[實用新型]測量巖石吸水膨脹力的三軸測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922042527.1
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN211013847U
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 郭永春;范振宇;趙海濤
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01L5/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 何祖斌

本實用新型涉及巖石膨脹測試技術領域，具體涉及測量巖石吸水膨脹力的三軸測量系統(tǒng)。包括測試盒體、巖石單體和壓力傳感器，以測試盒體的體心為坐標原點建立三維直角坐標系，在測試盒體內部沿三維直角坐標系的三個坐標軸方向各設有至少一個測試通道，巖石單體為方形巖石，固定放置于各測試通道的重合處，在各測試通道內設有壓力傳感器和活動式限位件，活動式限位件將壓力傳感器擠壓固定在巖石單體上，在測試盒體的底部設有注水通道，所述注水通道連通巖石單體的底面與測試盒體的外部。本實用新型可以模擬更真實的野外巖石受力環(huán)境，根據(jù)實際情況要求測得巖石三軸方向上的膨脹力，有利于判斷實際工況和推進相關研究。

技術領域

本實用新型涉及巖石膨脹測試技術領域，具體涉及測量巖石吸水膨脹力的三軸測量系統(tǒng)。

背景技術

巖石在遇水作用后會發(fā)生一系列的物理和化學反應，它會引起巖石的體積膨脹和力學性能的變化。工程中定義在水的物理化學作用下隨時間的發(fā)展易產(chǎn)生體積增加、破碎和分解的一類巖石為膨脹巖。膨脹巖具有較強膨脹性能，當巖體受到擾動，特別是遇水時，性狀常發(fā)生巨大變化，產(chǎn)生體積膨脹，對構筑物產(chǎn)生巨大的膨脹壓力，嚴重影響工程的穩(wěn)定性，會引起地質災害。對巖石膨脹性進行試驗測試是巖土工程領域的一項重要工作。巖石膨脹性試驗主要包括膨脹率試驗和膨脹力試驗，膨脹率試驗是測量膨脹巖遇水后軸向變形的膨脹率，膨脹力試驗是測量膨脹巖遇水后變形趨勢被約束的軸向膨脹力。

現(xiàn)有巖石試驗規(guī)范中的膨脹力測試方法大致如下：先將巖石樣品加工成指定尺寸的圓柱形，然后放入圓筒形的金屬套環(huán)中鎖固，由套環(huán)控制圓柱形試樣的側面方向不發(fā)生膨脹變形。在試樣頂面安裝墊板、壓力傳感器、壓力機和百分表，加水進行膨脹力試驗。當試樣吸水膨脹而體積變大時，百分表讀數(shù)變大，此時立即使用壓力機施加反力，將膨脹變形壓回。如此反復直到試樣在一定時間內不再膨脹，此時，壓力傳感器測得的將試樣壓回原體積所施加的力的總大小即為所測得的膨脹力大小。

該方法所測得的膨脹力是圓柱體試樣軸向的最大膨脹力，在用套環(huán)控制試樣的側向變形時，沒有測得試樣的側向膨脹力。在實際工程中，地底巖石所受的壓力是來自于各個方向，其所受的約束也來自于各個方向，則巖石產(chǎn)生的膨脹力也將影響各個方向。另外，在邊坡、基坑邊坡等部位的巖石所受的外部壓力更為復雜?，F(xiàn)有方法無法對各方向的進行測量以對應各種情況下的實際工程情況。

實用新型內容

針對現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型提供了測量巖石吸水膨脹力的三軸測量系統(tǒng)，其應用時，可以模擬更真實的野外巖石受力環(huán)境，根據(jù)實際情況要求測得巖石三軸方向上的膨脹力，有利于判斷實際工況和推進相關研究。

本實用新型所采用的技術方案為：

測量巖石吸水膨脹力的三軸測量系統(tǒng)，包括測試盒體、巖石單體和壓力傳感器，所述測試盒體為方形盒體，以測試盒體的體心為坐標原點建立三維直角坐標系，在測試盒體內部沿三維直角坐標系的三個坐標軸方向各設有至少一個測試通道，測試通道從測試盒體的體心貫穿至測試盒體的外表面，所述巖石單體為方形巖石，其固定放置于測試盒體內部的中心位置，且?guī)r石單體位于各測試通道的重合處，在各測試通道內設有壓力傳感器和活動式限位件，活動式限位件將壓力傳感器擠壓固定在巖石單體上，在測試盒體的底部設有注水通道，所述注水通道連通巖石單體的底面與測試盒體的外部。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述巖石單體的左側、右側、前側、后側和頂部均設有測試通道。

作為上述技術方案的優(yōu)選，在巖石單體左側和右側的兩個測試通道中，至少有一個測試通道內設有壓力傳感器，在巖石單體前側和后側的兩個測試通道中，至少有一個測試通道內設有壓力傳感器，在巖石單體頂部的測試通道中設有壓力傳感器。

作為上述技術方案的優(yōu)選，所述測試通道內均設有不透水墊塊，在有壓力傳感器的測試通道內，不透水墊塊設在活動式限位件與巖石單體之間，在沒有壓力傳感器的測試通道內，活動式限位件直接將不透水墊塊擠壓固定在巖石單體上。