專利名稱：多功能巖石膨脹試驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于建筑工程巖石膨脹試驗儀器，特別是涉及一種用于巖石自由膨脹率、有側(cè)向約束巖石膨脹率和有側(cè)向約束膨脹力試驗的多功能巖石膨脹試驗儀。
背景技術(shù)：
巖石膨脹試驗是對各種建筑地基、邊坡、洞室及地下工程的巖石是否有膨脹性及其針對各項膨脹性指標(biāo)進(jìn)行試驗判別的相關(guān)試驗。自由膨脹率試驗是指某一規(guī)定外形尺寸的巖石試樣在浸水前及浸水飽和穩(wěn)定后在水平和垂直方向的變形增量與原始值之比。
·包裹緊固，并保證在任何狀態(tài)下不產(chǎn)生側(cè)向變形，然后將其置入浸水容器中，巖石試樣底面經(jīng)下金屬透水板放置于浸水容器的底板，巖石試樣頂面經(jīng)上金屬透水板與可隨試樣垂直變形而移動且與巖石試樣面積對應(yīng)的具有固定質(zhì)量的加壓裝置連接，在巖石試樣預(yù)置壓力垂直變形穩(wěn)定后對其浸水，直至飽和穩(wěn)定過程中監(jiān)測其垂直變形的一種試驗。有側(cè)向約束膨脹壓力試驗是指對規(guī)定形狀的巖石試樣施加無窮大側(cè)向約束力，即用足夠強(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)生垂直力進(jìn)行檢測的試驗。上述具體試驗根據(jù)鐵路巖石試驗規(guī)程(TB10115-98、)和水利巖石試驗規(guī)程(SL264-2001)的有關(guān)規(guī)定分別由巖石自由膨脹率試驗儀、巖石有側(cè)向約束膨脹率試驗儀和巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗儀三種儀器分別進(jìn)行。巖石自由膨脹率試驗儀的基本結(jié)構(gòu)包括有機(jī)玻璃飽和水箱、位于飽和水箱中試件頂部和底部的上、下金屬透水板、接合于上金屬透水板表面金屬板的垂直測量千分表、固定于飽和水箱并接合于試件前后左右垂直分中部位表面的各水平測量千分表以及密貼于試樣圓周對稱4個位置及下金屬透水板中心的金屬片。巖石有側(cè)向約束膨脹率試驗儀的基本結(jié)構(gòu)包括千分表支架及千分表、飽和水箱、飽和水箱中包括金屬套環(huán)的試件頂部和底部的上、下金屬透水板和接合于上金屬透水板表面對試件施加5Kpa恒定壓力的圓柱形金屬重塊，千分表測頭與圓柱形金屬重塊表面密貼，隨試樣浸水膨脹做垂直變化直至飽和，垂直變形穩(wěn)定不變。巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗儀的基本結(jié)構(gòu)包括龍門架、置于龍門架上橫梁中心的垂直加荷絲杠及其加荷手輪、連接于加荷絲杠的壓力傳感器及其下端的加壓頭、置于龍門架底板的飽和水箱、飽和水箱中包括裝有試樣的金屬套環(huán)及試樣頂部和底部的上、下金屬透水板、接合于上金屬透水板表面的加壓頭。壓力傳感器與垂直加荷絲杠固定于龍門架上橫梁中間，在試樣的垂直、水平方向不得出現(xiàn)變形條件下，對經(jīng)浸水飽和的試樣所產(chǎn)生垂直膨脹力進(jìn)行試驗的裝置。
發(fā)明內(nèi)容[0010]本實用新型的目的是公開一種可以替代前述三種專門試驗儀而滿足巖石自由膨脹率，有側(cè)向約束巖石膨脹率和有側(cè)向約束膨脹力試驗技術(shù)要求的多功能巖石膨脹試驗儀。本實用新型為實現(xiàn)上述目的采取以下技術(shù)方案本多功能巖石膨脹試驗儀包括龍門架，置于龍門架上橫梁中心螺孔的垂直加荷絲杠及其頂部的加荷手輪，測力傳感器及其底端的加壓桿，連接于加壓桿底端的加壓頭，用于巖石有側(cè)向約束巖石膨脹率和巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗的金屬套環(huán)，飽和水箱中巖石試樣頂部和底部的上、下金屬透水板，用于巖石自由膨脹率試驗時密貼于試樣圓周對稱4個位置及上金屬透水板中心的金屬片，特征是，垂直加荷絲杠設(shè)有與龍門架上橫梁接合的用于巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗的鎖緊螺母，所述垂直加荷絲杠與測力傳感器之間設(shè)有傳遞壓力的吊掛旋轉(zhuǎn)連接套，所述吊掛旋轉(zhuǎn)連接套由固定于測力傳感器頂部中心的吊掛柱和轉(zhuǎn)動并限位于該吊掛柱的螺套構(gòu)成，所述螺套與垂直加荷絲杠的底端螺紋連接，所述龍門架兩側(cè)立柱分別設(shè)有上下和水平位置可調(diào)的千分表支架，各支架端部固定有垂直千分表，所述兩垂直千分表在用于巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗時其測頭分別與連接在加壓桿下端的加壓頭頂部表面環(huán)形測量槽對稱的兩點 相接觸，所述兩垂直千分表在用于巖石有側(cè)向約束膨脹率試驗時其測頭分別與脫離加壓桿而直接作用于試樣的加壓頭頂部表面環(huán)形測量槽對稱的兩點相接觸，兩垂直千分表中的一個在用于巖石自由膨脹率試驗時其測頭與飽和水箱中巖石試樣頂部的上金屬透水板頂面中心金屬片相接觸，所述飽和水箱置于龍門架底板中心，飽和水箱四面中心對稱設(shè)有插入水平千分表的導(dǎo)向安裝座，所述導(dǎo)向安裝座內(nèi)圓設(shè)置‘0’形密封圈，所述導(dǎo)向安裝座設(shè)有用于巖石有側(cè)向約束膨脹率和巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗的密封堵塞。本實用新型還可以采取以下技術(shù)措施所述水平千分表和垂直千分表在其測頭與測桿之間分別設(shè)有用于巖石自由膨脹率試驗的位于千分表測桿頂端與測頭之間的中間輔助測桿。所述下金屬透水板與飽和水箱底面之間設(shè)有使各種高度的巖石試樣及金屬套環(huán)的頂面在同一平面或使巖石自由膨脹率試驗中各試樣的高度等分處與各水平千分表的測頭相對應(yīng)的透水試樣墊塊。所述密封堵塞設(shè)有與導(dǎo)向安裝座內(nèi)圓設(shè)置的‘0’形密封圈位置對應(yīng)的環(huán)形定位凹槽。本實用新型的有益效果和優(yōu)點在于本實用新型位于龍門架立柱上可實現(xiàn)垂直、水平方向調(diào)整的千分表支架結(jié)構(gòu)、垂直加荷絲杠與接測力傳感器之間的吊掛旋轉(zhuǎn)連接套結(jié)構(gòu)、加壓頭與加壓桿可拆分結(jié)構(gòu)以及飽和水箱四面插入水平千分表的彈性密封的導(dǎo)向安裝座和具有‘0’形密封圈環(huán)形定位凹槽的密封堵塞，使本實用新型成為一種可用于巖石自由膨脹率、有側(cè)向約束巖石膨脹率和有側(cè)向約束膨脹力試驗的多功能巖石膨脹試驗儀，實現(xiàn)了一臺儀器即可完成規(guī)程規(guī)定需要用三種不同儀器才能完成的三種試驗。本實用新型具有多功能集成化、各種操作簡單快捷、節(jié)省設(shè)備投資和占用空間、用同一臺儀器進(jìn)行不同試驗內(nèi)容提高了試驗成果的可比性、試驗精度和穩(wěn)定性的突出特點。

附圖I是本多功能巖石膨脹試驗儀進(jìn)行有側(cè)向約束膨脹力試驗狀態(tài)時局部剖面示意圖。附圖2是垂直加荷絲杠與接測力傳感器之間的吊掛旋轉(zhuǎn)連接套結(jié)構(gòu)剖面示意圖。附圖3是導(dǎo)向安 裝座及其密封堵塞結(jié)構(gòu)示意圖。附圖4是本多功能巖石膨脹試驗儀進(jìn)行有側(cè)向約束膨脹率試驗狀態(tài)時示意圖。附圖5是本多功能巖石膨脹試驗儀進(jìn)行自由膨脹率試驗狀態(tài)時局部剖面示意圖。圖中標(biāo)記1龍門架，2加荷手輪，3垂直加荷絲杠，4鎖緊螺母，5吊掛旋轉(zhuǎn)連接套，5-1吊掛柱,5-2螺套,6測力傳感器,7加壓桿,8垂直千分表,8-1垂直中間輔助測桿,9垂直千分表支架，10加壓頭，10-1環(huán)形測量槽，11上金屬透水板，12飽和水箱，12-1過水槽，13導(dǎo)向安裝座，13-1鎖母，13-2 ‘0’形密封圈，13-3外‘0’形密封圈，14密封堵塞，14-1環(huán)形凹槽，15下金屬透水板，16金屬套環(huán)，17透水試樣墊塊，18巖石試樣，19水平千分表，19-1水平中間輔助測桿，20金屬片。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及其附圖進(jìn)一步說明本實用新型。如圖I所示，本多功能巖石膨脹試驗儀的基本結(jié)構(gòu)包括已有技術(shù)中的龍門架I、置于龍門架上橫梁中心螺孔的垂直加荷絲杠3及其頂部的加荷手輪2、測力傳感器6及其底端的加壓桿7，連接于加壓桿7底端的加壓頭10，飽和水箱12，飽和水箱12底表面的過水槽12-1、置于巖石試樣頂部和底部的上金屬透水板11和下金屬透水板15,還包括用于巖石有側(cè)向約束巖石膨脹率和巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗的金屬套環(huán)16。圖I所示的多功能巖石膨脹試驗儀是對巖石試樣進(jìn)行有側(cè)向約束膨脹力試驗時的狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)加荷手輪2，通過垂直加荷絲杠3、吊掛旋轉(zhuǎn)連接套5、測力傳感器6、加壓桿7、加壓頭10、上金屬透水板11可以對金屬套環(huán)16中的巖石試樣施以符合鐵路巖石試驗規(guī)程規(guī)定的預(yù)置壓力。圖I所示的垂直加荷絲杠3設(shè)有與龍門架上橫梁接合的鎖緊螺母4，在進(jìn)行巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗時為避免預(yù)置壓力發(fā)生變化，通過鎖緊螺母4將垂直加荷絲杠3與龍門架上橫梁鎖緊固定。圖I所示的垂直加荷絲杠3與測力傳感器6之間設(shè)有吊掛旋轉(zhuǎn)連接套5，該吊掛旋轉(zhuǎn)連接套結(jié)構(gòu)見圖2。如圖2所示，吊掛旋轉(zhuǎn)連接套5由設(shè)置于測力傳感器6頂部中心的吊掛柱5-1和轉(zhuǎn)動接合于該吊掛柱的螺套5-2構(gòu)成，螺套5-2與垂直加荷絲杠3的底端螺紋連接。當(dāng)通過加荷手輪、垂直加荷絲杠調(diào)整壓力時，垂直加荷絲杠旋轉(zhuǎn)而吊掛柱不隨之旋轉(zhuǎn)。圖I所示的龍門架I兩側(cè)立柱分別設(shè)有上下和水平位置可調(diào)的垂直千分表支架9，各支架端部支撐有垂直千分表8，兩垂直千分表的測頭分別與連接在加壓桿7的加壓頭10頂部表面環(huán)形測量槽10-1對稱的兩點相接觸。圖I所示的飽和水箱12置于龍門架I底板中心,飽和水箱12的四面中心對稱設(shè)有導(dǎo)向安裝座13，導(dǎo)向安裝座設(shè)有使之封閉的密封堵塞14。如圖3所示，導(dǎo)向安裝座13由其鎖母13-1及其外‘0’形密封圈13_3緊定于飽和水箱，導(dǎo)向安裝座內(nèi)圓設(shè)置兩個‘0’形密封圈13-2，密封堵塞14設(shè)有與導(dǎo)向安裝座內(nèi)圓兩個‘0’形密封圈位置對應(yīng)的環(huán)形定位凹槽14-1。[0032]如圖I所不,金屬套環(huán)16中的巖石試樣在飽和水箱12中置于下金屬透水板15和透水試樣墊塊17之上。圖I所示多功能巖石膨脹試驗儀在對巖石試樣進(jìn)行有側(cè)向約束膨脹力試驗的過程是將規(guī)程要求的巖石試樣及其金屬套環(huán)、金屬透水板、試樣墊塊放置到飽和水箱底部中心，使各部件平行密貼后旋轉(zhuǎn)加荷手輪，通過垂直加荷絲杠、測力傳感器、加壓桿、加壓頭和上金屬透水板對試樣施加IOKpa的恒定預(yù)壓力后用鎖緊螺母將垂直加荷絲杠與龍門架上橫梁鎖緊，使試樣垂直和水平方向均以固定。記錄置入飽和水箱開始時間及垂直千分表8和垂直力起始讀數(shù)，待其保持穩(wěn)定后，開始向方形飽和水箱12注水，水位應(yīng)浸沒上金屬透水板11和加壓頭10底面的透水槽，并保持水溫水位不變。按規(guī)程時間要求分別記錄垂直壓力和垂直位移變化，直至達(dá)到規(guī)定時間，并保持各項測量讀數(shù)穩(wěn)定不變?yōu)橹?。試驗后將兩垂直千分?從加壓頭10移開，松開鎖緊螺母4，反向旋轉(zhuǎn)手輪2使加壓頭10脫離金屬套環(huán)16 —定距離后，取出上金屬透水板11和金屬套環(huán)16。從金屬套環(huán)16中取出巖石試樣， 清洗并擦拭干凈金屬套環(huán)備用，至此巖石試樣有側(cè)向約束膨脹力試驗的一個測回結(jié)束。在圖I的基礎(chǔ)上做如圖4所示的調(diào)整即可用本多功能巖石膨脹試驗儀進(jìn)行巖石試樣的有側(cè)向約束膨脹率試驗。如圖4所示，松開鎖緊螺母4，通過手輪2和垂直加荷絲杠3使加壓桿7脫離加壓頭10，加壓頭10通過上金屬透水板11置于金屬套環(huán)16中的巖石試樣頂部。加壓頭10的質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)程要求，以形成5Kpa的的恒定預(yù)壓力。飽和水箱12置于龍門架I底板中心，飽和水箱四面中心的導(dǎo)向安裝座13中安裝使之封閉的密封塞堵14。垂直千分表8通過垂直千分表支架9使其測頭分別與加壓頭10頂部表面環(huán)形測量槽對稱的兩點相接觸。金屬套環(huán)16中的巖石試樣在飽和水箱12中心并置于下金屬透水板15和透水試樣墊塊17之上，并使上述各部件相互平行密貼。圖4所示多功能巖石膨脹試驗儀在對巖石試樣進(jìn)行有側(cè)向約束膨脹率試驗的過程是在完成上述操作并待其保持穩(wěn)定后，記錄試驗開始時間及垂直千分表8起始讀數(shù)之后，開始向飽和水箱12注水，水位應(yīng)浸沒上金屬透水板11和加壓頭10底面的透水槽，并保持水溫水位不變。按規(guī)程時間要求分別記錄垂直位移變化，直至達(dá)到規(guī)定時間，并保持各項測量讀數(shù)穩(wěn)定不變?yōu)橹?。試驗后將兩垂直千分?從加壓頭10上方移開，從飽和水箱12中取出金屬套環(huán)16及其上金屬透水板11，從金屬套環(huán)16中取出巖石試樣，清洗并擦拭干凈金屬套環(huán)備用，至此巖石試樣有側(cè)向約束膨脹率試驗的一個測回結(jié)束。在圖4的基礎(chǔ)上做如圖5所示的調(diào)整即可用本多功能巖石膨脹試驗儀進(jìn)行巖石試樣的自由膨脹率試驗。如圖5所示，將加壓桿7從測力傳感器6上卸下，置于龍門架I底板中心的飽和水箱12中心的下金屬透水板15和透水試樣墊塊17之上放置巖石試樣18，選擇透水試樣墊塊17的高度使巖石試樣18高度等分處與導(dǎo)向安裝座13相對應(yīng)。拔出在飽和水箱12四面的導(dǎo)向安裝座13中的密封堵塞后插入水平千分表19，并在其測桿與測頭之間接入水平中間輔助測桿19-1，使飽和水箱12四面的水平千分表19的測頭與巖石試樣18及其表面的金屬片20密貼。用兩個垂直千分表8的其中一個并在其測頭與測桿之間連接垂直中間輔助測桿8-1，使測頭與飽和水箱12中巖石試樣18頂部的上金屬透水板11表面中心的金屬片20相密貼。圖5所示多功能巖石膨脹試驗儀在對巖石試樣進(jìn)行自由膨脹率試驗的過程是在完成上述操作并待其保持穩(wěn)定后，記錄起始時間和各千分表起始讀數(shù)，在飽和水箱12中注水浸沒至上金屬透水板11，保持水位水溫在允許范圍內(nèi)，按規(guī)定時間記錄各千分表讀數(shù)變化，直至飽和穩(wěn)定為止，試驗結(jié)束?！?br> 權(quán)利要求1.多功能巖石膨脹試驗儀，包括龍門架，置于龍門架上橫梁中心螺孔的垂直加荷絲杠及其頂部的加荷手輪，測力傳感器及其底端的加壓桿，連接于加壓桿底端的加壓頭，用于巖石有側(cè)向約束巖石膨脹率和巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗的金屬套環(huán)，飽和水箱中巖石試樣頂部和底部的上、下金屬透水板，用于巖石自由膨脹率試驗時密貼于試樣圓周對稱4個位置及上金屬透水板中心的金屬片，特征是，垂直加荷絲杠設(shè)有與龍門架上橫梁接合的用于巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗的鎖緊螺母，所述垂直加荷絲杠與測力傳感器之間設(shè)有傳遞壓力的吊掛旋轉(zhuǎn)連接套，所述吊掛旋轉(zhuǎn)連接套由固定于測力傳感器頂部中心的吊掛柱和轉(zhuǎn)動并限位于該吊掛柱的螺套構(gòu)成，所述螺套與垂直加荷絲杠的底端螺紋連接，所述龍門架兩側(cè)立柱分別設(shè)有上下和水平位置可調(diào)的千分表支架，各支架端部固定有垂直千分表，所述兩垂直千分表在用于巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗時其測頭分別與連接在加壓桿下端的加壓頭頂部表面環(huán)形測量槽對稱的兩點相接觸，所述兩垂直千分表在用于巖石有側(cè)向約束膨脹率試驗時其測頭分別與脫離加壓桿而直接作用于試樣的加壓頭頂部表面環(huán)形測量槽對稱的兩點相接觸，兩垂直千分表中的一個在用于巖石自由膨脹率試驗時其測頭與飽和水箱中巖石試樣頂部的上金屬透水板頂面中心金屬片相接觸，所述飽和水箱置于龍門架底板中心，飽和水箱四面中心對稱設(shè)有插入水平千分表的導(dǎo)向安裝座，所述導(dǎo)向安裝座內(nèi)圓設(shè)置‘0’形密封圈,所述導(dǎo)向安裝座設(shè)有用于巖石有側(cè)向約束膨脹率和巖石有側(cè)向約束膨脹力試驗的密封堵塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能巖石膨脹試驗儀，其特征在于所述水平千分表和垂直千分表在其測頭與測桿之間分別設(shè)有用于巖石自由膨脹率試驗的位于千分表測桿頂端與測頭之間的中間輔助測桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能巖石膨脹試驗儀，其特征在于所述下金屬透水板與飽和水箱底面之間設(shè)有使各種高度的巖石試樣及金屬套環(huán)的頂面在同一平面或使巖石自由膨脹率試驗中各試樣的高度等分處與各水平千分表的測頭相對應(yīng)的透水試樣墊塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能巖石膨脹試驗儀，其特征在于所述密封堵塞設(shè)有與導(dǎo)向安裝座內(nèi)圓設(shè)置的‘0’形密封圈位置對應(yīng)的環(huán)形定位凹槽。
專利摘要本實用新型是一種多功能巖石膨脹試驗儀，垂直加荷絲杠設(shè)有與龍門架上橫梁緊固的鎖緊螺母，龍門架兩側(cè)立柱分別設(shè)有上下、水平位置可調(diào)的垂直千分表，兩垂直千分表與連接在加壓桿的加壓頭頂部環(huán)形測量槽對稱的兩點相接觸，兩垂直千分表中的一個與飽和水箱中巖石試樣頂部的上金屬透水板頂端面金屬片相接觸，飽和水箱置于龍門架底板，其四面中心對稱設(shè)有插入水平千分表的導(dǎo)向安裝座及其密封塞堵。本試驗儀僅需要簡單調(diào)整即可分別用于巖石自由膨脹率、有側(cè)向約束巖石膨脹率和有側(cè)向約束膨脹力試驗，實現(xiàn)了規(guī)程規(guī)定需要用三種儀器才能完成的三種試驗，具有多功能集成化、節(jié)省設(shè)備投資和占用空間、提高試驗成果的可比性、試驗精度和穩(wěn)定性的突出特點。
文檔編號G01N19/00GK202770747SQ20122042035
公開日2013年3月6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, 唐文軍, 陳則連, 曹曉娟, 張文, 焦艷龍 申請人:鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司