本發(fā)明涉及巖土工程技術(shù)，特別是涉及巖石試樣聲發(fā)射監(jiān)測(cè)探頭輔助安裝裝置及安裝方法。

背景技術(shù)：

1、在開(kāi)挖卸荷擾動(dòng)下，工程巖體常發(fā)生片幫、塌方和巖爆等破裂性災(zāi)害，對(duì)工程安全已構(gòu)成嚴(yán)重威脅。深入揭示工程巖體破裂演化機(jī)制和災(zāi)害孕育過(guò)程，對(duì)災(zāi)害預(yù)警和防治具有重要的意義。聲發(fā)射監(jiān)測(cè)作為巖石破裂機(jī)制研究的重要手段，能夠?qū)崟r(shí)捕捉巖石在受力過(guò)程中內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展和貫通的動(dòng)態(tài)信息，直觀地展示巖石內(nèi)部微裂紋從萌生到快速發(fā)展直至最終破壞的全過(guò)程，為研究巖石破裂機(jī)制提供了寶貴的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。另外，利用多個(gè)聲發(fā)射傳感器，可以對(duì)巖石內(nèi)部的破裂源進(jìn)行定位，以研究巖石破裂的起始位置和擴(kuò)展路徑。所以聲發(fā)射監(jiān)測(cè)常運(yùn)用于巖石室內(nèi)單軸壓縮、三軸壓縮和直接剪切等試驗(yàn)，以揭示巖石在不同受力狀態(tài)下的破裂演化機(jī)制和過(guò)程。

2、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)設(shè)備主要由探頭、信號(hào)放大器、分析系統(tǒng)三部分組成。為保證采集聲信號(hào)的精度，使用設(shè)備時(shí)需將聲發(fā)射探頭表面涂抹適量的耦合劑并且將其緊貼在巖石試樣表面。而探頭安裝一般采用手工捆綁、膠水粘接及增設(shè)環(huán)形套箍等方法，但以上方法存在操作過(guò)程繁瑣，拆卸困難、影響巖石力學(xué)性質(zhì)、探頭與試樣接觸效果無(wú)法保證等問(wèn)題。

3、針對(duì)此問(wèn)題，目前已經(jīng)有針對(duì)聲發(fā)射探頭安裝問(wèn)題設(shè)計(jì)安裝裝置的現(xiàn)有技術(shù)。例如：中國(guó)專(zhuān)利202011208022.9介紹了一種聲發(fā)射探頭吸附裝置，但只能針對(duì)特定的巖石試樣，難以適配多種試樣，適用性不高。中國(guó)專(zhuān)利202210183137.x的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)一種聲發(fā)射探頭固定裝置，利用固定外殼內(nèi)置聲發(fā)射探頭達(dá)到固定效果，但安裝完成后固定外殼無(wú)法拆卸，在試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)對(duì)巖石試樣的徑向形變產(chǎn)生影響。中國(guó)專(zhuān)利202322053798.3與202221277079.9分別為一種巴西劈裂試驗(yàn)和針對(duì)直剪試驗(yàn)的聲發(fā)射探頭安裝裝置，包括封閉支架與緊頂組件，但是這兩種不具有普遍適用性，而且裝置無(wú)法拆卸并且為封閉裝置，可視性較差，無(wú)法滿(mǎn)足某些需要觀察裂紋擴(kuò)展的試驗(yàn)要求。中國(guó)專(zhuān)利201911003888.3公開(kāi)了一種通過(guò)環(huán)形鋼材緊密固定聲發(fā)射探頭的裝置，但試驗(yàn)過(guò)程中環(huán)形裝置無(wú)法拆卸，巖石壓裂過(guò)程中鋼箍的存在會(huì)影響巖石裂紋的擴(kuò)展，抑制巖塊的脫落，從而影響試驗(yàn)結(jié)果。中國(guó)專(zhuān)利202311219799.9提供了一種力學(xué)測(cè)試聲發(fā)射探頭固定保護(hù)裝置，可以自由調(diào)節(jié)滑塊位置，通過(guò)氣囊保證探頭與試樣的緊密貼合，但是試驗(yàn)過(guò)程中裝置無(wú)法拆卸，同時(shí)巖石破壞過(guò)程中會(huì)有碎片蹦出，可能會(huì)對(duì)氣囊氣密性造成影響。中國(guó)專(zhuān)利202210472617.8運(yùn)用綁帶和探頭固定機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射探頭的安裝，但固定綁帶具有彈性，難以保證對(duì)于不同試樣聲發(fā)射探頭固定位置的一致性，同時(shí)在試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)由于試樣的破裂導(dǎo)致綁帶長(zhǎng)度變化從而改變聲發(fā)射探頭位置，聲發(fā)射檢測(cè)效果得不到保證。中國(guó)專(zhuān)利202011104285.5、202010571449.9都提供了一種聲發(fā)射探頭的固定裝置，但都只針對(duì)圓柱形式樣，裝置不可拆卸，會(huì)在進(jìn)行壓縮試驗(yàn)時(shí)對(duì)試樣有一定的限制從而影響實(shí)驗(yàn)效果。中國(guó)專(zhuān)利202211304065.6公開(kāi)了一種巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)聲發(fā)射探頭的固定裝置及實(shí)驗(yàn)方法，但其聲發(fā)射探頭安裝完成后整體裝置無(wú)法拆卸，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單單軸試驗(yàn)。而且對(duì)于上述不可拆卸的探頭安裝裝置，在進(jìn)行巖石三軸試驗(yàn)時(shí)都面臨裝置過(guò)于繁瑣，密閉效果無(wú)法保證的問(wèn)題。

4、結(jié)合以上所述，目前大多數(shù)裝置普遍都存在適用性不大、裝置無(wú)法拆卸導(dǎo)致對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了巖石試樣聲發(fā)射監(jiān)測(cè)探頭輔助安裝裝置及安裝方法，采用探頭固定裝置對(duì)探頭進(jìn)行安裝，采用輔助定位裝置對(duì)探頭固定裝置進(jìn)行定位，在探頭固定裝置在試樣上粘貼牢固后將輔助定位裝置拆除，定位精準(zhǔn)，操作簡(jiǎn)單，還可避免因裝置無(wú)法拆卸導(dǎo)致對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的不利影響。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：巖石試樣聲發(fā)射監(jiān)測(cè)探頭輔助安裝裝置，包括底板、安裝于底板的輔助定位裝置、安裝于輔助定位裝置定位端的探頭固定裝置；所述底板上設(shè)置有試樣承載區(qū)，用于承載巖石試樣；所述探頭固定裝置包括固定套和探頭鎖定螺栓，固定套內(nèi)設(shè)置有通道，通道在靠后的區(qū)域設(shè)置有內(nèi)螺紋，用于與探頭鎖定螺栓螺紋連接；所述固定套的前端設(shè)置有貼合部，貼合部的前端面設(shè)置為與試樣表面匹配的貼合面；所述探頭固定裝置用于在輔助定位裝置的定位后，固定于巖石試樣表面的所需位置，使貼合部與巖石試樣表面緊密接觸；所述輔助定位裝置還用于在探頭固定裝置在巖石試樣表面固定后拆除；所述探頭固定裝置還用于通過(guò)通道容納探頭，并利用探頭鎖定螺栓調(diào)整探頭的探測(cè)端與巖石試樣表面緊密貼合。

3、進(jìn)一步的，所述固定套的側(cè)面還設(shè)置有缺口，用于在探頭從后放入通道時(shí)，對(duì)探頭的引線(xiàn)避讓。

4、進(jìn)一步的，所述輔助定位裝置包括定位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和安裝于定位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)端的定位座；所述定位座包括u型限位承托件；u型限位承托件與固定套的外徑相匹配，用于在固定套放入u型限位承托件中時(shí)，實(shí)現(xiàn)上下方向及左右方向的定位；所述貼合部的外徑大于固定套的外徑，所述貼合部的后端與定位座本體的前端配合，用于在固定套放入u型限位承托件中時(shí)，實(shí)現(xiàn)前后方向的定位。

5、進(jìn)一步的，所述定位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括定位柱組件、可滑動(dòng)連接桿組件、定位板組件；所述定位柱組件安裝于底板上；所述定位柱組件包括豎向的定位柱，定位柱上設(shè)置有豎向的第一標(biāo)尺；所述可滑動(dòng)連接桿組件包括桿組件和連接組件；所述桿組件包括水平的連接桿，連接桿上設(shè)置有橫向的第二標(biāo)尺；所述定位板組件包括定位板，定位板上設(shè)置沿長(zhǎng)度方向的第三標(biāo)尺；所述桿組件豎向可滑動(dòng)地安裝于定位柱上；所述連接組件橫向可滑動(dòng)地安裝于連接桿上；所述定位板安裝于連接組件的前端；所述定位座安裝于定位板上。

6、進(jìn)一步的，所述底板上還設(shè)置有t型滑槽；所述定位柱組件還包括設(shè)置于定位柱底端的且與t型滑槽配合的定位柱滑塊；所述定位柱在靠近底端的位置設(shè)置有外螺紋，并螺栓連接有定位柱鎖定螺栓。

7、進(jìn)一步的，所述桿組件還包括套設(shè)于定位柱的豎向限位滑塊；連接桿與豎向限位滑塊固定連接；所述豎向限位滑塊上還設(shè)置有豎向鎖定螺栓。

8、進(jìn)一步的，所述連接組件包括套設(shè)于連接桿的橫向限位滑塊，橫向限位滑塊上還設(shè)置有橫向鎖定螺栓。

9、進(jìn)一步的，所述連接組件還包括固定于橫向限位滑塊上的連接盒；所述定位板的后側(cè)固定有方形插柱；所述連接盒的前端設(shè)置有方形限位孔；所述方形插柱插設(shè)于方形限位孔中；所述連接盒的后端還螺紋連接有微調(diào)螺栓；所述微調(diào)螺栓的前端伸入至限位孔，并作用于方形插柱，用于向前微調(diào)定位板的位置；所述連接盒的側(cè)面還設(shè)置有插柱鎖定螺栓。

10、進(jìn)一步的，所述u型限位承托件的底側(cè)還設(shè)置有安裝座，安裝座具有安裝槽；所述安裝槽與定位板配合，用于使安裝座具有沿定位板長(zhǎng)度方向移動(dòng)的自由度；所述安裝座的側(cè)面還設(shè)置有定位座鎖定螺栓；所述安裝座的后側(cè)還設(shè)置有定位標(biāo)記，該定位標(biāo)記與第三標(biāo)尺配合。

11、巖石試樣聲發(fā)射監(jiān)測(cè)探頭輔助安裝方法，具體按照以下步驟進(jìn)行：

12、s1、將巖石試樣放在底板的試樣承載區(qū)上；

13、s2、根據(jù)試樣形狀及監(jiān)測(cè)需求，安裝所需數(shù)量的定位柱組件、可滑動(dòng)連接桿組件、定位板組件、定位座；

14、s3、在對(duì)應(yīng)的定位座上放置探頭固定裝置，調(diào)節(jié)定位柱組件、可滑動(dòng)連接桿組件、定位板組件和定位座，使多個(gè)探頭固定裝置與試樣表面所需監(jiān)測(cè)的位置一一對(duì)應(yīng)，鎖定定位柱組件、可滑動(dòng)連接桿組件、定位板組件、定位座；

15、s4、將探頭固定裝置取下，在貼合面處涂抹膠水，再放入至定位座上，微調(diào)定位板組件，使探頭固定裝置的貼合面與試樣表面緊密貼合；

16、s5、當(dāng)所有探頭固定裝置與試樣表面固定后，對(duì)定位柱組件與底板解除鎖定，移動(dòng)定位組件，使定位座與探頭固定裝置脫離；

17、s6、取出試樣，在探頭固定裝置中裝入探頭，再通過(guò)探頭鎖定螺栓頂緊探頭，使探頭的探測(cè)端與巖石試樣的表面緊密貼合，即完成探頭在巖石試樣表面的安裝。

18、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的巖石試樣聲發(fā)射監(jiān)測(cè)探頭輔助安裝裝置及安裝方法，采用探頭固定裝置對(duì)探頭進(jìn)行安裝，采用輔助定位裝置對(duì)探頭固定裝置進(jìn)行定位，在探頭固定裝置在試樣上粘貼牢固后將輔助定位裝置拆除，定位精準(zhǔn)，操作簡(jiǎn)單，還可避免因裝置無(wú)法拆卸導(dǎo)致對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的不利影響；定位柱組件通過(guò)滑塊和滑軌的方式安裝于底板上，可對(duì)各種大小、各種形狀的試樣進(jìn)行表面探頭的精準(zhǔn)安裝；可在一次定位后，僅需更換試樣即可完成多個(gè)試樣的探頭定位，避免過(guò)多的重復(fù)性操作，節(jié)約時(shí)間，提高探頭定位安裝的效率；可確保每個(gè)試樣的探頭定位安裝在相同的位置，減小了徒手定位安裝帶來(lái)的誤差，提高后續(xù)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；采用的探頭固定裝置與試樣表面比諸如膠帶、鐵箍等固定裝置的接觸面積小，保證試樣表面的可視化，避免影響試樣表面裂紋擴(kuò)展影像的采集。