一种易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了种易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置及测试方法。测试装置主要包括箱体、控温系统、束样机构、轴向膨胀监测系统、径向膨胀监测系统和数据采集系统。本发明专利技术实施例的测试装置具有结构简单、易于产业化、操作方便、高效的优点；其中，控温系统可最大程度减小试验过程中温度变化对试验结果的影响；补水警告系统可以防止倒入液体过多或因蒸发导致液面过低对试验结果的影响；从而使得其可用于对易崩解红层泥岩进行不同水温工况的自由膨胀体积测试，可以保证试验结果不受岩体崩解脱落的影响，有利于分析研究易崩解红层泥岩的自由膨胀特征，能够为工程结构设计、地质灾害预测等提供更为全面、准确、可靠的数据。可靠的数据。可靠的数据。

【技术实现步骤摘要】
一种易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及自由膨胀体积测试相关
，具体地说是涉及一种易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]红层是指各个地质历史时期沉积的红色岩系的总称，在世界七大洲均有分布。在我国红层分布面积约为8.26
×
105km2，占陆地总面积的8.61％。在红层中的泥岩具有膨胀性、崩解性，遇水较易软化等特性，使得红层地区边坡抗剪切强度，抗风化能力减弱，威胁矿山、水利水电、交通运输和工程建设工程的稳定和安全。
[0003]岩石自由膨胀相关数据对于具有较强膨胀性的红层泥岩的研究十分重要，而《岩石物理力学性质试验规程第10部分：岩石膨胀性试验》中岩石自由膨胀率试验仅适用于遇水不易崩解的岩石，其主要原因在于相关的试验设备不能对易崩解岩石进行有效地束缚，用其测量遇水易崩解的红层泥岩会导致测量数据不准。
[0004]此外，传统试验未规定试验温度，只规定水温变化不应大于
±
2℃。
[0005]因此，传统的试验设备和方法不能对易崩解红层泥岩的自由膨胀进行有效地试验测试。

技术实现思路

[0006]针对现有技术之不足，本专利技术的一个方面公开了一种易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置。
[0007]所述易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置主要包括箱体、控温系统、束样机构、轴向膨胀监测系统、径向膨胀监测系统和数据采集系统。其中，箱体可以用于盛装液体；控温系统可以用于控制所述箱体中所盛液体的温度；束样机构设置于所述箱体内，用于放置试样；轴向膨胀监测系统与所述束样机构相连接，用于检测所述试样的轴向膨胀数据；径向膨胀监测系统与所述束样机构相连接，用于检测所述试样的径向膨胀数据；数据采集系统与所述轴向膨胀监测系统和所述径向膨胀监测系统相连接，用于采集测试数据。
[0008]根据本专利技术的一个优选实施方式，所述束样机构包括束样管和托板；所述托板设置在所述箱体底部；所述束样管设置在所述托板上；所述束样管由多块片条拼接而成；并且，在所述束样管上设置有线槽、测线固定器和导线管；其中，所述导线管垂直设置在所述束样管上；所述线槽设置在所述束样管的外壁上。
[0009]根据本专利技术的一个优选实施方式，所述径向膨胀监测系统包括至少一个径向膨胀监测装置；所述径向膨胀监测装置包括拉线位移感应器、测线和第一调节支架；所述拉线位移感应器设置在所述第一调节支架上并与所述数据采集系统相连接；所述测线设置于所述线槽中，并且所述测线的一端固定在所述测线固定器上，所述测线的另一端穿过所述导线管与所述拉线位移感应器相连接且所述拉线位移感应器的出线孔与所述导线管同轴布置。
[0010]根据本专利技术的一个优选实施方式，所述轴向膨胀监测系统包括第一电子千分表、
第二电子千分表、第二调节支架、第三调节支架、轴向滑道、第一圆盘、第二圆盘、第一长条板和第二长条板；其中，所述轴向滑道设置在所述束样管下方；所述第一长条板和所述第二长条板分别设置在所述束样管轴向两端；并且所述第一长条板和所述第二长条板均可滑动地连接在所述轴向滑道上；所述第一圆盘和所述第二圆盘分别通过第二调节装置设置在所述第一长条板和所述第二长条板上；所述第二调节支架设置在所述第一长条板外侧；所述第一电子千分表设置在所述第二调节支架上；所述第三调节支架设置在所述第二长条板外侧；所述第二电子千分表设置在所述第三调节支架上；所述第一电子千分表和所述第二电子千分表与所述数据采集系统相连接。
[0011]根据本专利技术的一个优选实施方式，所述控温系统包括控温台、加热棒和温度传感器；所述控温台设置在所述箱体外；所述加热棒和所述温度传感器设置在所述箱体内并与所述控温台相连接。
[0012]根据本专利技术的一个优选实施方式，还包括补水警告系统；所述补水警告系统设置在所述箱体上。
[0013]根据本专利技术的一个优选实施方式，所述补水警告系统包括报警红灯、水位监测管、红灯导线、红灯接触片、圆铁片、连杆和浮球；所述水位监测管的下部与所述箱体连通；所述红灯接触片和所述浮球设置于所述水位监测管内；所述连杆的下端与所述浮球相连接，所述连杆的上端穿过所述红灯接触片与所述圆铁片连接；其中，所述红灯接触片由两个不相接触的导电片组成；两个不相接触的导电片分别通过所述红灯导线与所述报警红灯和设置在所述报警红灯内的电池相连接。
[0014]根据本专利技术的一个优选实施方式，还包括底座；所述箱体、所述控温系统、所述轴向膨胀监测系统和所述径向膨胀监测系统设置在所述底座上。
[0015]本专利技术的一个方面公开了一种易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试方法。
[0016]该方法主要包括如下步骤：
[0017]步骤(a)，制备试样并测量试样中岩芯的高度h
a
、周长h
r
和质量m；
[0018]步骤(b)，将步骤(a)制备的试样放入如上任意一项所述的易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置中束样机构的束样管中；
[0019]步骤(c)，从所述易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置中的拉线位移感应器中拉出测线，穿过束样管上的导线管，沿线槽缠绕束样管后将测线端部固定在束样管上的测线固定器上；将带有试样的束样管放在托板上，调整位置使导线管中心和拉线位移感应器出线孔位于同一条铅直直线上；
[0020]步骤(d)，移动所述易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置中的第一长条板和第二长条板位置并调节第一圆盘、第二圆盘的高度，使第一圆盘、第二圆盘中心分别与试样两端的轴心重合；调整第一电子千分表、第二电子千分表位置，使得第一电子千分表、第二电子千分表的指针分别放置在第一长条板和第二长条板上；
[0021]步骤(e)，通过所述易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置中的控温系统调整箱体内温度，使其达到试验工况温度；
[0022]步骤(f)，将提前加热到试验温度的蒸馏水缓慢导入箱体中使水位淹没试样并达到试验水位高度；通过所述易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置中的数据采集系统将拉线位移感应器、第一电子千分表和第二电子千分表的数值归零，并开始采集数据；其中，数
据采集时间间隔为5
‑
60分钟；
[0023]步骤(g)，根据连续3次读数差值不大于0.001mm的试验数据计算试样的轴向膨胀率、径向膨胀率和体积膨胀率。
[0024]根据本专利技术的一个优选实施方式，在所述步骤(a)中，采用干钻法钻取红层泥岩岩芯并用滤纸沿周向将岩芯进行包裹；其中，所述岩芯的直径为50
‑
90mm，长度较束样管短10
‑
20mm，岩芯两端不平行度允许偏差为
±
0.05mm，垂直度允许偏差为
±
0.25
°
；
[0025]在所述步骤(e)中，试验工况温度的温度范围为10
‑
50℃，温控精度为0.5℃；
[0026]在所述步骤(g)中，浸水试验时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置，其特征在于，其包括：箱体(2)，其用于盛装液体；控温系统(3)，其用于控制所述箱体(2)中所盛液体的温度；束样机构，其设置于所述箱体(2)内，用于放置试样；轴向膨胀监测系统(4)，其与所述束样机构相连接，用于检测所述试样的轴向膨胀数据；径向膨胀监测系统(5)，其与所述束样机构相连接，用于检测所述试样的径向膨胀数据；以及数据采集系统(7)，其与所述轴向膨胀监测系统(4)和所述径向膨胀监测系统(5)相连接。2.根据权利要求1所述的易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置，其特征在于，所述束样机构包括束样管(51)和托板(52)；所述托板(52)设置在所述箱体(2)底部；所述束样管(51)设置在所述托板(52)上；所述束样管(51)由多块片条拼接而成；并且，在所述束样管(51)上设置有线槽(512)、测线固定器(513)和导线管(514)；其中，所述导线管(514)垂直设置在所述束样管(51)上；所述线槽(512)设置在所述束样管(51)的外壁上。3.根据权利要求2所述的易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置，其特征在于，所述径向膨胀监测系统(5)包括至少一个径向膨胀监测装置；所述径向膨胀监测装置包括拉线位移感应器(53)、测线(531)和第一调节支架；所述拉线位移感应器(53)设置在所述第一调节支架上并与所述数据采集系统(7)相连接；所述测线(531)设置于所述线槽(512)中，并且所述测线(531)的一端固定在所述测线固定器(513)上，所述测线(531)的另一端穿过所述导线管(514)与所述拉线位移感应器(53)相连接且所述拉线位移感应器(53)的出线孔与所述导线管(514)同轴布置。4.根据权利要求2所述的易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置，其特征在于，所述轴向膨胀监测系统(4)包括第一电子千分表(411)、第二电子千分表(412)、第二调节支架、第三调节支架、轴向滑道(44)、第一圆盘(451)、第二圆盘(452)、第一长条板(461)和第二长条板(462)；其中，所述轴向滑道(44)设置在所述束样管(51)下方；所述第一长条板(461)和所述第二长条板(462)分别设置在所述束样管(51)轴向两端；并且所述第一长条板(461)和所述第二长条板(462)均可滑动地连接在所述轴向滑道(44)上；所述第一圆盘(451)和所述第二圆盘(452)分别通过第二调节装置设置在所述第一长条板(461)和所述第二长条板(462)上；所述第二调节支架设置在所述第一长条板(461)外侧；所述第一电子千分表(411)设置在所述第二调节支架上；所述第三调节支架设置在所述第二长条板(462)外侧；所述第二电子千分表(412)设置
在所述第三调节支架上；所述第一电子千分表(411)和所述第二电子千分表(412)与所述数据采集系统(7)相连接。5.根据权利要求1所述的易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置，其特征在于，所述控温系统(3)包括控温台(31)、加热棒(32)和温度传感器；所述控温台(31)设置在所述箱体(2)外；所述加热棒(32)和所述温度传感器设置在所述箱体(2)内并与所述控温台(31)相连接。6.根据权利要求1所述的易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置，其特征在于，还包括补水警告系统(6)；所述补水警告系统(6)设置在所述箱体(2)上。7.根据权利要求6所述的易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置，其特征在于，所述补水警告系统(6)包括报警红灯(61)、水位监测管(62)、红灯导线(63)、红灯接触片(64)、圆铁片(65)、连杆(66)和浮球(67)；所述水位监测管(62)的下部与所述箱体(2)连通；所述红灯接触片(64)和所述浮球(67)设置于所述水位监测管(62)内；所述连杆(66)的下端与所述浮球(67)相连接，所述连杆(66)的上端穿过所述红灯接触片(64)与所述圆铁片(65)连接；其中，所述红灯接触片(64)由两个不相接触的导电片(641)组成；两个不相接触的导电片(641)分别通过所述红灯导线(63)与所述报警红灯(61)和设置在所述报警红灯(61)内的电池相连接。8.根据权利要求1所述的易崩解红层泥岩自由膨胀体积测试装置，其特征在于，还包括底座(1)；所述箱体(2)、所述控温系统(3)、所述轴向膨胀监测系统(4)和所述径向膨胀监测系统(5)设置在所述底座(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春山，
申请(专利权)人：中国地质调查局成都地质调查中心西南地质科技创新中心，
类型：发明
国别省市：