一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置的制作方法

本发明涉及一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置。该装置可以模拟炭质泥岩在岩崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下的体积变化规律。

背景技术：

目前，路堤土体体积变化已经成为公路、铁路领域不可忽略的问题，由路堤土体体积变形引起的交通事故时有发生。尤其是受干湿循环影响之后的路堤体积变形的更为严重，而利用炭质泥岩作为路堤填料的工程越来越多，如何保证炭质泥岩路堤在施工过程中及完成后的工程安全便成为公路、铁路建设者们最关键的问题之一。炭质泥岩路堤在干湿环境下引起的体积变化同时伴随着土体孔隙水压力、含水率、基质吸力等一系列的改变。本实验装置以及试验方法对炭质泥岩在岩崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下的体积变形规律的研究具有重大意义。

现有对土体进行干湿环境处理的试验大部分针对崩解后的土体，试验方法大都是针对降雨条件下岩体崩解过程中体积变化的试验，并没有对干湿循环影响下岩体崩解过程中体积变化的相关试验，更没有系统对岩体崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下的体积变化进行研究。因此设计了一种能够模拟炭质泥岩在岩崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下体积变化的试验装置，以便分析上述变化和岩体的变化规律。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是设计一种炭质泥岩在岩崩解过程中受竖向压力和干湿环境影响下体积变化的试验装置，并且能够持续观察岩体崩解过程中体积的变化规律。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置，该装置分为三个部分，第一部分为试验装置，试验装置为底部设有出水管和供水管的有机玻璃筒；第二部分为加载装置，加载装置为放置在底座上的杠杆加载仪；第三部分为测量装置，测量装置为两个端部设有千分表的支架。

所述的测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置整体布局是：在底座上设有有机玻璃筒，所述的有机玻璃筒的底部对称设有两个水管，分别为供水管和出水管，在所述的底座上设有四根金属立柱，分别为千分表立柱与加载装置的立柱，所述的加载装置采用的是杠杆加载仪，所述的杠杆加载仪由水平杠杆、加载架、加压杆和固定轴组成，所述的水平杠杆中间位置设有水平指示器，所述的加载架与砝码托盘连接，所述的加压杆下有加压球座，在所述的加压球座上扣出两个对称分布的凹槽，所述的固定轴与加载装置的立柱相连，在所述的千分表立柱上设有千分表支架，所述的千分表支架设有千分表，所述的千分表的自由端端部与所述的加压球座的凹槽接触，在所述的底座上设有透水石。

所述的有机玻璃筒的尺寸为：内径100mm，筒壁厚20mm，筒高240mm。有机玻璃筒的底部设有供水管与出水管，供水管与出水管的尺寸为内径10mm，长度为30mm。

所述的底座尺寸为长300mm，宽300mm，厚10mm的钢板，所述的千分表立柱长度为360mm，加载装置的立柱长度为400m。所述的千分表支架长度为95mm，千分表支架一端与千分表立柱相连，另一端与千分表相连，千分表量程为0~30mm，精度为0.01mm。

所述的水平杠杆总长度为750mm，加载架固定在水平杠杆端部，所述的加载架长度为160mm，加载架与半径为50mm的砝码托盘相连，距离加载架300mm位置设有水平指示器，距离加载架470mm位置与加压杆相连，距离加载架520mm位置与固定轴相连，距离加载架600mm~750mm位置为调平砝码的可移动范围，所述的加压杆长度为20mm，固定轴长度为20mm，所述的加压球座半径为70mm，其上对称分布有两个凹槽，尺寸为20mm*6mm的矩形。

本发明的创新之处在于：在加载装置加压球座上设有两个凹槽，这样可以使千分表的自由端落在凹槽内，起到准确测量体积变形的作用，该方法将加载装置与测量装置巧妙的结合在一起，真正的实现对炭质泥岩崩解过程中体积变化的研究。

本发明试验装置构造简单，成本低廉，拆装方便，可以重复利用。该试验装置可以研究不同压实度，不同高度条件下的炭质泥岩路堤体积的变化规律。此外供水、排水装置调节简便、易于控制。加载装置采用的是杠杆加载仪，加载方式简单、易于操作， 有效的控制了岩体顶部所加的均布力。

附图说明

图1是本发明的整体图

图2是本发明的试验装置

图3是本发明的加载装置

图4是本发明的测量装置。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明一种测量炭质泥岩崩解过程中体积变化的试验装置具体实施方式。

如图1该装置分为三个部分，第一部分为试验装置，试验装置为底部设有出水管（2）和供水管（1）的有机玻璃筒（3）；第二部分为加载装置，加载装置为放置在底座（6）上的杠杆加载仪；第三部分为测量装置，测量装置为两个端部设有千分表（8）的支架（7）。

如图2有机玻璃筒（3）的尺寸为：内径100mm，筒壁厚20mm，筒高为240mm，有机玻璃筒（3）底部对称设有两个水管，分别为供水管（1）和出水管（2），尺寸为：内径10mm，长度为30mm。

如图3水平杠杆（10）总长度为750mm，加载架（14）固定在水平杠杆（10）端部，加载架（14）长度为160mm，加载架（14）与半径为50mm厚度为5mm的砝码托盘（15）相连，距离加载架（14）300mm位置设有水平指示器（18），距离加载架（14）470mm位置与长度为20mm的加压杆（12）相连，加压杆（12）与半径为70mm的加压球座（9）相连，其上对称分布有两个尺寸为20mm*6mm凹槽。距离加载架（14）520mm位置与长度为20mm的固定轴（17）相连，距离加载架（14）600mm~750 mm位置为调平砝码（13）的可移动范围。底座（6）是尺寸为长300mm，宽300mm，厚10mm的钢板，底座（6）上有四根立柱，分别是两根千分表立柱（4）、两根加载装置立柱（5）。两根千分表（4）立柱相隔260mm，长度为360mm，两根加载装置立柱（5）相隔220mm，长度为400m。固定轴（17）与加载装置立柱（5）相连。

如图4千分表支架（7）长度为95mm，千分表支架（7）一端与千分表立柱（4）相连，另一端与千分表（8）相连，千分表（8）量程为0~30mm，精度为0.01mm。