CN114609363A - 多功能软岩崩解测定装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能软岩崩解测定装置及测试方法，包括水箱、加热部件、控温系统、水槽、容器和岩石碎屑颗粒筛选系统，岩石碎屑颗粒筛选系统包括旋转颗粒筛选系统和提升颗粒筛选系统，所述旋转颗粒筛选系统包括传动杆、旋转筛筒机构和转动动力装置，所述转动动力装置带动所述旋转筛筒机构在水平方向旋转；所述提升颗粒筛选系统包括提升筛筒机构、升降机构和提升动力装置，所述提升动力装置通过所述升降机构带动所述提升筛筒机构在所述容器的试验溶液中上下移动。通过本有利于分析研究水下不同流速、不同温度工况下软岩的崩解特征，能够为工程结构设计、地质灾害预测等提供更为全面、准确、可靠的建议。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种多功能软岩崩解测定装置及测试方法。
背景技术
在我国软岩分布比较广泛，是土木工程建设中不可避免的一类岩土体，主要有泥岩、粉砂岩、红砂岩、凝灰岩等类型，无论哪类软岩，决定定其物理力学特性的主要是粘土矿物，粘土矿物是粘结不同晶体矿物的胶结物，主要类型有蒙脱石、高岭石、伊利石等。由此组成的岩土体其胶结程度差，胶结物类型多为泥质胶结、砂质胶结，没有很强的抵抗水及抵抗风化的能力，遇水容易崩解软化、膨胀开裂。
对于软岩室内试验开始于1972年英国Franklin和Chandra开发的试验装置，随后Kongcagul与Ulusay（1999年）、 Czerewko与Cripps（2001年）、Erugler与Ulusay（2009年）对该试验进行细节上的讨论。国际岩石力学学会(ISRM)在1979年推荐该试验用于岩石耐崩解系数的测试。美国材料实验协会(ASTM)在1990年将该试验作为标准编入土工试验规范中。我国2015年发布的《岩石物理力学性质试验规程》DZ/T 0276.9-2015将该试验编入第9部分。目前该试验的存在以下不足：1）筛筒的孔径仅有2mm一种，难以构建岩石崩解颗粒累计曲线；2）试验设备没有控温装置，试验过程中水温偏差在±2℃，对试样影响较大。
由于上述的不足，使得规程中试验较难进行多级配不同工况的研究。为了能够更为精确、完整地进行岩石崩解试验，亟需研制出一种控温多级配崩解测定装置，实现试验设备制作便捷，试验方法简单、高效，可重复。发明内容
本发明提供一种多功能软岩崩解测定装置及测试方法，旨在解决的技术问题之一是：现有试验系统误差较大，且较难进行在不同工况下进行水流冲刷研究的技术问题。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种多功能软岩崩解测定装置，其包括：
水箱，其内用于盛装液体；
加热部件，所述加热部件设置于所述水箱内，其用于对所述水箱内的液体加热；
控温系统，所述控温系统与所述加热部件连接，其用于对液体加热的控制；
水槽和容器，所述水槽和容器设置于所述水箱内；
岩石碎屑颗粒筛选系统，其包括旋转颗粒筛选系统和提升颗粒筛选系统，所述旋转颗粒筛选系统包括传动杆、旋转筛筒机构和转动动力装置，所述传动杆和所述旋转筛筒机构横向设置，所述传动杆与所述旋转筛筒机构和所述转动动力装置连接，所述旋转筛筒机构内用于盛装岩石试样，且所述旋转筛筒机构设置于所述水槽上，由所述转动动力装置带动所述旋转筛筒机构在水平方向旋转；所述提升颗粒筛选系统包括提升筛筒机构、升降机构和提升动力装置，所述提升筛筒机构内用于盛装岩石试样，所述提升筛筒机构置于所述容器内并与所述升降机构连接，所述升降机构与所述提升动力装置连接，由所述提升动力装置通过所述升降机构带动所述提升筛筒机构在所述容器的试验溶液中上下移动。
进一步地，所述旋转筛筒机构和/或所述提升筛筒机构分别包括两个及以上的由内至外孔径依次变小的筛筒构成。
进一步地，所述旋转筛筒机构和/或所述提升筛筒机构中分别包括五个筛筒，其由外至内依次为0.5mm孔径冲孔筛筒、 1mm孔径冲孔筛筒、2mm孔径冲孔筛筒、5mm孔径冲孔筛筒、10mm孔径冲孔筛筒。
进一步地，所述旋转筛筒机构和/或所述提升筛筒机构中的各个筛筒分别通过限位装置进行固定连接。
进一步地，所述旋转筛筒机构和/或所述提升筛筒机构中的筛筒为不锈钢圆状冲孔筛筒。
进一步地，所述旋转筛筒机构和/或所述提升筛筒机构中的筛筒开口端设置挡板。
进一步地，所述升降机构包括与所述提升动力装置连接的可升降支架和与所述提升筛筒机构连接的杆件，所述可升降支架与所述杆件连接。
进一步地，还包括：
控制面板，其用于对所述控温系统、转动动力装置和提升动力装置的操作控制。
进一步地，所述控温系统的控温范围为0-50℃，温控精度0.5℃。
本发明还可以是：
一种软岩控温多级配崩解测试方法，其包括旋转试验步骤和提升试验步骤；
其中，旋转试验步骤包括：
步骤（a）：将软岩制成单块质量为40-60g试样，并将其放入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，在干燥器内冷却至室温；以及分别称重洁净筛筒的质量mr，其中r为筛筒半径；
步骤（b）：选用数量不少于10块，其干燥后的总质量为Md，Md在450-550g范围内，再将试样放入10mm孔径冲孔筛筒中，然后依次安装5mm孔径冲孔筛筒、2mm孔径冲孔筛筒、1mm孔径冲孔筛筒、0.5mm孔径冲孔筛筒和传动杆，筛筒之间安装限位装置；
步骤（c）：将水箱和水槽内注入水，在控制面板中设定试验温度，待水槽（3）内的水温度达到预设温度并保持恒温；
步骤（d）：将装有岩石试样的旋转筛筒机构放入水槽中，并连接转动装置，使水位在传动杆下1-3cm，设定筛筒转速15-30转/分钟，设定转动时间5-15分钟；
步骤（e）：将停止运动的旋转筛筒机构从水槽中取出，置入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，取出孔径为0.5mm、1mm、2mm、5mm和10mm的筛筒并分别称量筛筒加筛筒内残留试样的质量Midr；
步骤（f）：将含有残留试样的筛筒组装后放入水槽中，重复步骤（d）-（e），试验重复次数3-10次；
步骤（g）：计算耐崩解率系数
，其中i代表循环次数；
步骤（h）：绘制各次循环的级配曲线，得到曲线与x轴包围的颗粒级配面积Si，其中i为循环次数；
步骤（m）：得到崩解率系数
，其中i为循环次数，S为含量为100%与x轴包围的
面积；
提升试验步骤包括：
步骤（ⅰ）：将软岩放入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，在干燥器内冷却至室温称重，质量为Md；以及分别称重洁净筛筒的质量mr；
步骤（ⅱ）：将10mm、5mm、2mm、1mm和0.5mm的筛筒安装在杆件上，将岩石试样放入孔径为10mm的筛筒内；
步骤（ⅲ）：将水箱内注入液体，容器内注入试验溶液，并设定试验温度，待水箱内的液体温度恒定；
步骤（ⅳ）：将装有岩石试样的提升筛筒机构放入容器中，连接杆件与可升降支架，使提升筛筒机构提升至最高处时岩石试样仍全部浸泡在试验溶液中，设定提升筛筒机构提升速度60-4000mm/分钟，设定试验时间5-15分钟；
步骤（ⅴ）：将停止运动的提升筛筒机构从容器中取出，置入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，取出孔径为0.5mm、1mm、2mm、5mm和10mm的筛筒并分别称量筛筒加筛筒内残留试样的质量Midr；
步骤（ⅵ）：将装有残留试样的筛筒依次安装在杆件上并放入容器中，连接杆件与可升降支架，重复步骤（ⅳ）-(ⅴ)，试验重复次数3-10次；
步骤（ⅶ）：计算耐崩解率系数
，其中i代表循环次数；
步骤（ⅷ）：绘制各次循环的级配曲线，得到曲线与x轴包围的颗粒级配面积Si，其中i为循环次数；
步骤（ⅸ）：得到崩解率系数
，其中i为循环次数，S为含量为100%与x轴包围
的面积。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种多功能软岩崩解测定装置及测试方法，可最大程度的减少因机械破坏而产生的系统误差，并可快速获得不同流速、不同循环、不同温度下软岩崩解试验过程中颗粒级配曲线，实现动静崩解试验同步进行，有利于分析研究水下不同流速、不同温度工况下软岩的崩解特征，能够为工程结构设计、地质灾害预测等提供更为全面、准确、可靠的建议；其中，筛筒系统的多层设计既可以一次性获得不同颗粒级配的残留质量，又可以防止传统人工筛选造成的颗粒破碎而形成的不必要的误差；恒温水箱、自动控温系统、加热部件可最大程度减小试验过程中温度变化对试验结果的影响；本发明装置结构简单、易于产业化、操作方便、高效。
附图说明
为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1为根据本发明一个实施例的多功能软岩崩解测定装置的立体示意图。
图2为根据本发明一个实施例的多功能软岩崩解测定装置的俯视示意图。
图3为根据本发明一个实施例的多功能软岩崩解测定装置的正视示意图。
图4为根据本发明一个实施例的多功能软岩崩解测定装置的后视示意图。
图5为根据本发明一个实施例的多功能软岩崩解测定装置的岩石碎屑颗粒筛选系统的侧面示意图。
图6为根据本发明一个实施例的多功能软岩崩解测定装置的提升筛筒机构示意图。
图7为根据本发明一个实施例的多功能软岩崩解测定装置的旋转筛筒机构示意图。
图8为根据本发明一个实施例的多功能软岩崩解测定装置的筛筒结构示意图。
图9为根据本发明一个实施例的多功能软岩崩解测定装置的挡板结构示意图。
其中，附图标记对应的部件名称为：
1-控制面板，2-岩石碎屑颗粒筛选系统，2a-旋转颗粒筛选系统，2b-提升筛筒机构，3-水槽，4-水箱，5-控温系统，6-加热部件，7-容器，21-传动杆，22a-旋转筛筒机构，22b-提升筛筒机构，221-0.5mm孔径冲孔筛筒，222-1mm孔径冲孔筛筒，223-2mm孔径冲孔筛筒，224-5mm孔径冲孔筛筒，225-10mm孔径冲孔筛筒， 23-挡板， 231-插槽，24-限位装置，25-可升降支架，26-杆件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1至图7所示，一种多功能软岩崩解测定装置，其包括水箱4、加热部件6、控温系统5、水槽3、容器7、岩石碎屑颗粒筛选系统2；水箱4内用于盛装液体；所述加热部件6设置于所述水箱4内，其用于对所述水箱4内的液体加热；所述控温系统5与所述加热部件6连接，其用于对液体加热的控制；所述水槽3和容器7设置于所述水箱4内；岩石碎屑颗粒筛选系统2包括旋转颗粒筛选系统2a和提升颗粒筛选系统2b，所述旋转颗粒筛选系统2a包括传动杆21、旋转筛筒机构22a和转动动力装置，所述传动杆21和所述旋转筛筒机构22a横向设置，所述传动杆21与所述旋转筛筒机构22a和所述转动动力装置连接，所述旋转筛筒机构22a内用于盛装岩石试样，且所述旋转筛筒机构22a设置于所述水槽3上，由所述转动动力装置带动所述旋转筛筒机构22 a在水平方向旋转；所述提升颗粒筛选系统2b包括提升筛筒机构22b、升降机构和提升动力装置，所述提升筛筒机构22b内用于盛装岩石试样，所述提升筛筒机构22b置于所述容器7内并与所述升降机构连接，所述升降机构与所述提升动力装置连接，由所述提升动力装置通过所述升降机构带动所述提升筛筒机构22b在所述容器7的试验溶液中上下移动。
其中，水箱4中的液体一般选择水，通过控温系统5的调整使水箱4保持恒温。水箱4中根据实际需要，也可选择加入其他液体。水箱4可采用亚克力有机玻璃等材料制成。
水槽3可优选采用不锈钢制成，以及为了方便对水槽3的固定，可在所述水箱4内设置用于固定所述水槽3的U形槽。
所述容器7优先采用量杯，但本发明并不局限于此，也还可采用其他容器。量杯一般采用玻璃制成。容器7外侧一般设置固定装置，该固定装置用于固定在恒温水箱4中，容器7若设置为圆形，则固定装置也设置为圆形固定装置。
图1和图2还示出了用于操作的控制面板1的结构，通过控制面板1以对所述控温系统5和所述动力装置的进行控制。控制面板1可包括电子显示器和调控按钮，可进行温度、转速、试验时间的调整。
所述控温系统5与控制面板1连接，将测量温度与预设温度对比，自动调节加热开关，所述加热部件6的材料内部为导热丝，外部为陶瓷保护层，与自动控温系统5连接，对水溶液加热。
控温系统5优选采用自动控温，也可采用其他控温方式。为了较好的进行后期实验，一优选方式是将所述控温系统5的控温范围选择为0-50℃，温控精度选择为0.5℃。
旋转筛筒机构22a和/或提升筛筒机构22b可采用多层结构，可至少为两个筛筒，每个筛筒上均设置筛孔，其筛孔由内至外孔径依次变小，即内侧筛筒上的筛孔尺寸大于外侧筛筒上的筛孔尺寸。
如图8所示，图8示出了一种多层级的筛筒结构，该结构包括了五个筛筒，其由内至外孔径依次为10mm、5mm、2mm、1mm和0.5mm。具体地，由外至内依次为0.5mm孔径冲孔筛筒221、 1mm孔径冲孔筛筒222、2mm孔径冲孔筛筒223、5mm孔径冲孔筛筒224、10mm孔径冲孔筛筒225。
结合图6所示，图6示出了提升颗粒筛选系统2b一优选方案，其包括与所述提升动力装置连接的可升降支架25和与所述提升筛筒机构22b连接的杆件26，所述可升降支架25与所述杆件26连接。其杆件26可竖直设置，可升降支架25上端可呈弧形弯曲后与杆件26上端连接，杆件26下端与提升筛筒机构22b连接。杆件26和可升降支架25之间可以采用可拆卸连接，以方便拆卸。
对于杆件26和可升降支架25的材质，其一般优先采用金属，即金属杆件、可升降金属支架，但其材质并不局限于此。
再结合图7所示，旋转筛筒机构22a中各个筛筒分别通过限位装置24与传动杆21固定连接。即通过限位装置24将各个筛筒进行固定。但是，旋转筛筒机构22a包括但不限于0.5mm孔径冲孔筛筒221、 1mm孔径冲孔筛筒222、2mm孔径冲孔筛筒223、5mm孔径冲孔筛筒224、10mm孔径冲孔筛筒225进行组装，旋转筛筒机构22b的各筛筒之间可通过设置限位装置以限制各筛筒的位置，以防止各筛筒在试验过程中相互碰撞。提升筛筒机构22b中设置的多层筛筒可采用与旋转筛筒机构22a相同或不同均可。
所述旋转筛筒机构22a和提升筛筒机构22b中的筛筒可优选不锈钢圆状冲孔筛筒。
如图9所示，可在旋转筛筒机构22a中的筛筒开口端设置挡板23，即在筛筒开口处设置插齿，用于插入挡板23上的插槽231，便于在筛筒22转动时进行固定。提升筛筒机构22b中的筛筒可采用类似结构，也可采用其他结构。
以及可在传动杆21中间段与挡板23、筛筒机构22连接处设置翼状突起，以用于带动筛筒机构22和挡板23转动。
一种应用上述实施例的多功能软岩崩解测定装置的测试方法，其包括旋转试验步骤和提升试验步骤；
其中，旋转试验步骤包括：
步骤（a）：按照试验方案中所需软岩种类进行采样，例如可在在野外或钻孔岩心中选取新鲜软岩，密封包装；将所得软岩制成单块质量为40-60g试样，可将该试样制成浑圆形试样，并将其放入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，在干燥器内冷却至室温称重；以及分别称重洁净筛筒的质量mr，其中r为筛筒半径；
步骤（b）：选用数量不少于10块，其干燥后的总质量为Md，Md在450-550g范围内，再将试样放入10mm孔径冲孔筛筒225中，然后依次安装5mm孔径冲孔筛筒224、2mm孔径冲孔筛筒223、1mm孔径冲孔筛筒222、0.5mm孔径冲孔筛筒221和传动杆21，筛筒22之间安装限位装置24；
步骤（c）：将水箱4内注入水，其可以是自来水或水溶液等；水槽3内也注入水，其可以蒸馏水、自来水、海水、河水等；在控制面板1中设定试验温度，该试验温度可以是20℃；待水槽3内蒸馏水温度达到预设温度并保持恒温；
步骤（d）：将装有岩石试样的旋转筛筒机构22a放入水槽3中，并连接转动装置，使水位在传动杆21下1-3cm，优选2cm，设定筛筒转速15-30转/分钟，优选15-30转/分钟，设定转动时间5-15分钟，优选10分钟；
步骤（e）：将停止运动的旋转筛筒机构22a从水槽3中取出，置入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，取出孔径为0.5mm、1mm、2mm、5mm和10mm的筛筒并分别称量筛筒加筛筒内残留试样的质量Midr，其中i代表循环次数，r为筛筒半径，d代表烘干；
步骤（f）：将含有残留试样的筛筒组装后放入水槽3中，重复（d）-（e），试验重复次数3-10次，优选5次；
步骤（g）：计算耐崩解率系数
，其中i代表循环次数；
步骤（h）：绘制各次循环的级配曲线，得到曲线与x轴包围的颗粒级配面积Si，其中i为循环次数；
步骤（m）：得到崩解率系数，其中i为循环次数，S为含量为100%与x轴包围的面积。
提升试验步骤包括：
步骤（ⅰ）：将软岩放入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，在干燥器内冷却至室温称重，质量为Md；以及分别称重洁净筛筒的质量mr；
步骤（ⅱ）：将10mm、5mm、2mm、1mm和0.5mm的筛筒安装在杆件26上，将岩石试样放入孔径为10mm的筛筒内；
步骤（ⅲ）：将水箱4内注入液体，容器7内注入试验溶液，并设定试验温度，待水箱4内的液体温度恒定；
步骤（ⅳ）：将装有岩石试样的提升筛筒机构22b放入容器7中，连接杆件26与可升降支架25，使提升筛筒机构22 b提升至最高处时岩石试样仍全部浸泡在试验溶液中，设定提升筛筒机构22 b提升速度60-4000mm/分钟，设定试验时间5-15分钟；
步骤（ⅴ）：将停止运动的提升筛筒机构22 b从容器7中取出，置入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，取出孔径为0.5mm、1mm、2mm、5mm和10mm的筛筒并分别称量筛筒加筛筒内残留试样的质量Midr；
步骤（ⅵ）：将装有残留试样的筛筒依次安装在杆件26上并放入容器7中，连接杆件26与可升降支架25，重复（ⅳ）-(ⅴ)，试验重复次数3-10次；
步骤（ⅶ）：计算耐崩解率系数
，其中i代表循环次数；
步骤（ⅷ）：绘制各次循环的级配曲线，得到曲线与x轴包围的颗粒级配面积Si，其中i为循环次数；
步骤（ⅸ）：得到崩解率系数
，其中i为循环次数，S为含量为100%与x轴包围
的面积。
实施例1
在野外或钻孔岩心中选取新鲜软岩，密封包装；
将软岩制成单块质量为50g浑圆形试样，并放入108℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，在干燥器内冷却至室温；
分别称重洁净筛筒的质量mr，其中r为筛筒半径；
将质量M在500g且数量不少于10块的试样放入10mm孔径冲孔筛筒225中，然后依次安装5mm孔径冲孔筛筒224、2mm孔径冲孔筛筒223、1mm孔径冲孔筛筒222、0.5mm孔径冲孔筛筒221、传动杆21，筛筒22之间安装限位装置24；
向水箱4注入自来水，水槽3中注入蒸馏水，在控制面板1中设定试验温度为20℃，待水槽3内蒸馏水温度达到预设温度并保持恒温；
将装有试样的筛筒22放入在水槽内，并连接转动装置，使水位在连接杆21下约2cm，设定筛筒转速20转/分钟，设定转动时间10分钟，开始进行崩解试验；
将停止转动的筛筒从水槽7中取出，置入108℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，取出0.5mm孔径冲孔筛筒221、1mm孔径冲孔筛筒222、2mm孔径冲孔筛筒223、5mm孔径冲孔筛筒224、10mm孔径冲孔筛筒225分别称量筛筒加筛筒内残留试样的质量Midr，其中i代表循环次数，r为筛筒半径，d代表烘干；
将含有残留试样的筛筒组2装后放入水槽7，重复上述步骤，试验重复次数5次；
绘制各次循环的级配曲线，得到曲线与x轴包围的颗粒级配面积Si，其中i为循环次数；
崩解率系数
，其中i为循环次数，S为含量为100%与x轴包围的面积。
耐崩解系数
，其中i代表循环次数；
实施例2
基于本发明进行《岩石物理力学性质试验规程（DZ/T 0276.9-215）》中规定的岩石崩解试验，试验步骤与实施例1基本相同，最大区别在于筛筒22中只保留2mm孔径冲孔筛筒223，该试验仅能得到耐崩解系数；
耐崩解系数
，其中M2dr为第2次循环烘干后筛筒与残余物的总
质量，mr为洁净筛筒质量。
实施例3
基于本发明进行不同温度软岩崩解率系数和耐崩解系数测试方法。本实施例与实施例1基本相同，最大区别在于设定15℃、20℃、25℃、30℃、35℃等不同温度，每个温度下进行依次实施例1的试验，该试验可以研究温度对软岩崩解的加速作用。
实施例4
基于本发明进行水流冲刷软岩的崩解率系数和耐崩解系数测试方法；
野外选取新鲜软岩，用黑色塑料袋密封防止风化和水分蒸发；
室内将软岩加工成长宽高不大于40mm的试样，形状为立方形，称重质量M；
将加工好的试样放入107℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，在干燥器内冷却至室温称重，质量为Md，其中d代表烘干；
分别称重洁净筛筒的质量mr，其中r为筛筒半径；
将10mm孔径冲孔筛筒225、5mm孔径冲孔筛筒224、2mm孔径冲孔筛筒223、1mm孔径冲孔筛筒222、0.5mm孔径冲孔筛筒221用限位装置21依次固定在金属杆件23上，将烘干样品放入 10mm孔径冲孔筛筒225；
向水箱4注入自来水，量杯中注入蒸馏水（海水、河水、自来水），量杯内蒸馏水应保证筛筒提升至最高处，试验样品仍完全浸泡在溶液内，在控制面板1中设定试验温度20℃，待量杯内蒸馏水温度达到预设温度并保持恒温；
将筛筒放入量杯中，连接杆件26与可升降支架25，在控制面板1上设定提升速度2000mm/分钟，试验时间10分钟，开始试验；
提升停止后，将筛筒连同杆件26取下，置入106℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，轻轻取下0.5mm孔径冲孔筛筒221、1mm孔径冲孔筛筒222、2mm孔径冲孔筛筒223、5mm孔径冲孔筛筒224、10mm孔径冲孔筛筒225分别称量筛筒加筛筒内残留试样的质量Midr，其中i代表循环次数，r为筛筒半径，d代表烘干；
将装有残留试样的筛筒2依次安装在金属杆件26上放入量杯7中，连接金属杆件26与可升降金属支架25，重复(d)-(e)，试验重复次数10次；
耐崩解系数
，其中i代表循环次数；
绘制各次循环的级配曲线，得到曲线与x轴包围的颗粒级配面积Si，其中i为循环次数；
崩解率系数
，其中i为循环次数，S为含量为100%与x轴包围的面积。
实施例5
基于本发明进行静态软岩的崩解率系数和耐崩解系数测试方法，本实施例与实施例4基本相同，最大区别在于提升速度设置为0mm/分钟，试验时间设置为0分钟，仅设置试验温度，试样浸泡时间可根据试验目的确定。
实施例6
基于本发明进行静、动态软岩崩解试验，本实施例为实施例1和实施例4的组合，该试验可以对崩解试验中筛筒22转动对试样崩解的影响进行研究。
综上而言，不仅可以进行《岩石物理力学性质试验规程（DZ/T 0276.9-215）》中规定的岩石崩解试验，还可以进行不同水温岩石崩解试验，试验的结果具有更好的对比性和准确性，为工程结构设计、地质灾害预测等提供准确的可靠建议。本装置结构简单、易于产业化、操作方便，不仅可以进行相关规程的崩解试验，还可进行不同工况的科学、生产研究。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、 “实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (10)
1.一种多功能软岩崩解测定装置，其特征在于包括：
水箱（4），其内用于盛装液体；
加热部件（6），所述加热部件（6）设置于所述水箱（4）内，其用于对所述水箱（4）内的液体加热；
控温系统（5），所述控温系统（5）与所述加热部件（6）连接，其用于对液体加热的控制；
水槽（3）和容器（7），所述水槽（3）和容器（7）设置于所述水箱（4）内；
岩石碎屑颗粒筛选系统（2），其包括旋转颗粒筛选系统（2a）和提升颗粒筛选系统（2b），所述旋转颗粒筛选系统（2a）包括传动杆（21）、旋转筛筒机构（22a）和转动动力装置，所述传动杆（21）和所述旋转筛筒机构（22a）横向设置，所述传动杆（21）与所述旋转筛筒机构（22a）和所述转动动力装置连接，所述旋转筛筒机构（22a）内用于盛装岩石试样，且所述旋转筛筒机构（22a）设置于所述水槽（3）上，由所述转动动力装置带动所述旋转筛筒机构（22 a）在水平方向旋转；所述提升颗粒筛选系统（2b）包括提升筛筒机构（22b）、升降机构和提升动力装置，所述提升筛筒机构（22b）内用于盛装岩石试样，所述提升筛筒机构（22b）置于所述容器（7）内并与所述升降机构连接，所述升降机构与所述提升动力装置连接，由所述提升动力装置通过所述升降机构带动所述提升筛筒机构（22b）在所述容器（7）的试验溶液中上下移动。
2.根据权利要求1所述的多功能软岩崩解测定装置，其特征在于所述旋转筛筒机构（22a）和/或所述提升筛筒机构（22b）分别包括两个及以上的由内至外孔径依次变小的筛筒构成。
3.根据权利要求1或2所述的多功能软岩崩解测定装置，其特征在于所述旋转筛筒机构（22a）和/或所述提升筛筒机构（22b）中分别包括五个筛筒，其由外至内依次为0.5mm孔径冲孔筛筒（221）、 1mm孔径冲孔筛筒（222）、2mm孔径冲孔筛筒（223）、5mm孔径冲孔筛筒（224）、10mm孔径冲孔筛筒（225）。
4.根据权利要求1或2所述的多功能软岩崩解测定装置，其特征在于所述旋转筛筒机构（22a）和/或所述提升筛筒机构（22b）中的各个筛筒分别通过限位装置（24）进行固定连接。
5.根据权利要求1所述的多功能软岩崩解测定装置，其特征在于所述旋转筛筒机构（22a）和/或所述提升筛筒机构（22b）中的筛筒为不锈钢圆状冲孔筛筒。
6.根据权利要求1所述的多功能软岩崩解测定装置，其特征在于所述旋转筛筒机构（22）和/或所述提升筛筒机构（22b）中的筛筒开口端设置挡板（23）。
7.根据权利要求1所述的多功能软岩崩解测定装置，其特征在于所述升降机构包括与所述提升动力装置连接的可升降支架（25）和与所述提升筛筒机构（22b）连接的杆件（26），所述可升降支架（25）与所述杆件（26）连接。
8.根据权利要求5或6所述的多功能软岩崩解测定装置，其特征在于还包括：
控制面板（1），其用于对所述控温系统（5）、转动动力装置和提升动力装置的操作控制。
9.根据权利要求1所述的多功能软岩崩解测定装置，其特征在于所述控温系统（5）的控温范围为0-50℃，温控精度0.5℃。
10.一种应用如权利要求1-9任一项所述多功能软岩崩解测定装置的测试方法，其特征在于包括旋转试验步骤和提升试验步骤；
其中，旋转试验步骤包括：
步骤（a）：将软岩制成单块质量为40-60g试样，并将其放入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，在干燥器内冷却至室温；以及分别称重洁净筛筒的质量mr，其中r为筛筒半径；
步骤（b）：选用数量不少于10块，其干燥后的总质量为Md，Md在450-550g范围内，再将试样放入10mm孔径冲孔筛筒（225）中，然后依次安装5mm孔径冲孔筛筒（224）、2mm孔径冲孔筛筒（223）、1mm孔径冲孔筛筒（222）、0.5mm孔径冲孔筛筒（221）和传动杆（21），筛筒（22）之间安装限位装置（24）；
步骤（c）：将水箱（4）和水槽（3）内注入水，在控制面板（1）中设定试验温度，待水槽（3）内的水温度达到预设温度并保持恒温；
步骤（d）：将装有岩石试样的旋转筛筒机构（22a）放入水槽（3）中，并连接转动装置，使水位在传动杆（21）下1-3cm，设定筛筒转速15-30转/分钟，设定转动时间5-15分钟；
步骤（e）：将停止运动的旋转筛筒机构（22 a）从水槽（3）中取出，置入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，取出孔径为0.5mm、1mm、2mm、5mm和10mm的筛筒并分别称量筛筒加筛筒内残留试样的质量Midr；
步骤（f）：将含有残留试样的筛筒组装后放入水槽（3）中，重复（d）-（e），试验重复次数3-10次；
步骤（g）：计算耐崩解率系数
，其中i代表循环次数；
步骤（h）：绘制各次循环的级配曲线，得到曲线与x轴包围的颗粒级配面积Si，其中i为循环次数；
步骤（m）：得到崩解率系数
，其中i为循环次数，S为含量为100%与x轴包围的面
积；
提升试验步骤包括：
步骤（ⅰ）：将软岩放入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，在干燥器内冷却至室温称重，质量为Md；以及分别称重洁净筛筒的质量mr；
步骤（ⅱ）：将10mm、5mm、2mm、1mm和0.5mm的筛筒安装在杆件（26）上，将岩石试样放入孔径为10mm的筛筒内；
步骤（ⅲ）：将水箱（4）内注入液体，容器（7）内注入试验溶液，并设定试验温度，待水箱（4）内的液体温度恒定；
步骤（ⅳ）：将装有岩石试样的提升筛筒机构（22b）放入容器（7）中，连接杆件（26）与可升降支架（25），使提升筛筒机构（22 b）提升至最高处时岩石试样仍全部浸泡在试验溶液中，设定提升筛筒机构（22 b）提升速度60-4000mm/分钟，设定试验时间5-15分钟；
步骤（ⅴ）：将停止运动的提升筛筒机构（22 b）从容器（7）中取出，置入105℃-110℃温度下的干燥箱中烘干并恒重，取出孔径为0.5mm、1mm、2mm、5mm和10mm的筛筒并分别称量筛筒加筛筒内残留试样的质量Midr；
步骤（ⅵ）：将装有残留试样的筛筒依次安装在杆件（26）上并放入容器（7）中，连接杆件（26）与可升降支架（25），重复（ⅳ）-(ⅴ)，试验重复次数3-10次；
步骤（ⅶ）：计算耐崩解率系数
，其中i代表循环次数；
步骤（ⅷ）：绘制各次循环的级配曲线，得到曲线与x轴包围的颗粒级配面积Si，其中i为循环次数；
步骤（ⅸ）：得到崩解率系数
，其中i为循环次数，S为含量为100%与x轴包围的面
积。
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