一种非饱水状态下特定含水率岩石试样的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种非饱水状态下特定含水率岩石试样的制备方法。其技术方案是：(1)按照《GB/T50266‑99工程岩体试验方法标准》制作自然含水率的岩石试样；(2)将自然含水率的岩石试样烘干，记录烘干后的岩石试样在空气中的质量m1；(3)将烘干后的岩石试样放入烧杯(5)并加入蒸馏水(10)，记录烘干后的岩石试样在水中的质量m2；(4)当浸没水中的岩石试样在精密天平(3)上的质量读数达到特定含水率岩石试样在水中的理论质量m3时，即得符合理论值的特定含水率岩石试样；(5)符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率的误差ε≤5％时，即得非饱水状态下特定含水率岩石试样，反之重复上述步骤。本发明专利技术具有方法简单、操作方便、效率较高和精度较高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于特定含水率岩石试样
具体涉及一种非饱水状态下特定含水率岩石试样的制备方法。技术背景水的含量对岩石物理力学性质有着极其重要的影响，不同含水率的同一种岩石常常表现出有较大差别的物理力学特性。实际工程中，岩石在干燥条件下的强度和硬度都符合工程要求，而遇水后的岩石强度明显降低的现象屡见不鲜。一方面，水对岩石颗粒有一定的粘结作用，尤其是含粘土矿物较多的岩石，遇水软化，直接影响岩石的变形和强度；另一方面，岩石矿物颗粒在遇水的情况下会解离出离子和分子与水以及其他矿物质发生化学反应，导致岩石被腐蚀而强度降低。通过岩石力学试验，研究不同含水率下的岩石物理力学性质对岩石力学、隧道工程、地下硐室、岩石边坡工程等具有重要的意义。目前制作饱水岩石试样的方法较多，如自然浸水法、煮沸法和真空饱和法等；但是非饱水状态下的某一特定含水率岩石试样的制备方法多是通过测定多种含水率未知的岩石试样，从而选择满足要求的含水率试样，其不确定性较大、效率较低，且岩石试样的含水率难以控制。上述常规的某一特定含水率岩石试样制备方法虽然在一定程度上可以达到制备要求，但其不确定性大和效率较低，该类方法逐渐被淘汰，非饱水状态下特定含水率岩石试样制备的新方法还在不断的探索之中。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种方法简单、操作方便、效率较高、精度较高的非饱水状态下特定含水率岩石试样的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案的具体步骤是：步骤一、制作自然含水率的岩石试样按照《GB/T50266-99工程岩体试验方法标准》制作自然含水率的岩石试样。步骤二、称量烘干后的岩石试样在空气中的质量将所述自然含水率的岩石试样放入烤箱，在115～120℃条件下烘干20～25小时，制得烘干后的岩石试样；再将烘干后的岩石试样放在精密天平上称量，记录烘干后的岩石试样在空气中的质量m1。步骤三、称量烘干后的岩石试样在水中时的质量将所述烘干后的岩石试样放在“一种非饱水状态下岩石试样含水率的测试装置”的底盘上，调节所述测试装置的移动平台使挂篮的底盘与烧杯底部的距离为2～3cm；然后向烧杯中加入蒸馏水，当蒸馏水的水面高于烘干后的岩石试样3～5cm时，称量并记录烘干后的岩石试样在水中时的质量m2。步骤四、称量特定含水率岩石试样在空气中的质量继续步骤三，每隔0.5～1小时观察一次浸没水中的岩石试样在精密天平上的质量读数，当浸没水中的岩石试样的质量读数达到特定含水率岩石试样在水中的理论质量m3时，取出后擦干，得到符合理论值的特定含水率岩石试样；然后称量并记录所述符合理论值的特定含水率岩石试样在空气中的质量m4。所述特定含水率岩石试样在水中的理论质量m3m3＝m2+m1×ω (1)式(1)中：m2表示烘干后的岩石试样在水中时的质量；m1表示烘干后的岩石试样在空气中的质量；ω表示特定含水率岩石试样的含水率。步骤五、符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率的误差率所述符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率ω' ω ′ = m 4 - m 1 m 1 × 100 % - - - ( 2 ) ]]>所述符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率的误差率ε ϵ = | ω ′ - ω ω | × 100 % - - - ( 3 ) ]]>式(2)和式(3)中：m1表示烘干后的岩石试样在空气中的质量；m4表示符合理论值的特定含水率岩石试样在空气中的质量；ω'表示符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率；ω表示特定含水率岩石试样的含水率。步骤六、非饱水状态下特定含水率岩石试样的确定当所述误差率ε＞5％时，则符合理论值的特定含水率岩石试样不合格，重复步骤二～步骤五。当所述误差率ε≤5％时，则符合理论值的特定含水率岩石试样合格，即得非饱水状态下特定含水率岩石试样；将所述非饱水状态下特定含水率岩石试样表面进行封蜡，保存。所述非饱水状态下岩石试样含水率的测试装置包括支架、精密天平、挂篮、烧杯和移动平台。支架由矩形框架、顶板和底板组成，矩形框架的上部和下部对应地固定有顶板和底板。支架的底板上设置有移动平台，移动平台由平板、丝杆和底座组成，丝杆的上端固定在平板下平面的中心位置处，丝杆的下端与底座螺纹连接。顶板的中心位置处开有通孔，顶板上放置有精密天平，精密天平的挂钩位于所述通孔中心处，挂篮挂在挂钩上。烧杯放置在移动平台上，挂篮的底部位于烧杯中。精密天平的挂钩、挂篮的底部中心、烧杯的中心线和移动平台的中心线位于同一铅垂线上。所述挂篮由挂绳和底盘组成，底盘为圆形网状结构；底盘的直径小于烧杯的直径。所述精密天平的量程为2～3Kg，精度为0.01g。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：①方法简单、操作方便本专利技术只涉及到自然含水率的岩石试样制备和烘干以及精密天平称量的基本操作，特定含水率岩石试样制备过程中只需将烘干后的岩石试样浸没在蒸馏水中，每隔0.5～1小时观察一次精密天平读数，当浸没水中的岩石试样的质量读数达到特定含水率岩石试样在水中的理论质量时，及时取出浸没在水中的岩石试样，然后进行分析即可，具有方法简单、操作方便的特点。②效率较高本专利技术采用一种非饱水状态下岩石试样含水率的测试装置测定浸没在水中的岩石试样的含水量，即用精密天平能实时观察到浸没在水中的岩石试样的质量的细微变化，即含水率的变化；克服了一般方法通过测定岩石试样含水率进行筛选的不确定性，节省了大量的筛选时间，非饱水状态下特定含水率岩石试样制备效率较高。③精度较高本专利技术采用精度为0.01g的精密天平称量岩石试样的质量，使用蒸馏水浸泡岩石试样，并对符合理论值的特定含水率岩石试样进行合格检验，所制备的非饱水状态下特定含水率岩石试样的含水率精度较高。因此，本专利技术具有方法简单、操作方便、效率较高和精度较高的特点，适用于遇水不崩解、不溶解和不干缩膨胀的非饱水状态下特定含水率岩石试样的制备。附图说明图1为本专利技术所采用的“一种非饱水状态下岩石试样含水率的测试装置”的结构示意图；图2为采用图1所示装置测试特定含水率岩石试样的示意图。具体实施方法下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述，并非对其保护范围的限制。本具体实施方式中，所述非饱水状态下岩石试样含水率的测试装置如图1所示，包括支架1、精密天平3、挂篮4、烧杯5和移动平台。支架1由矩形框架、顶板和底板组成，矩形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非饱水状态下特定含水率岩石试样的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤是：步骤一、制作自然含水率的岩石试样按照《GB/T50266‑99工程岩体试验方法标准》制作自然含水率的岩石试样；步骤二、称量烘干后的岩石试样在空气中的质量将所述自然含水率的岩石试样放入烤箱，在115～120℃条件下烘干20～25小时，制得烘干后的岩石试样；再将烘干后的岩石试样放在精密天平上称量，记录烘干后的岩石试样在空气中的质量m1；步骤三、称量烘干后的岩石试样在水中时的质量将所述烘干后的岩石试样放在“一种非饱水状态下岩石试样含水率的测试装置”的底盘(6)上，调节所述测试装置的移动平台使挂篮(4)的底盘(6)与烧杯(5)底部的距离为2～3cm；然后向烧杯(5)中加入蒸馏水(10)，当蒸馏水(10)的水面高于烘干后的岩石试样3～5cm时，称量并记录烘干后的岩石试样在水中时的质量m2；步骤四、称量特定含水率岩石试样在空气中的质量继续步骤三，每隔0.5～1小时观察一次浸没水中的岩石试样在精密天平(3)上的质量读数，当浸没水中的岩石试样的质量读数达到特定含水率岩石试样在水中的理论质量m3时，取出后擦干，得到符合理论值的特定含水率岩石试样；然后称量并记录所述符合理论值的特定含水率岩石试样在空气中的质量m4；所述特定含水率岩石试样在水中的理论质量m3m3＝m2+m1×ω    (1)式(1)中：m2表示烘干后的岩石试样在水中时的质量，m1表示烘干后的岩石试样在空气中的质量，ω表示特定含水率岩石试样的含水率；步骤五、符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率的误差率所述符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率ω'ω′=m4-m1m1×100%---(2)]]>所述符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率的误差率εϵ=|ω′-ωω|×100%---(3)]]>式(2)和式(3)中：m1表示烘干后的岩石试样在空气中的质量，m4表示符合理论值的特定含水率岩石试样在空气中的质量，ω'表示符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率，ω表示特定含水率岩石试样的含水率；步骤六、非饱水状态下特定含水率岩石试样的确定当所述误差率ε＞5％时，则符合理论值的特定含水率岩石试样不合格，重复步骤二～步骤五；当所述误差率ε≤5％时，则符合理论值的特定含水率岩石试样合格，即得非饱水状态下特定含水率岩石试样；将所述非饱水状态下特定含水率岩石试样表面进行封蜡，保存。...

【技术特征摘要】
1.一种非饱水状态下特定含水率岩石试样的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤是：步骤一、制作自然含水率的岩石试样按照《GB/T50266-99工程岩体试验方法标准》制作自然含水率的岩石试样；步骤二、称量烘干后的岩石试样在空气中的质量将所述自然含水率的岩石试样放入烤箱，在115～120℃条件下烘干20～25小时，制得烘干后的岩石试样；再将烘干后的岩石试样放在精密天平上称量，记录烘干后的岩石试样在空气中的质量m1；步骤三、称量烘干后的岩石试样在水中时的质量将所述烘干后的岩石试样放在“一种非饱水状态下岩石试样含水率的测试装置”的底盘(6)上，调节所述测试装置的移动平台使挂篮(4)的底盘(6)与烧杯(5)底部的距离为2～3cm；然后向烧杯(5)中加入蒸馏水(10)，当蒸馏水(10)的水面高于烘干后的岩石试样3～5cm时，称量并记录烘干后的岩石试样在水中时的质量m2；步骤四、称量特定含水率岩石试样在空气中的质量继续步骤三，每隔0.5～1小时观察一次浸没水中的岩石试样在精密天平(3)上的质量读数，当浸没水中的岩石试样的质量读数达到特定含水率岩石试样在水中的理论质量m3时，取出后擦干，得到符合理论值的特定含水率岩石试样；然后称量并记录所述符合理论值的特定含水率岩石试样在空气中的质量m4；所述特定含水率岩石试样在水中的理论质量m3m3＝m2+m1×ω (1)式(1)中：m2表示烘干后的岩石试样在水中时的质量，m1表示烘干后的岩石试样在空气中的质量，ω表示特定含水率岩石试样的含水率；步骤五、符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率的误差率所述符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含水率ω' ω ′ = m 4 - m 1 m 1 × 100 % - - - ( 2 ) ]]>所述符合理论值的特定含水率岩石试样的实际含...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳章，潘世华，朱典，叶义成，唐红，柯丽华，王文杰，张红军，邹晓甜，陈小强，张奎，吴恩桥，刘永涛，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42