[发明专利]一种便携式岩石膨胀试验仪

说明书

技术领域

本发明涉及膨胀性岩石试验测试设备。

背景技术

膨胀岩是指能与水发生物理化学作用而引起含水量增加、体积增大的岩石，对其膨胀性进行试验测试是岩土工程领域的一项重要工作。岩石膨胀性试验主要包括膨胀率试验和膨胀力试验，膨胀率试验是测量膨胀岩遇水后轴向变形的膨胀率，膨胀力试验是测量膨胀岩遇水后变形趋势被约束的轴向膨胀力。

现有膨胀性试验设备主要有实验室用的固结仪，将现场采集的膨胀岩试样，在实验室内分别进行膨胀率和膨胀力试验。实验室用的固结仪利用安装在试样上部的垂直千分表，测取膨胀岩遇水后的轴向变形量，以求得膨胀率；利用仪器加载横梁悬挂砝码并通过杠杆原理对试样施加轴向荷载以约束其膨胀变形趋势，记录所施加荷载以求得膨胀力。现有实验室固结仪结构笨重、体型较大，便携性差，只适宜在实验室使用；而且，岩石膨胀性与初始含水量关系密切，现场采集的试样再拿到实验室测试，会增加试验过程中的数据误差。

现有膨胀性试验设备也有现场使用的性能单一的试验仪，主要有测试岩石膨胀率的膨胀率试验仪和测试岩石膨胀力的膨胀压力试验仪。膨胀率试验仪由上部开口的盒状试验仓、测试杆和千分表组成，通过试样上部安装的千分表读取试样轴向变形量，以求得膨胀率。膨胀压力试验仪由试验仓、反力钢架、螺纹轴力柱和压力表组成，通过手动旋转安装在反力钢架上的螺纹轴力柱约束试样轴向膨胀变形，并由压力表读取膨胀力数据。现有膨胀率试验仪和膨胀压力试验仪都具有体积小、重量轻的特点，但是，前者只能进行岩石膨胀率试验，而后者则只能进行膨胀压力试验，存在功能单一、适用性有限的问题。

发明内容

针对现有岩石膨胀性试验设备存在的问题，本发明推出便携式多功能的岩石膨胀试验仪，其目的在于，将压力传感器、位移传感器设置在由上下两部分组成并通过凹、凸卡槽接合的圆柱状试验仓内，压力传感器和位移传感器分别通过压力柱和位移柱连接试验仓内土工环刀采集的膨胀岩试样，以实现在采样现场及时测量膨胀岩试样的膨胀率和膨胀力。

本发明涉及的便携式岩石膨胀试验仪包括试验仓、压力传感器、位移传感器、压力柱、位移柱、土工环刀、护环，试验仓为上部试验仓和下部试验仓对接而成的圆柱状结构，压力传感器、位移传感器、压力柱、位移柱、土工环刀和护环设置在试验仓内。

对接试验仓的上部试验仓和下部试验仓为各有一端口的圆筒体，两者的内径和外径相等，上部试验仓的下端口和下部试验仓的上端口分别设置了凹、凸卡槽，两端口处的凹、凸卡槽相互吻合并可转动对接。对接后，上部试验仓卡槽的外端口和下部试验仓卡槽的内端口平齐，上部试验仓卡槽的内端口和下部试验仓卡槽的外端口平齐。

上部试验仓的上顶设置与试验仓内部相通的注水孔，下部试验仓上部侧壁设置与试验仓内部相通的溢水孔。

上部试验仓的上顶外侧设置气泡式水平尺，水平尺设在上部试验仓外顶面中心处预设的圆形浅槽内，试验前应使气泡居中，以保证试验仓水平放置。

上部试验仓的上顶外侧设置选择开关，选择开关与试验仓内的压力传感器和位移传感器通过控制电路连接。

压力传感器和位移传感器设置在上部试验仓内。压力传感器为圆柱状，由螺栓固定在上部试验仓内顶面的中心。位移传感器位于上部试验仓侧壁与压力传感器之间的空隙中，由螺栓固定在上部试验仓的内侧壁，位移传感器伸出的感知位移的位移杆竖直向下。压力传感器下部的接触面和位移传感器位移杆下端与上部试验仓卡槽的内端口平齐。

土工环刀为一端带刃的不锈钢薄壁圆环刀具，用于现场采集膨胀岩试样，所采集的柱状膨胀岩试样置于环刀的内侧。

土工环刀下端置于下部试验仓内底部的护环内。护环为圆筒形，用于安置土工环刀及其采集的膨胀岩试样，护环下端固定在下部试验仓的下底内。护环内径略大于土工环刀外径，土工环刀及采集的膨胀岩试样嵌入护环内达到紧密配合。

下端置于护环内的土工环刀上下两侧设置透水石，透水石的直径与土工环刀内径相同。底部透水石置于护环内，底部透水石的上面是土工环刀，土工环刀的上面是顶部透水石。土工环刀的上部和顶部透水石的下部由圆形导环连接，导环环绕在土工环刀上部和顶部透水石下部的外侧。                                                                             

顶部透水石的上面放置压力柱或者位移柱，压力柱和位移柱为选择性部件，进行膨胀率试验时选用位移柱，进行膨胀力试验时则选用压力柱。