专利名称：有侧向约束岩石膨胀试验用组合式金属套环的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑工程岩石膨胀试验仪器的配套设备，特别是涉及一种有侧向约束岩石膨胀试验用组合式金属套环。
背景技术：
岩石膨胀试验是各种建筑地基、边坡、地下工程以及对作为建筑材料的岩石是否有膨胀性及其针对各项膨胀性指标进行测试判别的一种试验，本申请的主题内容仅涉及岩石有侧向约束岩石膨胀率和膨胀压力试验。有侧向约束膨胀率试验是指某一规定形状的岩石试样，在其侧向用金属构件将其 包裹紧固，使之在任何状态下不产生侧向变形，然后将岩石试样置入特定的浸水容器中，金属构件底部透水固定，顶部预置一定压力，按铁路岩石试验规程(TBlOl 15-98)的规定为5Kpa，保持稳定后进行浸水直至饱和并监测其饱和过程中垂直变形的一种试验。有侧向约束膨胀压力试验是指对规定形状的岩石试样施加无穷大侧向约束力，SP用足够强度的试模加以紧固，在不得出现侧向变形的条件下进行垂直方向固定后浸水膨胀所产生的垂直压力进行检测的一种试验。按铁路岩石试验规程(TB10115-98)的规定要求，上述试验中的岩石试样置于金属套环中。金属套环是内径固定规格有限的整体闭环结构，高度应容纳岩石试样和位于岩石试样两端的上、下金属透水板。然而，由于制样过程或现场钻探取样情况的不同往往会出现很多与整体式金属套环内径规格不符的岩石试样，如若配置直径规格繁多的整体式金属套环适应如此众多不同直径岩石试样存在一定的实际困难，而且因岩石试样饱和膨胀后会与整体金属套环抱牢，清除试样使两者分离十分困难，因此，在执行上述规程的实际操作中存在固定内径的整体套环不能满足岩石试样直径多样性、膨胀后试样与整体套环难于分离的实际情况而影响试验顺利进行。
发明内容本实用新型的目的是公开一种能适应常见多种不同直径岩石试样用以替代现有整体式闭环金属套环的有侧向约束岩石膨胀试验用组合式金属套环。本实用新型为实现上述目的采取以下技术方案本组合式金属套环由对开模和开口环刀两部分组成，所述对开模由对接的、两侧带有连接耳的两半圆模及其连接螺栓构成，所述对开模的高度大于岩石试样高度而小于岩石试样与上、下金属透水板高度之和，所述对开模以中心内圆直径的差别为特征分档设置，即对开模中心内圆直径分别为Φ50_、Φ 74mmm> Φ 93mm三个档次,所述对开模的中心内圆中设有开口环刀，开口环刀由设有纵向开口的不锈钢圆筒构成，开口环刀的外径和高度分别与分档设置的对开模中心内圆直径和高度相对应，外径相同的开口环刀以其壁厚的差别为特征分组设置，每组开口环刀壁厚范围为 O. 3-3. 0mm。[0009]本实用新型还可以采取以下技术措施所述两半圆模的内圆表面设有纵横交汇的透水槽，两半圆模横向透水槽相贯通。所述相同外径的开口环刀分别以4-9种壁厚的开口环刀为一组。所述开口环刀在其对应半圆模横向透水槽的位置分布有透水孔。本实用新型的有益效果和优点在于本实用新型将近年来常见的室内制样和野外钻探岩芯按其外径进行归类，充分考虑岩石直径存在的实际偏差，形成常见的岩石试样直径系列。本实用新型的对开模以中心内圆直径的差别为特征分档，各档中心内圆直径的对开模配置若干个不同壁厚的开口环刀，对开模与不同壁厚的开口环刀的组合搭配能够使前述直径系列的岩石试样形成侧向约束力而使其顺利投入试验。特别是本组合式金属套环可以直接使用野外钻探岩芯，减少了岩芯二次加工过程。本实用新型具有与现有规程规定整 体金属套环等效的结构特点，能够满足现行铁路岩石试验规程的技术要求。对开模以及开口环刀的设置便于去除已膨胀的岩石试样，避免了现有整体金属套环因岩石试样遇水膨胀后所出现的胀死而不易剔除的弊端。本实用新型具有结构简单、可灵活组合搭配、用最少的设备满足了各直径系列和多种直径的岩石试样施加侧向约束力需要的突出优点。
附图I是本组合式金属套环实施例结构示意图。附图2是半圆模内圆结构示意图。附图3是图IA向视图。附图4是开口环刀结构示意图。附图5是图I组合式金属套环实施例使用状态示意图。图中标记I对开模，Ia后半圆模，Ib前半圆模，1-1竖向透水槽，1-2横向透水槽，1-3中心内圆，2螺栓，3开口环刀，3-1纵向开口，3-2透水孔，4岩石试样。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本实用新型。如图1、2、3所示，本组合式金属套环由对开模I和开口环刀3两部分组成，对开模I由对接接合的带有连接耳的后半圆模la、前半圆模Ib和连接螺栓2构成。两半圆模的内圆表面设有纵横交汇的竖向透水槽1-1和横向透水槽1-2，两半圆模之间的横向透水槽贯通。图示对开模I的高度大于岩石试样高度而小于岩石试样与上、下金属透水板高度之和，上、下金属透水板是铁路岩石试验规程(TB 10115-98)中规定使用的部件。图示对开模I以中心内圆1-3直径的差别为特征分档设置，对开模中心内圆1-3直径分别为Φ50ι πι、Φ 74mmm> Φ 93mm三个档次,所述三个档次的对开模中心内圆直径是该档次岩石试样可能遇到的的最大直径。各档次对开模的高度分别按现行试验规程规定的高度设计。图3所示的开口环刀3设置于对开模I的中心内圆1-3中，开口环刀3由设有一纵向开口 3-1的不锈钢圆筒构成，开口环刀在其对应半圆模横向透水槽1-2的位置分布有透水孔3-2，以便岩石试样在饱和水箱中浸水通畅。[0025]开口环刀的外径分别与分档设置的对开模中心内圆直径相对应，即开口环刀的外径有 Φ 50mm、Φ 74mmm 和 Φ 93mm 三种。实施例的三种外径的开口环刀分别以壁厚的差别为特征分组设置，壁厚范围在
O.3-3. Omm 范围内。具体为外径为Φ 50mm的开口环刀，其壁厚有O. 3mm、0. 5mm、I. Omm和I. 5mm四种。 外径为Φ 74mm 的开口环刀，其壁厚有 O. 5mm、0. 8mm、I. 0mm、I. 25mm、I. 5mm、I. 8mm、
2.Omm> 2. 50mm 和 3. Omm 九种。外径为Φ 93mm 的开口环刀，其壁厚有 O. 5mm、0. 8mm、I. 0mm、I. 25mm、I. 5mm、I. 8mm、
2.Omm> 2. 50mm 和 3. Omm 九种。以上三种不同内径的对开模可分别与不同壁厚的开口环刀进行组合搭配形成不同内径的金属套环，可满足不同直径试样施加侧向约束力要求。从实施例可以看出，本组合式金属套环可用最少的设备和简单组合搭配满足了各直径系列范围内所有岩石直径试样施加侧向约束力需要的特点。下面简述本组合式金属套环使用步骤I.首先用卡尺对将要进行试验的岩石试样外径进行测量，根据实际外径选择相应对开模及适宜壁厚的开口环刀，将岩石试样置入开口环刀。2.将包裹有岩石试样的开口环刀置入对开模并使之对接，通过连接螺栓将对开模紧固同时通过开口环刀裹紧岩石试样，使之在任何情况下不产生侧向变形。3.将步骤2安装有岩石试样的金属套环放入饱和水箱,在岩石试样的上下表面置入上、下金属透水板。4.根据试验项目要求安装相关监测装置，测量试样原始高度和预置压力并记录起始时间，在进行膨胀率试验时上部荷载成自由状以测量浸水后垂直变形。当进行膨胀力试验时上部荷载应固定于垂直加压杆底端，在不产生垂直、水平变形条件下检测其垂直力并监测其垂直变形，当其稳定后开始浸水。根据试验规程要求或测量其垂直变形，或同时测量垂直压力；分别进行有侧向约束膨胀率或膨胀压力试验，按规程要求达到浸水饱和稳定时间，各项测量指标稳定不变后拆除测量装置，将对开模及试样从饱和水箱中取出。5.首先用内六角扳手拆除对开模连接螺栓，拆分对开模，取出开口环刀及岩石试样，用力掰开开口环刀使其与浸水膨胀的岩石试样分尚。6.分别清洗开口环刀和对开模，擦拭干净备用。
权利要求1.有侧向约束岩石膨胀试验用组合式金属套环，其特征在于本组合式金属套环由对开模和开口环刀两部分组成，所述对开模由对接的、两侧带有连接耳的两半圆模及其连接螺栓构成，所述对开模的高度大于岩石试样高度而小于岩石试样与上、下金属透水板高度之和，所述对开模以中心内圆直径的差别为特征分档设置，即对开模中心内圆直径分别为Φ 50mm、Φ 74mmm> Φ 93mm三个档次，所述对开模的中心内圆中设有开口环刀，开口环刀由设有纵向开口的不锈钢圆筒构成，开口环刀的外径和高度分别与分档设置的对开模中心内圆直径和高度相对应，外径相同的开口环刀以其壁厚的差别为特征分组设置，每组开口环刀壁厚范围为O. 3-3. 0mm。
2.根据权利要求I所述的组合式金属套环，其特征在于所述两半圆模的内圆表 面设有纵横交汇的透水槽，两半圆模横向透水槽相贯通。
3.根据权利要求I所述的组合式金属套环，其特征在于所述相同外径的开口环刀分别以4-9种壁厚的开口环刀为一组。
4.根据权利要求I所述的组合式金属套环，其特征在于所述开口环刀在其对应半圆模横向透水槽的位置分布有透水孔。
专利摘要本实用新型是一种有侧向约束岩石膨胀试验用组合式金属套环，由对开模和开口环刀两部分组成，对开模由对接的两半圆模和螺栓连接构成，对开模的中心内圆中设有开口环刀，开口环刀由设有一纵向开口的不锈钢圆筒构成。对开模以中心内圆直径的差别为特征分档设置，各档次中心内圆直径的对开模配置若干个不同壁厚的开口环刀，本组合式金属套环能够满足有侧向约束岩石膨胀试验中不同直径各岩石试样施加侧向约束力的需要，以满足侧向约束力膨胀试验要求，尤其是可以直接使用野外钻探岩芯。本实用新型具有与现有金属环套等效的结构特点，能够满足现行铁路岩石试验规程规定的技术条件。
文档编号G01N19/00GK202770748SQ20122042207
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者王晟堂 申请人:铁道第三勘察设计院集团有限公司