[發(fā)明專利]一種智能的測定巖石自由膨脹率的試驗裝置及測試方法

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• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN112540164A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 吳海寬;劉長武;陳康亮
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01B11/02;G01B11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種智能的測定巖石自由膨脹率的試驗裝置及測試方法，裝水容器（燒杯）與蠕泵連接，蠕泵與水位和溫度控制器連接，水位和溫度控制器與水位傳感器和溫度傳感器連接，水位和溫度傳感器與試樣裝置連接，試樣裝置頂底部放置透水石，透水石中間放置試樣，頂部透水石放置金屬板，試樣裝置頂部和四周連接光柵尺位移傳感器，光柵尺位移傳感器連接支架系統(tǒng)和數據傳輸控制器，微型攝像機放置在試樣裝置的水環(huán)境中，微型攝像機連接支架系統(tǒng)和數據傳輸控制器，數據傳輸控制器連接計算機。該裝置結構簡單，易于裝配，精度高，穩(wěn)定性好，適用性強，可廣泛用于巖土工程領域研究。

技術領域

本發(fā)明屬于巖土工程室內試驗領域，具體涉及膨脹巖石的自由膨脹率的試驗裝置和具體試驗方法。

背景技術

巖石的膨脹性屬于巖石的水理性質，在巖體工程設計和施工中具有非常重要的意義，而巖石的膨脹性試驗用于測定巖石吸水后的膨脹特性參數。巖石的膨脹特性是隨所含固體礦物成分不同而發(fā)生變化。一般用膨脹率和膨脹力指標表示巖石膨脹性能，巖石的膨脹率和膨脹力可以通過巖石的膨脹性試驗獲得。巖石自由膨脹率試驗是通過測定標準試件浸水后產生的徑向和軸向膨脹變形，計算徑向和軸向膨脹變形與浸水前試件的徑向和軸向長度的比值，即可得巖石徑向和軸向的自由膨脹率。由于傳統(tǒng)巖石自由膨脹試驗裝置的不完善，裝置內的水溫和水位變化難以穩(wěn)定控制，巖石崩解過程的真實破壞狀態(tài)不能完整保存等問題，嚴重影響巖石自由膨脹率的測定以及巖石破壞狀態(tài)的真實過程。

發(fā)明內容

為解決傳統(tǒng)的實驗室內使用的巖石自由膨脹率的試驗裝置，由于裝置內的水溫和水位變化難以穩(wěn)定控制，巖石崩解過程的真實破壞狀態(tài)不能完整保存等系列問題。本發(fā)明提供了一種智能的測定巖石自由膨脹率的裝置及使用方法，該裝置保證試驗在恒溫的條件下完成，并且?guī)r石試樣所處的水環(huán)境一直都是保水狀態(tài)，并能捕捉到巖石膨脹過程的詳細過程，同時又加入了計算機采集系統(tǒng)，既大大提高了巖石試樣自由膨脹率測定的精確性，又能觀察到巖石試樣膨脹的微觀狀態(tài)，測試數據都可以反映到計算機上，為數據的后處理提供了一定的便捷性。

為了達到上述的目的，本發(fā)明采用以下技術措施：

一種測定巖石自由膨脹率的裝置，包括保溫系統(tǒng)，保水系統(tǒng)，數據采集和處理系統(tǒng)，巖樣固定系統(tǒng)。其中，保溫系統(tǒng)包括：溫度傳感器，水溫加熱器，智能溫度控制器，連接線路；保水系統(tǒng)包括：水位傳感器，智能水位控制器，蠕泵，輸水管，裝水容器；數據測量采集系統(tǒng)包括：若干連接線，數據傳輸控制器，支架，底座，光柵尺位移傳感器，防水微型攝像機，計算機；巖樣固定系統(tǒng)：容器，金屬板，透水石，紫銅片，光柵尺位移傳感器固定裝置。

所述試樣容器放置在平坦的工作平臺上，所述透水石Ⅰ放置在容器內部底部，所述巖樣放置在透水石上，所述透水石Ⅱ放置在巖樣上，所述金屬板放置在透水石上，所述紫銅片貼在巖樣四周表面對著光柵尺位移傳感器的位置，所述光柵尺位移傳感器固定在容器四周和頂部，所述四周光柵尺位移傳感器底部緊頂紫銅片，所述頂部光柵尺位移傳感器緊頂金屬板，所述光柵尺位移傳感器連著支架，所述支架連著底座，所述光柵尺位移傳感器連著數據傳輸控制器，所述數據傳輸控制器連著計算機。

所述裝水容器放置在工作平臺上，所述輸水管連著裝水容器和試樣容器，所述水位傳感器和連著試樣容器和智能水位溫度控制器，所述智能水位溫度控制器連著蠕泵，所述溫度傳感器連著智能水位溫度控制器。

所述防水微型攝像機放置在試樣裝置的水中，所述防水微型攝像機一端連著支架固定系統(tǒng)，一端連著數據傳輸控制器，所述數據傳輸控制器連著計算機。

一種智能的測定巖石自由膨脹率的試驗裝置測試方法，其步驟是：（1）制作巖石試樣：試樣應在現場采取，并保持天然含水狀態(tài)，一般采用圓柱體或正方體試樣，其中，圓柱體試樣的直徑為50~60mm，高徑比為1:1；正方體試件邊長為50~60mm。