[發(fā)明專利]一種可控溫與自動補(bǔ)水的巖石膨脹率試驗(yàn)儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710629374.3
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107247131A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付宏淵;陳鏡丞;曾鈴
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種巖土工程技術(shù)領(lǐng)域的試驗(yàn)裝置，特別是涉及一種可在試驗(yàn)過程中精確控溫與自動補(bǔ)水的巖石膨脹率試驗(yàn)儀。

背景技術(shù)

具有粘土礦物的巖石在浸水后會發(fā)生膨脹，影響巖體工程性質(zhì)。采用傳統(tǒng)的巖石膨脹率試驗(yàn)儀對巖石膨脹率開展量測時，由于不能調(diào)溫，無法測得巖石在不同溫度下的膨脹率，所得結(jié)果不夠全面。同時，由于量測周期較長，巖石浸水深度因蒸發(fā)而產(chǎn)生不可忽視的降低，需頻繁人工補(bǔ)水，且過程中水位難以維持不變。明顯影響量測精度，使其結(jié)果實(shí)際應(yīng)用受限。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)在技術(shù)的缺陷及不足，本發(fā)明提供一種可控溫與自動補(bǔ)水的巖石膨脹率試驗(yàn)儀，能夠精確控制試驗(yàn)過程中巖石的浸水溫度，開展不同溫度下的巖石膨脹率試驗(yàn)；同時能夠在巖石浸水深度降低時自動進(jìn)行補(bǔ)給，維持水位高度不變，消除水位變化引起的量測誤差。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種可控溫與自動補(bǔ)水的巖石膨脹率試驗(yàn)儀，包括底座、自動補(bǔ)水罐、可伸縮支架、巖石膨脹室、控溫系統(tǒng)、軟管、千分表支架及千分表，其具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為：

所述底座為方形板狀結(jié)構(gòu)，用于承載其余部件，并保持上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

所述自動補(bǔ)水罐為圓柱形容器，罐體頂部設(shè)一進(jìn)水閥用于進(jìn)水，底部設(shè)一出水閥用于出水，罐體內(nèi)部被中隔板分隔為上儲水室和下儲水室，兩個儲水室之間由過水導(dǎo)管連通，并設(shè)有閥門控制過水導(dǎo)管的開合，下儲水室上部靠近中隔板處設(shè)有氣孔，氣孔下方有用于連接微型水泵的進(jìn)水導(dǎo)管，罐體底部與可伸縮支架連接。

所述可伸縮支架由一直徑相對較大的大管、一直徑相對較小的小管及支撐板構(gòu)成，其中小管嵌套在大管內(nèi)，通過改變小管深入大管內(nèi)的長度來調(diào)節(jié)可伸縮支架的整體長度；大管一端連接在底座上長邊一側(cè)的中間位置，另一端設(shè)有緊固螺絲，可固定小管的位置，使可伸縮支架保持相應(yīng)長度不變；小管頂部連接支撐板，支撐板與自動補(bǔ)水罐的底部連接。

所述巖石膨脹室為上端開口的圓筒狀容器，固定在底座上與自動補(bǔ)水罐相對的另一側(cè)，其底部設(shè)有圓形透水板和溫度傳感器，并配有一塊透水石和一塊金屬墊板，其外壁靠近自動補(bǔ)水罐一側(cè)的中部設(shè)有用于連接微型水泵的抽水導(dǎo)管，其外壁底部靠近自動補(bǔ)水罐一側(cè)設(shè)有用于進(jìn)水的連接導(dǎo)管，其外壁底部遠(yuǎn)離自動補(bǔ)水罐一側(cè)設(shè)有排水閥可用于排出巖石膨脹室內(nèi)的水。

所述控溫系統(tǒng)由數(shù)控加熱器、微型水泵及環(huán)形導(dǎo)水管構(gòu)成，其中數(shù)控加熱器由控制器、加熱棒、支撐架、溫度傳感器及導(dǎo)線組成，其中加熱棒通過支撐架固定在自動補(bǔ)水罐的下儲水室中，其控制器附著在自動補(bǔ)水罐的外壁上，溫度傳感器位于巖石膨脹室底部，數(shù)控加熱器的控制器與加熱棒、溫度傳感器通過導(dǎo)線連接；微型水泵附著在自動補(bǔ)水罐的外壁上，微型水泵的出水端通過軟管與下儲水室的進(jìn)水導(dǎo)管相連，其進(jìn)水端通過軟管與巖石膨脹室的抽水導(dǎo)管相連；環(huán)形導(dǎo)水管為螺旋狀管件，其管身固定于巖石膨脹室的內(nèi)壁上，下管口與巖石膨脹室底部的連接導(dǎo)管連接，上管口朝向巖石膨脹室中心，用于出水。

所述千分表支架由豎桿和橫桿構(gòu)成，豎桿為圓截面的實(shí)心桿，一端固定在底座上靠近巖石膨脹室的一側(cè)，距巖石膨脹室外壁的0.25倍的巖石膨脹室截面直徑處，且豎桿垂直于底座；橫桿為正方形截面的空心管，橫桿一端有豎向圓孔，并套在豎桿上，可通過緊固螺絲將橫桿固定在豎桿的不同高度上，且保持橫桿與豎桿相互垂直，橫桿另一端也設(shè)有豎向圓孔，可放置千分表，轉(zhuǎn)動橫桿可使得放置在橫桿上的千分表探針與巖石膨脹室橫截面的圓心位于同一垂線上。

所述自動補(bǔ)水罐的外壁為透明有機(jī)玻璃材質(zhì)，可從外界觀測自動補(bǔ)水罐內(nèi)部的水位，自動補(bǔ)水罐的外壁上與過水導(dǎo)管底部同一高度處刻有標(biāo)記線。

所述自動補(bǔ)水罐的連接導(dǎo)管的直徑大于5mm，消除了導(dǎo)管的毛細(xì)現(xiàn)象，且連接導(dǎo)管的下端口在自動補(bǔ)水罐的下儲水室中，其豎向位置低于氣孔和進(jìn)水導(dǎo)管。

所述巖石膨脹室的抽水導(dǎo)管的豎向位置低于巖石樣品放置在巖石膨脹室內(nèi)時的頂端高度。

所述控溫系統(tǒng)的環(huán)形導(dǎo)水管為經(jīng)防銹處理的銅質(zhì)管，其導(dǎo)熱性好，自動補(bǔ)水罐內(nèi)經(jīng)加熱后的水在經(jīng)過環(huán)形導(dǎo)管管身時，會預(yù)先對巖石膨脹室內(nèi)的水進(jìn)行加熱，然后再通過環(huán)形導(dǎo)管的上管口進(jìn)入巖石膨脹室內(nèi)，使膨脹室內(nèi)水溫分布更為均勻。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單新穎，易于生產(chǎn)，便于操作，成本較低，能開展巖石在不同溫度下的膨脹率試驗(yàn)，且溫度控制精確；能自動地對試驗(yàn)時因蒸發(fā)而降低的水位進(jìn)行補(bǔ)給，維持巖石浸水深度不變，消除水位變化引起的誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的可控溫與自動補(bǔ)水的巖石膨脹率試驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的自動補(bǔ)水罐結(jié)構(gòu)及配件示意圖。