专利名称：一种软岩崩解自动筛分仪及其试验方法
技术领域：
本发明涉及一种软岩崩解试验的高效的自动崩解筛分仪，特别是涉及一种用于公路、铁路等领域软岩遇水崩解的崩解仪。尤其是针对降雨条件下炭质软岩边坡表层遇水崩解、炭质软岩地区公路路基填料遇水崩解的软岩崩解试验的高效自动筛分崩解仪，可有效真实的反映软岩崩解后颗粒级配的分布情况，为进行后续物理力学实验提供依据。本发明还涉及该软岩崩解自动筛分仪的试验方法。
背景技术：
软岩崩解是指软岩遇水后发生一系列的物理、化学变化，使软岩由整体变成不同粒径大小的一种现象。 越来越多的高速公路、铁路建设过程中将不可避免的穿过软岩含量丰富的地区，利用软岩作为路基的填筑材料是不可避免的。由于软岩遇水崩解的特性，经常导致以下问题用软岩填筑的路基遇水可使路基的整体稳定性降低，甚至出现路面沉降、坍塌的现象。软岩边坡遇水也会导致边坡整体稳定性降低，出现滑坡等的现象。所以，研究软岩的崩解特性对今后软岩地区的交通建设有着重大的意义。现有传统软岩崩解试验的试验方法是先把炭质软岩进行单独崩解，然后进行筛分，筛分完之后又将炭质软岩重新混合在一起进行崩解，崩解一段时间后再筛分。这样将每次筛分的结果进行比较，如果颗粒级别在相当长的一段时间内变化很小，说明崩解基本停止。以上试验的缺点主要在于将崩解过程和筛分过程分开进行，会使试验过程变得复杂，此外，还在于对崩解基本停止的时间无法做出及时的判断，会延长试验时间，还在于筛分进行的次数越多，会使试样的质量损失也越大，从而会影响试验的精度。因此，设计一种即高效又精确的炭质软岩崩解、筛分实验仪器来替代传统的筛分实验是非常有必要的。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种崩解过程和筛分过程同时进行且高效、精确及便于观察的软岩崩解自动筛分仪。本发明所要解决的第二个技术问题是提供该软岩崩解自动筛分仪的试验方法。为了解决上述第一技术问题，本发明提供的软岩崩解自动筛分仪，在振动台上设有透明外筒，在所述的透明外筒的高处设有进水管，在所述的透明外筒的低处设有出水管，所述的透明外筒内从上往下依次放置有多个透明内筒，每个所述的透明内筒的底部均设有筛分孔，多个所述的透明内筒的筛分孔的孔径根据实验室标准筛孔尺寸由上至下依次减小设置。多个所述的透明内筒的内径由上至下依次增大，每个所述的透明内筒内设有内筒托，前一级内径较小的所述的透明内筒能放入内径较大的后一级所述的透明内筒内并由所述的内筒托支撑。
多个所述的透明内筒的上端部与所述的透明外筒的上端部齐平，且在多个所述的透明内筒的上端部处设有处于所述的透明内筒和所述的透明外筒之间的可调节固定片。所述的透明内筒的所述的筛分孔由上往下依次为60mm、20mm、5mm、1mm、O. 25mm和 0.075mm。所述的振动台为可调频率振动台。采用上述技术方案的软岩崩解自动筛分仪，通过利用进水管和出水管来控制筒内的水位，使炭质软岩在崩解过程中一直处于浸水状态，同时开启可调频率振动台使整个装置处于振动状态，从而达到崩解与筛分两个过程同时进行的效果。该装置结构设计合理，安装使用方便，可以较大幅度的提高炭质软岩崩解实验的效率和实验精度。为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的软岩崩解自动筛分仪的试验方法， 试验步骤如下(I)、选取直径为80 120mm的具有遇水崩解特性的块状原状软岩，称取初值质量后，放入最上层的内筒内；(2)、开启进水管开关，使仪器内的水漫过最上层内筒里的软岩试样；(3)、通过透明的内外筒观察其崩解过程，此时遇水崩解后的较小颗粒将由上层内筒的筛分孔进入下层各内筒；如观察到软岩颗粒堵塞筛孔则开启振动台，使其顺利通过各内筒筛分孔；(4)、当观察到各内筒软岩体积无明显变化时，关闭振动台，同时开启出水管，使仪器内的水排出，然后取下各内筒放置在干燥通风处，待内筒内软岩崩解产物完全风干后，利用电子称称量其各内筒内崩解软岩的质量，并绘制级配分布曲线。本发明的创新之处在于软岩崩解自动筛分仪巧妙地将软岩崩解试验中的崩解和筛分两个过程结合在一起，大大的节约了崩解试验的时间。而试验的整个过程没有出现质量的损失，提高了试验结果的精确度。用透明的有机玻璃做外筒，方便观察试验进程。综上所述，发明是一种崩解过程和筛分过程同时进行且高效、直观、操作性强及误差较小的的软岩崩解自动筛分仪及其试验方法。
图I是本发明内筒的结构示意图。图2是本发明可调节固定片示意图。图3是本发明横断面结构示意图。图4是本发明纵断面结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图，详细说明一种新型实用炭质软岩崩解自动筛分仪的具体实施方式
。如图I、图2、图3和图4所示，在可调频率振动台9上设有透明外筒7，在透明外筒7的高处设有进水管10，在透明外筒7的低处设有出水管8，透明外筒7内从上往下依次放置有第一透明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5和第六透明内筒6，第一透明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5和第六透明内筒6内均设有内筒托11，第一透明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5和第六透明内筒6的内径由上至下依次增大，前一级内径较小的第一透明内筒I能放入内径较大的后一级的第二透明内筒2内，前一级内径较小的第二透明内筒2能放入内径较大的后一级的第三透明内筒3内，前一级内径较小的第三透明内筒3能放入内径较大的后一级的第四透明内筒4内，前一级内径较小的第四透明内筒4能放入内径较大的后一级的第五透明内筒5内，前一级内径较小的第五透明内筒5能放入内径较大的后一级的第六透明内筒6内，并由内筒托11支撑，第一透明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5和第六透明内筒6的上端部与透明外筒7的上端部齐平，在第一透 明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5、第六透明内筒6和透明外筒7的上端部处设有处于第一透明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5、第六透明内筒6和透明外筒7之间的可调节固定片12，第一透明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5和第六透明内筒6的底部均设有筛分孔13，第一透明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5和第六透明内筒6的筛分孔13的孔径根据实验室标准筛孔尺寸由上至下依次减小设置，第一透明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5和第六透明内筒6的筛分孔13 由上往下依次为60mm、20mm、5mm、1mm、O. 25mm 和 0. 075mm。如图2所示，可调节固定片12用于放置在本发明自动筛分仪上端，用于固定透明外筒7和第一透明内筒I、第二透明内筒2、第三透明内筒3、第四透明内筒4、第五透明内筒5和第六透明内筒6，避免振动时相邻筒间产生碰撞。实验时将软岩试样放置于最上层的第一透明内筒I上，并通过进水管10往内部注水，直至水淹没炭质软岩试样。崩解一段时间后，开启可调频率振动台9，此时筛分和崩解即可同时进行。如图3和图4所示，内筒的数量与底部的筛分孔的尺寸均与实验室标准筛一致。软岩崩解自动筛分仪的试验方法，试验步骤如下(I)、选取直径为80 120_的具有遇水崩解特性的块状原状软岩，称取初值质量后，放入最上层的第一透明内筒I内；(2)、开启进水管10的开关，使透明外筒7内的水漫过最上层的第一透明内筒I里的软岩试样；(3)、通过透明的内外筒观察其崩解过程，此时遇水崩解后的较小颗粒将由上层内筒的筛分孔13进入下层各内筒；如观察到软岩颗粒堵塞筛孔则开启可调频率振动台9，使其顺利通过各内筒的筛分孔13 ；(4)、当观察到各内筒软岩体积无明显变化时，关闭可调频率振动台9，同时开启出水管8，使透明外筒7内的水排出，然后取下各内筒放置在干燥通风处，待内筒内软岩崩解产物完全风干后，利用电子称称量其各内筒内崩解软岩的质量，并绘制级配分布曲线。
权利要求
1.一种软岩崩解自动筛分仪，其特征是在振动台上设有透明外筒(7)，在所述的透明外筒(7)的高处设有进水管(10)，在所述的透明外筒(7)的低处设有出水管(8)，所述的透明外筒(7)内从上往下依次放置有多个透明内筒(1、2、3、4、5、6)，每个所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)的底部均设有筛分孔(13)，多个所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)的筛分孔(13)的孔径根据实验室标准筛孔尺寸由上至下依次减小设置。
2.根据权利要求I所述的软岩崩解自动筛分仪，其特征是多个所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)的内径由上至下依次增大，每个所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)内设有内筒托(11)，前一级内径较小的所述的透明内筒(1、2、3、4、5)能放入内径较大的后一级所述的透明内筒(2、3、4、5、6)内并由所述的内筒托(11)支撑。
3.根据权利要求2所述的软岩崩解自动筛分仪，其特征是多个所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)的上端部与所述的透明外筒(7)的上端部齐平，且在多个所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)的上端部处设有处于所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)和所述的透明外筒(7)之间的可调节固定片(12)。
4.根据权利要求I或2所述的软岩崩解自动筛分仪，其特征是所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)的所述的筛分孔(13)由上往下依次为60mm、.20mm、5mm、lmm、0. 25mm和0. 075_。
5.根据权利要求I或2所述的软岩崩解自动筛分仪，其特征是所述的振动台为可调频率振动台(9)。
6.根据权利要求I所述的软岩崩解自动筛分仪的试验方法，其特征在于试验步骤如下 (1)、选取直径为80 120mm的具有遇水崩解特性的块状原状软岩，称取初值质量后，放入最上层的内筒内； (2)、开启进水管开关，使仪器内的水漫过最上层内筒里的软岩试样； (3)、通过透明的内外筒观察其崩解过程，此时遇水崩解后的较小颗粒将由上层内筒的筛分孔进入下层各内筒；如观察到软岩颗粒堵塞筛孔则开启振动台，使其顺利通过各内筒筛分孔； (4)、当观察到各内筒软岩体积无明显变化时，关闭振动台，同时开启出水管，使仪器内的水排出，然后取下各内筒放置在干燥通风处，待内筒内软岩崩解产物完全风干后，称量其各内筒内崩解软岩的质量，并绘制级配分布曲线。
全文摘要
本发明公开了一种软岩崩解自动筛分仪及其试验方法，软岩崩解自动筛分仪，在振动台上设有透明外筒(7)，在所述的透明外筒(7)的高处设有进水管(10)，在所述的透明外筒(7)的低处设有出水管(8)，所述的透明外筒(7)内从上往下依次放置有多个透明内筒(1、2、3、4、5、6)，每个所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)的底部均设有筛分孔(13)，多个所述的透明内筒(1、2、3、4、5、6)的筛分孔(13)的孔径根据实验室标准筛孔尺寸由上至下依次减小设置。本发明是一种崩解过程和筛分过程同时进行且高效、直观、操作性强及误差较小的软岩崩解自动筛分仪及其试验方法。
文档编号G01N1/30GK102854086SQ20121038230
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月10日 优先权日2012年10月10日
发明者付宏渊, 曾铃, 李涛, 何忠明, 贺炜 申请人:长沙理工大学