CN101294944A - 一种岩体吸水过程自动测定系统及测定方法 - Google Patents

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张万军
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Abstract

本发明提供了一种以直接的方式计量的岩体吸水过程自动测定系统，包括通过管路依次连接构成循环的供水箱、储水箱、测量水箱、和蓄水池组成，测量水箱内置被测岩体，所述的测量水箱的出水口与设置于蓄水池内的翻斗式流量测定仪的集水翻斗衔接，经流量测定仪流出的水进入蓄水池通过循环管路设置的水泵补充到储水箱，通过计算单位时间进入和溢出测量水箱中的水量之差得到不同时刻岩体的吸水速率。本发明改变了测定不同时刻吸水岩体重量的传统思路，根据动态水量平衡原理，利用恒压供水装置和翻斗式流量测定仪自动计量技术，使岩体水理特性参数的自动监测成为可能，并且大大提高了测定精确度。

Description

一种岩体吸水过程自动测定系统及测定方法
技术领域
本发明涉及到一种岩体吸水过程自动测定系统及测定方法，主要应用于研究风化岩体的吸水过程和吸水率，属于岩体水力学测定设备技术领域。
背景技术
目前在岩体吸水过程的测定方面，采取的主要方法是称重法，即将烘干的岩石浸泡在水中一定时间后取出称重，然后再浸泡在水中，一段时间后再取出进行称重，直至重量不再增加为止。这种方法虽然能将岩石的吸水过程测定出来，但是存在三个主要的问题，第一，无法保证岩石吸水过程的连续性，这是与实际情况不一致的，第二，由于需要多次往复地将岩石从水中取出、称重和放入，很有可能对岩石的表层和结构造成人为的破坏，第三，在测定的初期，由于岩石的吸水强度相对较大，因此吸水时间一般取的较短，在这种情况下该方法很难保证吸水时间的精确。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提出了一种通过供水循环自动测定岩体吸水过程的方法和系统，以实现在岩体不动情况下，吸水过程的自动测定。
本发明的技术方案是这样实现的：这种岩体吸水过程自动测定系统包括：通过管路依次连接构成循环的供水箱、储水箱、测量水箱、和蓄水池组成，测量水箱内置被测岩体，所述的测量水箱的出水口与设置于蓄水池内的翻斗式流量测定仪的集水翻斗衔接，经流量测定仪流出的水进入蓄水池通过循环管路设置的水泵补充到储水箱，通过计算单位时间进入和溢出测量水箱中的水量之差得到不同时刻岩体的吸水速率。
所述的岩体吸水过程自动测定系统，所述的流量测定仪是由轴承和翻转轴架持于支座上的两个连体集水翻斗和固定于测定仪框架上的记数器构成，集水翻斗侧面设置拉绳与记数器拉杆连接。
所述的岩体吸水过程自动测定系统，所述流量测定仪的拉绳与拉杆之间设置滑轮。
所述的岩体吸水过程自动测定系统，所述流量测定仪的两个翻斗的夹角小于180°。
所述的岩体吸水过程自动测定系统，所述流量测定仪框架底板上对应翻斗翻转位置设置集水量调节减震螺栓。
所述的岩体吸水过程自动测定系统，所述流量测定仪的计数器拉杆设置复位弹簧。
所述的岩体吸水过程自动测定系统，所述流量测定仪的计数器为拉动式自动进位递加机械计数器。
所述的岩体吸水过程自动测定系统，所述的供水箱设置浮球阀保持压力恒定。
所述的岩体吸水过程自动测定系统，所述的供水箱与测量水箱之间设置控制阀。
本发明还提供一种岩体吸水过程自动测定方法，通过如下步骤完成在于：
A、首先通过调节供水箱阀门确定恒压供水箱的出口流量Q1；
B、启动流量测定仪的计数器并开始供水，水流通过漏斗进入测量水箱，当测量水箱出水口的水流稳定后，用一根细铁丝将岩体拴住，迅速而平稳地放入测量水箱的水中；
C、在测量水箱内水位不变的情况下，单位时间内进入测量水箱内的水量Q1，等于吸入到岩体中的水量Q3与经过测量水箱出水口(13)的水量Q2之和，即Q3＝Q1-Q2，通过计算得到不同时刻岩体的吸水速率。
本发明与目前所应用的测定方法和系统相比技术进步效果表现在：改变了测定不同时刻吸水岩体重量的传统思路，根据动态水量平衡原理，利用恒压供水装置和翻斗式流量测定仪自动计量技术，使岩体水理特性参数的自动监测成为可能，并且大大提高了测定精确度。本发明的测定系统结构简单、运行管理方便。
附图说明
图1是本发明自动测定系统示意图
图2是本发明翻斗式流量测定仪的结构示意图
图3是本发明浮球阀的放大图
图中：1、供水箱  2、浮球阀  2-1、浮球  2-2、杠杆2-3、阀堵  3、储水箱  4、水泵  5、测量水箱  6、漏斗7、控制阀  8、蓄水池  9、流量测定仪  9-1、框架9-2、出水口  9-3、拉绳  9-4、计数器  9-5、复位弹簧9-6、拉杆  9-7、滑轮  9-8、集水翻斗  9-9、减震螺栓9-10、支座  9-11、翻转轴  10、岩体  11、连接管路
具体实施方式
图1中所示本发明的岩体吸水过程自动测定系统主要由储水箱3、恒压供水箱1、测量水箱5和翻斗式流量计9通过11循环连接构成。系统的中测量水箱5与供水箱1的连接管路可敞开设置，便于与对供水箱的出口水流速进行标定，减少误差。
图1所示本发明的测量水箱5内置被测岩体10，测量水箱5的出水口9-2与设置于蓄水池8内的翻斗式流量测定仪9的集水翻斗9-9衔接，经流量测定仪流出的水进入蓄水池通过循环管路11设置的水泵4补充到储水箱3，通过计算单位时间进入和溢出测量水箱中的水量之差得到不同时刻岩体的吸水速率。
图2所示上述流量测定仪9是由轴承和翻转轴9-11架持于支座9-10上的两个连体互为反向设置的集水翻斗9-8，和固定于测定仪框架9-1上的记数器9-4构成，两个翻斗的夹角小于180°，集水翻斗侧面设置拉绳9-3与记数器拉杆9-6连接。在实际应用中，由供水箱流出的恒压水通过供水箱出水口9-2进入集水翻斗，当水量达到一定量时，集水翻斗9-8便会在力矩的作用下翻转到另一侧，流量测定仪的拉绳拉动拉杆转动一次，计数器即记下一点。计数器拉杆设置复位弹簧9-5将拉杆复位，流量测定仪的计数器9-4为拉动式自动进位递加机械计数器，拉绳9-3拉杆之间还设置滑轮9-8。
为了调节集水翻斗的储水量，本发明的流量测定仪框架9-1底板上对应翻斗翻转位置设置集水量调节减震螺栓9-9。
图3所示为了保持供水箱的出水压力，供水箱设置浮球阀2，并且在供水箱1与测量水箱5之间设置控制阀7以保持压力恒定。
本发明给出的岩体吸水过程自动测定方法是通过如下步骤完成的：
A、在进行测定之前，首先根据岩体的水理特性，粗略估计岩体的最大吸水速率，通过调节阀门7确定恒压供水箱的出口流量Q1，以保证其在进行测定时测桶的出水口始终有水流出为原则；
B、启动流量测定仪9的计数器9-4并开始供水，水流通过漏斗6进入测量水箱5，当测量水箱出水口的水流稳定后，用一根细铁丝将岩体10拴住，迅速而平稳地放入测量水箱的水中，水流被翻斗式流量计9进行时时监测；
C、根据水量平衡原理，在测量水箱5内水位不变的情况下，单位时间内进入测量水箱内的水量Q1，等于吸入到岩体中的水量Q3与经过测量水箱出水口(13)的水量Q2之和，即Q3＝Q1-Q2，式中：Q1-恒压供水装置的出口流量，为设定值(ml/min)；Q2-容器出口流量，由翻斗式自记流量计测定(ml/min)；Q3-岩体的吸水速率(ml/min)，通过计算得到不同时刻岩体的吸水速率。
本发明列举的实施例旨在进一步地阐述这种岩体吸水过程自动测定系统及测定方法的技术方案，而不对本发明的保护范围构成任何限制。

Claims (10)

1、一种岩体吸水过程自动测定系统，其特征在于：测定系统包括通过管路(11)依次连接构成循环的储水箱(3)、供水箱(1)、测量水箱(5)、和蓄水池(8)组成，测量水箱内置被测岩体(10)，所述的测量水箱的出水口(9-2)与设置于蓄水池(8)内的翻斗式流量测定仪(9)的集水翻斗(9-9)衔接，经流量测定仪流出的水进入蓄水池通过循环管路(11)设置的水泵(4)补充到储水箱(3)，通过计算单位时间进入和溢出测量水箱中的水量之差得到不同时刻岩体的吸水速率。
2、根据权利要求1所述的岩体吸水过程自动测定系统，其特征在于：所述的流量测定仪(9)是由轴承和翻转轴(9-11)架持于支座(9-10)上的两个连体集水翻斗(9-8)和固定于测定仪框架(9-1)上的记数器(9-4)构成，集水翻斗侧面设置拉绳(9-3)与记数器拉杆(9-6)连接。
3、根据权利要求2所述的岩体吸水过程自动测定系统，其特征在于：所述流量测定仪的拉绳与拉杆之间设置滑轮(9-8)。
4、根据权利要求2所述的岩体吸水过程自动测定系统，其特征在于：所述流量测定仪的两个翻斗的夹角小于180°。
5、根据权利要求2所述的岩体吸水过程自动测定系统，其特征在于：所述流量测定仪框架底板上对应翻斗翻转位置设置集水量调节减震螺栓(9-9)。
6、根据权利要求2所述的岩体吸水过程自动测定系统，其特征在于：所述流量测定仪的计数器拉杆设置复位弹簧(9-5)。
7、根据权利要求2所述的岩体吸水过程自动测定系统，其特征在于：所述流量测定仪的计数器(9-4)为拉动式自动进位递加机械计数器。
8、根据权利要求1所述的岩体吸水过程自动测定系统，其特征在于：所述的供水箱设置浮球阀(2)保持压力恒定。
9、根据权利要求1所述的岩体吸水过程自动测定系统，其特征在于：所述的供水箱(1)与测量水箱(5)之间设置控制阀(7)。
10、一种岩体吸水过程自动测定方法，其特征包括通过如下步骤完成：
A、首先通过调节供水箱阀门(7)确定恒压供水箱的出口流量Q1；
B、启动流量测定仪(9)的计数器(9-4)  并开始供水，水流通过漏斗(6)进入测量水箱(5)，当测量水箱出水口的水流稳定后，用一根细铁丝将岩体(10)拴住，迅速而平稳地放入测量水箱的水中；
C、在测量水箱(5)内水位不变的情况下，单位时间内进入测量水箱内的水量Q1，等于吸入到岩体中的水量Q3与经过测量水箱出水口(13)的水量Q2之和，即Q3＝Q1-Q2，通过计算得到不同时刻岩体的吸水速率。
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