一种用于岩石膨胀试验的干湿循环系统

1.本技术涉及土木工程岩石膨胀性测试试验领域，特别涉及一种用于岩石膨胀试验的干湿循环系统。


背景技术：

2.岩石在遇水条件下会发生膨胀和崩解现象，这类岩石通常被称为膨胀岩。因其内部含有膨胀性的黏土矿物，在水的作用下会发生一系列的物理化学反应，导致其内部微观结构发生变化，从而影响岩石的力学强度特性，这种现象在干湿循环条件下表现更加明显。在实际工程中，岩石遇水膨胀、崩解会给工程带来巨大的潜在危害，严重影响工程的安全性。因此，对岩石的膨胀性进行测定十分重要，膨胀性测定主要通过膨胀率试验和膨胀力试验实现。
3.在膨胀率试验过程中主要通过百分表来监测试样的轴向和径向变形量，在模拟干湿循环条件时，先将试样浸水监测其变形量，随后需要将膨胀仪移动至烘箱中对试样进行烘干处理，同时监测试样的变形量，在移动的过程中百分表容易因为扰动而发生读数变化影响试验的结果，并且干湿循环次数越多，对试验结果影响越大；同时，在进行烘干处理时需要监测试样的变形量，但在烘箱中对百分表读数十分不便，并且现有的百分表在遇水和高温条件下其读数精度会受到一定影响。
4.因此，亟需研制一种集成浸水与烘干条件下的岩石膨胀试验干湿循环系统，解决膨胀试验干湿循环过程中试验步骤繁琐、操作不便性等问题，对干湿循环作用下的试样变形量进行实时监测和精准测量，为岩石膨胀性试验提供更精确的结果和便捷的操作。


技术实现要素：

5.本技术的目的就是克服现有技术的不足，提供一种用于岩石膨胀试验的干湿循环系统，该系统集成浸水与烘干条件，可对浸水和烘干时试样的变形量进行实时监测和精准测量，能够为岩石膨胀性试验提供更精确的结果和便捷的操作。
6.为达到上述目的，本技术采用的技术方案为：
7.一种用于岩石膨胀试验的干湿循环系统，包括控温-变形监测模块、温度传感器、轴向位移传感器、径向位移传感器、加热电阻丝、透水石、试样、对中基盘、垫块、出水口、注水口和试验箱。所述的试验箱包括试验箱体和可拆卸顶盖；所述的试验箱体内部四周和底部布设有加热电阻丝，试验箱体外部四周中心与内部贯通布设有径向位移传感器；所述的出水口和注水口分别设置在试验箱两侧靠底部位置；所述的试验箱可拆卸顶盖上设有控温-变形监测模块，在可拆卸顶盖中轴线两侧设有两个温度传感器，在可拆卸顶盖正下方连接有轴向位移传感器；所述的试样底部放置有透水石，顶部放置有对中基盘，试样四周粘结垫块，使径向位移传感器指针接触面平整。所述的温度传感器、位移传感器和加热电阻丝通过试验箱可拆卸顶盖上的控温-变形监测模块统一调控，得出在干湿循环条件下试样的膨胀变形量。
8.优选地，所述的试验箱尺寸为140mm
×
140mm
×
110mm(长
×
宽
×
高)，试验箱体内部四周及底部10mm范围内分别设有一层加热电阻丝。
9.优选地，所述的试验箱体外板和可拆卸顶盖采用保温隔热材料，内板采用隔水导热材料。
10.优选地，所述的径向位移传感器安装在试验箱体四周中心位置，共安装四个，径向位移传感器指针抵在试样四周的垫块上，通过后端松紧螺丝调整指针接触位置，所测数据通过无线模块传输至控温-变形监测模块。
11.优选地，所述的轴向位移传感器安装在试验箱可拆卸顶盖下端中心位置，与上端控温-变形监测模块为整体结构，轴向位移传感器指针抵在对中基盘上的凹点处。
12.优选地，所述的试样为直径50mm、高50mm的圆柱体，其放置在试验箱内部中心位置，试样底部放置有透水石，试样顶部放置对中基盘，确保试样位置不发生偏移。
13.优选地，所述的控温-变形监测模块集成温度控制和变形监测功能，其面板上显示试验箱烘干温度、轴向监测位移和径向监测位移。
14.优选地，所述的温度传感器设在试验箱可拆卸顶盖上，测温端伸入试验箱内部，所测数据通过有线传输至控温-变形监测模块。
15.本技术提供的一种用于岩石膨胀试验的干湿循环系统使用步骤包括：
16.首先打开试验箱可拆卸顶盖，调整试验箱体四周径向位移传感器的伸缩距离，将透水石放置在试验箱底部中心位置，再把预制好的试样放在透水石上，再次调整试验箱体四周径向位移传感器的伸缩距离，同时在试样与径向位移传感器指针接触的位置粘结垫块，确保径向位移传感器的指针接触面水平。然后将对中基盘放置在试样顶部，盖上试验箱可拆卸顶盖，通过控温-变形监测模块上的按钮调整轴向位移传感器的伸缩距离，确保其指针刚好接触在对中基盘的凹点处。将控温-变形监测模块上位移传感器读数清零，随后关闭出水口，打开注水口开关，外接水管对箱内进行注水直至淹没试样。浸没试样指定时间，通过控温-变形监测模块显示出径向变形量和轴向变形量，浸水完成后打开出水口开关，排出试验箱内的水。然后打开试验箱加温开关，通过加热电阻丝发热至指定温度对试样进行烘干处理，同时利用温度传感器实时监测试验箱内的温度，通过控温-变形监测模块自动调控保持箱体内恒温状态。最后在控温-变形监测模块显示屏上得出试样径向和轴向变形量随时间的变化数据。
17.与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
18.本技术将干湿循环条件下岩石膨胀试验的浸水和烘干条件两者结合，解决了膨胀试验干湿循环过程中试验步骤繁琐、操作不便性等问题，能够对不同次数干湿循环作用下的试样变形量进行实时监测和精准测量，减少人为因素对试验结果的干扰，为岩石膨胀性试验提供更精确的结果和便捷的操作。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术的三维结构示意图；
21.图2为本技术的正视图；
22.图3为本技术的侧视图；
23.图4为本技术的俯视图；
24.图5为本技术内部构件连接的三维示意图；
25.图6为轴向位移传感器细部图；
26.图7为径向位移传感器细部图。
27.图中：1、控温-变形监测模块；2-1、温度传感器一；2-2、温度传感器二；3、可拆卸顶盖；4、加热电阻丝；5、对中基盘；6-1、径向位移传感器一；6-2、径向位移传感器二；6-3、径向位移传感器三；6-4、径向位移传感器四；7、出水口；8、注水口；9、透水石；10、试样；11-1、垫块一；11-2、垫块二；11-3、垫块三；11-4、垫块四；12、轴向位移传感器；13、试验箱体。
具体实施方式
28.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步的详细说明，本技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本技术，并不作为对本技术的限定。
29.如图1-图4所示为本技术的一种用于岩石膨胀试验的干湿循环系统，包括控温-变形监测模块1、加热电阻丝4、对中基盘5、出水口7、注水口8、透水石9、试样10、轴向位移传感器12、温度传感器、径向位移传感器、垫块和试验箱。所述的温度传感器包括温度传感器一2-1和温度传感器二2-2；所述的径向位移传感器包括径向位移传感器一6-1、径向位移传感器二6-2、径向位移传感器三6-3和径向位移传感器四6-4；所述的垫块包括垫块一11-1、垫块二11-2、垫块三11-3和垫块四11-4；所述的试验箱包括试验箱体13和可拆卸顶盖3；所述的出水口7和注水口8分别设置在试验箱两侧靠底部位置；所述的试验箱内部四周和底部布设有加热电阻丝4，试验箱体13外部四周中心与内部贯通布设有径向位移传感器；所述的试验箱可拆卸顶盖3上设有控温-变形监测模块1，在可拆卸顶盖3中轴线两侧设有温度传感器一2-1和温度传感器二2-2，在可拆卸顶盖正下方连接有轴向位移传感器12；所述的试样10底部放置有透水石9，顶部放置有对中基盘5，试样10四周粘结垫块，使径向位移传感器指针接触面平整。
30.所述的试验箱尺寸为140mm
×
140mm
×
110mm(长
×
宽
×
高)，试验箱内部四周及底部10mm范围内分别设有一层加热电阻丝4。
31.所述的试验箱体13外板和可拆卸顶盖3采用保温隔热材料，内板采用隔水导热材料。
32.所述的径向位移传感器安装在试验箱体13四周中心位置，分别为径向位移传感器一6-1、径向位移传感器二6-2、径向位移传感器三6-3和径向位移传感器四6-4，径向位移传感器指针抵在试样10四周的垫块上，通过后端松紧螺丝调整指针接触位置，所测数据通过无线模块传输至控温-变形监测模块1。
33.所述的轴向位移传感器12安装在试验箱可拆卸顶盖3下端中心位置，与上端控温-变形监测模块1为整体结构，轴向位移传感器12指针抵在对中基盘5上的凹点处。
34.所述的试样10为直径50mm、高50mm的圆柱体，其放置在试验箱内部中心位置，试样
10底部放置有透水石9，试样10顶部放置对中基盘5。
35.所述的控温-变形监测模块1集成温度控制和变形监测功能，其面板上显示试验箱烘干温度、轴向监测位移和径向监测位移。
36.所述的温度传感器设在试验箱可拆卸顶盖3上，测温端伸入试验箱内部，所测数据通过有线传输至控温-变形监测。
37.本技术提供一种用于岩石膨胀试验的干湿循环系统的使用方法包括：
38.首先打开试验箱可拆卸顶盖3，调整安装在试验箱四周的径向位移传感器的伸缩距离，将透水石9放置在试验箱底部中心位置，再把预制好的试样10放在透水石9上，再次调整试验箱四周径向位移传感器的伸缩距离，同时在试样10与径向位移传感器指针接触的位置粘结垫块，确保径向位移传感器的指针接触面水平。然后将对中基盘5放置在试样10顶部，盖上试验箱可拆卸顶盖3，通过控温-变形监测模块1上的按钮调整轴向位移传感器12的伸缩距离，确保其指针刚好接触在对中基盘5的凹点处。将控温-变形监测模块1上位移传感器读数清零，随后关闭出水口7，打开注水口8开关，外接水管对箱内进行注水直至淹没试样10。浸没试样10指定时间，通过控温-变形监测模块1显示出径向变形量和轴向变形量，浸水完成后打开出水口7开关，排出试验箱内的水。然后打开试验箱加温开关，通过加热电阻丝4发热至指定温度对试样10进行烘干处理，同时利用温度传感器一2-1和温度传感器二2-2实时监测试验箱内的温度，通过控温-变形监测模块1自动调控保持试验箱内恒温状态。最后在控温-变形监测模块1显示屏上得出试样径向和轴向变形量随时间的变化数据。以上为一次干湿循环的试验步骤，如进行多次干湿循环，可重复上述对试样浸水和烘干操作。
39.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。