[发明专利]多因素石膏岩膨胀试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种石膏岩膨胀试验装置，尤其涉及一种考虑水压、温度、浓度作用的石膏岩试验装置。

背景技术

膨胀岩是指与水发生物理化学反应，引起岩石含水量随时间而增高且体积发生膨胀的一类岩石，属于易风化和软化的软弱岩石。当膨胀岩受到扰动，特别是当湿度条件变化时，膨胀岩的性状常发生巨大变化，产生体积膨胀，对其中的构筑物产生膨胀压力，影响工程的稳定性，如边坡岩体吸水膨胀而失稳；建筑物地基不均匀胀缩变形造成开裂；隧洞围岩向洞内塑性挤出或底板隆起而导致洞室支护破坏等。因此，研究膨胀岩的膨胀特性对指导工程具有重要意义。

石膏岩是一类特殊的膨胀岩，在隧道工程中经常遇到，其膨胀机理为石膏岩中的硫酸钙在水的作用下，通过化学反应生成二水硫酸钙造成体积增大。石膏岩较其它膨胀岩，其膨胀机理更加复杂，影响其膨胀的因素更多。

目前，石膏岩膨胀性试验研究存在如下问题：(1)由于其水化反应时间长且其膨胀机理复杂，造成相关试验较少。(2)由于其膨胀涉及化学变化，传统的膨胀岩试验方法不适合。(3)石膏岩中溶出的硫酸钙溶液对试验仪器具有腐蚀性。(4)石膏岩的膨胀性与岩石中硫酸钙含量有关，现有试验方法没有考虑该因素。(5)试验中考虑的因素较单一，没有考虑温度和水压对石膏岩膨胀性的影响。(6)试验无法建立考虑时间因素的石膏岩膨胀本构方程。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种多因素石膏岩膨胀试验装置。该装置能够很好地结合工程实际，能拟合出多种因素共同作用下石膏岩的膨胀过程，能够指导石膏岩工程施工。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

多因素石膏岩膨胀试验装置，包括底座、密封圈、压紧环、螺母帽、恒温水浴箱、氮气瓶、支撑外壳、动件和位移计；

所述底座的中部在竖直方向设置一上端敞口的试件安装腔体，所述试件安装腔体由两孔组成，两个孔呈上下分布，上部孔的直径大于下部孔的直径，大直径的孔与小直径的孔的连接部位形成一锥形台阶，大直径的孔的孔壁上设置内螺纹；所述底座的底部设置一与试件安装腔体内相通的排水口；所述恒温水浴箱沿底座的外圆周设置；

所述密封圈卡在试件安装腔体的锥形台阶上，所述压紧环旋合在试件安装腔体的上部孔内，压紧环的底端压紧密封圈；

所述螺母帽旋合在底座的顶部并与底座密封配合，在底座的顶端与螺母帽内的顶部之间形成一环形腔体；所述螺母帽的顶部设置一进气口，所述氮气瓶的出气口通过管路与进气口连接；

支撑外壳竖直穿过螺母帽的顶部并固定在螺母帽上，所述位移计固定在支撑外壳内的上部，所述动件设置在支撑外壳的下部并与支撑外壳滑动配合，动件的底部与圆柱型试件的顶部接触，位移计底部的探头与动件的顶部接触。

作为本发明的一种优选方案，所述密封圈的外圆端部设置成与锥形台阶相匹配的锥形。

作为本发明的另一种优选方案，所述氮气瓶的出气口与进气口连接的管路上安装减压阀。

与现有技术相比，本发明的多因素石膏岩膨胀试验装置具有如下优点：

1、该试验装置能够很好地结合工程实际，能拟合出多种因素共同作用下石膏岩的膨胀过程，能够指导石膏岩工程施工。

2、试验装置简单考虑因素全面，能够缩短试验时间，对现场施工具有指导意义。

附图说明

图1为多因素石膏岩膨胀试验装置的结构示意图；

图2为底座的剖面视图；

图3为密封圈的剖面视图；

图4为压紧环的剖面视图；

图5为压紧环的俯视图；

图6为螺母帽的剖面视图。

附图中：1—底座；2—密封圈；3—压紧环；4—螺母帽；5—排水口；6—圆柱型试件；7—环形腔体；8—支撑外壳；9—动件；10—位移计；11—恒温水浴箱；12—氮气瓶；13—减压阀；14—试件安装腔体；15—进气口；16—孔；17—支撑外壳安装孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，多因素石膏岩膨胀试验装置，包括底座1、密封圈2、压紧环3、螺母帽4、恒温水浴箱11、氮气瓶12、支撑外壳8、动件9和位移计10。