專利名稱：有側(cè)向約束巖石膨脹試驗(yàn)用組合式金屬套環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑工程巖石膨脹試驗(yàn)儀器的配套設(shè)備，特別是涉及一種有側(cè)向約束巖石膨脹試驗(yàn)用組合式金屬套環(huán)。
背景技術(shù)：
巖石膨脹試驗(yàn)是各種建筑地基、邊坡、地下工程以及對作為建筑材料的巖石是否有膨脹性及其針對各項(xiàng)膨脹性指標(biāo)進(jìn)行測試判別的一種試驗(yàn)，本申請的主題內(nèi)容僅涉及巖石有側(cè)向約束巖石膨脹率和膨脹壓力試驗(yàn)。
有側(cè)向約束膨脹率試驗(yàn)是指某一規(guī)定形狀的巖石試樣，在其側(cè)向用金屬構(gòu)件將其包裹緊固，使之在任何狀態(tài)下不產(chǎn)生側(cè)向變形，然后將巖石試樣置入特定的浸水容器中，金屬構(gòu)件底部透水固定，頂部預(yù)置一定壓力，按鐵路巖石試驗(yàn)規(guī)程(TBlOl 15-98)的規(guī)定為5Kpa，保持穩(wěn)定后進(jìn)行浸水直至飽和并監(jiān)測其飽和過程中垂直變形的一種試驗(yàn)。有側(cè)向約束膨脹壓力試驗(yàn)是指對規(guī)定形狀的巖石試樣施加無窮大側(cè)向約束力，SP用足夠強(qiáng)度的試模加以緊固，在不得出現(xiàn)側(cè)向變形的條件下進(jìn)行垂直方向固定后浸水膨脹所產(chǎn)生的垂直壓力進(jìn)行檢測的一種試驗(yàn)。按鐵路巖石試驗(yàn)規(guī)程(TB10115-98)的規(guī)定要求，上述試驗(yàn)中的巖石試樣置于金屬套環(huán)中。金屬套環(huán)是內(nèi)徑固定規(guī)格有限的整體閉環(huán)結(jié)構(gòu)，高度應(yīng)容納巖石試樣和位于巖石試樣兩端的上、下金屬透水板。然而，由于制樣過程或現(xiàn)場鉆探取樣情況的不同往往會出現(xiàn)很多與整體式金屬套環(huán)內(nèi)徑規(guī)格不符的巖石試樣，如若配置直徑規(guī)格繁多的整體式金屬套環(huán)適應(yīng)如此眾多不同直徑巖石試樣存在一定的實(shí)際困難，而且因巖石試樣飽和膨脹后會與整體金屬套環(huán)抱牢，清除試樣使兩者分離十分困難，因此，在執(zhí)行上述規(guī)程的實(shí)際操作中存在固定內(nèi)徑的整體套環(huán)不能滿足巖石試樣直徑多樣性、膨脹后試樣與整體套環(huán)難于分離的實(shí)際情況而影響試驗(yàn)順利進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種能適應(yīng)常見多種不同直徑巖石試樣用以替代現(xiàn)有整體式閉環(huán)金屬套環(huán)的有側(cè)向約束巖石膨脹試驗(yàn)用組合式金屬套環(huán)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案本組合式金屬套環(huán)由對開模和開口環(huán)刀兩部分組成，所述對開模由對接的、兩側(cè)帶有連接耳的兩半圓模及其連接螺栓構(gòu)成，所述對開模的高度大于巖石試樣高度而小于巖石試樣與上、下金屬透水板高度之和，所述對開模以中心內(nèi)圓直徑的差別為特征分檔設(shè)置，即對開模中心內(nèi)圓直徑分別為Φ50πιπι、Φ 74mmm> Φ 93mm三個檔次,所述對開模的中心內(nèi)圓中設(shè)有開口環(huán)刀，開口環(huán)刀由設(shè)有縱向開口的不銹鋼圓筒構(gòu)成，開口環(huán)刀的外徑和高度分別與分檔設(shè)置的對開模中心內(nèi)圓直徑和高度相對應(yīng)，外徑相同的開口環(huán)刀以其壁厚的差別為特征分組設(shè)置，每組開口環(huán)刀壁厚范圍為 O. 3-3. 0mm。
本發(fā)明還可以采取以下技術(shù)措施所述兩半圓模的內(nèi)圓表面設(shè)有縱橫交匯的透水槽，兩半圓模橫向透水槽相貫通。所述相同外徑的開口環(huán)刀分別以4-9種壁厚的開口環(huán)刀為一組。所述開口環(huán)刀在其對應(yīng)半圓模橫向透水槽的位置分布有透水孔。本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明將近年來常見的室內(nèi)制樣和野外鉆探巖芯按其外徑進(jìn)行歸類，充分考慮巖石直徑存在的實(shí)際偏差，形成常見的巖石試樣直徑系列。本發(fā)明的對開模以中心內(nèi)圓直徑的差別為特征分檔，各檔中心內(nèi)圓直徑的對開模配置若干個不同壁厚的開口環(huán)刀，對開模與不同壁厚的開口環(huán)刀的組合搭配能夠使前述直徑系列的巖石試樣形成側(cè)向約束力而使其順利投入試驗(yàn)。特別是本組合式金屬套環(huán)可以直接使用野外鉆探巖芯，減少了巖芯二次加工過程。本發(fā)明具有與現(xiàn)有規(guī)程規(guī)定整體金屬套環(huán)等效的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能夠滿足現(xiàn)行鐵路巖石試驗(yàn)規(guī)程的技術(shù)要求。對開模以及開口環(huán)刀的設(shè)置便于去除已膨脹的巖石試樣，避免了現(xiàn)有整體金屬套環(huán)因巖石試樣遇水膨脹后所出現(xiàn)的脹死而不 易剔除的弊端。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、可靈活組合搭配、用最少的設(shè)備滿足了各直徑系列和多種直徑的巖石試樣施加側(cè)向約束力需要的突出優(yōu)點(diǎn)。


附圖I是本組合式金屬套環(huán)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是半圓模內(nèi)圓結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3是圖IA向視圖。附圖4是開口環(huán)刀結(jié)構(gòu)示意圖。附圖5是圖I組合式金屬套環(huán)實(shí)施例使用狀態(tài)示意圖。圖中標(biāo)記I對開模，Ia后半圓模，Ib前半圓模，1-1豎向透水槽，1-2橫向透水槽，1-3中心內(nèi)圓，2螺栓，3開口環(huán)刀，3-1縱向開口，3-2透水孔，4巖石試樣。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。如圖1、2、3所示，本組合式金屬套環(huán)由對開模I和開口環(huán)刀3兩部分組成，對開模I由對接接合的帶有連接耳的后半圓模la、前半圓模Ib和連接螺栓2構(gòu)成。兩半圓模的內(nèi)圓表面設(shè)有縱橫交匯的豎向透水槽1-1和橫向透水槽1-2，兩半圓模之間的橫向透水槽貫通。圖示對開模I的高度大于巖石試樣高度而小于巖石試樣與上、下金屬透水板高度之和，上、下金屬透水板是鐵路巖石試驗(yàn)規(guī)程(TB 10115-98)中規(guī)定使用的部件。圖示對開模I以中心內(nèi)圓1-3直徑的差別為特征分檔設(shè)置，對開模中心內(nèi)圓1-3直徑分別為Φ50ι πι、Φ 74mmm> Φ 93mm三個檔次,所述三個檔次的對開模中心內(nèi)圓直徑是該檔次巖石試樣可能遇到的的最大直徑。各檔次對開模的高度分別按現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的高度設(shè)計(jì)。圖3所示的開口環(huán)刀3設(shè)置于對開模I的中心內(nèi)圓1-3中，開口環(huán)刀3由設(shè)有一縱向開口 3-1的不銹鋼圓筒構(gòu)成，開口環(huán)刀在其對應(yīng)半圓模橫向透水槽1-2的位置分布有透水孔3-2，以便巖石試樣在飽和水箱中浸水通暢。
開口環(huán)刀的外徑分別與分檔設(shè)置的對開模中心內(nèi)圓直徑相對應(yīng)，即開口環(huán)刀的外徑有 Φ 50mm、Φ 74mmm 和 Φ 93mm 三種。實(shí)施例的三種外 徑的開口環(huán)刀分別以壁厚的差別為特征分組設(shè)置，壁厚范圍在O. 3-3. Omm 范圍內(nèi)。具體為外徑為Φ 50mm的開口環(huán)刀，其壁厚有O. 3mm、0. 5mm、I. Omm和I. 5mm四種。外徑為Φ 74mm 的開口環(huán)刀，其壁厚有 O. 5mm、0. 8mm、I. 0mm、I. 25mm、I. 5mm、I. 8mm、
2.Omm> 2. 50mm 和 3. Omm 九種。外徑為Φ 93mm 的開口環(huán)刀，其壁厚有 O. 5mm、0. 8mm、I. 0mm、I. 25mm、I. 5mm、I. 8mm、
2.Omm> 2. 50mm 和 3. Omm 九種。以上三種不同內(nèi)徑的對開?？煞謩e與不同壁厚的開口環(huán)刀進(jìn)行組合搭配形成不同內(nèi)徑的金屬套環(huán)，可滿足不同直徑試樣施加側(cè)向約束力要求。從實(shí)施例可以看出，本組合式金屬套環(huán)可用最少的設(shè)備和簡單組合搭配滿足了各直徑系列范圍內(nèi)所有巖石直徑試樣施加側(cè)向約束力需要的特點(diǎn)。下面簡述本組合式金屬套環(huán)使用步驟I.首先用卡尺對將要進(jìn)行試驗(yàn)的巖石試樣外徑進(jìn)行測量，根據(jù)實(shí)際外徑選擇相應(yīng)對開模及適宜壁厚的開口環(huán)刀，將巖石試樣置入開口環(huán)刀。2.將包裹有巖石試樣的開口環(huán)刀置入對開模并使之對接，通過連接螺栓將對開模緊固同時通過開口環(huán)刀裹緊巖石試樣，使之在任何情況下不產(chǎn)生側(cè)向變形。3.將步驟2安裝有巖石試樣的金屬套環(huán)放入飽和水箱,在巖石試樣的上下表面置入上、下金屬透水板。4.根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目要求安裝相關(guān)監(jiān)測裝置，測量試樣原始高度和預(yù)置壓力并記錄起始時間，在進(jìn)行膨脹率試驗(yàn)時上部荷載成自由狀以測量浸水后垂直變形。當(dāng)進(jìn)行膨脹力試驗(yàn)時上部荷載應(yīng)固定于垂直加壓桿底端，在不產(chǎn)生垂直、水平變形條件下檢測其垂直力并監(jiān)測其垂直變形，當(dāng)其穩(wěn)定后開始浸水。根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程要求或測量其垂直變形，或同時測量垂直壓力；分別進(jìn)行有側(cè)向約束膨脹率或膨脹壓力試驗(yàn)，按規(guī)程要求達(dá)到浸水飽和穩(wěn)定時間，各項(xiàng)測量指標(biāo)穩(wěn)定不變后拆除測量裝置，將對開模及試樣從飽和水箱中取出。5.首先用內(nèi)六角扳手拆除對開模連接螺栓，拆分對開模，取出開口環(huán)刀及巖石試樣，用力掰開開口環(huán)刀使其與浸水膨脹的巖石試樣分尚。6.分別清洗開口環(huán)刀和對開模，擦拭干凈備用。
權(quán)利要求
1.有側(cè)向約束巖石膨脹試驗(yàn)用組合式金屬套環(huán)，其特征在于本組合式金屬套環(huán)由對開模和開口環(huán)刀兩部分組成，所述對開模由對接的、兩側(cè)帶有連接耳的兩半圓模及其連接螺栓構(gòu)成，所述對開模的高度大于巖石試樣高度而小于巖石試樣與上、下金屬透水板高度之和，所述對開模以中心內(nèi)圓直徑的差別為特征分檔設(shè)置，即對開模中心內(nèi)圓直徑分別為Φ 50mm、Φ 74mmm> Φ 93mm三個檔次，所述對開模的中心內(nèi)圓中設(shè)有開口環(huán)刀，開口環(huán)刀由設(shè)有縱向開口的不銹鋼圓筒構(gòu)成，開口環(huán)刀的外徑和高度分別與分檔設(shè)置的對開模中心內(nèi)圓直徑和高度相對應(yīng)，外徑相同的開口環(huán)刀以其壁厚的差別為特征分組設(shè)置，每組開口環(huán)刀壁厚范圍為O. 3-3. 0mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式金屬套環(huán)，其特征在于所述兩半圓模的內(nèi)圓表面設(shè)有縱橫交匯的透水槽，兩半圓模橫向透水槽相貫通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式金屬套環(huán)，其特征在于所述相同外徑的開口環(huán)刀分別以4-9種壁厚的開口環(huán)刀為一組。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式金屬套環(huán)，其特征在于所述開口環(huán)刀在其對應(yīng)半圓模橫向透水槽的位置分布有透水孔。
全文摘要
本發(fā)明是一種有側(cè)向約束巖石膨脹試驗(yàn)用組合式金屬套環(huán)，由對開模和開口環(huán)刀兩部分組成，對開模由對接的兩半圓模和螺栓連接構(gòu)成，對開模的中心內(nèi)圓中設(shè)有開口環(huán)刀，開口環(huán)刀由設(shè)有一縱向開口的不銹鋼圓筒構(gòu)成。對開模以中心內(nèi)圓直徑的差別為特征分檔設(shè)置，各檔次中心內(nèi)圓直徑的對開模配置若干個不同壁厚的開口環(huán)刀，本組合式金屬套環(huán)能夠滿足有側(cè)向約束巖石膨脹試驗(yàn)中不同直徑各巖石試樣施加側(cè)向約束力的需要，以滿足側(cè)向約束力膨脹試驗(yàn)要求，尤其是可以直接使用野外鉆探巖芯。本發(fā)明具有與現(xiàn)有金屬環(huán)套等效的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能夠滿足現(xiàn)行鐵路巖石試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的技術(shù)條件。
文檔編號G01N19/00GK102830059SQ201210301049
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者王晟堂 申請人:鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司