一种软岩风化破碎实验装置及其试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种软岩风化破碎实验装置及其实验方法，软岩风化破碎实验装置放置在可调频的振动台上，设有透明内筒及外筒。通过筒上盖上的进水口可以加入需要的水量，所述实验装置底部设有出水口以及输气口，内筒中设置若干层圆孔筛板，其孔径依据实验室标准筛孔尺寸由上至下依次递减，在所述各筛以上处的内筒及外筒间隔内安置微型高强度可调频日光灯及监控探头，并设置土工布用于隔土滤水。本发明专利技术是一种在室内通过模拟控制可变自然因素对软岩的作用，以研究各因素对软岩风化的影响，通过监控探头可观察并记录各层软岩颗粒风化崩解的过程，且风化破碎后的岩体颗粒可自动筛分并继续风化破碎，具有直观、方便、快捷、精准等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工程建设
，具体一种软岩风化破碎实验装置及其实验方法。
技术介绍
软岩风化破碎指的是软质岩石在外界环境条件(光照、温差、降水、风速等)下发生的一系列物理化学变化，使软质岩石由整体变成粒径大小不同的残积土体的一种现象。随着社会的发展，越来越多的工程建设不可避免要接触到各种各样的软岩地质环境，尤其是高速公路、铁路、水利、边坡治理等。由于软质岩石在不断变化的外界条件下，易发生崩解破碎，并逐渐变成碎石土，导致坡体整体稳定性降低，容易造成道路边坡、山体护坡等发生泥石流、滑坡等地质灾害。所以研究软岩风化破碎特性对今后软岩地区的工程建设有着重大的意义。目前国内外对软岩的风化破碎研究主要集中在野外调查，由于外界因素多是不可控，许多指标需要借助不可操控的自然环境的变化，使得这方面的研究相对粗放，精度不够，以致长久以来室内研究属于空白。目前，在室内软岩风化崩解破碎研究尚有许多需要完善、细化、精化，所以设计一种即可模拟外界自然环境又可以精确控制不同的影响因素且又能自动筛分风化残物的仪器装置显得十分必要。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种软岩风化破碎实验装置及其实验方法，该实验装置是涉及一种可用于研究道路、边坡、基坑、土垦、水利等领域的软岩在不同外界条件下其风化崩解速率、破碎程度和主要影响因素等的实验研究装置，该实验能高效且准确选择外部环境，分析在变化的自然条件下软岩的风化崩解过程，并分析主要影响因素以及耦合作用下最佳的软岩风化崩解环境，且可以通过振动台自动筛分风化残积岩土体，可真实的反映软岩风化破碎后粒径变化情况，为道路建设、边坡处理等工程建设提供可靠技术参数。本专利技术采用的技术方案如下。一种软岩风化破碎实验装置，包括实验筒和用于模拟降水的筒盖8，所述的实验筒用于保温使筒内保持一定温度，所述的筒盖8用于实验筒相适配并设置在实验筒的上端口，所述的实验筒内沿轴向自上至下间隔设置有若干个筛板，筛板的边缘与验筒的内壁接触设置，自上至下，所述的筛板的筛孔依次减小；最下层的筛板与实验筒的筒底之间设置有水工布10，水工布10用于隔土和滤水；所述的水工布10与实验筒的筒底之间设置有出水口5，所述的出水口5用于将水工布10与实验筒的筒底之间的水排出；所述的水工布10与最下层的筛板之间设置有输气口2，所述的输气口2用于向实验筒内进行输气；所述的实验装置上设置有日光灯3和监控探头14，所述的日光灯3用于模拟日光照射筛板，所述的监控探头14用于观察筛板，每层筛板的上方均设置有一组日光灯3和监控探头14且日光灯3的灯头和监控探头14均朝向该层筛板设置。所述的实验筒为透明的，包括内筒17和外筒18，内筒17和外筒18同轴设置且内筒17的外壁与外筒18的内壁之间设置有间隙，该间隙设置为绝热密闭的结构，所述的筛板和水工布10均设置在内筒17内，所述的筛板和水工布10均水平设置，所述的日光灯3和监控探头4设置在内筒17与外筒18之间形成的间隙内。所述的日光灯3和监控探头4设置在实验筒的内壁。所述的同一组日光灯3和监控探头4设置在同一水平的正对位置。所述的筒盖8与实验筒铰接，筒盖8上设置有进水口1、淋浴喷头9和排气口，所述的进水口1与淋浴喷头9连接，淋浴喷头9设置在筒盖8的内表面上，所述的排气孔用于将实验筒内的气体排出，在该排气孔处还设置有第一控制阀门7，第一控制阀门7用于控制排气孔的排气。所述的实验筒上设置有支架21，所述的支架21与实验筒的内壁连接，支架21用于支撑筛板和水工布10，所述的支架21包括第一合页板23、弹簧22和第二合页板24，所述的第一合页板23设置在所述第二合页板24开合方向的内侧，并且第一合页板23与第二合页板24对称设置，第一合页板23的两个合页片的端部分别与第二和叶片24的两个合页片铰接，在第一合页板23与第二合页板24之间还设置有弹簧22，所述的弹簧22的两端分别与第二合页板的两片合页连接，通过第一合页板23和弹簧22，所述的第二合页板24的一个合页片与所述的实验筒的内壁固定连接，所述的第二合页板24打开后通过另一片合页来放置筛板或水工布10，当取出筛板或水工布10后，通过弹簧22的回复力使第一合页板23和第二合页板24合拢。所述的实验筒内设置有温度计20，所述的温度计20设置在实验筒的内壁上且位于最上层筛板的上方。所述的水工布10的边缘紧贴实验筒的内壁设置，水工布10的下方设置有用于支撑水工布10的钢丝网，所述的钢丝网与实验筒的内壁连接。所述的输气管2和出水口5上均设置有控制阀门。所述的实验筒的外壁上还对称设置有用于移动实验筒时使用的把手19。所述的日光灯3为强度可调节日光灯。所述的实验筒设置在振动台6上。一种软岩风化破碎实验方法，包括如下步骤：步骤一：将输气口2与冷热空气交换机相连接，将进水口1与水源连接，在出水口5上连接上排水管，将日光灯3与电源连接，将监控探头4与显示器相连接，将实验筒放置在振动台6上；步骤二：现场选取颗粒直径分布较均匀的原状软岩并对原状软岩进行筛分，筛分结束后取适当质量软岩分别置于相对应的各层级的筛板上，并记录各筛板上放置的软岩质量；步骤三：对软岩进行风化，水源通过进水口1为淋浴喷头9供水形成模拟降雨，根据需要打开日光灯3或调节日光灯3使日光灯3达到预设的照射强度，冷热空气交换机通过输气口2向实验筒内输入一定温度及风速的空气；步骤四：筛分，开启振动台6使实验筒内风化后的软岩颗粒通过筛板进行充分的筛分；步骤五：取出各层筛板，对各层筛板上的软岩颗粒进行称量并记录质量数据；步骤六：重复步骤二至步骤五，在所述的步骤三中，通过控制输气口2输出的空气的温度及风速、进水口1的进水流量和日光灯3的照射强度和振动台6的振动频率及振幅来对实验筒内的软岩进行不同条件下的风化，通过记录的各层筛板上的软岩颗粒的质量来绘制级配分布曲线，对比原始级配分布曲线，分析软岩在不同影响因素下的风化强度大小。所述的步骤三中，依据软岩风化规律，通过用冷热空气交换机从输气口2向实验筒内输入一定风速以及温度的空气，持续一定的时间，多次循环，使软岩风干完全。本专利技术的一种软岩风化破碎实验装置及其实验方法具有如下有益效果：本专利技术的实验装置能够精确模拟外界环境的影响因子，包括光照、雨水、震动、温差和风速，该实验装置在实验筒的上端口设置能够模拟降水的桶盖来模拟雨水因子，通过冷热空气交换机从输气口向实验筒内输送一定温度和速度的空气来模拟温差和风速影响因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软岩风化破碎实验装置，其特征在于，包括实验筒、振动台(6)和用于模拟降水的筒盖(8)，所述的实验筒设置在振动台(6)上，所述的筒盖(8)用于实验筒相适配并设置在实验筒的上端口，所述的实验筒内沿轴向自上至下间隔设置有若干个筛板，筛板的边缘与验筒的内壁接触设置，自上至下，所述的筛板的筛孔依次减小；最下层的筛板与实验筒的筒底之间设置有水工布(10)，水工布(10)用于隔土和滤水；所述的水工布(10)与实验筒的筒底之间设置有出水口(5)，所述的出水口(5)用于将水工布(10)与实验筒的筒底之间的水排出；所述的水工布(10)与最下层的筛板之间设置有输气口(2)，所述的输气口(2)用于向实验筒内进行输气；所述的实验装置上设置有日光灯(3)和监控探头(4)，所述的日光灯(3)用于模拟日光照射筛板，所述的监控探头(4)用于观察筛板，每层筛板的上方均设置有一组日光灯(3)和监控探头(4)且日光灯(3)的灯头和监控探头(4)均朝向该层筛板设置；所述的输气管(2)和出水口(5)上均设置有控制阀门。

【技术特征摘要】
1.一种软岩风化破碎实验装置，其特征在于，包括实验筒、振动台(6)和用于模拟降水的筒
盖(8)，所述的实验筒设置在振动台(6)上，所述的筒盖(8)用于实验筒相适配并设置
在实验筒的上端口，所述的实验筒内沿轴向自上至下间隔设置有若干个筛板，筛板的边缘
与验筒的内壁接触设置，自上至下，所述的筛板的筛孔依次减小；最下层的筛板与实验筒
的筒底之间设置有水工布(10)，水工布(10)用于隔土和滤水；所述的水工布(10)与实
验筒的筒底之间设置有出水口(5)，所述的出水口(5)用于将水工布(10)与实验筒的筒
底之间的水排出；所述的水工布(10)与最下层的筛板之间设置有输气口(2)，所述的输
气口(2)用于向实验筒内进行输气；所述的实验装置上设置有日光灯(3)和监控探头(4)，
所述的日光灯(3)用于模拟日光照射筛板，所述的监控探头(4)用于观察筛板，每层筛
板的上方均设置有一组日光灯(3)和监控探头(4)且日光灯(3)的灯头和监控探头(4)
均朝向该层筛板设置；所述的输气管(2)和出水口(5)上均设置有控制阀门。
2.根据权利要求1所述的一种软岩风化破碎实验装置，其特征在于，所述的实验筒为透明的，
包括内筒(17)和外筒(18)，内筒(17)和外筒(18)同轴设置且内筒(17)的外壁与外
筒(18)的内壁之间设置有间隙，该间隙设置为绝热密闭的结构，所述的筛板和水工布(10)
均设置在内筒(17)内，所述的筛板和水工布(10)均水平设置，所述的日光灯(3)和监
控探头(4)设置在内筒(17)与外筒(18)之间形成的间隙内，同一组日光灯(3)和监
控探头(4)设置在同一水平的正对位置。
3.根据权利要求1所述的一种软岩风化破碎实验装置，其特征在于，所述的日光灯(3)和监
控探头(4)设置在实验筒的内壁，同一组日光灯(3)和监控探头(4)设置在同一水平的
正对位置。
4.根据权利要求1所述的一种软岩风化破碎实验装置，其特征在于，所述的筒盖(8)与实验
筒铰接，筒盖(8)上设置有进水口(1)、淋浴喷头(9)和排气口，所述的进水口(1)与

\t淋浴喷头(9)连接，淋浴喷头(9)设置在筒盖(8)的内表面上，所述的排气孔用于将实
验筒内的气体排出，在该排气孔处还设置有第一控制阀门(7)，第一控制阀门(7)用于控
制排气孔的排气。
5.根据权利要求1所述的一种软岩风化破碎实验装置，其特征在于，所述的实验筒上设置有
支架(21)，所述的支架(21)与实验筒的内壁连接，支架(21)用于支撑筛板和水工布(10)，
所述的支架(21)包括第一合页板(23)、弹簧(22)和第二合页板(24)，所述的第一合
页板(23)设置在所述第二合页板(24)开合方向的内侧，并且第一合页板(23)与第二
合页板(24)对称设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛雪松，李汶霖，王铁权，张慧军，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61