CN108663270B - 一种软岩侧向膨胀性测定仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土工程与地质工程中室内试验技术领域，涉及一种软岩侧向膨胀性测定仪，特别涉及一种软岩侧向膨胀性及工程现场的膨胀性软岩的一种侧向膨胀力及膨胀变形的测定仪及试验方法。其主体结构包括加载冒、承压板、测力计、滑轮、载样室、透水板、滑动护槽、量力环、百分表、压力显示仪、滤纸、承载底板、不动块；提供了膨胀性软岩岩体在竖向荷载作用下侧向的膨胀变形和侧向膨胀力，和工程现场的契合度较高，为工程当中膨胀性软岩力学性能的掌握提供更准确的测定方法，并为软岩的侧向变形提供依据。

Description

一种软岩侧向膨胀性测定仪

技术领域：

本发明涉及岩土工程与地质工程中室内试验技术领域，涉及一种软岩侧向膨胀性测定仪，特别涉及一种软岩侧向膨胀性测定仪及试验方法。

背景技术：

膨胀性软岩，指含有粘土高膨胀性矿物、在较低应力(<25MPa)条件下即发生显著变形的低强度工程岩体，现针对膨胀性软岩膨胀性的测试仪还没有专门的仪器，大多膨胀测定仪器都是针对粘性土和原状土的。所以针对膨胀性软岩的水平方向的侧向变形和膨胀力的测试研究，有很强的工程意义，膨胀土对工程建筑的危害是无所不包的，这种危害往往是长期的、渐进的、潜在的，有时是难以处理。目前，膨胀土膨胀特性的试验研究方法主要包括自由膨胀和侧限约束下的膨胀试验，用以评价膨胀土膨胀特性的试验指标主要有膨胀率和膨胀力，然而目前试验方法尚未规范化，采用的方法不同，所得的结果也不尽相同。对于膨胀率的测量，主要的试验方法包括自由膨胀率测试法，无荷和有荷侧限膨胀率测试法，自由膨胀率主要用来判别膨胀土，一般认为自由膨胀率大于的粘性土才可称之为膨胀土，有荷侧限膨胀率主要用来模拟工程实际中存在上覆土压力的状态。膨胀力的测量方法较多，总体归纳为四种：膨胀加压法、恒体积法、分级加荷膨胀法和平衡加压法，这四种方法中釆用较普遍的是恒体积法，因为恒体积法较符合工程实际，且简便，试验时间短，但恒体积法只能测得纵向膨胀力，而无法获得径向膨胀力。因此，寻求设计一种软岩侧向膨胀性测定仪，具有良好的经济效益和社会效益。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求提供了一种侧向膨胀力及膨胀变形的测定仪及试验方法，针对软岩的侧向膨胀性既能测定岩样水平方向的膨胀变形和膨胀力，还能在限定变形量的基础上测定竖向荷载。

为了达到上述发明的目的，解决现有测定方法中存在的不足和局限性，本发明涉及的软岩侧向膨胀性测定仪的主体结构包括加载冒、承压板、测力计、滑轮、载样室、透水板、滑动护槽、量力环、百分表、压力显示仪、滤纸、承载底板、不动块；长方形板状结构的承载底板的两端连接有固定设置的不动块；承载底板上部设置有载样室，载样室中放置软岩试样，载样室左右两侧设置有底板非镂空的凹形槽结构的滑动护槽，滑动护槽落座于设置在承载底板中的滑轮上，以便滑动护槽在水平方向上左右移动；滑动护槽的左右两侧连接有测力计，测力计的另一端固定连接在不动块上，以便测量滑动护槽产生位移形变量；载样室顶侧面压有承压板，以便接触并均匀对试样施加下压力；承压板上设置有加载帽，加载帽向下施加载荷或形变通过承压板施加到试样上；加载帽上部设置有压力显示仪，以便测量加载帽向下施加的载荷；透水板放置在滑动护槽的底面上，滤纸分别放置在透水板和承压板的下侧，以便将试样中的水分排出，保留试样碎屑。

本发明涉及的测力计的主体结构包括量力环和百分表，分别测定横向位移和横向膨胀力。

本发明涉及的加载帽根据给定的载荷或者给定的形变下对承压板施压。

本发明涉及的承压板的左右长度大于滑动护槽和载样室的左右长度，承压板的前后宽度等于载样室的前后宽度。

本发明涉及的试样为75mm×75mm×150mm尺寸的长方体岩样。

本发明涉及的通过软岩膨胀性测定仪测定的步骤如下：

步骤一：取样及岩样的制取；将岩样按75mm×75mm×150mm尺寸切割好，长边根据土样现场的横向来确定；

步骤二：装样；先将相应尺寸的透水板和滤纸放在仪器底部，再将岩样放到滤纸上面，上面同样放上滤纸和透水板；

步骤三：将滑动护槽的和岩样的两侧相接触，下方的滑轮保持完好和润滑，以便滑动护槽可以流畅的滑动；

步骤四：竖向加压系统的安装；将上部的承压板与岩样接触，在承压板上部安装上加载冒用来施加给定的竖向荷载。

步骤五：侧向测力系统的安装；将侧向的测力系统顶在滑动护槽两侧，分别连接带有量力环和百分表的测力计，通过百分表的变化确定横向位移，通过量力环系数和位移测定侧向膨胀力大小。

用本发明提供的仪器和技术方法，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)一种侧向膨胀力及膨胀变形的测定仪及试验方法，开创性的对软岩的膨胀性做出了测定；为软岩的工程特性做出评判。

(2)一种侧向膨胀力及膨胀变形的测定仪及试验方法，与已有的粘性土的膨胀试验设备不同，已有的试验设备的边界调节为侧限条件下，圆状土样在竖向方向的胀缩实验，而此发明的测定对象扩大到软岩。

(3)一种侧向膨胀力及膨胀变形的测定仪及试验方法，与传统的测定仪器不同，此发明和试验方法可测定岩样的水平方向的膨胀变形和膨胀力，更加契合岩体的工程实际。

(4)在岩土试样的两侧都放置了高精度的测力计，可以精确却的测定岩样水平方向的横向变形量，亦可根据变形量和量力环系数测定膨胀力大小。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为测力计的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

实施例1：

本实施例涉及的软岩膨胀性测定仪的主体结构包括加载冒1、承压板2、测力计3、滑轮4、载样室5、透水板6、滑动护槽7、量力环8、百分表9、压力显示仪10、滤纸11、承载底板12、不动块13；长方形板状结构的承载底板12的两端连接有固定设置的不动块13；承载底板12上部设置有载样室5，载样室5中放置软岩试样，载样室5左右两侧设置有底板非镂空的凹形槽结构的滑动护槽7，滑动护槽7落座于设置在承载底板12中的滑轮4上，以便滑动护槽7在水平方向上左右移动；滑动护槽7的左右两侧连接有测力计3，测力计3的另一端固定连接在不动块13上，以便测量滑动护槽7产生位移形变量；载样室5顶侧面压有承压板2，以便接触并均匀对试样施加下压力；承压板2上设置有加载帽1，加载帽1向下施加载荷或形变通过承压板2施加到试样上，加载帽1上部设置有压力显示仪10，以便测量加载帽1向下施加的载荷；透水板6放置在滑动护槽7的底面上，滤纸11分别放置在透水板6和承压板2的下侧，以便将试样中的水分排出，保留试样碎屑。

本实施例涉及的测力计3的主体结构包括量力环8和百分表9，分别测定横向位移和横向膨胀力。

本实施例涉及的加载帽1根据给定的载荷或者给定的形变下对承压板11施压。

本实施例涉及的承压板2的左右长度大于滑动护槽7和载样室5的左右长度，承压板2的前后宽度等于载样室5的前后宽度。

本实施例涉及的试样为75mm×75mm×150mm尺寸的长方体岩样。

本实施例涉及的通过软岩膨胀性测定仪测定的步骤如下：

步骤一：取样及岩样的制取；将岩样按75mm×75mm×150mm尺寸切割好，长边根据土样现场的横向来确定；

步骤二：装样；先将相应尺寸的透水板6和滤纸11放在仪器底部，再将岩样放到滤纸上面，上面同样放上滤纸11和透水板6；

步骤三：将滑动护槽7的和岩样的两侧相接触，下方的滑轮4保持完好和润滑，以便滑动护槽7可以流畅的滑动；

步骤四：竖向加压系统的安装；将上部的承压板2与岩样接触，在承压板2上部安装上加载冒1用来施加给定的竖向荷载。

步骤五：侧向测力系统的安装；将侧向的测力系统顶在滑动护槽7两侧，分别连接带有量力环8和百分表9的测力计3，通过百分表9的变化确定横向位移，通过量力环8系数和位移测定侧向膨胀力大小。

进行膨胀类软岩的侧向膨胀性试验，则可根据现场的竖向荷载大小通过竖向荷载加压系统给定压力，在此压力下通过水平方向的测力计3测定侧向位移和变形；亦可在允许变形的前提条件测定能承受其竖向荷载。

本实施例提供了膨胀性软岩岩体在竖向荷载作用下侧向的膨胀变形和侧向膨胀力，和工程现场的契合度较高，为工程当中膨胀性软岩力学性能的掌握提供更准确的测定方法，并为软岩的侧向变形提供依据。

实施例2：

如图1至图2所示，一种软岩膨胀性测定仪，包括下部的支撑平台和上部的载样室5，上部有竖向荷载的加载帽1，该装置可以在特定荷载下加压，还可以在给定变形下加压，同时完成应变控制和应力控制两种加压模式；试样一般针对膨胀性软岩的岩样，为长方体，上面的竖向加载装置的承压板2尺寸宽度和岩样的宽度一样，长度比岩样的长边要略长，岩样尺寸为75mm×75mm×150mm的长方体岩样。

滑动槽护板7可以随着岩样的侧向变形发生移动。滑动槽护板为底板非镂空的凹型槽，座于滑轮上。两侧连接测力装置。岩样下方放置相同尺寸的透水板6，并在透水板上放上相应尺寸的滤纸11。

针对岩样的横向变形，测定侧向的横向位移和膨胀力，在滑动槽护板(7)两侧接触测力计；发生侧向位移测力计可以测定其变形量和膨胀力，测力计3由测力环和百分表组成，根据百分表测得岩样的变形位移根据量力环系数可的侧向的膨胀力大小。

本实施例涉及的测定步骤同实施例1。

Claims (5)

1.一种软岩侧向膨胀性测定仪，其特征在于其主体结构包括加载帽、承压板、测力计、滑轮、载样室、透水板、滑动护槽、压力显示仪、滤纸、承载底板、不动块；长方形板状结构的承载底板的两端连接有固定设置的不动块；承载底板上部设置有载样室，载样室中放置软岩试样，载样室左右两侧设置有底板非镂空的凹形槽结构的滑动护槽，滑动护槽落座于设置在承载底板中的滑轮上，以便滑动护槽在水平方向上左右移动；滑动护槽的左右两侧连接有测力计，测力计的另一端固定连接在不动块上，以便测量滑动护槽产生位移形变量；载样室顶侧面压有承压板，以便接触并均匀对试样施加下压力；承压板上设置有加载帽，加载帽向下施加载荷或形变通过承压板施加到试样上；加载帽上部设置有压力显示仪，以便测量加载帽向下施加的载荷；在岩样上下两侧依次放置滤纸和透水板，以便将试样中的水分排出，保留试样碎屑，所述的测力计的主体结构包括量力环和百分表，分别测定横向位移和横向膨胀力。

2.根据权利要求1所述的软岩侧向膨胀性测定仪，其特征在于所述的加载帽根据给定的载荷或者给定的形变下对承压板施压。

3.根据权利要求1所述的软岩侧向膨胀性测定仪，其特征在于所述的承压板的左右长度大于滑动护槽和载样室的左右长度，承压板的前后宽度等于载样室的前后宽度。

4.根据权利要求1所述的软岩侧向膨胀性测定仪，其特征在于所述的试样为75mm×75mm×150mm尺寸的长方体岩样。

5.根据权利要求1所述的软岩侧向膨胀性测定仪，其特征在于所述通过软岩膨胀性测定仪测定的步骤如下：

步骤一：取样及岩样的制取；将岩样按75mm×75mm×150mm尺寸切割好，长边根据土样现场的横向来确定；

步骤二：装样；先将相应尺寸的透水板和滤纸放在仪器底部，再将岩样放到滤纸上面，上面同样放上滤纸和透水板；

步骤三：将滑动护槽的和岩样的两侧相接触，下方的滑轮保持完好和润滑，以便滑动护槽可以流畅的滑动；

步骤四：竖向加压系统的安装；将上部的承压板与岩样接触，在承压板上部安装上加载帽用来施加给定的竖向荷载；

步骤五：侧向测力系统的安装；将侧向的测力系统顶在滑动护槽两侧，分别连接带有量力环和百分表的测力计，通过百分表的变化确定横向位移，通过量力环系数和位移测定侧向膨胀力大小。

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