一种岩石膨胀试验设备制造技术

本实用新型专利技术涉及膨胀岩试验技术领域，具体涉及一种岩石膨胀试验设备，包括主结构框架及主体试样舱，所述主结构框架为支撑及安置平台，主体试样舱由底座、顶盖及筒体组成密闭舱室，还包括：工况模拟机构，设置于主结构框架之上，提供试件竖向不同等级既定压力及边界条件；水压控制及监测机构，提供主体试样舱不同等级试验水压，实时监测及反馈水压微小改变信号并进行水压稳定调节，与现有技术相比，本实用新型专利技术的有益效果是：本膨胀试验装置模拟膨胀岩石所处的地下水环境，以测试膨胀岩真实环境数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
一种岩石膨胀试验设备


[0001]本技术涉及膨胀岩试验
，具体涉及一种岩石膨胀试验设备。

技术介绍

[0002]膨胀性岩石是指岩石矿物成分中含有膨胀性矿物的岩石，由于膨胀矿物成分的不同，膨胀遵循不同膨胀机制，根据膨胀过程是否涉及化学反应将膨胀分为物理膨胀和化学膨胀，对膨胀岩的膨胀特性有正确认识和充分了解才能在遭遇膨胀岩的工程中进行合理的工程设计以及保障隧道施工和运营的安全，膨胀特性试验是判断膨胀能力和建立岩石膨胀本构模型以及正确选取数值计算参数的必要技术手段。
[0003]目前，物理膨胀岩的膨胀特性和试验研究较为完善，国际岩石力学学会(ISRM)与国内有关膨胀岩试验规范亦推荐了物理膨胀岩试验适用性较好的岩石膨胀仪，规范规定的膨胀力测试方法为恒定体积法，实际操作采用加载平衡法即通过不断对试样施加轴向荷载，保持其轴向变形不变，计算累积荷载从而求岀膨胀力，该方法通过不断加载来控制试样的轴向变形，操作繁琐，同时很难保证试样体积恒定，此外，目前对于物理膨胀适用性较好的岩石膨胀仪特点在于测试过程繁琐，仪器测试功能及试验控制方式单一，无法测试特定膨胀力下的膨胀应变或者特定膨胀应变下的膨胀力；仪器自动化程度低，试验过程中需要测试人员旁站读取记录试验数据，物理膨胀岩吸水膨胀快速、膨胀能力较弱，旁站读取记录试验数据尚可操作，而化学膨胀岩的特点在于膨胀能力强且膨胀持续时间长，试验时间往往持续数天，导致试验人员劳动强度极大，测试效率低，同时自动化程度低导致人为操作误差加大。
[0004]因此，开发一种岩石膨胀试验设备，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本技术得以完成的动力所在和基础。

技术实现思路

[0005]为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本技术人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本技术。
[0006]具体而言，本技术所要解决的技术问题是：提供一种岩石膨胀试验设备，以解决现有膨胀性岩石测试控制方式单一，无法测试特定膨胀力下的膨胀应变或者特定膨胀应变下的膨胀力，以及自动化程度低，人为操作误差大的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0008]一种岩石膨胀试验设备，包括主结构框架及主体试样舱，所述主结构框架为支撑及安置平台，主体试样舱由底座、顶盖及筒体组成密闭舱室，还包括：
[0009]工况模拟机构，设置于主结构框架之上，提供试件竖向不同等级既定压力及边界条件；
[0010]水压控制及监测机构，提供主体试样舱不同等级试验水压，实时监测及反馈水压微小改变信号并进行水压稳定调节；
[0011]数据采集及控制系统，发出岩石膨胀试验过程中所需的动作指令，采集传感器试验数据，并实时监测、记录试验参数。
[0012]在本技术中，作为一种改进，所述工况模拟机构包括压力加载及边界控制部件；
[0013]所述压力加载部件设置于主体试样舱上方，所述压力加载部件中的砝码盘安装于穿入顶盖的活塞杆上，所述砝码盘内放置砝码；
[0014]所述边界控制部件包括横梁及连接横梁与主结构框架基座的竖向杆，所述横梁置于活塞杆上方，所述竖向杆与横梁连接处具有螺栓调节件，所述螺栓调节件控制横梁在竖向杆上的高度。
[0015]在本技术中，作为一种改进，所述主体试样舱的底座安装三通阀，阀体分别连通电动注排水装置、水压控制及监测机构及筒体内腔，所述水压控制及监测机构包括水压传感器、注射装置及流量传感器。
[0016]在本技术中，作为一种改进，所述数据采集系统包括：
[0017]压力传感器，安装于横梁，其下部信号接收端位于活塞杆正上方；
[0018]位移传感器，设置在所述主体试样舱顶盖，监测所述活塞杆位移；
[0019]数据采集模块，与所述试验控制系统相连，向所述试验控制系统传送压力及位移数据。
[0020]在本技术中，作为一种改进，所述数据控制系统接收水压、流量、压力及位移数据反馈，控制所述注射装置向主体主体试样舱输出调节至目标压力。
[0021]在本技术中，作为一种改进，所述螺栓调节件包括穿过横梁的螺柱段及位于横梁上、下两侧螺柱上的螺母，所述下侧螺母为调节螺母，上侧螺母为定位螺母。
[0022]在本技术中，作为一种改进，所述数据采集系统包括计算机PC端及数据主机，所述计算机PC端集显示终端、输入终端于一体，所述数据主机与压力传感器、位移传感器、水压传感器及流量传感器相连，采集实验数据。
[0023]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0024](1)本膨胀试验装置模拟膨胀岩石所处的地下水环境，以测试膨胀岩真实环境数据。
[0025](2)本装置通过同一实验设备实现多边界条件控制，其中包括恒体积、恒压力、恒水压，实现一种或者多种试验工况组合的膨胀岩膨胀特性试验，通过多种边界条件组合，测试不同实验参数。
[0026](3)试验控制系统通过高精度水压传感器装置、水压注射装置、流量传感装置、压力传感器、位移传感器等仪器实时感知水压变化及调整水压，实时监测记录试验过程数据，整个试验过程设置试验参数后，自动控制相关组件运转，试验过程自动化程度高、测试精度高。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例
绘制。
[0028]图1为本技术的结构示意图；
[0029]图2为图1中A
‑
A方向的结构剖视图；
[0030]图3为本技术三通阀的结构示意图；
[0031]图4为本技术活塞杆结构示意图；
[0032]图5为本技术主体试验舱顶盖结构示意图；
[0033]图6为本技术主体试验舱底座结构示意图；
[0034]图7为本技术试验工况示意图；
[0035]图中：2、操作平台，3、水压传感器，4、水压注射装置，5、流量传感器，6、压力传感器，7、位移传感器，8、系统主机，9、计算机PC端，10、筒体，11、底座，12、试件，13、三通阀，14、顶盖，15、压杆，16、螺栓一，17、活塞杆，18、活塞套，20、排气排液孔，22、侧限环，23、多孔金属板，24、试件帽，25、横梁，27、电动注排水装置，28、砝码盘，29、砝码，30、竖向杆，31、A方向，32、B方向，33、C方向，34、D方向，36、基座，38、定位螺母，39、调节螺母。
具体实施方式
[0036]下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
[0037]一种岩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石膨胀试验设备，包括主结构框架及主体试样舱，所述主结构框架为支撑及安置平台，主体试样舱由底座、顶盖及筒体组成密闭舱室，其特征在于，还包括：工况模拟机构，设置于主结构框架之上，提供试件竖向不同等级既定压力及边界条件；水压控制及监测机构，提供主体试样舱不同等级试验水压，实时监测及反馈水压微小改变信号并进行水压稳定调节；数据采集及控制系统，发出岩石膨胀试验过程中所需的动作指令，采集传感器试验数据，并实时监测、记录试验参数；所述工况模拟机构包括压力加载及边界控制部件；所述压力加载部件设置于主体试样舱上方，所述压力加载部件中的砝码盘安装于穿入顶盖的活塞杆上，所述砝码盘内放置砝码；所述边界控制部件包括横梁及连接横梁与主结构框架基座的竖向杆，所述横梁置于活塞杆上方，所述竖向杆与横梁连接处具有螺栓调节件，所述螺栓调节件控制横梁在竖向杆上的高度。2.根据权利要求1所述的一种岩石膨胀试验设备，其特征在于：所述主体试样舱的底座安装三通阀，阀体分别连通电动注排水装置、水压控制及监测机构及筒体内腔，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许崇帮，秦幼林，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：新型
国别省市：