[發明專利]一種測量炭質泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 201710085184.X
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106645649A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 曾鈴;李光裕;劉登生
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種測量炭質泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置。該裝置可以模擬炭質泥巖在巖崩解過程中受豎向壓力和干濕環境影響下的體積變化規律。此發明還涉及該試驗裝置的試驗方法。

背景技術

目前，路堤土體體積變化已經成為公路、鐵路領域不可忽略的問題，由路堤土體體積變形引起的交通事故時有發生。尤其是受干濕循環影響之后的路堤體積變形的更為嚴重，而利用炭質泥巖作為路堤填料的工程越來越多，如何保證炭質泥巖路堤在施工過程中及完成后的工程安全便成為公路、鐵路建設者們最關鍵的問題之一。炭質泥巖路堤在干濕環境下引起的體積變化同時伴隨著土體孔隙水壓力、含水率、基質吸力等一系列的改變。本實驗裝置以及試驗方法對炭質泥巖在巖崩解過程中受豎向壓力和干濕環境影響下的體積變形規律的研究具有重大意義。

現有對土體進行干濕環境處理的試驗大部分針對崩解后的土體，試驗方法大都是針對降雨條件下巖體崩解過程中體積變化的試驗，并沒有對干濕循環影響下巖體崩解過程中體積變化的相關試驗，更沒有系統對巖體崩解過程中受豎向壓力和干濕環境影響下的體積變化進行研究。因此設計了一種能夠模擬炭質泥巖在巖崩解過程中受豎向壓力和干濕環境影響下體積變化的試驗裝置，以便分析上述變化和巖體的變化規律。

發明內容

本發明要解決的問題是設計一種炭質泥巖在巖崩解過程中受豎向壓力和干濕環境影響下體積變化的試驗裝置，并且能夠持續觀察巖體崩解過程中體積的變化規律。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種測量炭質泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置，該裝置分為三個部分，第一部分為試驗裝置，試驗裝置為底部設有出水管和供水管的有機玻璃筒；第二部分為加載裝置，加載裝置為放置在底座上的杠桿加載儀；第三部分為測量裝置，測量裝置為兩個端部設有千分表的支架。

所述的測量炭質泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置整體布局是：在底座上設有有機玻璃筒，所述的有機玻璃筒的底部對稱設有兩個水管，分別為供水管和出水管，在所述的底座上設有四根金屬立柱，分別為千分表立柱與加載裝置的立柱，所述的加載裝置采用的是杠桿加載儀，所述的杠桿加載儀由水平杠桿、加載架、加壓桿和固定軸組成，所述的水平杠桿中間位置設有水平指示器，所述的加載架與砝碼托盤連接，所述的加壓桿下有加壓球座，在所述的加壓球座上扣出兩個對稱分布的凹槽，所述的固定軸與加載裝置的立柱相連，在所述的千分表立柱上設有千分表支架，所述的千分表支架設有千分表，所述的千分表的自由端端部與所述的加壓球座的凹槽接觸，在所述的底座上設有透水石。

所述的有機玻璃筒的尺寸為：內徑100mm，筒壁厚20mm，筒高240mm。有機玻璃筒的底部設有供水管與出水管，供水管與出水管的尺寸為內徑10mm，長度為30mm。

所述的底座尺寸為長300mm，寬300mm，厚10mm的鋼板，所述的千分表立柱長度為360mm，加載裝置的立柱長度為400m。所述的千分表支架長度為95mm，千分表支架一端與千分表立柱相連，另一端與千分表相連，千分表量程為0~30mm，精度為0.01mm。

所述的水平杠桿總長度為750mm，加載架固定在水平杠桿端部，所述的加載架長度為160mm，加載架與半徑為50mm的砝碼托盤相連，距離加載架300mm位置設有水平指示器，距離加載架470mm位置與加壓桿相連，距離加載架520mm位置與固定軸相連，距離加載架600mm~750mm位置為調平砝碼的可移動范圍，所述的加壓桿長度為20mm，固定軸長度為20mm，所述的加壓球座半徑為70mm，其上對稱分布有兩個凹槽，尺寸為20mm*6mm的矩形。

本發明提供一種測量炭質泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置及其試驗方法，試驗步驟如下：

步驟一、檢查試驗裝置各部分是否可用，固定好有機玻璃筒，并準備好試驗所需要的巖體；

步驟二、將巖體放置在有機玻璃筒內的透水石上，并將加壓球座與巖體頂部接觸；

步驟三、移動調平砝碼，使水平杠桿保持水平，并使加壓球座與巖體頂部接觸時對巖體不產生壓力；

步驟四、往砝碼托盤上增加砝碼，使得加壓球座對巖體產生的壓力達到試驗所需的壓力數值，同時將千分表端部與加壓球座的凹槽接觸，并記錄好千分表的讀數；

步驟五、關閉出水管，打開供水管，將有機玻璃筒灌滿水，將巖體在有水環境下靜置一段時間，同時可時刻關注千分表的數值變化；

步驟六、關閉供水管，打開出水管，將有機玻璃筒中的水陸續排出，將巖體在無水環境中靜置一段時間，此為一次干濕循環，同時可時刻關注千分表的數值變化；