一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置，包括隔热承载底座、屉型侧壁钢架、垂直加压钢板、液压千斤顶、钢板、隔热盖、冷气输送管、片状压力传感器和针状温度传感器。本发明专利技术结构简单，制作与安装方便，操作容易；压力传感器安装精度高，测量误差可控；可连续测量多个岩体试样中饱水裂隙冻胀力大小变化；为进行垂直荷载作用下的裂隙冻胀力测试提供了有效的实验方法。

A test device for frost heaving force of rock fissure under vertical load

The invention discloses a rock fracture frost heaving stress under vertical load test device, including an insulation bearing base, drawer type side wall steel frame, vertical compression plate, hydraulic jack, steel plate, heat insulation cover, an air duct, a pressure sensor and a temperature sensor needle flake. The invention has the advantages of simple structure, convenient manufacture and installation, easy operation; pressure sensor installation with high precision, the measurement error can be controlled; continuous measurement of multiple rock specimen fractured water frost heaving force changes the size of nests; provides effective experimental method for vertical load crack frost force test.

【技术实现步骤摘要】
一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置
本专利技术涉及岩石力学试验
，具体涉及一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置。适用于砂岩、花岗岩等致密岩石和混凝土等人工材料在垂直荷载作用下的裂隙冻胀力测量。
技术介绍
裂隙岩体冻融损伤与断裂严重威胁寒区岩体工程安全与稳定。裂隙岩体冻融损伤与断裂主要是由于裂隙冻胀力引起裂隙冻胀扩展演化的结果。工程岩体赋存于地应力环境中，外荷载尤其是垂直荷载会限制裂隙冻胀过程，从而直接影响裂隙冻胀力演化过程与量值大小，因此，研究不同垂直荷载和裂隙几何形状下的裂隙冻胀力大小对揭示裂隙岩体冻融损伤机理、解决寒区岩体工程冻害具有重要意义。目前关于垂直荷载作用下裂隙冻胀力的研究方法以数值模拟和理论模型为主，缺少不同垂直荷载作用下的裂隙冻胀力大小实验数据支撑。已有的裂隙冻胀力测试方法包括光弹性测试技术和薄膜压力传感器测试方法，但由于实验装置限制，无法考虑垂直荷载引起裂隙冰的挤出效应，光弹性试验的测试精度较差而薄膜压力传感器的安装精度相对较差，两种测量方式的误差也都难以控制。因而急需研发一种能够简单、准确测量垂直荷载作用下不同几何形状裂隙中的冻胀力测试装置。一种研究岩石裂隙冻胀力的方法是：如果要研究长×宽×深为15cm×4mm×8cm的裂隙饱水冻结过程中冻胀力大小，先将制作15cm×15cm×15cm的标准试块从任意面中心线处切割，形成一条长×宽×深为15cm×4mm×8cm的裂隙；然后向裂隙中插入厚4mm的预制钢片，在试样中垂直裂隙表面方向打圆孔直至接触钢板；在孔中安置针状温度传感器和片状压力传感器，固定好传感器后向小孔中灌入水泥砂浆捣实，留出传感器的数据传输线，放置于保养池养护，待其凝固后抽出预制钢板并在裂隙水平方向两端用水泥砂浆密封从而形成一侧裂隙表面装有传感器的完整半开口裂隙试样；从裂隙开口端通入冷气进行降温冻结，通过在半开口裂隙试样表面施加压应力研究不同垂直荷载作用下饱水裂隙中冻胀力大小。温度传感器和压力传感器连接多功能数据采集仪，可以实现连续自动监测。通过控制冻结温度和垂直荷载大小，可以测量出不同冻结温度和外荷载作用下任意几何形状的裂隙中冻胀力时空演化规律。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置。安装简单、原理明确、操作方便、测试精度高、可准确连续测量含水裂隙在垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力变化特征。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术措施：一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置，包括隔热承载底座，所述的隔热承载底座的两侧分别与两个屉型侧壁钢架的底部连接，隔热承载底座上方且位于两个屉型侧壁钢架之间设置有两个垂直加压钢板，两个垂直加压钢板之间设置有液压千斤顶，还包括两个H型空槽钢支架，H型空槽钢支架包括H型支架主体和设置在H型支架主体的两个竖边的内卷边，内卷边与H型支架主体之间卡设有钢板，内卷边外侧设置有卡槽，每个屉型侧壁钢架的两侧均设置有卡条，两个屉型侧壁钢架同一侧的卡条分别卡设在同一个H型空槽钢支架的两个卡槽内，垂直加压钢板与相邻的钢板之间的区域为冷冻区，冷冻区的上方盖设有隔热盖，隔热盖上设置有与冷冻区连通的冷气输送管，冷冻区内设置有岩块，岩块上开设有垂直的裂隙，裂隙处设置有片状压力传感器和针状温度传感器。如上所述的裂隙的两侧密封有隔水胶布。如上所述的岩块上垂直于裂隙开设有安装出线孔，片状压力传感器与压力传感器数据传输线连接，压力传感器数据传输线自安装出线孔引出；针状温度传感器与温度传感器数据传输线连接，温度传感器数据传输线自安装出线孔引出；安装出线孔内浇筑有水泥砂浆。如上所述的钢板上设置有传感数据线圆柱通道孔，H型支架主体上设置有调节紧固螺栓。如上所述的片状压力传感器和针状温度传感器均设置在安装出线孔内且均与裂隙的内壁平齐。如上所述的两个屉型侧壁钢架的底部均开设有滑槽，隔热承载底座的两侧分别嵌入到两个屉型侧壁钢架的底部的滑槽内。如上所述的垂直加压钢板内设置有隔热夹层。如上所述的卡槽为T型槽，卡条的外形与卡槽适配。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果1）结构简单，制作与安装方便，操作容易；2）压力传感器安装精度高，测量误差可控；3）可连续测量多个岩体试样中饱水裂隙冻胀力大小变化；4）为进行垂直荷载作用下的裂隙冻胀力测试提供了有效的实验方法。附图说明图1为H型空槽钢支架的立体图。图2为屉型侧壁钢架的立体图。图3为液压千斤顶、隔热夹层、垂直加压钢板、屉型侧壁钢架和隔热承载底座的组装图。图4为冷气输送管、隔热盖的组装图。图5为本专利技术的总体组装图。图6为本专利技术的立体图。图7为本专利技术的侧视图。图8为图7中A-A剖面图。图9为图8中B-B剖面图。图10为单一孔立方体岩块侧视图。图11为图10的A-A剖面图。图12为不同深度多孔立方体岩块侧视图。图13为两组实验立方体岩块的剖面图。1-隔热承载底座、2-垂直加压钢板、3-隔热夹层、4-液压千斤顶、5-调节紧固螺栓、6-H型空槽钢支架、7-传感数据线圆柱通道孔、8-钢板、9-冷气输送管、10-隔热盖、11-连接油泵管、12-屉型侧壁钢架；20-岩块、21-隔水胶布、22-裂隙、23-水泥砂浆、24-温度传感器数据传输线、25-片状压力传感器、26-压力传感器数据传输线、27-针状温度传感器；601-H型支架主体；602-内卷边；603-卡槽；1201-卡条；2001-安装出线孔；1C-滑槽。具体实施方式下面结合附图和实施示例对本专利技术进一步说明：一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置，包括隔热承载底座1，其特征在于，所述的隔热承载底座1的两侧分别与两个屉型侧壁钢架12的底部连接，隔热承载底座1上方且位于两个屉型侧壁钢架12之间设置有两个垂直加压钢板2，两个垂直加压钢板2之间设置有液压千斤顶4，还包括两个H型空槽钢支架6，H型空槽钢支架6包括H型支架主体601和设置在H型支架主体601的两个竖边的内卷边602，内卷边602与H型支架主体601之间卡设有钢板8，内卷边602外侧设置有卡槽603，每个屉型侧壁钢架12的两侧均设置有卡条1201，两个屉型侧壁钢架12同一侧的卡条1201分别卡设在同一个H型空槽钢支架6的两个卡槽603内，垂直加压钢板2与相邻的钢板8之间的区域为冷冻区，冷冻区的上方盖设有隔热盖10，隔热盖10上设置有与冷冻区连通的冷气输送管9，冷冻区内设置有岩块20，岩块20上开设有垂直的裂隙22，裂隙22处设置有片状压力传感器25和针状温度传感器27。裂隙22的两侧密封有隔水胶布21。岩块20上垂直于裂隙22开设有安装出线孔2001，片状压力传感器25与压力传感器数据传输线26连接，压力传感器数据传输线26自安装出线孔2001引出；针状温度传感器27与温度传感器数据传输线24连接，温度传感器数据传输线24自安装出线孔2001引出；安装出线孔2001内浇筑有水泥砂浆23。钢板8上设置有传感数据线圆柱通道孔7，H型支架主体601上设置有调节紧固螺栓5。片状压力传感器25和针状温度传感器27均设置在安装出线孔2001内且均与裂隙22的内壁平齐。两个屉型侧壁钢架12的底部均开设有滑槽1C，隔热承载底座1的两侧分别嵌入到两个屉型侧壁钢架12的底部的滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置，包括隔热承载底座（1），其特征在于，所述的隔热承载底座（1）的两侧分别与两个屉型侧壁钢架（12）的底部连接，隔热承载底座（1）上方且位于两个屉型侧壁钢架（12）之间设置有两个垂直加压钢板（2），两个垂直加压钢板（2）之间设置有液压千斤顶（4），还包括两个H型空槽钢支架（6），H型空槽钢支架（6）包括H型支架主体（601）和设置在H型支架主体（601）的两个竖边的内卷边（602），内卷边（602）与H型支架主体（601）之间卡设有钢板（8），内卷边（602）外侧设置有卡槽（603），每个屉型侧壁钢架（12）的两侧均设置有卡条（1201），两个屉型侧壁钢架（12）同一侧的卡条（1201）分别卡设在同一个H型空槽钢支架（6）的两个卡槽（603）内，垂直加压钢板（2）与相邻的钢板（8）之间的区域为冷冻区，冷冻区的上方盖设有隔热盖（10），隔热盖（10）上设置有与冷冻区连通的冷气输送管（9），冷冻区内设置有岩块（20），岩块（20）上开设有垂直的裂隙（22），裂隙（22）处设置有片状压力传感器（25）和针状温度传感器（27）。

【技术特征摘要】
1.一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置，包括隔热承载底座（1），其特征在于，所述的隔热承载底座（1）的两侧分别与两个屉型侧壁钢架（12）的底部连接，隔热承载底座（1）上方且位于两个屉型侧壁钢架（12）之间设置有两个垂直加压钢板（2），两个垂直加压钢板（2）之间设置有液压千斤顶（4），还包括两个H型空槽钢支架（6），H型空槽钢支架（6）包括H型支架主体（601）和设置在H型支架主体（601）的两个竖边的内卷边（602），内卷边（602）与H型支架主体（601）之间卡设有钢板（8），内卷边（602）外侧设置有卡槽（603），每个屉型侧壁钢架（12）的两侧均设置有卡条（1201），两个屉型侧壁钢架（12）同一侧的卡条（1201）分别卡设在同一个H型空槽钢支架（6）的两个卡槽（603）内，垂直加压钢板（2）与相邻的钢板（8）之间的区域为冷冻区，冷冻区的上方盖设有隔热盖（10），隔热盖（10）上设置有与冷冻区连通的冷气输送管（9），冷冻区内设置有岩块（20），岩块（20）上开设有垂直的裂隙（22），裂隙（22）处设置有片状压力传感器（25）和针状温度传感器（27）。2.根据权利要求1所述的一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置，其特征在于，所述的裂隙（22）的两侧密封有隔水胶布（21）。3.根据权利要求1所述的一种垂直荷载作用下的岩石裂隙冻胀力测试装置，其特征在于，所述的岩块（20）上...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄诗冰，汪雄伟，刘艳章，李海英，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