一种智能的测定岩石自由膨胀率的试验装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能的测定岩石自由膨胀率的试验装置及测试方法，装水容器（烧杯）与蠕泵连接，蠕泵与水位和温度控制器连接，水位和温度控制器与水位传感器和温度传感器连接，水位和温度传感器与试样装置连接，试样装置顶底部放置透水石，透水石中间放置试样，顶部透水石放置金属板，试样装置顶部和四周连接光栅尺位移传感器，光栅尺位移传感器连接支架系统和数据传输控制器，微型摄像机放置在试样装置的水环境中，微型摄像机连接支架系统和数据传输控制器，数据传输控制器连接计算机。该装置结构简单，易于装配，精度高，稳定性好，适用性强，可广泛用于岩土工程领域研究。

【技术实现步骤摘要】
一种智能的测定岩石自由膨胀率的试验装置及测试方法
本专利技术属于岩土工程室内试验领域，具体涉及膨胀岩石的自由膨胀率的试验装置和具体试验方法。
技术介绍
岩石的膨胀性属于岩石的水理性质，在岩体工程设计和施工中具有非常重要的意义，而岩石的膨胀性试验用于测定岩石吸水后的膨胀特性参数。岩石的膨胀特性是随所含固体矿物成分不同而发生变化。一般用膨胀率和膨胀力指标表示岩石膨胀性能，岩石的膨胀率和膨胀力可以通过岩石的膨胀性试验获得。岩石自由膨胀率试验是通过测定标准试件浸水后产生的径向和轴向膨胀变形，计算径向和轴向膨胀变形与浸水前试件的径向和轴向长度的比值，即可得岩石径向和轴向的自由膨胀率。由于传统岩石自由膨胀试验装置的不完善，装置内的水温和水位变化难以稳定控制，岩石崩解过程的真实破坏状态不能完整保存等问题，严重影响岩石自由膨胀率的测定以及岩石破坏状态的真实过程。
技术实现思路
为解决传统的实验室内使用的岩石自由膨胀率的试验装置，由于装置内的水温和水位变化难以稳定控制，岩石崩解过程的真实破坏状态不能完整保存等系列问题。本专利技术提供了一种智能的测定岩石自由膨胀率的装置及使用方法，该装置保证试验在恒温的条件下完成，并且岩石试样所处的水环境一直都是保水状态，并能捕捉到岩石膨胀过程的详细过程，同时又加入了计算机采集系统，既大大提高了岩石试样自由膨胀率测定的精确性，又能观察到岩石试样膨胀的微观状态，测试数据都可以反映到计算机上，为数据的后处理提供了一定的便捷性。为了达到上述的目的，本专利技术采用以下技术措施：>一种测定岩石自由膨胀率的装置，包括保温系统，保水系统，数据采集和处理系统，岩样固定系统。其中，保温系统包括：温度传感器，水温加热器，智能温度控制器，连接线路；保水系统包括：水位传感器，智能水位控制器，蠕泵，输水管，装水容器；数据测量采集系统包括：若干连接线，数据传输控制器，支架，底座，光栅尺位移传感器，防水微型摄像机，计算机；岩样固定系统：容器，金属板，透水石，紫铜片，光栅尺位移传感器固定装置。所述试样容器放置在平坦的工作平台上，所述透水石Ⅰ放置在容器内部底部，所述岩样放置在透水石上，所述透水石Ⅱ放置在岩样上，所述金属板放置在透水石上，所述紫铜片贴在岩样四周表面对着光栅尺位移传感器的位置，所述光栅尺位移传感器固定在容器四周和顶部，所述四周光栅尺位移传感器底部紧顶紫铜片，所述顶部光栅尺位移传感器紧顶金属板，所述光栅尺位移传感器连着支架，所述支架连着底座，所述光栅尺位移传感器连着数据传输控制器，所述数据传输控制器连着计算机。所述装水容器放置在工作平台上，所述输水管连着装水容器和试样容器，所述水位传感器和连着试样容器和智能水位温度控制器，所述智能水位温度控制器连着蠕泵，所述温度传感器连着智能水位温度控制器。所述防水微型摄像机放置在试样装置的水中，所述防水微型摄像机一端连着支架固定系统，一端连着数据传输控制器，所述数据传输控制器连着计算机。一种智能的测定岩石自由膨胀率的试验装置测试方法，其步骤是：（1）制作岩石试样：试样应在现场采取，并保持天然含水状态，一般采用圆柱体或正方体试样，其中，圆柱体试样的直径为50~60mm，高径比为1:1；正方体试件边长为50~60mm。（2）自由膨胀率试验：将试件放入自由膨胀试验仪器的容器内，在试件上、下端分别放置大于试件直径或边长的透水石，顶部放置一块金属薄板。在试件上部和四周对称的中心部位分别安装光栅尺位移传感器，四侧的光栅尺位移传感器与试件接触处应放置一块紫铜片，以防止光栅尺位移传感器底部陷入试件内而影响测试精度。微型摄像机安装，用以实时跟踪观测试样微观破坏，然后将光栅尺位移传感器和微观观测结果通过数据传输控制器传输到计算机。（3）数据采集和处理：通过计算机内置软件程序，直接输出计算结果和测试数据。计算结果包括：轴向自由膨胀率与时间、径向自由膨胀率与时间的关系曲线，确定最大轴向及径向自由膨胀率。岩石自由膨胀率计算公式：式中，为轴向自由膨胀率，%；为径向自由膨胀率，%；为试件高度，mm；为试件直径或边长，mm；为试件轴向变形量，mm；为试件径向变形量，mm。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术结构简单，易于装配和调试，本专利技术通过保证水位和水温，使得试验过程更加稳定，加入微型摄像机使得试验过程更加清晰，加入计算机处理，使得数据处理更加快速、高效和精准。附图说明图1为一种测定岩石自由膨胀率试验装置结构示意图。图2为光栅尺位移传感器布置示意图。具体实施方式为使专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步详细说明。如图1和图2所示，一种测定岩石自由膨胀率的试验装置，包括保温系统，保水系统，岩样固定系统，数据采集和处理系统。如所述的保温系统包括温度传感器（6），水温加热器（6），智能温度控制器（4），连接线路（17c）。如所述的保水系统包括：水位传感器（5），智能水位控制器（4），蠕泵（3），输水管（2），装水容器（1）。如所述的岩样固定系统：容器（10），金属板（13），透水石（11a和11b），紫铜片（8），垫板（9a和9b），光栅尺位移传感器固定装置（15a和15b）。如所述的数据采集和处理系统包括：若干连接线（17d，17e，17f，17g和17h），数据传输控制器（18），支架（15d），底座（14），光栅尺位移传感器（7a，7b，7c和7d），防水微型摄像机（16），计算机（19）。一种智能的测定岩石自由膨胀率的试验装置的测试方法，其步骤是：试样应在现场采取，并保持天然含水状态，一般采用圆柱体或正方体试样，其中，圆柱体试样的直径为50~60mm，高径比为1:1；正方体试件边长为50~60mm。将试件放入自由膨胀试验仪器的容器内，在试件上、下端分别放置大于试件直径或边长的透水石，顶部放置一块金属薄板。在试件上部和四周对称的中心部位分别安装光栅尺位移传感器，四侧的光栅尺位移传感器与试件接触处应放置一块紫铜片，以防止光栅尺位移传感器底部陷入试件内而影响测试精度。微型摄像机安装，用以实时跟踪观测试样微观破坏，然后将光栅尺位移传感器和微观观测结果通过数据传输控制器传输到计算机。试验结束后，通过计算机内置软件程序，直接输出测试数据和计算结果。测试数据包括试验轴向和径向位移变化，微型摄像机观察到的试样破坏状态。计算结果包括：轴向自由膨胀率与时间、径向自由膨胀率与时间的关系曲线，确定最大轴向及径向自由膨胀率。岩石自由膨胀率计算公式：式中，为轴向自由膨胀率，%；为径向自由膨胀率，%；为试件高度，mm；为试件直径或边长，mm；为试件轴向变形量，mm；为试件径向变形量，mm。本专利技术保水和保温过程描述如下：在试验过程中，如果水位低于标定位置时，水位传感器5就会传输信号到水位水温控制器4，水位水温控制器4就会控制蠕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定岩石自由膨胀率的试验装置，包括保温系统，保水系统，岩样固定系统，数据采集和处理系统，其特征在于：保温系统包括温度传感器（6），水温加热器（6），智能温度控制器（4），连接线路（17c）；保水系统包括：水位传感器（5），智能水位控制器（4），蠕泵（3），输水管（2），装水容器（1）；岩样固定系统：容器（10），金属板（13），透水石（11a和11b），紫铜片（8），垫板（9a和9b），光栅尺位移传感器固定装置（15a和15b）；数据采集和处理系统包括：若干连接线（17d，17e，17f，17g和17h），数据传输控制器（18），支架（15d），底座（14），光栅尺位移传感器（7a，7b，7c和7d），防水微型摄像机（16），计算机（19）。/n

【技术特征摘要】
1.一种测定岩石自由膨胀率的试验装置，包括保温系统，保水系统，岩样固定系统，数据采集和处理系统，其特征在于：保温系统包括温度传感器（6），水温加热器（6），智能温度控制器（4），连接线路（17c）；保水系统包括：水位传感器（5），智能水位控制器（4），蠕泵（3），输水管（2），装水容器（1）；岩样固定系统：容器（10），金属板（13），透水石（11a和11b），紫铜片（8），垫板（9a和9b），光栅尺位移传感器固定装置（15a和15b）；数据采集和处理系统包括：若干连接线（17d，17e，17f，17g和17h），数据传输控制器（18），支架（15d），底座（14），光栅尺位移传感器（7a，7b，7c和7d），防水微型摄像机（16），计算机（19）。


2.权利要求1所述的一种智能的测定岩石自由膨胀率的试验装置的测试方法，其特征在于：试样应在现场采取，并保持天然含水状态，一般采用圆柱体或正方体试样，其中，圆柱体试样的直径为50~60mm，高径比为1:1；正方体试件边长为50~60mm。

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海宽，刘长武，陈康亮，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51