软岩试样用饱水装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种软岩试样用饱水装置，属于岩土工程与地质工程技术领域，提供一种操作简单，能防止软岩试样在饱水过程中崩解的饱水装置。所述饱水装置包括模具套管和用于包裹软岩试样的内套管，所述内套管具有热缩性，所述模具套管套在内套管外，并且模具套管的内径与内套管外径相配；在内套管和模具套管的管壁上分别设置有均布的透水孔。本实用新型所述的饱水装置，能有效的适用于软岩试样的饱水实验，能有效的避免试样饱水过程中崩解的问题，进而可提高软岩试样饱水成功率，并确保后续试验结果的准确性。
【专利说明】
软岩试样用饱水装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及岩土工程与地质工程技术领域，尤其涉及一种供软岩试样饱水用的饱水装置。
【背景技术】
[0002]目前，随着建筑、地质灾害、水利水电、市政、交通行业大型工程建设的加快，在工程实践中，对岩体力学实验的质量要求和实验效率要求越来越高。在岩体力学实验中，软岩作为一种特殊的岩体，其结构面较为发育，甚至还含有较多的膨胀性矿物，并且力学强度较低;尤其在分析含水率对岩体力学性质的影响时，往往需要对软岩试样进行泡水或者饱水实验，然而在这过程中软岩试样容易产生崩解问题，从而导致软岩试样损坏，造成饱水实验失败，或者影响后续试验结果的准确性。
[0003]在现有的技术中，岩石的泡水或饱水实验，主要针对硬度较高的岩石，由于其本身硬度较高，在饱水过程中不易发生崩解等问题，因此往往直接采用无约束饱水，即直接将岩石试样浸泡在水中即可。但是在对软岩进行饱水实验时，若采用无约束饱水方式，试样在饱水过程中容易产生崩解，很难达到理想的饱水效果，导致软岩的饱水实验成功率较低。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型解决的技术问题是提供一种操作简单，能防止软岩试样在饱水过程中崩解的饱水装置。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:软岩试样用饱水装置，包括模具套管和用于包裹软岩试样的内套管，所述内套管具有热缩性，所述模具套管套在内套管夕卜，并且模具套管的内径与内套管外径相配;在内套管和模具套管的管壁上分别设置有均布的透水孔。
[0006]进一步的是:所述内套管为塑料管，其收缩比例为4:1，最低完全收缩温度为125Γ。
[0007]进一步的是:所述模具套管为由三个弧形瓣片拼接成的圆筒形套管；还包括套在模具套管上，用于箍紧上述三个弧形瓣片的箍圈。
[0008]进一步的是:还包括透水端盖和扣紧结构；内套管和模具套管套接后组成饱水套管，饱水套管的两端为开口结构;所述透水端盖有两块，两块透水端盖分别盖在饱水套管的两端开口上，所述扣紧结构用于将两块透水端盖分别扣紧在饱水套管两端的开口上。
[0009]进一步的是:所述扣紧结构包括上扣环、下扣环和用于连接两个上扣环和下扣环的连接螺栓，所述上扣环和下扣环均具有阶梯通孔结构，透水端盖可放置到阶梯通孔结构的台阶面上。
[0010]进一步的是:在上扣环和下扣环上分别设置有相互对应的扣耳，所述连接螺栓的一端铰接在下扣环的扣耳上，其另一端通过调节螺帽可拆卸的扣在上扣环上相应的扣耳上。
[0011]进一步的是:还包括弹簧，所述弹簧套在连接螺栓上，并且弹簧位于调节螺帽和上扣环的扣耳之间。
[0012]进一步的是:所述连接螺栓有三组，三组连接螺栓在周向上均匀分布。
[0013]进一步的是:所述透水端盖为透水石。
[0014]本实用新型的有益效果是:通过设置具有热缩性的内套管，可在热缩处理后将软岩试样包紧，同时在内套管的壁面上设置有透水孔，因此既能实现内部软岩试样的饱水，又能防止饱水过程中软岩试样发生崩解的情况发生；同时，通过进一步设置模具套管，能对软岩试样以及内套管起到一定的支撑、保护作用。因此，本实用新型所述的饱水装置，能有效的适用于软岩试样的饱水实验，能有效的避免试样饱水过程中崩解的问题，进而可提高软岩试样饱水成功率，并确保后续试验结果的准确性。另外，本实用新型进一步设置透水端盖和扣紧结构，使软岩试样两端的端口具有对软岩有效的封盖效果和透水性，可提供对软岩试样两端的支撑以及提高端部的饱水效果。采用本实用新型所述的饱水装置后的饱水方法，其操作过程简单，可利用热吹风机对内套管进行热缩处理，即可使内套管能有效的将软岩试样包紧。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型所述的饱水装置的爆炸视图；
[0016]图2为本实用新型所述的饱水装置的三维视图；
[0017]图3为本实用新型所述的饱水装置的俯视图；
[0018]图4为图3中A-A界面的剖视图；
[0019]图5为饱水套管的三维视图；
[0020]图6为图5的爆炸视图；
[0021 ]图7?图10为饱水方法的操作步骤的流程示意图；
[0022]图中标记为:模具套管1、弧形瓣片11、软岩试样2、内套管3、透水孔4、箍圈5、透水端盖6、饱水套管7、扣紧结构8、上扣环81、下扣环82、连接螺栓83、阶梯通孔结构84、扣耳85、调节螺帽86、弹簧87、热吹风机9。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0024]如图1至图6所示，本实用新型所述的软岩试样用饱水装置，包括模具套管I和用于包裹软岩试样2的内套管3，所述内套管3具有热缩性，所述模具套管I套在内套管3外，并且模具套管I的内径与内套管3外径相配;在内套管3和模具套管I的管壁上分别设置有均布的透水孔4。透水孔4的作用是用于水的通过，进而在饱水时，水能通过透水孔4以进入到内部的软岩试样中。更具体的，模具套管I和内套管3上的透水孔4可设置为相同的或者不同的尺寸结构;透水孔可优选为圆形孔。
[0025]上述内套管3的作用主要是用于包裹软岩试样2，而选用具有热缩性的内套管3，则是为了实现对内套管3进行热缩处理，以使其收缩。这样的好处是，当将软岩试样2放入到内套管3中以后，通过对内套管3进行加热，使其收缩后能有效的将软岩试样包紧;这样即可有效的避免之后软岩试样在饱水过程中发生崩解的情况。
[0026]通常情况下，为了达到上述热缩效果，可优选内套管3为塑料管，而对于该塑料管的热缩性比例可进一步优选为4:1或近似范围的其他值，以使收缩后的内套管3能有效的将软岩试样包紧。另外还可优选该塑料管的最低完全收缩温度为125°C，以便于采用热吹风机进行热缩处理。至于内套管3的厚度，一般不宜过厚，为了使其具有较好的热缩性，例如可设置其壁厚为0.5mm。
[0027]另外，模具套管I的作用是对软岩试样以及内套管3起到一定的支撑、保护作用；以及在之后设置有透水端盖6和扣紧结构8时，能提供轴向抗压能力，避免扣紧结构8造成软岩试样的挤压变形。为此，模具套管I通常选用钢制等强度较高的材料制成。而为了方便拆卸模具套管I，可将其设置为由至少两个弧形瓣片11拼接成的圆筒形套管结构，如附图1中所示，设置模具套管I为由三个弧形瓣片11拼接成的圆筒形套管；同时设置有套在模具套管I上，用于箍紧上述三个弧形瓣片11的箍圈5。
[0028]箍圈5的作用是用于箍紧弧形瓣片11，其材质可选用具有多孔透水收缩性的材料，使其在受挤压力条件下能够进行一定程度的收缩以箍紧弧形瓣片11，同时还具有较好的透水性能。当然也可采用其它形式的卡箍或者箍圈形式，例如还可采用具有一定弹性的塑料圈或者橡胶圈。
[0029]另外，考虑到上述仅仅由内套管3、模具套管I以及箍圈5组成的结构时，由于其两端往往是开口结构;为此还可进一步设置如下部件:包括透水端盖6和扣紧结构8;内套管3和模具套管I套接后组成饱水套管7，饱水套管7的两端为开口结构;所述透水端盖6有两块，两块透水端盖6分别盖在饱水套管7的两端开口上，所述扣紧结构8用于将两块透水端盖6分别扣紧在饱水套管7两端的开口上。这样，通过扣紧结构将透水端盖6扣在饱水套管7的两端开口上，可对内部的软岩试样2相应的端部起到限位约束作用，并且，由于选用具有一定透水性能的透水端盖6，这样，水分也可透过透水端盖6后对软岩试样2的端部起到饱水效果。更具体的可选用透水石为透水端盖6。
[0030]更具体的，如附图所示，扣紧结构8可设置为包括上扣环81、下扣环82和用于连接两个上扣环81和下扣环82的连接螺栓83，所述上扣环81和下扣环82均具有阶梯通孔结构84，透水端盖6可放置到阶梯通孔结构84的台阶面上。其中，阶梯通孔结构的作用一方面是通过阶梯面扣接在透水端盖6上，同时，通过其采用通孔设置，可允许饱水时，可使透水端盖6的表面直接与水接触，进一步提高对软岩试样2端部的饱水效果，避免因为对软岩试样2的端部进行遮盖后造成该部分饱水效果较差的情况。
[0031]连接螺栓83的作用是用于连接上扣环81和下扣环82，并且通过连接螺栓提供轴向的拉力，以将两端的透水端盖6扣紧在饱水套管7两端的开口上。至于连接螺栓83的具体结构可采用如下形式:首先在上扣环81和下扣环82上分别设置有相互对应的扣耳85，例如附图中分别设置有三组扣耳85结构，同时将三组连接螺栓83的一端端部分别铰接在下扣环82的对应的扣耳上，将其另一端通过调节螺帽86可拆卸的扣在上扣环81上相应的扣耳85上。扣耳85的具体结构可以采用如图1所示的由两块彼此间隔一定距离的平行的板形件组成，连接螺栓83的直径则刚好可以放入两块板形件之间。当然，对于上扣环81上的扣耳，还可采用柱套的结构，即设置一个供连接螺栓83穿过套孔，连接螺栓83穿过套孔后与调节螺帽86螺纹连接。
[0032]更优选的，为了使得对两块透水端盖6的扣紧力具有一定的自动调节、适应能力；本实用新型进一步还设置有弹簧87，并且将所述弹簧87套在连接螺栓83上，同时设置弹簧87位于调节螺帽86和上扣环81的扣耳85之间。这样，当软岩试样2在饱水后体积膨胀较大时，可自动克服弹簧87的弹力后，将两端的透水端盖6自动向两端顶出适当的距离。
[0033]另外，采用本实用新型所述的饱水装置时的饱水方法，其操作过程简单，可利用热吹风机对内套管进行热缩处理，即可使内套管能有效的将软岩试样包紧。按照如下步骤进行:
[0034]第一步、将柱状结构的软岩试样2放入内套管3中，并保持软岩试样的上下两端和内套管的上下两端对齐；
[0035]第二步、用热吹风机9吹出的热风使内套管3收缩，以使内套管3包紧软岩试样2;
[0036]第三步、将内套管3连同包裹好的软岩试样一起套入模具套管I内，并使内套管3、模具套管I和软岩试样2三者的端部对齐，然后用两个箍圈5箍紧模具套管I的两端；
[0037]第四步、将两块透水端盖6分别盖在软岩试样2两端的端部，然后再用扣紧结构8将透水端盖6扣紧；
[0038]第五步、进行饱水处理;所述饱水处理为真空饱水、常规饱水或冻融处理。
[0039]其中，在步骤2中采用热吹风机9实现对内套管3的收缩处理时，可优选从内套管3的下部逐渐向上部吹风处理，并且可边吹边旋转热吹风机，使热吹风机呈螺旋形逐渐旋转上升，从而使软岩试样在受力均匀的情况下被内套管3逐渐包紧。在实际处理过程中，内套管3的长度可适当长于软岩试样2的长度，并且可在进行收缩处理后，再通过剪刀将内套管3两端多出的部分剪掉，使内套管3的两端与软岩试样2的两端平齐。
[0040]上述本实用新型所述的软岩试样用饱水装置，其各部件的尺寸大小应当根据其装配要求、以及软岩试样2实际尺寸而设定;对于不同大小的软岩试样，各部件的尺寸可相应调整;而各部件的材质也可在满足其性能要求的情况下进行各种选择。例如，本实用新型提出一种如下具体实例:
[0041 ]需要进行饱水实验的软岩试样2的尺寸为直径50_，高度10mm圆柱体；
[0042]内套管3采用内径为52mm、高度为110mm、收缩比例为4:1、最低完全收缩温度125°C、壁厚0.5mm的塑料材质套管。在内套管3包裹软岩试样2并进行热处理后，将其长度相对于软岩试样所多出的1mm部分进行剪除，即剪除后内套管3的长度最终为100mm。
[0043]模具套管I选用由三块弧形瓣片11拼接而成;每片弧形瓣片对应的弧度为120度。弧形瓣片11采用高强度不锈钢材质制成。拼接后的模具套管I的外径为55mm，内径为50.5mm，高度为100mm。模具套管I应当与热缩处理后的内套管3相匹配，以零间隙配合为最佳。
[0044]模具套管I与内套管3上的透水孔4的尺寸相同，采用直径3_的小孔，相邻透水孔4之间的中心间距为6mm。
[0045]箍圈5的外径为65mm，内径为55mm，高度为10mm。材质选用具有多孔透水收缩性材料，其在受挤压力条件下能够进行一定程度的收缩，以箍紧弧形瓣片。
[0046]上扣环81和下扣环82尺寸一致，安装时位置对称，选用塑料材质。以上扣环81为例:外径为75mm、总高度为30mm、其内径沿着阶梯通孔结构84的轴向划分为上部分和下部分，上部内径为50mm、高度5mm;下部内径为66mm、高度25mm。同时在上扣环81和下扣环82的外周壁上设置有三组均匀分布的扣耳85，每个扣耳85由两个沿边沿平行延伸出去的板形件组成，两块板形件的延伸长长度为10mm，两者的间距为5mm，可以容纳连接螺栓83穿过。
[0047]连接螺栓83为直径为5mm的钢柱，下端铰接在下扣环82的扣耳上，其上部分设置有一段螺纹，并与调节螺帽86螺纹配合;在调节螺帽86下方，上扣环的扣耳上方设置有弹簧87 ο弹簧87为套接在连接螺栓83上。
[0048]透水端盖6选用透水石，其直径为65_、高度为5_。
[0049]将上述部件连通软岩试样一起装配后即可进行相应的饱水实验。
【主权项】
1.软岩试样用饱水装置，其特征在于:包括模具套管(I)和用于包裹软岩试样(2)的内套管(3)，所述内套管(3)具有热缩性，所述模具套管(I)套在内套管(3)外，并且模具套管(1)的内径与内套管(3)外径相配;在内套管(3)和模具套管(I)的管壁上分别设置有均布的透水孔(4)。2.如权利要求1所述的软岩试样用饱水装置，其特征在于:所述内套管(3)为塑料管，其收缩比例为4:1，最低完全收缩温度为125°C。3.如权利要求1所述的软岩试样用饱水装置，其特征在于:所述模具套管(I)为由三个弧形瓣片(11)拼接成的圆筒形套管;还包括套在模具套管(I)上，用于箍紧上述三个弧形瓣片(11)的箍圈(5)。4.如权利要求1至3中任一项所述的软岩试样用饱水装置，其特征在于:还包括透水端盖(6)和扣紧结构(8);内套管(3)和模具套管(I)套接后组成饱水套管(7)，饱水套管(7)的两端为开口结构;所述透水端盖(6)有两块，两块透水端盖(6)分别盖在饱水套管(7)的两端开口上，所述扣紧结构(8)用于将两块透水端盖(6)分别扣紧在饱水套管(7)两端的开口上。5.如权利要求4所述的软岩试样用饱水装置，其特征在于:所述扣紧结构(8)包括上扣环(81)、下扣环(82)和用于连接两个上扣环(81)和下扣环(82)的连接螺栓(83)，所述上扣环(81)和下扣环(82)均具有阶梯通孔结构(84)，透水端盖(6)可放置到阶梯通孔结构(84)的台阶面上。6.如权利要求5所述的软岩试样用饱水装置，其特征在于:在上扣环(81)和下扣环(82)上分别设置有相互对应的扣耳(85)，所述连接螺栓(83)的一端铰接在下扣环(82)的扣耳上，其另一端通过调节螺帽(86)可拆卸的扣在上扣环(81)上相应的扣耳(85)上。7.如权利要求6所述的软岩试样用饱水装置，其特征在于:还包括弹簧(87)，所述弹簧(87)套在连接螺栓(83)上，并且弹簧(87)位于调节螺帽(86)和上扣环(81)的扣耳(85)之间。8.如权利要求5所述的软岩试样用饱水装置，其特征在于:所述连接螺栓(83)有三组，三组连接螺栓(83)在周向上均匀分布。9.如权利要求4所述的软岩试样用饱水装置，其特征在于:所述透水端盖(6)为透水石。
【文档编号】G01N1/31GK205483749SQ201620252718
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】胡亚东, 杨静熙, 肖华波, 陈长江, 刘懿辉
【申请人】中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司