[发明专利]一种可控温与自动补水的岩石膨胀率试验仪

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种岩土工程技术领域的试验装置，特别是涉及一种可在试验过程中精确控温与自动补水的岩石膨胀率试验仪。

背景技术

具有粘土矿物的岩石在浸水后会发生膨胀，影响岩体工程性质。采用传统的岩石膨胀率试验仪对岩石膨胀率开展量测时，由于不能调温，无法测得岩石在不同温度下的膨胀率，所得结果不够全面。同时，由于量测周期较长，岩石浸水深度因蒸发而产生不可忽视的降低，需频繁人工补水，且过程中水位难以维持不变。明显影响量测精度，使其结果实际应用受限。

发明内容

针对上述现在技术的缺陷及不足，本发明提供一种可控温与自动补水的岩石膨胀率试验仪，能够精确控制试验过程中岩石的浸水温度，开展不同温度下的岩石膨胀率试验；同时能够在岩石浸水深度降低时自动进行补给，维持水位高度不变，消除水位变化引起的量测误差。

本发明的技术方案：一种可控温与自动补水的岩石膨胀率试验仪，包括底座、自动补水罐、可伸缩支架、岩石膨胀室、控温系统、软管、千分表支架及千分表，其具体结构和连接关系为：

所述底座为方形板状结构，用于承载其余部件，并保持上部结构的稳定。

所述自动补水罐为圆柱形容器，罐体顶部设一进水阀用于进水，底部设一出水阀用于出水，罐体内部被中隔板分隔为上储水室和下储水室，两个储水室之间由过水导管连通，并设有阀门控制过水导管的开合，下储水室上部靠近中隔板处设有气孔，气孔下方有用于连接微型水泵的进水导管，罐体底部与可伸缩支架连接。

所述可伸缩支架由一直径相对较大的大管、一直径相对较小的小管及支撑板构成，其中小管嵌套在大管内，通过改变小管深入大管内的长度来调节可伸缩支架的整体长度；大管一端连接在底座上长边一侧的中间位置，另一端设有紧固螺丝，可固定小管的位置，使可伸缩支架保持相应长度不变；小管顶部连接支撑板，支撑板与自动补水罐的底部连接。

所述岩石膨胀室为上端开口的圆筒状容器，固定在底座上与自动补水罐相对的另一侧，其底部设有圆形透水板和温度传感器，并配有一块透水石和一块金属垫板，其外壁靠近自动补水罐一侧的中部设有用于连接微型水泵的抽水导管，其外壁底部靠近自动补水罐一侧设有用于进水的连接导管，其外壁底部远离自动补水罐一侧设有排水阀可用于排出岩石膨胀室内的水。

所述控温系统由数控加热器、微型水泵及环形导水管构成，其中数控加热器由控制器、加热棒、支撑架、温度传感器及导线组成，其中加热棒通过支撑架固定在自动补水罐的下储水室中，其控制器附着在自动补水罐的外壁上，温度传感器位于岩石膨胀室底部，数控加热器的控制器与加热棒、温度传感器通过导线连接；微型水泵附着在自动补水罐的外壁上，微型水泵的出水端通过软管与下储水室的进水导管相连，其进水端通过软管与岩石膨胀室的抽水导管相连；环形导水管为螺旋状管件，其管身固定于岩石膨胀室的内壁上，下管口与岩石膨胀室底部的连接导管连接，上管口朝向岩石膨胀室中心，用于出水。

所述千分表支架由竖杆和横杆构成，竖杆为圆截面的实心杆，一端固定在底座上靠近岩石膨胀室的一侧，距岩石膨胀室外壁的0.25倍的岩石膨胀室截面直径处，且竖杆垂直于底座；横杆为正方形截面的空心管，横杆一端有竖向圆孔，并套在竖杆上，可通过紧固螺丝将横杆固定在竖杆的不同高度上，且保持横杆与竖杆相互垂直，横杆另一端也设有竖向圆孔，可放置千分表，转动横杆可使得放置在横杆上的千分表探针与岩石膨胀室横截面的圆心位于同一垂线上。

所述自动补水罐的外壁为透明有机玻璃材质，可从外界观测自动补水罐内部的水位，自动补水罐的外壁上与过水导管底部同一高度处刻有标记线。

所述自动补水罐的连接导管的直径大于5mm，消除了导管的毛细现象，且连接导管的下端口在自动补水罐的下储水室中，其竖向位置低于气孔和进水导管。

所述岩石膨胀室的抽水导管的竖向位置低于岩石样品放置在岩石膨胀室内时的顶端高度。

所述控温系统的环形导水管为经防锈处理的铜质管，其导热性好，自动补水罐内经加热后的水在经过环形导管管身时，会预先对岩石膨胀室内的水进行加热，然后再通过环形导管的上管口进入岩石膨胀室内，使膨胀室内水温分布更为均匀。

本发明优点:结构简单新颖，易于生产，便于操作，成本较低，能开展岩石在不同温度下的膨胀率试验，且温度控制精确；能自动地对试验时因蒸发而降低的水位进行补给，维持岩石浸水深度不变，消除水位变化引起的误差。

附图说明

图1为本发明所述的可控温与自动补水的岩石膨胀率试验仪的结构示意图。

图2为本发明所述的自动补水罐结构及配件示意图。