本實用新型屬于巖石力學與巖石試驗技術領域，特別是涉及一種采用CT對巖石實時細觀掃描的熱力耦合加載試驗機。
背景技術：
在做巖石加載試驗時，隨著對巖石施加壓力的逐漸增大，巖石內部將逐漸地發生破裂，使得巖石試件的強度逐漸下降，直至最后巖石破壞。巖石的力學特征研究，就是根據巖石試驗機測得的巖石試件壓力與位移量的關系來推斷巖石的破壞過程，而在巖石破壞的發展過程中，裂縫的產生、擴展和貫通起著關鍵性作用。
近年來，國內外的巖石力學研究者為了深入研究巖石的破壞過程，通常采用照相手段來觀測巖石在加載過程中裂隙的擴展狀況。隨著CT技術的發展，人們試圖將CT掃描技術應用于巖石破壞過程的研究，即在對巖石加載的同時進行CT掃描，以觀測巖石內部裂隙的衍生-擴展過程。但由于常規巖石試驗機設備龐大，大多數是針對Ф50mm×100mm尺寸的標準試件所設計，這些試驗機由電動機驅動蝸輪蝸桿減速機，再通過同步齒形皮帶傳動兩根絲杠帶動移動橫梁升降，因此無法利用CT設備實時觀測巖石試件破裂的過程，只能將加載后的試件從試驗機中取下掃描，然后再將試件裝入試驗機加載之后再掃描，如此反復進行。這樣操作所帶來的直接影響就是不能反映巖石連續加載變形過程，且操作繁瑣麻煩。另外，在反復加載、卸載、移動過程中，容易導致試件受到不必要的損傷。因此，需要一種新的結構來解決上述問題。
技術實現要素：
針對現有技術存在的問題，本實用新型提供一種采用CT對巖石實時細觀掃描的熱力耦合加載試驗機，該試驗機可實現對巖石試件連續加載的同時進行CT掃描。
為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：
一種采用CT對巖石實時細觀掃描的熱力耦合加載試驗機，包括上壓蓋、下壓蓋、套筒與旋轉底座，所述上壓蓋與下壓蓋分別連接于套筒的上下兩端，使套筒內形成封閉空間，所述套筒內設置有上壓頭與下壓頭，所述上壓頭置于上壓蓋的下表面，下壓頭置于下壓蓋的上表面，上壓頭的下表面與下壓頭的上表面相互平行且均垂直于套筒的軸線，所述上壓頭與下壓頭之間用于安放巖石試件，所述上壓頭沿套筒軸線方向開設有第一通孔，所述第一通孔內設置有熱源發生裝置，所述下壓蓋沿套筒軸線方向開設有第二通孔和至少一個第三通孔，所述第二通孔位于下壓頭的下面，第三通孔位于下壓頭與套筒內壁之間，下壓蓋固定于旋轉底座上，所述旋轉底座內設置有液壓控制系統，所述液壓控制系統連接有軸壓管路與圍壓管路，所述軸壓管路與圍壓管路用于向套筒內注入液壓油，其中軸壓管路與第二通孔相連，圍壓管路與第三通孔相連。
所述下壓蓋的上表面設置有凹槽，所述凹槽形狀與下壓頭形狀一致，下壓頭置于所述凹槽內。
所述第二通孔位于所述凹槽的中心處。
所述上壓蓋沿套筒軸線方向開有第四通孔，所述上壓頭上表面設置有凸起，所述凸起與第四通孔形狀一致，且凸起置于第四通孔內。
所述熱源發生裝置采用熱輻射發生裝置。
所述上壓蓋和下壓蓋與套筒之間均采用螺紋連接。
所述熱源發生裝置與液壓控制系統均無線連接于無線數據控制臺。
所述套筒采用的材質密度小于套筒內巖石試件的密度。
所述套筒為圓環形套筒。
所述旋轉底座內部置有液壓泵與供電裝置。
本實用新型的有益效果：
本實用新型供了一種采用CT對巖石實時細觀掃描的熱力耦合加載試驗機，該試驗機結構小巧緊湊，可對小于標準試件尺寸的微小巖石試件進行加載試驗，并能夠與CT掃描設備在線配合使用，實現在對巖石試件連續加載的同時進行CT掃描，可清楚的看到巖石試件內的細微裂隙及裂隙的擴展狀況，避免了重復加載時對巖石試件的損傷和繁瑣過程。并且由于在上壓頭內設置有熱源發生裝置，因此在試驗中可選擇的進行試件的熱力耦合加載，并測量巖石試件在熱力耦合作用下的變形以及破壞情況。
附圖說明
圖1是本實用新型采用CT對巖石實時細觀掃描的熱力耦合加載試驗機的結構示意圖；
圖中：1-上壓蓋，2-下壓蓋，3-套筒，4-旋轉底座，5-上壓頭，6-下壓頭，7-第一通孔，8-熱源發生裝置，9-第二通孔，10-第三通孔，11-液壓控制系統，12-軸壓管路，13-圍壓管路，14-凹槽，15-第四通孔，16-凸起，17-液壓泵，18-供電裝置，19-CT掃描儀，20-巖石試件。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。
如圖1所示，一種采用CT對巖石實時細觀掃描的熱力耦合加載試驗機，屬于巖石力學與巖石試驗技術領域設備，用于在研究巖石的破壞試驗過程中，實時觀測巖石在加載過程中裂隙的擴展狀況。
本實用新型采用CT對巖石實時細觀掃描的熱力耦合加載試驗機包括上壓蓋1、下壓蓋2、套筒3與旋轉底座4，上壓蓋1與下壓蓋2分別連接于套筒3的上下兩端，使套筒3內形成封閉空間，套筒3采用的材質密度小于套筒3內巖石試件20的密度，以便于在使用CT掃描儀19掃描時，巖石試件20的成像，同時又要確保套筒3的強度。在本實施例中，巖石試件20尺寸為Ф5mm×10mm的微小試件，材質選用的是煤巖體，套筒3為圓環形套筒，材質選用的是鋁合金。上壓蓋1和下壓蓋2與套筒3之間均采用螺紋連接，便于安裝與更換巖石試件20。在本實施例中，套筒3兩端為外螺紋，上壓蓋1與下壓蓋2設置有內螺紋。套筒3內設置有上壓頭5與下壓頭6，上壓頭5置于上壓蓋1的下表面，下壓頭6置于下壓蓋2的上表面，上壓頭5的下表面與下壓頭6的上表面相互平行且均垂直于套筒3的軸線，上壓頭5與下壓頭6之間用于安放巖石試件20，上壓頭5與下壓頭6可對巖石試件20均勻加壓，避免直接對巖石試件20加載時受力不均。在本實施例中，上壓蓋1沿套筒3軸線方向開有第四通孔15，上壓頭5上表面設置有凸起16，凸起16與第四通孔15形狀一致，且凸起16置于第四通孔15內，用于對上壓頭5進行定位，防止在對巖石試件20加載時發生偏移。上壓頭5沿套筒3軸線方向開設有第一通孔7，第一通孔7內設置有熱源發生裝置8，熱源發生裝置8采用熱輻射發生裝置，以提高對巖石試件20的升溫加熱速度，熱源發生裝置8可選用無線連接于無線數據控制臺，以控制和接收熱源發生裝置8的工作情況。在本實施例中，熱輻射發生裝置選用紅外加熱，且第一通孔7置于上壓頭5中心處，以使加熱均勻。
下壓蓋2沿套筒3軸線方向開設有第二通孔9和至少一個第三通孔10，第二通孔9位于下壓頭6的下面，用于通入液壓油以對巖石試件20施加軸壓，第三通孔10位于下壓頭6與套筒3內壁之間，用于向套筒3內通入液壓油以對巖石試件20施加圍壓。在本實施例中，第三通孔10的數量為兩個，且在套筒3內對稱分布，在加快向套筒3內注入液壓油的速度、縮短時間的同時，也使得對巖石試件20施加的圍壓更加均勻。下壓蓋2的上表面設置有凹槽14，凹槽14形狀與下壓頭6形狀一致，下壓頭6置于凹槽14內，用于對下壓頭6進行定位，防止在對巖石試件20加載時發生偏移。在本實施例中，第二通孔9位于凹槽14的中心處，以使巖石試件20受力均衡。下壓蓋2固定于旋轉底座4上，旋轉底座4置于CT掃描設備的回轉臺上，并可隨著回轉臺一起旋轉。旋轉底座4內設置有液壓控制系統11，液壓控制系統11可選用無線連接于無線數據控制臺，以控制和接收液壓控制系統11的工作情況。液壓控制系統11連接有軸壓管路12與圍壓管路13，軸壓管路12與圍壓管路13用于向套筒3內注入液壓油，其中軸壓管路12與第二通孔9相連，圍壓管路13與第三通孔10相連。旋轉底座4內部置有液壓泵17與供電裝置18，液壓泵17用于提供動力來源，供電裝置18用于對液壓泵17與熱源發生裝置8供電。
下面結合附圖說明本實用新型的一次使用過程。
如圖1所示，在使用本裝置進行試驗前，需首先將本實用新型試驗機的旋轉底座4固定于CT掃描設備的回轉臺上，打開上壓蓋1并取出上壓頭5，在下壓頭6上放置巖石試件20，確保巖石試件20的上、下表面平整，并與上壓頭5和下壓頭6的中心位于同一縱向直線上；之后，回裝上壓頭5與上壓蓋1，將上壓蓋1與套筒3旋緊，使套筒3內形成封閉空間，并使套筒3與巖石試件20位于CT掃描儀19前。
進行加載試驗時，首先啟動供電裝置18，并通過無線數據控制臺控制熱源發生裝置8的加熱溫度，并同時設定施加于巖石試件20的軸壓與圍壓的壓力值大小。此時，液壓控制系統11根據接收到的指令向套筒3內注入液壓油，通過軸壓管路12與第二通孔6的液壓油作用于下壓頭6的下表面，以對巖石試件20施加軸向壓力；通過圍壓管路13與第三通孔10的液壓油注滿套筒3內部，以對巖石試件20周邊施加圍壓，在達到設定值以后，保持壓力不變。之后，啟動CT掃描設備，巖石試件20隨掃描設備旋轉臺一起旋轉，從而完成CT掃描儀19對巖石試件20的掃描，并獲得巖石試件20內部的裂隙圖像。然后，通過無線數據控制臺改變軸壓與圍壓的壓力值設定，使液壓控制系統11向套筒3內繼續注入液壓油，以增大軸壓與圍壓的壓力大小，在達到設定值以后，保持套筒3內壓力不變，并啟動CT掃描儀19進行再次掃描。如此重復，直至巖石試件20被破壞，試驗結束，從而得到巖石試件20在熱力耦合作用下，內部裂隙的完整破壞過程圖像。
以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍內。