CN106645649A - 一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置及其试验方法。分为三个部分，第一部分为试验装置，试验装置为底部设有出水管和供水管的有机玻璃筒；第二部分为加载装置，加载装置为放置在底座上的杠杆加载仪；第三部分为测量装置，测量装置为两个端部设有千分表的支架。以上三个部分结合紧密、共同工作。试验时首先将有机玻璃筒固定，然后将测试的土体放置在透水石上，安装加载架，设置砝码，以此来模拟炭质泥岩在土层中受到的竖向压力。通过试验装置的进、供水管来模拟炭质泥岩在水循环中的环境，进而得到炭质泥岩在崩解过程中体积的变化规律。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置。该装置可以模拟炭质泥岩在岩崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下的体积变化规律。此发明还涉及该试验装置的试验方法。
背景技术
目前，路堤土体体积变化已经成为公路、铁路领域不可忽略的问题，由路堤土体体积变形引起的交通事故时有发生。尤其是受干湿循环影响之后的路堤体积变形的更为严重，而利用炭质泥岩作为路堤填料的工程越来越多，如何保证炭质泥岩路堤在施工过程中及完成后的工程安全便成为公路、铁路建设者们最关键的问题之一。炭质泥岩路堤在干湿环境下引起的体积变化同时伴随着土体孔隙水压力、含水率、基质吸力等一系列的改变。本实验装置以及试验方法对炭质泥岩在岩崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下的体积变形规律的研究具有重大意义。
现有对土体进行干湿环境处理的试验大部分针对崩解后的土体，试验方法大都是针对降雨条件下岩体崩解过程中体积变化的试验，并没有对干湿循环影响下岩体崩解过程中体积变化的相关试验，更没有系统对岩体崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下的体积变化进行研究。因此设计了一种能够模拟炭质泥岩在岩崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下体积变化的试验装置，以便分析上述变化和岩体的变化规律。
发明内容
本发明要解决的问题是设计一种炭质泥岩在岩崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下体积变化的试验装置，并且能够持续观察岩体崩解过程中体积的变化规律。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置，该装置分为三个部分，第一部分为试验装置，试验装置为底部设有出水管和供水管的有机玻璃筒；第二部分为加载装置，加载装置为放置在底座上的杠杆加载仪；第三部分为测量装置，测量装置为两个端部设有千分表的支架。
所述的测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置整体布局是：在底座上设有有机玻璃筒，所述的有机玻璃筒的底部对称设有两个水管，分别为供水管和出水管，在所述的底座上设有四根金属立柱，分别为千分表立柱与加载装置的立柱，所述的加载装置采用的是杠杆加载仪，所述的杠杆加载仪由水平杠杆、加载架、加压杆和固定轴组成，所述的水平杠杆中间位置设有水平指示器，所述的加载架与砝码托盘连接，所述的加压杆下有加压球座，在所述的加压球座上扣出两个对称分布的凹槽，所述的固定轴与加载装置的立柱相连，在所述的千分表立柱上设有千分表支架，所述的千分表支架设有千分表，所述的千分表的自由端端部与所述的加压球座的凹槽接触，在所述的底座上设有透水石。
所述的有机玻璃筒的尺寸为：内径100mm，筒壁厚20mm，筒高240mm。有机玻璃筒的底部设有供水管与出水管，供水管与出水管的尺寸为内径10mm，长度为30mm。
所述的底座尺寸为长300mm，宽300mm，厚10mm的钢板，所述的千分表立柱长度为360mm，加载装置的立柱长度为400m。所述的千分表支架长度为95mm，千分表支架一端与千分表立柱相连，另一端与千分表相连，千分表量程为0~30mm，精度为0.01mm。
所述的水平杠杆总长度为750mm，加载架固定在水平杠杆端部，所述的加载架长度为160mm，加载架与半径为50mm的砝码托盘相连，距离加载架300mm位置设有水平指示器，距离加载架470mm位置与加压杆相连，距离加载架520mm位置与固定轴相连，距离加载架600mm~750mm位置为调平砝码的可移动范围，所述的加压杆长度为20mm，固定轴长度为20mm，所述的加压球座半径为70mm，其上对称分布有两个凹槽，尺寸为20mm*6mm的矩形。
本发明提供一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置及其试验方法，试验步骤如下：
步骤一、检查试验装置各部分是否可用，固定好有机玻璃筒，并准备好试验所需要的岩体；
步骤二、将岩体放置在有机玻璃筒内的透水石上，并将加压球座与岩体顶部接触；
步骤三、移动调平砝码，使水平杠杆保持水平，并使加压球座与岩体顶部接触时对岩体不产生压力；
步骤四、往砝码托盘上增加砝码，使得加压球座对岩体产生的压力达到试验所需的压力数值，同时将千分表端部与加压球座的凹槽接触，并记录好千分表的读数；
步骤五、关闭出水管，打开供水管，将有机玻璃筒灌满水，将岩体在有水环境下静置一段时间，同时可时刻关注千分表的数值变化；
步骤六、关闭供水管，打开出水管，将有机玻璃筒中的水陆续排出，将岩体在无水环境中静置一段时间，此为一次干湿循环，同时可时刻关注千分表的数值变化；
步骤七、根据试验要求，重复步骤五到步骤六，即可使岩体受多次干湿循环，同时可得出岩体在受多次干湿循环的影响下体积的变化规律。
采用上述技术方案的一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置及其试验方法，本发明的创新之处在于：在加载装置加压球座上设有两个凹槽，这样可以使千分表的自由端落在凹槽内，起到准确测量体积变形的作用，该方法将加载装置与测量装置巧妙的结合在一起，真正的实现对炭质泥岩崩解过程中体积变化的研究。
本发明试验装置构造简单，成本低廉，拆装方便，可以重复利用。该试验装置可以研究不同压实度，不同高度条件下的炭质泥岩路堤体积的变化规律。此外供水、排水装置调节简便、易于控制。加载装置采用的是杠杆加载仪，加载方式简单、易于操作， 有效的控制了岩体顶部所加的均布力。
附图说明
图1是本发明的整体图
图2是本发明的试验装置
图3是本发明的加载装置
图4是本发明的测量装置。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置具体实施方式。
如图1该装置分为三个部分，第一部分为试验装置，试验装置为底部设有出水管（2）和供水管（1）的有机玻璃筒（3）；第二部分为加载装置，加载装置为放置在底座（6）上的杠杆加载仪；第三部分为测量装置，测量装置为两个端部设有千分表（4）的支架（7）。
如图2有机玻璃筒（3）的尺寸为：内径100mm，筒壁厚20mm，筒高为240mm，有机玻璃筒（3）底部对称设有两个水管，分别为供水管（1）和出水管（2），尺寸为：内径10mm，长度为30mm。
如图3水平杠杆（10）总长度为750mm，加载架（14）固定在水平杠杆（10）端部，加载架（14）长度为160mm，加载架（14）与半径为50mm厚度为5mm的砝码托盘（15）相连，距离加载架（14）300mm位置设有水平指示器（18），距离加载架（14）470mm位置与长度为20mm的加压杆（12）相连，加压杆（12）与半径为70mm的加压球座（9）相连，其上对称分布有两个尺寸为20mm*6mm凹槽。距离加载架（14）520mm位置与长度为20mm的固定轴（17）相连，距离加载架（14）600mm~750 mm位置为调平砝码（13）的可移动范围。底座（6）是尺寸为长300mm，宽300mm，厚10mm的钢板，底座（6）上有四根立柱，分别是两根千分表立柱（4）、两根加载装置立柱（5）。两根千分表（4）立柱相隔260mm，长度为360mm，两根加载装置立柱（5）相隔220mm，长度为400m。固定轴（17）与加载装置立柱（5）相连。
如图4千分表支架（7）长度为95mm，千分表支架（7）一端与千分表立柱（4）相连，另一端与千分表（8）相连，千分表（8）量程为0~30mm，精度为0.01mm。
本发明提供一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置及其试验方法，试验步骤如下：
步骤一、检查试验装置各部分是否可用，固定好有机玻璃筒，并准备好试验所需要的岩体；
步骤二、将岩体放置在有机玻璃筒内的透水石上，并将加压球座与岩体顶部接触；
步骤三、移动调平砝码，使水平杠杆保持水平，并使加压球座与岩体顶部接触时对岩体不产生压力；
步骤四、往砝码托盘上增加砝码，使得加压球座对岩体产生的压力达到试验所需的压力数值，同时将千分表端部与加压球座的凹槽接触，并记录好千分表的读数；
步骤五、关闭出水管，打开供水管，将有机玻璃筒灌满水，将岩体在有水环境下静置一段时间，同时可时刻关注千分表的数值变化；
步骤六、打开出水管，关闭供水管，将有机玻璃筒中的水陆续排出，将岩体在无水环境中静置一段时间，此为一次干湿循环，同时可时刻关注千分表的数值变化；
步骤七、根据试验要求，重复步骤五到步骤六，即可使岩体受多次干湿循环，同时可得出岩体在受多次干湿循环的影响下体积的变化规律。
Claims (4)
1.一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置，其特征是：在底座（6）上设有有机玻璃筒（3），所述的有机玻璃筒（3）的底部对称设有两个水管，分别为供水管（1）和出水管（2），在所述的底座（6）上设有四根金属立柱，分别为两根千分表立柱（4）、两根加载装置的立柱（5），所述的加载装置由水平杠杆（10）、加载架（14）、加压杆（12）和固定轴（17）组成，所述的水平杠杆（10）中间位置设有水平指示器（18），所述的加载架（14）与砝码托盘（15）连接，所述的加压杆（12）下有加压球座（9），在所述的加压球座（9）上设置两个对称分布的凹槽，所述的固定轴（17）与加载装置立柱（5）相连，在所述的千分表立柱（4）上设有千分表支架（7），所述的千分表支架（7）的另一端设有千分表（8），所述的千分表（8）的自由端端部与所述的加压球座（9）的凹槽接触，在所述的底座（6）上设有透水石（16）。
2.根据权利要求1所述的一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置，其特征是：所述的有机玻璃筒（3）的尺寸为：内径100mm，筒壁厚20mm，筒高为240mm， 所述的供水管（1）与出水管（2）的尺寸为：内径10mm，长度为30mm。
3.根据权利要求1所述的一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置，其特征在于：所述的底座（6）尺寸为长300mm，宽300mm，厚10mm的钢板，所述的千分表立柱（4）长度为360mm，加载装置的立柱（5）长度为400m，在所述的千分表立柱（4）设有长为95mm的千分表支架（7）。
4.根据权利要求1所述的一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置，其特征在于：所述的水平杠杆（10）总长度为750mm，加载架（14）固定在水平杠杆（10）端部，所述的加载架（14）长度为160mm，加载架（14）与半径为50mm的砝码托盘（15）相连，距离加载架（14）300mm位置设有水平指示器（18），距离加载架（14）470mm位置与加压杆（12）相连，距离加载架（14）520mm位置与固定轴（17）相连，距离加载架（14）600mm~750mm位置为调平砝码（13）的可移动位置，所述的加压杆（12）长度为20mm，固定轴（17）长度为20mm，所述的加压球座（9）半径为70mm，其上对称分布有两个尺寸为20mm*6mm凹槽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20170510 |