CN101603904B - 溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置，其特征在于包括：耐腐蚀溶液缸、耐腐蚀底座、耐腐蚀压头、固定杆架和压杆；所述耐腐蚀底座固定在耐腐蚀溶液缸的底部；所述固定杆架位于耐腐蚀溶液缸的两边，所述压杆设置在固定杆架上，位于耐腐蚀溶液缸的正上方，并可沿固定杆架上下移动；在所述压杆的下部同耐腐蚀底座相对应的位置处设有耐腐蚀压头；使用时，将试件浸泡在装溶液的耐腐蚀溶液缸中，放置在耐腐蚀底座和耐腐蚀压头之间，并在压杆的两端加载砝码，同时在压杆的上部连有位移千分表用于测量试件的变形程度。该测试装置具有结构简单和成本低廉所以特别适合在溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试中广泛推广。

Description

溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置
技术领域
本发明涉及一种水-岩作用下单轴流变的测试装置，尤其是能够反映溶液腐蚀作用下含结构面岩体流变特性的装置。
背景技术
流变现象是岩土体存在的一种比较普遍的现象，即指在受力一定的情况下，岩体变形随着时间而变化的现象。目前公知的岩石流变被看成岩石的一种固有的力学特性，而且测试仪器比较昂贵。实际上，岩体是含有很多结构面的复杂介质，很多情况下岩体处于地下水环境中，富含多种复杂组分的地下水与岩体具有复杂的相互作用，这往往是造成宏观上岩体流变的重要原因。传统的方法大多关注于岩石本身的流变特性，对地下水腐蚀作用和岩体结构面弱化效应引起的岩体流变规律关注不足，并且昂贵的测试仪器不利于对岩体流变研究的广泛开展。
发明内容
为了研究结构面岩体在溶液腐蚀作用下导致的流变现象，克服一般流变测试设备昂贵带来应用方面的局限性，本发明提出了一种无侧限压缩流变测试简易装置，可用于溶液腐蚀作用下岩体流变效应的测试，尤其是针对含结构面岩体的流变性质。
其技术方案是，使岩石试件通过耐腐蚀压头、耐腐蚀底座施加压紧，耐腐蚀压头、耐腐蚀底座分别是含有密封结构的组件，连接内壁设有耐腐蚀橡胶的容器中，对岩石加载的同时，浸泡在橡胶容器的溶液中。压头通过加载梁压杆的不同砝码提供分级荷载，传递到岩石试件上。在某一级荷载作用下，由于溶液腐蚀作用导致岩石性质劣化产生的流变位移，由固定杆架上的千分表(或位移传感器)对加载梁的位移间接测定，以此完成岩体无侧限压缩流变测试。
本发明采用的具体技术手段如下：
一种溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置，其特征在于包括：耐腐蚀溶液缸、耐腐蚀底座、耐腐蚀压头、固定杆架和压杆；所述耐腐蚀底座固定在耐腐蚀溶液缸的底部；所述固定杆架位于耐腐蚀溶液缸的两边，所述压杆设置在固定杆架上，位于耐腐蚀溶液缸的正上方，并可沿固定杆架上下移动；在所述压杆的下部同耐腐蚀底座相对应的位置处设有耐腐蚀压头；使用时，将试件浸泡在装溶液的耐腐蚀溶液缸中，放置在耐腐蚀底座和耐腐蚀压头之间，并在压杆的两端加载砝码，同时在压杆的上部连有位移千分表用于测量试件的变形程度。
所述耐腐蚀底座包括：试件底压头和连接块；所述连接块与耐腐蚀溶液缸的底部通过螺纹连接，在其外部布有橡胶保护层，并且该橡胶保护层布满整个耐腐蚀溶液缸内壁；所述试件底压头通过螺纹与连接块紧固，并在其连接处设有密封胶圈，使试件底压头和橡胶保护层紧密连接。
所述耐腐蚀压头包括：试件顶压头和耐腐蚀衬垫；所述试件顶压头固定在压杆的下部同耐腐蚀底座相对应的位置处，并在试件顶压头的外部设有耐腐蚀衬垫。该测试装置设有底架，并在底架的支架上设有调平螺栓。所述位移千分表可由位移传感器代替。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的测试装置，耐腐蚀压头和耐腐蚀底座采用了钢的本体和耐腐蚀金属的压盖密封结构，便于拆卸与更换，在使其具有耐腐蚀功能外，又保证了耐腐蚀压头和耐腐蚀底座的机构强度，可以在岩石被溶液浸泡的状态下，方便地检测岩石的单轴流变性质。由于其结构简单和成本低廉所以特别适合在溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试中广泛推广。
附图说明
图1为水环境作用岩体无侧限压缩流变测试简易装置机构示意图；
图2为图1中耐腐蚀底座结构示意图；
图3为图1中耐腐蚀压头结构示意图；
图4为实施例中将岩石试件安放时的示意图；
图5为实施例中将岩石试件上压头安装并加入腐蚀溶液的示意图；
图6为实施例的试验位移-时间曲线图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示该溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置，包括：耐腐蚀溶液缸5、耐腐蚀底座7、耐腐蚀压头9、固定杆架2和压杆11；耐腐蚀底座7固定在耐腐蚀溶液缸5的底部；固定杆架2位于耐腐蚀溶液缸5的两边，压杆11设置在固定杆架2上，位于耐腐蚀溶液缸5的正上方，并可沿固定杆架2上下移动；在压杆11的下部同耐腐蚀底座7相对应的位置处设有耐腐蚀压头9；使用时，将试件6浸泡在装溶液8的耐腐蚀溶液缸5中，放置在耐腐蚀底座7和耐腐蚀压头9之间，并在压杆11的两端加载砝码3，同时在压杆11的上部连有位移千分表1(可由位移传感器代替)用于测量试件6的变形程度。另外，在该测试装置下边的设有底架4，并在底架4的支架上设有调平螺栓10。
实施例2：为方便应用，将耐腐蚀底座7和耐腐蚀压头9做成可拆卸结构，如图2和图3所示，其中耐腐蚀底座7包括：
试件底压头201和连接块203；连接块203与耐腐蚀溶液缸5的底部通过螺纹连接，在其外部布有橡胶保护层204，并且该橡胶保护层204布满整个耐腐蚀溶液缸5内壁；试件底压头201通过螺纹与连接块203紧固，并在其连接处设有密封胶圈202，使试件底压头201和橡胶保护层204紧密连接。耐腐蚀压头9包括：试件顶压头301和耐腐蚀衬垫302；试件顶压头301固定在压杆11的下部同耐腐蚀底座7相对应的位置处，并在试件顶压头301的外部设有耐腐蚀衬垫302。
该设备的工作过程如下：
首先选择和加工岩石试件(圆柱、或方形)，作为试验的准备，加工试件上下两侧面保证必要的平行度；将待试验的岩石试件平放在耐腐蚀溶液缸内的耐腐蚀的底座7上(见图4)；在岩石上面放好上耐腐蚀压头9，耐腐蚀压头9的压力来自于压杆11的砝码3，并在耐腐蚀溶液缸体5内倒入配置好的腐蚀溶液(见图5)。在压杆11加一定的砝码3，并将千分表(或位移传感器)安装在压杆11的上面(用以测试试件的变形)，将当前的岩石状态设置为零点。增加砝码重量(见图1)。保持一定的荷载不变，根据时间增加记录位移的变化；经过一定时间后，增加荷载，继续记录位移的变化，可记录曲线如图6所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置，其特征在于包括：耐腐蚀溶液缸(5)、耐腐蚀底座(7)、耐腐蚀压头(9)、固定杆架(2)和压杆(11)；所述耐腐蚀底座(7)固定在耐腐蚀溶液缸(5)的底部；所述固定杆架(2)位于耐腐蚀溶液缸(5)的两边，所述压杆(11)设置在固定杆架(2)上，位于耐腐蚀溶液缸(5)的正上方，并可沿固定杆架(2)上下移动；在所述压杆(11)的下部同耐腐蚀底座(7)相对应的位置处设有耐腐蚀压头(9)；使用时，将试件(6)浸泡在装溶液(8)的耐腐蚀溶液缸(5)中，放置在耐腐蚀底座(7)和耐腐蚀压头(9)之间，并在压杆(11)的两端加载砝码(3)，同时在压杆(11)的上部连有位移千分表(1)用于测量试件(6)的变形程度。
2.根据权利要求1所述的一种溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置，其特征在于所述耐腐蚀底座(7)包括：试件底压头(201)和连接块(203)；所述连接块(203)与耐腐蚀溶液缸(5)的底部通过螺纹连接，在其外部布有橡胶保护层(204)，并且该橡胶保护层(204)布满整个耐腐蚀溶液缸(5)内壁；所述试件底压头(201)通过螺纹与连接块(203)紧固，并在其连接处设有密封胶圈(202)，使试件底压头(201)和橡胶保护层(204)紧密连接。
3.根据权利要求1所述的一种溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置，其特征在于所述耐腐蚀压头(9)包括：试件顶压头(301)和耐腐蚀衬垫(302)；所述试件顶压头(301)固定在压杆(11)的下部同耐腐蚀底座(7)相对应的位置处，并在试件顶压头(301)的外部设有耐腐蚀衬垫(302)。
4.根据权利要求1所述的一种溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置，其特征在于该测试装置设有底架(4)，并在底架(4)的支架上设有调平螺栓(10)。
5.根据权利要求1所述的一种溶液环境作用岩体无侧限压缩流变测试装置，其特征在于所述位移千分表(1)可由位移传感器代替。
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