本發(fā)明涉及一種測量炭質(zhì)泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置。該裝置可以模擬炭質(zhì)泥巖在巖崩解過程中受豎向壓力和干濕環(huán)境影響下的體積變化規(guī)律。此發(fā)明還涉及該試驗裝置的試驗方法。

背景技術(shù)：

目前，路堤土體體積變化已經(jīng)成為公路、鐵路領(lǐng)域不可忽略的問題，由路堤土體體積變形引起的交通事故時有發(fā)生。尤其是受干濕循環(huán)影響之后的路堤體積變形的更為嚴重，而利用炭質(zhì)泥巖作為路堤填料的工程越來越多，如何保證炭質(zhì)泥巖路堤在施工過程中及完成后的工程安全便成為公路、鐵路建設(shè)者們最關(guān)鍵的問題之一。炭質(zhì)泥巖路堤在干濕環(huán)境下引起的體積變化同時伴隨著土體孔隙水壓力、含水率、基質(zhì)吸力等一系列的改變。本實驗裝置以及試驗方法對炭質(zhì)泥巖在巖崩解過程中受豎向壓力和干濕環(huán)境影響下的體積變形規(guī)律的研究具有重大意義。

現(xiàn)有對土體進行干濕環(huán)境處理的試驗大部分針對崩解后的土體，試驗方法大都是針對降雨條件下巖體崩解過程中體積變化的試驗，并沒有對干濕循環(huán)影響下巖體崩解過程中體積變化的相關(guān)試驗，更沒有系統(tǒng)對巖體崩解過程中受豎向壓力和干濕環(huán)境影響下的體積變化進行研究。因此設(shè)計了一種能夠模擬炭質(zhì)泥巖在巖崩解過程中受豎向壓力和干濕環(huán)境影響下體積變化的試驗裝置，以便分析上述變化和巖體的變化規(guī)律。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題是設(shè)計一種炭質(zhì)泥巖在巖崩解過程中受豎向壓力和干濕環(huán)境影響下體積變化的試驗裝置，并且能夠持續(xù)觀察巖體崩解過程中體積的變化規(guī)律。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種測量炭質(zhì)泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置，該裝置分為三個部分，第一部分為試驗裝置，試驗裝置為底部設(shè)有出水管和供水管的有機玻璃筒；第二部分為加載裝置，加載裝置為放置在底座上的杠桿加載儀；第三部分為測量裝置，測量裝置為兩個端部設(shè)有千分表的支架。

所述的測量炭質(zhì)泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置整體布局是：在底座上設(shè)有有機玻璃筒，所述的有機玻璃筒的底部對稱設(shè)有兩個水管，分別為供水管和出水管，在所述的底座上設(shè)有四根金屬立柱，分別為千分表立柱與加載裝置的立柱，所述的加載裝置采用的是杠桿加載儀，所述的杠桿加載儀由水平杠桿、加載架、加壓桿和固定軸組成，所述的水平杠桿中間位置設(shè)有水平指示器，所述的加載架與砝碼托盤連接，所述的加壓桿下有加壓球座，在所述的加壓球座上扣出兩個對稱分布的凹槽，所述的固定軸與加載裝置的立柱相連，在所述的千分表立柱上設(shè)有千分表支架，所述的千分表支架設(shè)有千分表，所述的千分表的自由端端部與所述的加壓球座的凹槽接觸，在所述的底座上設(shè)有透水石。

所述的有機玻璃筒的尺寸為：內(nèi)徑100mm，筒壁厚20mm，筒高240mm。有機玻璃筒的底部設(shè)有供水管與出水管，供水管與出水管的尺寸為內(nèi)徑10mm，長度為30mm。

所述的底座尺寸為長300mm，寬300mm，厚10mm的鋼板，所述的千分表立柱長度為360mm，加載裝置的立柱長度為400m。所述的千分表支架長度為95mm，千分表支架一端與千分表立柱相連，另一端與千分表相連，千分表量程為0~30mm，精度為0.01mm。

所述的水平杠桿總長度為750mm，加載架固定在水平杠桿端部，所述的加載架長度為160mm，加載架與半徑為50mm的砝碼托盤相連，距離加載架300mm位置設(shè)有水平指示器，距離加載架470mm位置與加壓桿相連，距離加載架520mm位置與固定軸相連，距離加載架600mm~750mm位置為調(diào)平砝碼的可移動范圍，所述的加壓桿長度為20mm，固定軸長度為20mm，所述的加壓球座半徑為70mm，其上對稱分布有兩個凹槽，尺寸為20mm*6mm的矩形。

本發(fā)明提供一種測量炭質(zhì)泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置及其試驗方法，試驗步驟如下：

步驟一、檢查試驗裝置各部分是否可用，固定好有機玻璃筒，并準備好試驗所需要的巖體；

步驟二、將巖體放置在有機玻璃筒內(nèi)的透水石上，并將加壓球座與巖體頂部接觸；

步驟三、移動調(diào)平砝碼，使水平杠桿保持水平，并使加壓球座與巖體頂部接觸時對巖體不產(chǎn)生壓力；

步驟四、往砝碼托盤上增加砝碼，使得加壓球座對巖體產(chǎn)生的壓力達到試驗所需的壓力數(shù)值，同時將千分表端部與加壓球座的凹槽接觸，并記錄好千分表的讀數(shù)；

步驟五、關(guān)閉出水管，打開供水管，將有機玻璃筒灌滿水，將巖體在有水環(huán)境下靜置一段時間，同時可時刻關(guān)注千分表的數(shù)值變化；

步驟六、關(guān)閉供水管，打開出水管，將有機玻璃筒中的水陸續(xù)排出，將巖體在無水環(huán)境中靜置一段時間，此為一次干濕循環(huán)，同時可時刻關(guān)注千分表的數(shù)值變化；

步驟七、根據(jù)試驗要求，重復(fù)步驟五到步驟六，即可使巖體受多次干濕循環(huán)，同時可得出巖體在受多次干濕循環(huán)的影響下體積的變化規(guī)律。

采用上述技術(shù)方案的一種測量炭質(zhì)泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置及其試驗方法，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于：在加載裝置加壓球座上設(shè)有兩個凹槽，這樣可以使千分表的自由端落在凹槽內(nèi)，起到準確測量體積變形的作用，該方法將加載裝置與測量裝置巧妙的結(jié)合在一起，真正的實現(xiàn)對炭質(zhì)泥巖崩解過程中體積變化的研究。

本發(fā)明試驗裝置構(gòu)造簡單，成本低廉，拆裝方便，可以重復(fù)利用。該試驗裝置可以研究不同壓實度，不同高度條件下的炭質(zhì)泥巖路堤體積的變化規(guī)律。此外供水、排水裝置調(diào)節(jié)簡便、易于控制。加載裝置采用的是杠桿加載儀，加載方式簡單、易于操作， 有效的控制了巖體頂部所加的均布力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體圖

圖2是本發(fā)明的試驗裝置

圖3是本發(fā)明的加載裝置

圖4是本發(fā)明的測量裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，詳細說明一種測量炭質(zhì)泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置具體實施方式。

如圖1該裝置分為三個部分，第一部分為試驗裝置，試驗裝置為底部設(shè)有出水管（2）和供水管（1）的有機玻璃筒（3）；第二部分為加載裝置，加載裝置為放置在底座（6）上的杠桿加載儀；第三部分為測量裝置，測量裝置為兩個端部設(shè)有千分表（4）的支架（7）。

如圖2有機玻璃筒（3）的尺寸為：內(nèi)徑100mm，筒壁厚20mm，筒高為240mm，有機玻璃筒（3）底部對稱設(shè)有兩個水管，分別為供水管（1）和出水管（2），尺寸為：內(nèi)徑10mm，長度為30mm。

如圖3水平杠桿（10）總長度為750mm，加載架（14）固定在水平杠桿（10）端部，加載架（14）長度為160mm，加載架（14）與半徑為50mm厚度為5mm的砝碼托盤（15）相連，距離加載架（14）300mm位置設(shè)有水平指示器（18），距離加載架（14）470mm位置與長度為20mm的加壓桿（12）相連，加壓桿（12）與半徑為70mm的加壓球座（9）相連，其上對稱分布有兩個尺寸為20mm*6mm凹槽。距離加載架（14）520mm位置與長度為20mm的固定軸（17）相連，距離加載架（14）600mm~750 mm位置為調(diào)平砝碼（13）的可移動范圍。底座（6）是尺寸為長300mm，寬300mm，厚10mm的鋼板，底座（6）上有四根立柱，分別是兩根千分表立柱（4）、兩根加載裝置立柱（5）。兩根千分表（4）立柱相隔260mm，長度為360mm，兩根加載裝置立柱（5）相隔220mm，長度為400m。固定軸（17）與加載裝置立柱（5）相連。

如圖4千分表支架（7）長度為95mm，千分表支架（7）一端與千分表立柱（4）相連，另一端與千分表（8）相連，千分表（8）量程為0~30mm，精度為0.01mm。

本發(fā)明提供一種測量炭質(zhì)泥巖崩解過程中體積變化的試驗裝置及其試驗方法，試驗步驟如下：

步驟一、檢查試驗裝置各部分是否可用，固定好有機玻璃筒，并準備好試驗所需要的巖體；

步驟二、將巖體放置在有機玻璃筒內(nèi)的透水石上，并將加壓球座與巖體頂部接觸；

步驟三、移動調(diào)平砝碼，使水平杠桿保持水平，并使加壓球座與巖體頂部接觸時對巖體不產(chǎn)生壓力；

步驟四、往砝碼托盤上增加砝碼，使得加壓球座對巖體產(chǎn)生的壓力達到試驗所需的壓力數(shù)值，同時將千分表端部與加壓球座的凹槽接觸，并記錄好千分表的讀數(shù)；

步驟五、關(guān)閉出水管，打開供水管，將有機玻璃筒灌滿水，將巖體在有水環(huán)境下靜置一段時間，同時可時刻關(guān)注千分表的數(shù)值變化；

步驟六、打開出水管，關(guān)閉供水管，將有機玻璃筒中的水陸續(xù)排出，將巖體在無水環(huán)境中靜置一段時間，此為一次干濕循環(huán)，同時可時刻關(guān)注千分表的數(shù)值變化；

步驟七、根據(jù)試驗要求，重復(fù)步驟五到步驟六，即可使巖體受多次干濕循環(huán)，同時可得出巖體在受多次干濕循環(huán)的影響下體積的變化規(guī)律。