CN204789110U - 一种用于岩石干湿循环的实验装置 - Google Patents

Abstract

一种用于岩石干湿循环的实验装置，包括电脑、水箱和试验箱，水箱上方设有试验箱，试验箱内设有岩样固定装置，水箱内设有旋转盘，旋转盘上设有重力感应器，旋转盘设在岩样固定装置下方；岩样固定装置上固定岩样，岩样上设置岩石水分感应片，岩石水分感应片与电脑通过检测线路连接；水箱内还设有水压控制调节系统，试验箱内设有温度控制调节系统和气压控制调节系统。通过采用上述结构，将岩样的干燥和饱水试验合二为一，且实现岩样对水的干渴程度的测量，大大节约了实验过程所需要的时间；并且实现了常压、非常压和真空的各种气压条件无障碍选择，能够针对实验所需要的条件进行试验箱调节；避免外界因素对岩样的干扰，进而保证所测得的数据的精确度。

Description

一种用于岩石干湿循环的实验装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程实验检测领域，特别是一种用于岩石干湿循环的实验装置。

背景技术

干湿循环对岩石力学特性影响的传统测试方法，是将岩样全部浸入水中自由呼吸48小时后取出，并放入干燥箱，在45℃条件下干燥24小时后取出，此为一个“干燥—饱水”循环过程，岩样经过若干次干湿循环过程后再测试其力学性能。此方法将干燥和饱水试验分为两个独立的试验过程，且无法测定干燥后的岩样对水的干渴程度。更重要的是，干燥季节的昼夜交替导致的温差变化和高温季节降雨影响着岩石本身的干湿循环过程，在已有的岩石干湿循环力学实验中对温度变化的考虑较少。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于岩石干湿循环的实验装置，实现岩石干湿循环实验过程中，“干燥—饱水”的一步化，避免外界环境因素对岩样造成影响，导致检测结果不准确的情况。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于岩石干湿循环的实验装置，包括电脑、水箱和试验箱，水箱上方设有试验箱，试验箱内设有岩样固定装置，水箱内设有旋转盘，旋转盘上设有重力感应器，旋转盘设在岩样固定装置下方；

岩样固定装置上固定岩样，岩样上设置岩石水分感应片，岩石水分感应片与电脑通过检测线路连接；

水箱内还设有水压控制调节系统，试验箱内设有温度控制调节系统和气压控制调节系统。

优选的方案中，所述的水压控制调节系统包括水压控制器、水压检测探头和压力表，水压检测探头位于水箱底部，且水压检测探头与水箱外部的水压控制器连接。

优选的方案中，所述的水压控制器采用D502/7DK水压控制器，能够对水箱内水压进行调节并始终保证处于设定值。

优选的方案中，所述的温度控制调节系统包括温度控制器、加热棒和测温探头，加热棒和测温探头通过检测线路与温度控制器连接。

优选的方案中，所述的温度控制器采用TC-05B温度控制器，能够控制加热棒加热试验箱内温度至设定温度。

优选的方案中，所述的试验箱上设有出气口和进气口，出气口和进气口上分别设有第一阀门和第二阀门，出气口上还设有气压表和抽真空仪，进气口上还设有空气干燥囊。

优选的方案中，所述的试验箱顶面上设有顶盖。

优选的方案中，所述的水箱上设有第一开关和第二开关，第一开关与旋转盘连接并控制旋转盘在水平方向上移动，第二开关与岩样固定装置连接并控制岩样固定装置对岩样进行夹紧和松开。

优选的方案中，所述的岩样固定装置采用塑性橡胶材质制作。

本实用新型提供的一种用于岩石干湿循环的实验装置，通过采用上述结构，将岩样的干燥和饱水试验合二为一，且实现岩样对水的干渴程度的测量，大大节约了实验过程所需要的时间；并且实现了常压、非常压和真空的各种气压条件无障碍选择，能够针对实验所需要的条件进行试验箱调节，使结果更加精确；本实用新型试验箱与外界隔绝，形成一个封闭空间对岩样进行检测，避免外界因素对岩样的干扰，进而保证所测得的数据的精确度。通过采集干湿循环作用下，水的上升路径随着循环次数变化、上升速率变化、岩石质量变化的数据，以此可以综合判断岩石裂隙的发育情况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图中：电脑1，水箱2，旋转盘3，温度控制器4，加热棒5，岩石水分感应片6，岩样7，出气口8，第一阀门9，气压表10，抽真空仪11，顶盖12，试验箱13，岩样固定装置14，空气干燥囊15，第二阀门16，进气口17，第一开关18，第二开关19，重力感应器20，水压表21，水压控制器22，水压检测探头23，测温探头24。

具体实施方式

如图中，一种用于岩石干湿循环的实验装置，包括电脑1、水箱2和试验箱13，其特征是：水箱2上方设有试验箱13，试验箱13内设有岩样固定装置14，水箱2内设有旋转盘3，旋转盘3上设有重力感应器20，旋转盘3设在岩样固定装置14下方；

岩样固定装置14上固定岩样7，岩样7上设置岩石水分感应片6，岩石水分感应片6与电脑1通过检测线路连接；

水箱2内还设有水压控制调节系统，试验箱13内设有温度控制调节系统和气压控制调节系统。

优选的方案中，所述的水压控制调节系统包括水压控制器22、水压检测探头23和压力表21，水压检测探头23位于水箱2底部，且水压检测探头23与水箱2外部的水压控制器22连接。

优选的方案中，所述的水压控制器22采用D502/7DK水压控制器，能够对水箱内水压进行调节并始终保证处于设定值。通过设置的水压控制器，控制水箱内水压，在岩样吸水过程中，保证岩样底部始终与水接触，保证吸水过程的正常进行。

优选的方案中，所述的温度控制调节系统包括温度控制器4、加热棒5和测温探头24，加热棒5和测温探头24通过检测线路与温度控制器4连接。

优选的方案中，所述的温度控制器4采用TC-05B温度控制器，能够控制加热棒5加热试验箱13内温度至设定温度。通过设置温度控制器，对试验箱内温度进行监控控制，使实验过程中的干燥过程正常进行。

优选的方案中，所述的试验箱13上设有出气口8和进气口17，出气口8和进气口17上分别设有第一阀门9和第二阀门16，出气口8上还设有气压表10和抽真空仪11，进气口17上还设有空气干燥囊15。通过进气口与出气口对岩样干燥生成的水蒸气排出，保证干燥效率，所设置的空气干燥囊保证了进入的空气的干燥，而设置的抽真空仪则用于实验的不同气压需求下，对试验箱内气压进行调节。

优选的方案中，所述的试验箱13顶面上设有顶盖12。通过顶盖放置岩样与岩石水分感应片。

优选的方案中，所述的水箱2上设有第一开关18和第二开关19，第一开关18与旋转盘3连接并控制旋转盘3在水平方向上移动，第二开关19与岩样固定装置14连接并控制岩样固定装置14对岩样7进行夹紧和松开。

优选的方案中，所述的岩样固定装置14采用塑性橡胶材质制作。为保证水箱内的水不会进入试验箱内，用塑性橡胶材质制作岩样固定装置，使其紧贴岩样，避免水从岩样固定装置与岩样之间的缝隙流进试验箱内。

实施例1：

试验开始前，第一开关和第二开关处于关闭状态。此时开启电脑，打开试验箱上方的顶盖，将粘贴设有岩石水分感应片的岩样放入试验箱内，并使岩样位于旋转盘上，关闭顶盖之后通过重力感应器对岩样重量进行检测。

通过温度控制器设置试验箱内温度值，加热棒此时开始加热，使试验箱内部温度达到设定值，同时开启进气口与出气口，使外界的空气进入带走岩样产生的水蒸气，经过一段时间的干燥之后，关闭进气口与出气口，根据试验所需要的压强条件，对试验箱内气压进行调节。若需要大于外界气压的气压条件，则开启进气口，关闭出气口，通过气压表来确定试验箱内部气压是否达到要求；若需要小于外界气压或真空的气压条件，则关闭进气口与出气口后通过抽真空仪进行抽气，使试验箱内部气压满足要求。

然后通过水压控制器设置水压值，开启第二开关，使岩样固定装置固定住岩样，再开启第一开关，使旋转盘水平方向上移动，此时岩样底部与水箱内的水接触，干燥过的岩样开始吸水，水压检测探头则全程对水压进行监控并对水压控制器进行反馈，保证水箱内的水始终保证与岩样底部接触，通过水压表辅助显示水箱内水压值。

吸水过程中，岩样上的岩石水分感应片对岩样内的水分含量进行检测，并将数据传输至电脑上。

当岩样不再吸水时，关闭第一开关后再关闭第二开关，旋转盘水平移动至岩样下方后，岩样固定装置松开岩样，然后对此时的岩样重量进行检测。

通过重复上述步骤，实现岩石干湿循环的实验。

通过采用上述结构，将干燥和饱水试验合二为一，且实现岩样对水的干渴度的测量。同时实现了岩石中水分随时间上升的高度和各部位岩石含水量多少随时间变化的实时数据采集、岩石质量随干湿循环作用的劣化实时监测、各种气压条件无障碍选择、干湿循环作用下，水的上升路径随着循环次数变化、上升速率变化、岩石质量变化的数据，以此可以综合判断岩石裂隙的发育情况。使试验所需时间更少，数据更加精确。根据n条岩石水分感应片在时间t内感应到的水分上升高度为h_i，则岩石的干渴程度 $e\left(t\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_1^n{h}_i}{n\·t}.$

Claims (9)

1.一种用于岩石干湿循环的实验装置，包括电脑（1）、水箱（2）和试验箱（13），其特征是：水箱（2）上方设有试验箱（13），试验箱（13）内设有岩样固定装置（14），水箱（2）内设有旋转盘（3），旋转盘（3）上设有重力感应器（20），旋转盘（3）设在岩样固定装置（14）下方；

岩样固定装置（14）上固定岩样（7），岩样（7）上设置岩石水分感应片（6），岩石水分感应片（6）与电脑（1）通过检测线路连接；

水箱（2）内还设有水压控制调节系统，试验箱（13）内设有温度控制调节系统和气压控制调节系统。

2.根据权利要求1所述的一种用于岩石干湿循环的实验装置，其特征是：所述的水压控制调节系统包括水压控制器（22）、水压检测探头（23）和压力表（21），水压检测探头（23）位于水箱（2）底部，且水压检测探头（23）与水箱（2）外部的水压控制器（22）连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于岩石干湿循环的实验装置，其特征是：所述的水压控制器（22）采用D502/7DK水压控制器，能够对水箱内水压进行调节并始终保证处于设定值。

4.根据权利要求1所述的一种用于岩石干湿循环的实验装置，其特征是：所述的温度控制调节系统包括温度控制器（4）、加热棒（5）和测温探头（24），加热棒（5）和测温探头（24）通过检测线路与温度控制器（4）连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于岩石干湿循环的实验装置，其特征是：所述的温度控制器（4）采用TC-05B温度控制器，能够控制加热棒（5）加热试验箱（13）内温度至设定温度。

6.根据权利要求1所述的一种用于岩石干湿循环的实验装置，其特征是：所述的试验箱（13）上设有出气口（8）和进气口（17），出气口（8）和进气口（17）上分别设有第一阀门（9）和第二阀门（16），出气口（8）上还设有气压表（10）和抽真空仪（11），进气口（17）上还设有空气干燥囊（15）。

7.根据权利要求1所述的一种用于岩石干湿循环的实验装置，其特征是：所述的试验箱（13）顶面上设有顶盖（12）。

8.根据权利要求1所述的一种用于岩石干湿循环的实验装置，其特征是：所述的水箱（2）上设有第一开关（18）和第二开关（19），第一开关（18）与旋转盘（3）连接并控制旋转盘（3）在水平方向上移动，第二开关（19）与岩样固定装置（14）连接并控制岩样固定装置（14）对岩样（7）进行夹紧和松开。

9.根据权利要求1所述的一种用于岩石干湿循环的实验装置，其特征是：所述的岩样固定装置（14）采用塑性橡胶材质制作。