骤f：比较相同位置检测点的初始超声波波速测量数据和二次超声波波速测量数据，破岩面到岩样破岩前后波速曲线交点的距离，即刀具破岩的最大影响范围。
9、上述一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，所述超声波探头与岩样垂直设置，在同一检测槽内，相邻两个检测点间隔5cm，一个检测槽至少选择10个测点。
10、上述一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，所述检测槽的上沿其高度方向设置有刻度标识。
11、上述一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，所述破岩试验机包括支撑框架、垂直加载油缸、移动平台，所述岩样箱通过间距调节组件安装在所述移动平台上，所述支撑框架设置在岩样箱的上方，所述垂直加载油缸固定安装在所述支撑框架上，所述支撑框架内滑动配合有支撑平台，所述支撑平台上安装有三向应力传感器，所述垂直加载油缸的缸杆端部与所述三向应力传感器连接，所述支撑平台上安装有可拆卸刀齿夹具，所述可拆卸刀齿夹具上安装有刀齿，所述刀齿朝向所述岩样设置。
12、上述一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，所述支撑框架包括第一侧立柱、第二侧立柱、连接板和侧立柱底座，所述第一侧立柱和所述第二侧立柱分别设置在所述移动平台的两侧，所述第一侧立柱的底端和所述第二侧立柱的底端均固定连接有所述侧立柱底座，所述连接板固定安装在所述第一侧立柱和所述第二侧立柱之间，所述垂直加载油缸固定安装在所述连接板上，所述支撑平台的两侧均固定连接有固定板，所述支撑平台两侧的固定板分别与所述第一侧立柱的侧壁和所述第二侧立柱的侧壁滑动连接。
13、上述一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，所述移动平台包括试验台底座、试验台导轨、导轨平台和水平推进油缸，所述试验台导轨沿所述试验台底座的长度方向固定安装在所述试验台底座上，所述导轨平台与所述试验台导轨滑动连接，所述岩样箱通过间距调节组件安装在所述导轨平台上，所述水平推进油缸固定安装在所述试验台底座上，所述水平推进油缸的缸杆端与所述导轨平台的底壁固定连接。
14、上述一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，所述垂直加载油缸和所述水平推进油缸均与液压泵控制台连接；所述三向应力传感器与数据采集仪相连接。
15、上述一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，所述间距调节组件包括第一楔块、第二楔块、丝杆和驱动轮，所述导轨平台的顶部两端均沿其宽度方向固定连接有所述第一楔块，所述岩样箱的底壁两端上均沿其宽度方向固定连接有所述第二楔块，所述第二楔块滑动配合在所述第一楔块上，所述第一楔块的最高位置处固定连接有第一限位块，所述第二楔块的最低位置处固定连接有第二限位块；所述岩样箱的一端上通过连接杆固定连接有弹簧伸缩杆，所述弹簧伸缩杆的端部上固定连接有摩擦块，所述摩擦块贴合在所述试验台底座的顶壁上，所述导轨平台与所述摩擦块相对的一端上固定连接有挡板；所述导轨平台和所述岩样箱之间具有安装间隙，所述丝杆沿所述导轨台的宽度方向设置在安装间隙内，所述导轨平台的两侧均固定连接有轴座，所述丝杆两端的光杆部分分别转动连接在两个轴座内，所述丝杆的两端上均安装有单向轴承，所述驱动轮安装在所述单向轴承上，且所述驱动轮的轮面与所述试验台底座的顶部紧密贴合；所述导轨平台的顶部上与所述丝杆平行开设有限位滑槽，所述限位滑槽内滑动配合有驱动块，所述丝杆穿过所述驱动块并与所述驱动块螺纹连接，所述驱动块的两侧上均贴合有驱动板，所述驱动板的顶部与所述岩样箱的底部固定连接。
16、本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
17、1、本发明，可以开展不同机械破碎(包括滚刀、刮刀、截齿等)大体积岩样的损伤检测和分析，不需要对岩样进行二次切割，可以方便、快捷的得到岩样在不同机械破碎参数下损伤程度的大小，同时可对同一检测标准下不同破岩参数的岩样损伤程度进行比较，为分析大体积岩样机械破岩的损伤提供了专门的监测装置及分析方法。
18、2、本发明，通过设置间距调节组件，能够实现自动的调整岩样的位置，实现在不同宽度位置进行不间断的自动试验，并且在岩样返回时，能够自动下降与刀齿分离，减少刀齿对岩样的影响，并减少刀齿的磨损。
1.一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，其特征在于，所述超声波探头(19)与岩样(13)垂直设置，在同一检测槽(3)内，相邻两个检测点间隔5cm，一个检测槽至少选择10个测点。
3.根据权利要求1所述的一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，其特征在于，所述检测槽(3)的上沿其高度方向设置有刻度标识。
4.根据权利要求1所述的一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，其特征在于，所述破岩试验机包括支撑框架、垂直加载油缸(1)、移动平台，所述岩样箱(12)通过间距调节组件(7)安装在所述移动平台上，所述支撑框架设置在岩样箱(12)的上方，所述垂直加载油缸(1)固定安装在所述支撑框架上，所述支撑框架内滑动配合有支撑平台(24)，所述支撑平台(24)上安装有三向应力传感器(17)，所述垂直加载油缸(1)的缸杆端部与所述三向应力传感器(17)连接，所述支撑平台(24)上安装有可拆卸刀齿夹具(15)，所述可拆卸刀齿夹具(15)上安装有刀齿(14)，所述刀齿(14)朝向所述岩样(13)设置。
5.根据权利要求2所述的一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，其特征在于，所述支撑框架包括第一侧立柱(2)、第二侧立柱(18)、连接板(23)和侧立柱底座(6)，所述第一侧立柱(2)和所述第二侧立柱(18)分别设置在所述移动平台的两侧，所述第一侧立柱(2)的底端和所述第二侧立柱(18)的底端均固定连接有所述侧立柱底座(6)，所述连接板(23)固定安装在所述第一侧立柱(2)和所述第二侧立柱(18)之间，所述垂直加载油缸(1)固定安装在所述连接板(23)上，所述支撑平台(24)的两侧均固定连接有固定板(16)，所述支撑平台(24)两侧的固定板(16)分别与所述第一侧立柱(2)的侧壁和所述第二侧立柱(18)的侧壁滑动连接。
6.根据权利要求2所述的一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，其特征在于，所述移动平台包括试验台底座(8)、试验台导轨(10)、导轨平台(11)和水平推进油缸(9)，所述试验台导轨(10)沿所述试验台底座(8)的长度方向固定安装在所述试验台底座(8)上，所述导轨平台(11)与所述试验台导轨(10)滑动连接，所述岩样箱(12)通过间距调节组件(7)安装在所述导轨平台(11)上，所述水平推进油缸(9)固定安装在所述试验台底座(8)上，所述水平推进油缸(9)的缸杆端与所述导轨平台(11)的底壁固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，其特征在于，所述垂直加载油缸(1)和所述水平推进油缸(9)均与液压泵控制台(4)连接；所述三向应力传感器(17)与数据采集仪(5)相连接。
8.根据权利要求2所述的一种大体积岩样机械破碎损伤测试方法，其特征在于，所述间距调节组件(7)包括第一楔块(701)、第二楔块(702)、丝杆(709)和驱动轮(710)，所述导轨平台(11)的顶部两端均沿其宽度方向固定连接有所述第一楔块(701)，所述岩样箱(12)的底壁两端上均沿其宽度方向固定连接有所述第二楔块(702)，所述第二楔块(702)滑动配合在所述第一楔块(701)上，所述第一楔块(701)的最高位置处固定连接有第一限位块(703)，所述第二楔块(702)的最低位置处固定连接有第二限位块(704)；所述岩样箱(12)的一端上通过连接杆(705)固定连接有弹簧伸缩杆(706)，所述弹簧伸缩杆(706)的端部上固定连接有摩擦块(707)，所述摩擦块(707)贴合在所述试验台底座(8)的顶壁上，所述导轨平台(11)与所述摩擦块(707)相对的一端上固定连接有挡板(714)；所述导轨平台(11)和所述岩样箱(12)之间具有安装间隙，所述丝杆(709)沿所述导轨台(11)的宽度方向设置在安装间隙内，所述导轨平台(11)的两侧均固定连接有轴座(708)，所述丝杆(709)两端的光杆部分分别转动连接在两个轴座(708)内，所述丝杆(709)的两端上均安装有单向轴承(711)，所述驱动轮(710)安装在所述单向轴承(711)上，且所述驱动轮(710)的轮面与所述试验台底座(8)的顶部紧密贴合；所述导轨平台(11)的顶部上与所述丝杆(709)平行开设有限位滑槽(715)，所述限位滑槽(715)内滑动配合有驱动块(712)，所述丝杆(709)穿过所述驱动块(712)并与所述驱动块(712)螺纹连接，所述驱动块(712)的两侧上均贴合有驱动板(713)，所述驱动板(713)的顶部与所述岩样箱(12)的底部固定连接。
