[发明专利]一种基于真三轴加载的岩石微波致裂试验装置

摘要

一种基于真三轴加载的岩石微波致裂试验装置，包括真三轴加载组件和微波辐射致裂组件，微波辐射致裂组件共设有两套，分别为微波辐射表面致裂组件和微波辐射孔内致裂组件；真三轴加载组件包括固定式加载框架、移动式加载框架、底座、轨道、滑台及两自由度移动架；在固定式加载框架上设有两组Z向作动器和两组Y向作动器，在移动式加载框架上设有一组X向作动器；岩石试样加载腔位于固定式加载框架中部；移动式加载框架及滑台均通过滑块设置在轨道上；微波辐射表面致裂组件和微波辐射孔内致裂组件均通过两自由度移动架安装在滑台上，滑台和两自由度移动架均通过伺服电机驱动；在移动式加载框架上设有微波屏蔽网，试验装置整体置于电磁屏蔽室内。

主权项

1.一种基于真三轴加载的岩石微波致裂试验装置，其特征在于：包括真三轴加载组件和微波辐射致裂组件；所述真三轴加载组件包括固定式加载框架、移动式加载框架、底座、轨道、滑台及两自由度移动架；所述固定式加载框架采用口字型结构，固定式加载框架的中部空间为岩石试样加载腔；在所述岩石试样加载腔正上方的固定式加载框架上设置有第一Z向作动器，在岩石试样加载腔正下方的固定式加载框架上设置有第二Z向作动器，在岩石试样加载腔左侧的固定式加载框架上设置有第一Y向作动器，在岩石试样加载腔右侧的固定式加载框架上设置有第二Y向作动器；所述底座分为前端底座和后端底座，前端底座位于岩石试样加载腔前方的地面上，后端底座位于岩石试样加载腔后方的地面上；所述轨道穿过固定式加载框架的岩石试样加载腔，且轨道与前端底座、固定式加载框架及后端底座同时固装在一起；所述滑台通过滑块设置在岩石试样加载腔前方的轨道上，在所述前端底座上安装有X向伺服电机，在滑台下表面固装有X向丝母，在X向丝母内穿装有X向丝杠，X向丝杠与轨道相平行，所述X向伺服电机的电机轴与X向丝杠端部相固连；所述微波辐射致裂组件通过两自由度移动架安装在滑台上；所述移动式加载框架通过滑块设置在轨道上，移动式加载框架包括前端支撑板、后端支撑板和水平支撑柱，前端支撑板与后端支撑板通过水平支撑柱相固连，在前端支撑板上开设有微波致裂孔，且微波致裂孔的孔径尺寸小于岩石试样的加载面尺寸；在所述后端支撑板上设置有X向作动器；所述第一Z向作动器、第二Z向作动器、第一Y向作动器、第二Y向作动器及X向作动器结构相同，且均配置有测力传感器和位移传感器，用于测量作动器的载荷值和位移值；所述微波辐射致裂组件设有两套，一套为微波辐射表面致裂组件，另一套为微波辐射孔内致裂组件；所述微波辐射表面致裂组件包括第一微波发生器、第一微波功率自适应调控系统、矩形波导管及岩石表面致裂微波聚焦辐射器，第一微波发生器依次通过第一微波功率自适应调控系统及矩形波导管与岩石表面致裂微波聚焦辐射器相连，通过岩石表面致裂微波聚焦辐射器对岩石试样进行表面致裂，第一微波功率自适应调控系统用于将第一微波发生器输出的微波功率进行阻抗实时匹配；所述微波辐射孔内致裂组件包括第二微波发生器、第二微波功率自适应调控系统、同轴传输线及岩石孔内致裂微波同轴加热器，第二微波发生器依次通过第二微波功率自适应调控系统及同轴传输线与岩石孔内致裂微波同轴加热器相连，通过岩石孔内致裂微波同轴加热器对岩石试样进行孔内致裂，第二微波功率自适应调控系统用于将第二微波发生器输出的微波功率进行阻抗实时匹配。