CN209911196U - 一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，属于岩石测试技术领域，结构上由封盖、浸水桶体、动水施加装置和地应力模拟装置组成，整体装置模块化，结构新颖，既可分开试验，分别测出几者各自对岩石吸水性的影响，也可以灵活的组合模拟复杂多变的浸水环境，综合考虑对岩石吸水性的影响。本实用新型与其他测量岩石吸水性的仪器相比，便于装拆，操作简单，对试验进程的多元化控制更加清晰明确，满足了岩石在不同地应力、水压力、水流速度等多种复杂浸水环境条件下吸水性规律的研究。

Description

一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置

技术领域

本实用新型属于岩石测试技术领域，涉及一种岩石吸水试验装置，具体的说是涉及一种模拟岩石在复杂浸水环境下，可测定岩石吸水性规律的吸水试验装置。

背景技术

房屋建筑、基坑、隧道、边坡、水利等工程建设领域中常会涉及到岩体的稳定性问题。岩石内部通常具有一定的空隙，因此具有吸水性。岩石吸水后会产生软化现象，是影响工程岩体强度和变形破坏的重要因素。因此，针对岩石吸水软化规律的研究是极其必要的，而如何测定岩石的吸水性规律是研究岩石吸水软化规律的基础。现在对于岩石吸水性的测试通常是通过自由吸水试验进行，即在常压静水条件下测试岩石的吸水率。而岩石赋存于一定的地质环境中，浸水环境往往比较复杂，如受到地应力、水压力以及水流速度的影响。以上这些因素对岩石的吸水性均具有一定的影响，而现有的试验仪器无法满足以上复杂浸水条件下岩石的吸水性试验。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对目前现有的试验仪器无法满足复杂浸水条件下岩石的吸水性试验的不足，提出一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，通过该试验装置可实现岩石在不同地应力、水压力以及水流速度等单一或多种组合条件下的吸水试验。

本实用新型的技术方案是：一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，其特征在于：所述吸水试验装置由封盖、浸水桶体、动水施加装置和地应力模拟装置构成；

所述封盖顶部设有提手、压力表、排气阀和充气加压口，所述封盖顶部边缘处均布设有第一螺栓过孔，所述封盖底部设有卡槽，所述浸水桶体顶部边缘处均布设有第二螺栓过孔，所述浸水桶体内壁上设有卡口，所述卡口下方设有动水装置固定平台基座，所述动水装置固定平台基座上均布设有第三螺栓过孔，所述卡口与动水装置固定平台基座之间的罐壁上设有放置孔，所述放置孔内设有调速开关，所述封盖置于所述浸水桶体上方，所述封盖通过卡槽、卡口与浸水桶体相互卡接连接，螺栓穿过所述第一螺栓过孔、第二螺栓过孔将封盖与浸水桶体紧固连接；

所述动水施加装置固定设置在所述动水装置固定平台基座上，所述动水施加装置由装置固定平台、电机和连杆涡轮构成，所述装置固定平台上设有若干个透气孔，所述装置固定平台的外边缘处均布设有第四螺栓过孔，所述电机固定设置在所述装置固定平台上方的中心处，所述连杆涡轮设置在所述装置固定平台的下方，所述连杆涡轮与所述电机的输出转子相连接，所述装置固定平台通过第三螺栓过孔、第四螺栓过孔与动水装置固定平台基座连接固定；

所述地应力模拟装置设置在所述浸水桶体的内底面上，所述地应力模拟装置由顶板、底板、加压螺母、加压螺栓和压力传感器构成，所述加压螺栓的底端与所述底板连接固定，岩样置于底板上方，所述顶板套置在所述加压螺栓上，所述压力传感器和加压螺母依次置于顶板上方的加压螺栓上，通过拧紧加压螺母使顶板和底板对岩样以一定压力进行夹紧固定。

所述卡口为两段互呈180°的圆环构成，每个卡口的圆心角不小于30°。

所述卡槽结构与卡口相同，卡槽与卡口之间设有一层加强气密性的橡胶密封圈，以防止气压外泄。

所述动水施加装置固定平台上设有提手和透气孔，透气孔均布设置在装置固定平台上，透气孔的数量不少于2个。

所述顶板与底板均为相同结构的圆形金属板，加压螺栓与底板焊接固定。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，结构上由封盖、浸水桶体、动水施加装置和地应力模拟装置组成，整体装置模块化，结构新颖，既可分开试验，分别测出几者各自对吸水性的影响，也可以灵活性的组合条件形成复杂浸水环境，综合考虑对吸水性的影响。另外本实用新型与其他测量岩石吸水性的仪器相比，便于装拆，操作简单，对试验进程的多元化控制更加清晰明确，满足了岩石在不同地应力、水压力、水流速度等单一或多种复杂浸水环境条件下吸水性规律的研究。

附图说明

图1 为本实用新型整体结构示意图。

图2 为本实用新型中封盖的结构示意图。

图3 为本实用新型中浸水桶体的结构示意图。

图4 为本实用新型中浸水桶体的俯视结构示意图。

图5 为本实用新型中动水施加装置的结构示意图。

图6为本实用新型中地应力模拟装置的结构示意图。

图中：封盖1、提手1-1、压力表1-2、排气阀1-3、充气加压口1-4、卡槽1-5、第一螺栓过孔1-6、浸水桶体2、卡口2-1、第二螺栓过孔2-2、放置孔2-3、动水装置固定平台基座2-4、第三螺栓过孔2-5、动水施加装置3、动水施加装置固定平台3-1、电机3-2、提手3-3、透气孔3-4、第四螺栓过孔3-5、连杆涡轮3-6、地应力模拟装置4、压力传感器4-1、加压螺母4-2、顶板4-3、底板4-4、岩样4-5、加压螺栓4-6。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，由封盖1、浸水桶体2、动水施加装置3和地应力模拟装置4构成。

如图2-4所示，一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，封盖1顶部设有提手1-1、压力表1-2、排气阀1-3和充气加压口1-4，封盖1顶部边缘处均布设有第一螺栓过孔1-6，封盖1底部设有卡槽1-5，浸水桶体2顶部边缘处均布设有第二螺栓过孔2-2，浸水桶体2内壁上设有卡口2-1，卡口2-1下方设有动水装置固定平台基座2-4，动水装置固定平台基座2-4上均布设有第三螺栓过孔2-5，卡口2-1与动水装置固定平台基座2-4之间的罐壁上设有放置孔2-3，放置孔2-3内设有调速开关，封盖1置于浸水桶体2上方，封盖1通过卡槽1-5、卡口2-1与浸水桶体2相互卡接连接，螺栓穿过第一螺栓过孔1-6、第二螺栓过孔2-2将封盖1与浸水桶体2紧固连接。

如图3-5所示，一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，动水施加装置3固定设置在所述动水装置固定平台基座2-4上，动水施加装置3由装置固定平台3-1、电机3-2和连杆涡轮3-6构成，装置固定平台3-1上设有若干个透气孔3-4，装置固定平台3-1的外边缘处均布设有第四螺栓过孔3-5，电机3-2固定设置在装置固定平台3-1上方的中心处，连杆涡轮3-6设置在装置固定平台3-1的下方，连杆涡轮3-6与电机3-2的输出转子相连接，装置固定平台3-1通过第三螺栓过孔2-5、第四螺栓过孔3-5与动水装置固定平台基座2-4连接固定；

如图3、图6所示，一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，地应力模拟装置4设置在浸水桶体2的内底面上，地应力模拟装置4由顶板4-3、底板4-4、加压螺母4-2、加压螺栓4-6和压力传感器4-1构成，加压螺栓4-6的底端与底板4-4连接固定，岩样4-5置于底板4-4上方，顶板4-3套置在加压螺栓4-6上，压力传感器4-1和加压螺母4-2依次置于顶板4-3上方的加压螺栓4-6上，通过拧紧加压螺母4-2使顶板4-3和底板4-4对岩样4-5进行夹紧固定。

如图1-6所示，一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，卡口2-1为两段互呈180°的圆环构成，每个卡口2-1的圆心角不小于30°；卡槽1-5结构与卡口2-1相同，卡槽1-5与卡口2-1之间设有一层加强气密性的橡胶密封圈，以防止气压外泄；装置固定平台3-1上设有提手3-3和透气孔3-4，透气孔3-4均布设置在装置固定平台3-1上，透气孔3-4的数量不少于8个；顶板4-3与底板4-4均为相同结构的圆形金属板，加压螺栓4-6与底板4-4焊接固定。

如图1-6所示，一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置的工作原理如下：通过封盖1上的充气加压口1-4给罐内加压，从而达到加水压的目的；压力表1-2用来测量封闭加压装置内的压力值；排气阀1-3用于试验结束后释放罐内压力；装置固定平台3-1置于动水装置固定平台基座2-4上，装置固定平台3-1内部的透气孔3-4，以保证气压能顺畅到达底部水体，电机3-2为连杆涡轮3-6提供动力来源，连杆涡轮3-6用来模拟动水，需要水体全部没过涡轮方可使用；通过松紧上下两块板给岩样端面施压，模拟地应力，通过压力传感器4-1进行测量。通过发动机与涡轮的连接，利用涡轮使实验装置内水流动，水流速度可通过调节开关控制涡轮转速实现，以此模拟出不同水流速度对岩样吸水率的影响，使得试验模拟条件更加贴合实际情况。通过螺栓加压，压力传感器显示调控的方式达到对试验过程中地应力的模拟。使用螺栓调节，操作性较强，可以更为精确的调节至试验所需值。装置内置压力传感器，可以外接压力接收仪，更为直观的显示地应力的数值，更加严格的控制试验条件精准度。动水施加装置、地应力模拟装置与浸水桶体可分离，操作可互不影响，可单独的测试地应力、水压或水流速度对吸水性的影响，这样对不同条件下的影响因素有一个清晰的比较。也可将地应力模拟装置、动水施加装置与浸水桶体组合起来使用，进而模拟出复杂多变的浸水环境，浸水桶体使得对试验的考虑更加全面，操控灵活多变。

Claims (5)

1.一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，其特征在于：所述吸水试验装置由封盖(1)、浸水桶体(2)、动水施加装置(3)和地应力模拟装置(4)构成；

所述封盖(1)顶部设有提手(1-1)、压力表(1-2)、排气阀(1-3)和充气加压口(1-4)，所述封盖(1)顶部边缘处均布设有第一螺栓过孔(1-6)，所述封盖(1)底部设有卡槽(1-5)，所述浸水桶体(2)顶部边缘处均布设有第二螺栓过孔(2-2)，所述浸水桶体(2)内壁上设有卡口(2-1)，所述卡口(2-1)下方设有动水装置固定平台基座(2-4)，所述动水装置固定平台基座(2-4)上均布设有第三螺栓过孔(2-5)，所述卡口(2-1)与动水装置固定平台基座(2-4)之间的罐壁上设有放置孔(2-3)，所述放置孔(2-3)内设有调速开关，所述封盖(1)置于所述浸水桶体(2)上方，所述封盖(1)通过卡槽(1-5)、卡口(2-1)与浸水桶体(2)相互卡接连接，螺栓穿过所述第一螺栓过孔(1-6)、第二螺栓过孔(2-2)将封盖(1)与浸水桶体(2)紧固连接；

所述动水施加装置(3)固定设置在所述动水装置固定平台基座(2-4)上，所述动水施加装置(3)由装置固定平台(3-1)、电机(3-2)和连杆涡轮(3-6)构成，所述装置固定平台(3-1)上设有若干个透气孔(3-4)，所述装置固定平台(3-1)的外边缘处均布设有第四螺栓过孔(3-5)，所述电机(3-2)固定设置在所述装置固定平台(3-1)上方的中心处，所述连杆涡轮(3-6)设置在所述装置固定平台(3-1)的下方，所述连杆涡轮(3-6)与所述电机(3-2)的输出转子相连接，所述装置固定平台(3-1)通过第三螺栓过孔(2-5)、第四螺栓过孔(3-5)与动水装置固定平台基座(2-4)连接固定；

所述地应力模拟装置(4)设置在所述浸水桶体(2)的内底面上，所述地应力模拟装置(4)由顶板(4-3)、底板(4-4)、加压螺母(4-2)、加压螺栓(4-6)和压力传感器(4-1)构成，所述加压螺栓(4-6)的底端与所述底板(4-4)连接固定，岩样(4-5)置于底板(4-4)上方，所述顶板(4-3)套置在所述加压螺栓(4-6)上，所述压力传感器(4-1)和加压螺母(4-2)依次置于顶板(4-3)上方的加压螺栓(4-6)上，通过拧紧加压螺母(4-2)使顶板(4-3)和底板(4-4)对岩样(4-5)以一定压力进行夹紧固定。

2.根据权利要求1所述的一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，其特征在于：所述卡口(2-1)为两段互呈180°的圆环构成，每个卡口(2-1)的圆心角不小于30°。

3.根据权利要求1所述的一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，其特征在于：所述卡槽(1-5)结构与卡口(2-1)相同，卡槽(1-5)与卡口(2-1)之间设有一层加强气密性的橡胶密封圈，以防止气压外泄。

4.根据权利要求1所述的一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，其特征在于：所述装置固定平台(3-1)上设有提手和透气孔(3-4)，透气孔(3-4)均布设置在装置固定平台(3-1)上，透气孔(3-4)的数量不少于2个。

5.根据权利要求1所述的一种模拟岩石在复杂浸水环境下的吸水试验装置，其特征在于：所述顶板(4-3)与底板(4-4)均为相同结构的圆形金属板，加压螺栓(4-6)与底板(4-4)焊接固定。

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