CN106289993A - 一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置及试验方法 - Google Patents

一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置及试验方法 Download PDF

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Abstract

一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置及试验方法，包括油压千斤顶、反力支架、长方盒体、底座。反力支架置于底座上，油压千斤顶固定于反力支架的四边内侧，长方盒体置于反力支架内部，长方盒体四周侧面设置有预留孔，垫块置于预留孔中，长方盒体四周内侧面紧贴有推板，长方盒体的底部连接有钢盆。本发明可以控制两组油压千斤顶对试样施加压力，模拟岸坡浅表层岩石所受两个方向的应力；在对试验施加压力的同时，可以通过向钢盆与长方盒体中注水湿化试样，湿化过程结束后，排出浸泡液并风干试样，如此反复来模拟水库岸坡消落带表面岩石所处的干湿交替状态。可实现干湿交替和围压共同作用下岩石崩解机理的研究。

Description

一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置及试验 方法
技术领域
本发明涉及岩石崩解领域，具体为一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置及试验方法。
背景技术
现有技术中的岩石崩解仪，不能模拟水位变动带，如：水库消落带、天然河流岸坡水位变动带、海岸水位变动带、水工隧洞水位变动带内岩石的崩解环境条件。即不能模拟岩石在干湿交替和应力共同作用的环境条件。因此，采用现有岩石崩解仪进行水位变动带岩石的崩解试验，获得的结果不能反映水位变动带岩石的实际崩解过程，由此揭示的岩石崩解机理是不准确的。而水位变动带内岩石的崩解机理，作为评价涉水工程岩体稳定性的重要依据，在涉水边坡、隧洞等岩体工程破坏机制研究和稳定性评价方面均有重要的应用价值。
发明内容
本发明提供一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置及试验方法，以解决现有技术岩石崩解试验中不能考虑岩石所处环境条件的问题，
本发明所采用的技术方案是：
一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，包括油压千斤顶、反力支架、长方盒体、底座。反力支架置于底座上，油压千斤顶固定于反力支架的内侧面中间位置，长方盒体置于反力支架内部，长方盒体四周侧面设置有预留孔，垫块置于预留孔中，长方盒体四周内侧面紧贴有推板，长方盒体的底部连接有钢盆。
所述油压千斤顶为4个，相对的2个油压千斤顶为一组，共2组，同一组的两个油压千斤顶用油管相连，提供相同的压力；2组油压千斤顶，用于模拟水库岸坡消落带表面岩石所处的两向应力状态：第一主应力状态、第二主应力状态。
所述反力支架相邻两边，通过螺栓铰接在一起。防止两个方向应力施加时的相互干扰。
所述长方盒体为无盖长方体盒，其四周侧面中心位置均设有预留圆孔；所述垫块为圆柱体垫块，共4块，分别置于长方盒体四周侧面的预留圆孔中。
所述长方盒体底部镂空，并向外突出构成圆形接口。
所述推板共4块，为长方体，为了避免加压时推板间接触产生干扰，在相邻两块推板的相邻边角做倒角处理。
所述钢盆为圆柱形，顶部可与长方盒体底部突出的圆形接口通过搭扣密封连接，钢盆侧面留两个孔，分别外接出水管和进风口。通过向钢盆与长方盒体中注水，按拟预备实验中获得的时间湿化试样，湿化过程结束后，排出浸泡液并风干试样，如此反复来模拟水库岸坡消落带表面岩石所处的干湿交替状态。
所述油管连接压力控制系统，压力控制系统由电脑主机、显示器及油压装置组成。
本发明一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置及试验方法，优点在于：
可以通过计算机控制的智能加压设备，控制两组油压千斤顶对试样施加压力，模拟岸坡浅表层岩石所受两个方向的应力；在对试验施加压力的同时，可以通过向钢盆与长方盒体中注水湿化试样，湿化过程结束后，排出浸泡液并风干试样，如此反复来模拟水库岸坡消落带表面岩石所处的干湿交替状态。可实现干湿交替和围压共同作用下岩石崩解机理的研究。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体俯视结构示意图；
图3为本发明的整体正视结构示意图；
图4为本发明的整体剖视结构示意图；
图5为本发明的长方盒体的结构示意图；
图6为本发明的推板的结构示意图；
图7为本发明的垫块的结构示意图；
图8为本发明的钢盆的结构示意图；
图9为岸坡表面岩石所处的两向应力状态示意图。
具体实施方式
一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，包括油压千斤顶1、反力支架2、长方盒体3、底座10。反力支架2置于底座10上，油压千斤顶1固定于反力支架2的内侧面中间位置，长方盒体3置于反力支架2内部，长方盒体3四周侧面设置有预留孔5，垫块4置于预留孔5中，长方盒体3四周内侧面紧贴有推板6，长方盒体3的底部连接有钢盆7。
所述油压千斤顶1为4个，相对的2个油压千斤顶为一组，共2组，同一组的两个油压千斤顶用油管11相连，提供相同的压力；2组油压千斤顶，用于模拟水库岸坡消落带表面岩石所处的两向应力状态：第一主应力状态σ 1 、第二主应力状态σ 2 ，如图9所示。
所述反力支架2相邻两边，通过螺栓9铰接在一起。防止两个方向应力施加时的相互干扰。
所述长方盒体3为无盖长方体盒，其四周侧面中心位置均设有预留圆孔；所述垫块4为圆柱体垫块，共4块，分别置于长方盒体3四周侧面的预留圆孔中。
所述长方盒体3底部镂空，并向外突出构成圆形接口17。
所述推板6共4块，为长方体，为了避免加压时推板间接触产生干扰，在相邻两块推板的相邻边角做倒角处理。
所述钢盆7为圆柱形，顶部可与长方盒体3底部突出的圆形接口17通过搭扣8密封连接，钢盆7侧面留两个孔，分别外接出水管15和进风口16。通过向钢盆与长方盒体中注水，按规定的时间湿化试样，湿化过程结束后，排出浸泡液并风干试样，如此反复来模拟水库岸坡消落带表面岩石所处的干湿交替状态。
所述油管11连接压力控制系统18，压力控制系统18由电脑主机12、显示器13及油压装置14组成。
一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验方法，包括以下步骤：
步骤1：将长方盒体3放入反力支架2中，使四边预留孔5对准油压千斤顶1，在长方盒体3四周预留孔5中放入垫块4。
步骤2：将岩石试样放入长方盒体3中，将推板6放在长方盒体3内侧面与试样之间，紧贴长方盒体3内侧面。
步骤3：根据试样所处的应力状态在压力控制系统18的控制软件中设定压力值，启动加压设备，油压千斤顶1通过垫块4推动推板6对试样施加压力。
步骤4：向钢盆7中注入足量的水，使岩石试样下底面与水充分接触，试样浸水达到湿化时间后本次湿化过程结束。湿化时间为模拟水库运行期消落带岩石浸水的时间，根据以往的试验，湿化时间为1-10d不等，湿化时间在本试验步骤中属于已知条件。
步骤5：湿化阶段结束后，打开出水管15的控制阀，排出并收集浸泡液，然后打开进风口16的控制阀，使用风机向钢盆7内鼓风，将试样风干，至此本次干燥阶段结束；
步骤6：试样在设定的应力状态下经若干次干湿循环，期间崩解物落入钢盆7中，待崩解过程结束后，可对收集的浸泡液和崩解物进行相关测试分析。

Claims (10)

1.一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，包括油压千斤顶（1）、反力支架（2）、长方盒体（3）、底座（10），其特征在于：反力支架（2）置于底座（10）上，油压千斤顶（1）固定于反力支架（2）的内侧面，长方盒体（3）置于反力支架（2）内部，长方盒体（3）四周侧面设置有预留孔（5），垫块（4）置于预留孔（5）中，长方盒体（3）四周内侧面紧贴有推板（6），长方盒体（3）的底部连接有钢盆（7）。
2.根据权利要求1所述一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，其特征在于：所述油压千斤顶（1）为4个，相对的2个油压千斤顶为一组，共2组，同一组的两个油压千斤顶用油管（11）相连，提供相同的压力；2组油压千斤顶，用于模拟水库岸坡消落带表面岩石所处的两向应力状态：第一主应力状态、第二主应力状态。
3.根据权利要求1所述一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，其特征在于：所述反力支架（2）相邻两边，通过螺栓（9）铰接在一起。
4.根据权利要求1所述一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，其特征在于：所述长方盒体（3）为无盖长方体盒，其四周侧面中心位置均设有预留圆孔；所述垫块（4）为圆柱体垫块，共4块，分别置于长方盒体（3）四周侧面的预留圆孔中。
5.根据权利要求1或4所述一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，其特征在于：所述长方盒体（3）底部镂空，并向外突出构成圆形接口（17）。
6.根据权利要求1所述一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，其特征在于：所述推板（6）共4块，为长方体，在相邻两块推板的相邻边角做倒角处理。
7.根据权利要求1所述一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，其特征在于：所述钢盆（7）为圆柱形，顶部可与长方盒体（3）底部突出的圆形接口（17）通过搭扣（8）密封连接，钢盆（7）侧面留两个孔，分别外接出水管（15）和进风口（16）。
8.根据权利要求2所述一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，其特征在于：所述油管（11）连接压力控制系统（18），压力控制系统（18）由电脑主机（12）、显示器（13）及油压装置（14）组成。
9.一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将长方盒体（3）放入反力支架（2）中，使四边预留孔（5）对准油压千斤顶（1），在长方盒体（3）四周预留孔（5）中放入垫块（4）；
步骤2：将岩石试样放入长方盒体（3）中，将推板（6）放在长方盒体（3）内侧面与试样之间，紧贴长方盒体（3）内侧面；
步骤3：根据试样所处的应力状态在压力控制系统（18）的控制软件中设定压力值，启动加压设备，油压千斤顶（1）通过垫块（4）推动推板（6）对试样施加压力；
步骤4：向钢盆（7）中注入足量的水，使岩石试样下底面与水充分接触，试样浸水达到湿化时间后本次湿化过程结束，不同岩性试样的湿化时间不同，所需湿化时间由预备试验确定；
步骤5：湿化阶段结束后，打开出水管（15）的控制阀，排出并收集浸泡液，然后打开进风口（16）的控制阀，使用风机向钢盆（7）内鼓风，将试样风干，至此本次干燥阶段结束；
步骤6：试样在设定的应力状态下经若干次干湿循环，期间崩解物落入钢盆（7）中，待崩解过程结束后，可对收集的浸泡液和崩解物进行相关测试分析。
10.一种干湿交替和应力共同作用的岩石崩解试验装置，在水库消落带、天然河流岸坡水位变动带、海岸水位变动带、或者水工隧洞水位变动带内岩石崩解试验中的应用。
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