便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型設(shè)計的是一種測量儀，具體涉及一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中存在很多測定巖石在應(yīng)力下的變形的裝置(如《一種巖石變形檢測裝置》)，也有在化學溶液下測定巖石在應(yīng)力下的變形的裝置(如《化學腐蝕下巖石破裂全過程三軸壓縮細觀力學試驗裝置》)。但這類儀器測量原理相對復雜導致體積相對較大、笨重，不易進行原位試驗，儀器的攜帶和現(xiàn)場使用安放成為很大的問題，于是不可規(guī)避的幾乎都是室內(nèi)試驗，但巖石非原位實驗力學性質(zhì)發(fā)生改變導致室內(nèi)試驗與原位試驗結(jié)果差別較大，這是室內(nèi)巖石力學實驗很致命的缺陷，而且不能達到實時監(jiān)測成圖的效果和測定相同應(yīng)力下不同溶液濃度下達到相同應(yīng)變所需時間達到等效替代的效果?？偨Y(jié)而言，目前的儀器不能達到原位模擬侵蝕條件下測量巖石軸向徑向位移并及時成圖和等效替代用以研究巖石應(yīng)變性質(zhì)的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是提供一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀，該測量儀不僅結(jié)構(gòu)簡單、體積小、便于攜帶，而且提供一種原位測量巖石軸向徑向應(yīng)變位移的方法用以研究巖石在應(yīng)力下的侵蝕速率。本實用新型能模擬影響巖石在溶液中的侵蝕速率的因素，同時進行多組實驗以測定相同應(yīng)力下不同溶液濃度下達到相同應(yīng)變所需時間，根據(jù)不同的時限，以高濃度溶液等效替代低濃度溶液達到縮短時限而應(yīng)變相同的效果，能定量縮短巖石侵蝕破壞實驗的時間。
[0004]實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案，一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀包括剛性承壓板，在剛性承壓板中間設(shè)采樣孔，在采樣孔上設(shè)有鋼化玻璃容器，承壓塊一端伸入鋼化玻璃容器中、另一端與頂伸裝置相接；
[0005]在所述的采樣孔、及承壓塊上分別設(shè)有位移計探頭，在所述的承壓塊上端設(shè)有位移計接收器，位移計接收器接收位移計探頭的信號；
[0006]水質(zhì)檢測儀穿過鋼化玻璃容器壁與采樣孔連通。
[0007]進一步講，便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀還包括支架，支架固定在剛性承壓板上，頂伸裝置固定在支架上。
[0008]進一步講，在所述鋼化玻璃容器上端與所述承壓塊相接處設(shè)有密封圈。
[0009]進一步講，剛性承壓板上設(shè)有水平儀。
[0010]進一步講，剛性承壓板中間有凹槽，采樣孔設(shè)在凹槽內(nèi)、其側(cè)壁垂直向上，采樣孔側(cè)壁高度不超過凹槽壁高度。
[0011]進一步講，在承壓塊與采樣孔之間設(shè)有巖樣防磨損片。
[0012]本實用新型的有益效果如下:
[0013]1.相比已有技術(shù)而言，本實用新型具有能原位測定，而且結(jié)構(gòu)簡單、體積小、便于攜帶的特點。
[0014]2.實現(xiàn)實時監(jiān)測一定軸向壓力下巖石的軸向應(yīng)變位移和溶液離子濃度消耗的關(guān)系O
[0015]3.可模擬影響巖石在溶液中的侵蝕速率的因素，同時進行多組實驗以模擬相同應(yīng)力下不同溶液濃度下達到相同應(yīng)變所需時間，在縮短時限條件下，以高濃度溶液等效替代低濃度溶液達到而應(yīng)變相同的效果，定量縮短巖石侵蝕破壞實驗的時間。
[0016]4.提供了一種間接測量巖石軸向位移的方法用以研究巖石在應(yīng)力下的侵蝕速率而實地確定地區(qū)某地質(zhì)條件，通過多位位移計能實時讀出軸向和側(cè)向位移大小。
[0017]5.采用千斤頂壓應(yīng)力原理對巖樣施加軸向壓力，通過測壓表能實時讀出相關(guān)應(yīng)力的大小。
[0018]6.鋼化玻璃容器采用鋼化玻璃，便于觀察實驗。
[0019]7.剛性承壓板上采用水平儀，保證測量位移時儀器處于水平，減少實驗誤差。
[0020]8.水質(zhì)檢測裝置(包含水質(zhì)檢測儀和電路裝置)，能快速測出溶液相關(guān)離子的濃度。
[0021 ] 9.可進行定量縮短巖石侵蝕破壞實驗時間的比較實驗。
【附圖說明】
[0022]圖1為便攜式巖石侵蝕速率測量儀裝置的主視圖。
[0023]圖2為便攜式巖石侵蝕速率測量儀裝置俯視圖。
[0024]圖3為實驗得到的巖樣應(yīng)變與時間和應(yīng)力的關(guān)系。
[0025]如圖中，1.剛性承壓板，2.水平儀，3.鋼化玻璃容器，4.巖樣，5.承壓塊，6.巖樣防磨損片，7.密封圈，8.頂伸裝置，9.水質(zhì)檢測儀，10.支架，11.位移計接收器，12.位移計探頭，13.防腐膜材料。
【具體實施方式】
[0026]如圖1、2所示，一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀包括剛性承壓板1、支架10，支架10固定在剛性承壓板I上，在剛性承壓板I中間采樣孔，優(yōu)選的，剛性承壓板I中間有凹槽，采樣孔設(shè)在凹槽內(nèi)、其側(cè)壁垂直向上，采樣孔側(cè)壁高度不超過凹槽壁高度，在采樣孔上設(shè)有鋼化玻璃容器3，承壓塊5 —端伸入鋼化玻璃容器3中、另一端與頂伸裝置8相接，頂伸裝置8固定在支架10上，承壓塊5優(yōu)選為陶瓷，頂伸裝置8優(yōu)選的千斤頂，優(yōu)選的，在所述鋼化玻璃容器3上端與所述承壓塊5相接處設(shè)有密封圈7，目的是防止鋼化玻璃容器3漏氣，提高測定數(shù)據(jù)的精確度，優(yōu)選的，剛性承壓板I上設(shè)有水平儀2，目的是保證測量位移時便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀處于水平；
[0027]在采樣孔側(cè)壁對應(yīng)二邊分別設(shè)有二個位移計探頭12，在承壓塊5上下二端各設(shè)一個位移計探頭12，位移計探頭12優(yōu)選為三向位移計TRIVEC，其是一種一種高精度便攜式儀器，用來測量沿著垂直測線分布的三方向位移量，在承壓塊5上端對應(yīng)位置上各設(shè)有一個位移計接收器11，位移計接收器12接收位移計探頭11的信號；水質(zhì)檢測儀9穿過鋼化玻璃容器3壁與采樣孔連通。
[0028]優(yōu)選的，在承壓塊5與采樣孔之間設(shè)有巖樣防磨損片6，防磨損片6能防止承壓塊5下部對采樣孔中的巖樣上部的磨損，提高試驗數(shù)據(jù)的精確度。
[0029]工作原理；
[0030]1.將開挖的巖體內(nèi)和待測巖樣4表側(cè)鋪上防腐膜材料13，防止酸堿溶液下滲，例如 PH=6.0。
[0031]2.將米樣孔對準在邊長約1cm的巖體4，調(diào)整巖樣4與鋼化玻璃容器3大致豎向?qū)R，調(diào)節(jié)儀器使儀器初平。
[0032]3.將兩個位移計探頭12固定在巖樣4徑向。一個探頭12固定在圓柱形陶瓷的底直徑邊緣
[0033]4.將酸堿溶液沿圓形進出水口倒入鋼化玻璃容器3。將水質(zhì)檢測儀9的探頭放在靠近鋼化玻璃容器3內(nèi)部邊緣
[0034]5.巖樣4頂部放入巖樣防磨損片6并將底帶有位移計探頭12的圓柱形陶瓷放在巖樣4正上面。
[0035]6.將鋼化玻璃3與圓柱形陶瓷接觸部分裝上密封圈7，防止漏氣。
[0036]7.安裝頂伸裝置8，調(diào)節(jié)頂伸裝置8 (千斤頂)垂向與圓柱形陶瓷近乎接觸。
[0037]8.剛性承壓板I上設(shè)有水平儀2，保證測量位移時儀器處于水平
[0038]9.實驗:緩慢施壓，同時實時記錄時間(實驗測得巖石破壞約2天)、測壓計、位移計讀數(shù)和水質(zhì)檢測儀9的有關(guān)數(shù)據(jù)。
[0039]10.卸荷、取出圓柱形陶瓷5和位移計探頭12，最后通過位移計接收器12記錄位移隨時間和軸壓和側(cè)壓下的相關(guān)數(shù)據(jù)，分析、畫圖，生成如圖3中的圖例。
[0040]定量縮短巖石侵蝕破壞實驗時間的比較實驗:將溶液PH改為5.0、3.0、1.0重復上述步驟進行平行實驗，控制實驗的應(yīng)變與PH=6.0相同(如圖3中t=6h時，ε =6mm), ε達到6mm分別測得時間結(jié)果t=4h，t=2.5h，t=lh。則認為若以變形為主要的目標量，以變形等效為標準時，用PH=I的溶液浸泡Ih的效果將等價于用PH=I的溶液浸泡2.5h的效果，同時等價于PH=5的溶液浸泡4h的效果。這樣，在試驗時間緊迫，測試主要以變形為標準量的條件下，用PH=5的溶液浸泡4h的效果可用PH=I的溶液浸泡Ih的效果來等效，可節(jié)約試驗時間3小時。
[0041]本實用新型同時進行多組實驗以模擬相同應(yīng)力下不同溶液濃度下達到相同應(yīng)變所需時間，根據(jù)不同的時限，以高濃度溶液等效替代低濃度溶液達到縮短時限而應(yīng)變相同、定量縮短巖石侵蝕破壞實驗的時間效果。
【主權(quán)項】
1.一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀，其特征在于:所述便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀包括剛性承壓板(I)，在剛性承壓板(I)中間設(shè)采樣孔，在采樣孔上設(shè)有鋼化玻璃容器(3)，承壓塊(5) —端伸入鋼化玻璃容器(3)中、另一端與頂伸裝置(8)相接； 在所述的采樣孔、及承壓塊上分別設(shè)有位移計探頭(12)，在所述的承壓塊上端設(shè)有位移計接收器(11)，位移計接收器(11)接收位移計探頭(12)的信號； 水質(zhì)檢測儀(9)穿過鋼化玻璃容器(3)壁與采樣孔連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀，其特征是:所述便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀還包括支架(10)，支架(11)固定在剛性承壓板(I)上，頂伸裝置⑶固定在支架(10)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀，其特征是:在所述鋼化玻璃容器(3)上端與所述承壓塊(5)相接處設(shè)有密封圈(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀，其特征是:所述剛性承壓板(I)上設(shè)有水平儀(2)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀，其特征是:所述剛性承壓板(I)中間有凹槽，采樣孔設(shè)在凹槽內(nèi)、其側(cè)壁垂直向上，采樣孔側(cè)壁高度不超過凹槽壁高度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀，其特征是:在所述承壓塊(5)與采樣孔之間設(shè)有巖樣防磨損片(6)。
【專利摘要】一種便攜式巖石原位侵蝕速率測量儀包括剛性承壓板，在剛性承壓板中間采樣孔，在采樣孔上設(shè)有鋼化玻璃容器，壓承塊一端伸入鋼化玻璃容器中、另一端與頂伸裝置相接；在所述的采樣孔、及承壓塊上分別設(shè)有位移計探頭，在所述的承壓塊上端設(shè)有位移計接收器，位移計接收器接收位移計探頭的信號；所述的水質(zhì)檢測儀穿過鋼化玻璃容器壁與采樣孔連通。本實用新型的優(yōu)點在于，提供一種原位測量巖石軸向應(yīng)變下軸向位移和徑向位移的方法用以研究巖石在應(yīng)力下的侵蝕速率。同時給出了采用該儀器有效縮短試驗時間。
【IPC分類】G01N17/00, G01N3/12
【公開號】CN204758404
【申請?zhí)枴緾N201520476907
【發(fā)明人】劉杰, 陳勇, 馬昌坤
【申請人】三峽大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月3日