CN109030769A - 一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置，该装置分为干燥***、湿化***，湿化***由三轴仪饱和器、真空饱和缸、水桶和顶板组成；在底板上设有真空饱和缸并在其中间放有三轴仪饱和器，真空饱和缸的两侧分别设有水桶和油泵，干燥***由电子秤、灯泡、风扇、排气孔、顶板、隔板组成。在底板上设有电子秤，并在其上方放置土体试样，在***的箱壁上设有电风扇，在顶板中间设有数码相机，并在顶板上对称设有两个灯泡和排气管。本发明具有自动化程度高、干湿比较均匀、仪器操作简单、效率高等优点。
Description
技术领域
本发明属于试验装置技术领域，涉及一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置。本发明主要用于研究预崩解炭质泥岩在干湿循环条件下裂隙的演变规律。
背景技术
在我国南方湿热地区，由于大规模降雨后水分蒸发的速率较快，导致土体的含水率不断变化，这也引起了公路路堤地下水位的不断变化，路基土在干湿循环作用下会产生裂隙而失稳破坏。
目前干湿循环试验中，对土体的加湿通常采用浸泡法，干燥通常使用高温烘干法，采用此种方法进行干湿循环易导致土体试样表面开裂严重，而干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置使用真空饱和法对土体进行湿化，使用灯泡和风扇对其进行干燥，不但可以保证土体试样在试验过程中破坏，还能使裂隙能够更好地发展。
现有对干湿循环条件下裂隙的试验装置不仅会造成土体试样在试验过程中的损坏，还不能定量对试样进行称量，控制其含水率的变化，本试验装置针对上述装置的特点进行改良，对土体试样采用真空饱和法进行饱和，并通过电子秤对土体试样进行定量称量，以此来控制其含水率。
发明内容
本发明主要是研究一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置，该试验装置分为湿化***和干燥***，湿化***由三轴仪饱和器、真空饱和缸、水桶和顶板组成；干燥***由电子秤、灯泡、风扇、排气孔、顶板、隔板组成。
所述预崩解炭质泥岩在干湿循环条件下裂隙演变规律的试验装置整体布局为：在干燥***的底板上设有电子秤，并在其上方放置土体试样，所述***距顶板188mm处设有一台电风扇，顶板中间设有一台数码相机并在距顶板中心线位置112mm处对称布置有两个灯泡，在顶板上距中心线150mm处设有排气管。在湿化***的底板上设有三轴仪饱和器和真空饱和缸，其中真空饱和缸由油泵、抽气管、进水管、抽气阀门、进水阀门、压力表和把手组成。在真空饱和缸的两侧分别放有油泵和水桶。
所述干燥***的有机玻璃箱尺寸为400*360*396，所述***电子秤的最大量程为5kg，电风扇为功率30w的小型风扇，所述***使用功率为100w的灯泡，数码相机的像素为1300万。所述***顶板的尺寸为400*360*12，底板的尺寸为360*300*4
所述湿化***三轴仪饱和器的直径为61.8mm，真空饱和缸的直径为300mm，高为289mm，顶盖的直径为320mm，抽气管和进水管的尺寸均为8mm，压力表的量程为0～1Mpa，把手长为60mm宽为40mm，桶的直径为80mm，所述装置顶板的尺寸为548*300*12，底板的尺寸为548*300*4。
本发明的创新之处在于：采用真空饱和器对土体试样进行真空饱和能保证土体试样充分饱和，并用风扇和电灯泡对土体试样进行干燥，实现对土体试样的干湿循环，并通过数码相机和电子秤对不同含水率的土样进行定期观察，得到土样在干湿循环条件下的裂隙演化规律。
本发明试验装置的构造简单，试验仪器成本低，拆装方便，可以重复利用。该试验装置不仅能得到干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙的演化规律，对研究土体裂隙的研究也具有重大意义。
附图说明
图1是本发明整体图
图2是本发明干燥装置图
图3是本发明湿化装置图。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置的具体实施方式。
如图1所示装置分为湿化***和干燥***，湿化***由三轴仪饱和器、真空饱和缸、水桶和顶板组成；干燥***由电子秤、灯泡、风扇、排气孔、顶板、隔板组成。
如图2所示有机玻璃箱尺寸为400*360*396，所述装置电子秤的最大量程为5kg，电风扇为功率30w的小型风扇，所述装置使用功率为100w的灯泡，数码相机的像素为1300万。所述顶板的尺寸为400*360*12，底板的尺寸为360*300*4。
如图3所示三轴仪饱和器的直径为61.8mm，真空饱和缸的直径为300mm，高为289mm，顶盖的直径为320mm，抽气管和进水管的尺寸均为8mm，压力表的量程为0～1Mpa，把手长为60mm宽为40mm，桶的直径为80mm，所述装置顶板的尺寸为548*400*12，底板的尺寸为548*400*4。
本发明提供一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置及其试验方法，试验步骤如下。
步骤一：准备好仪器并检查仪器的完整性，将真空饱和缸固定在底板中间，再将三轴仪饱和器放在底板上，先在底部放一块透水石，将干净的滤纸放在透水石上，将装有土样的环刀放置在透水石上，依次下去直到放到第三个土样盖上三轴仪顶盖，拧紧螺丝。
步骤二：将三轴仪饱和器放到真空饱和缸中，盖上顶盖，关闭进水阀，打开抽气阀，将压力表调零，打开油泵，待压力表指针达到规定位置，关闭抽气阀，打开进水阀，若水面已经没过三轴仪顶面则关闭进水阀，24h后将三轴饱和仪取出。
步骤三：打开隔板，将电子秤放在干燥装置底板中间，将饱和后的土样放置在电子秤上，插上隔板，打开电风扇和灯泡，并打开数码相机，观察电子秤数值的变化，每隔一段时间对土样进行拍照。
步骤四：将所拍的照片利用MATLAB软件图片处理技术，再通过编程得到试样裂隙的演变规律。
Claims (4)
1.一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置，包括湿化***和干燥***，其特征在于：所述湿化***包括三轴仪饱和器（4）、真空饱和缸（7）、水桶（17）和顶板（19）组成；其中真空饱和缸（7）由油泵（9）、导管（10）、抽气阀门（13）、进水阀门（14）、压力表（15）和把手（16）组成。所述干燥***的底板（18）上设有电子秤（20），在电子秤（20）上放有土体试样（21），所述***的顶板（25）上设有一个排气孔（27）和两个灯泡（24），在所述***设有使土样均匀干燥的电风扇（22），在干燥***和湿化***之间设有隔板（23）；在所述***的顶板（25）上设有一台数码相机（26）。
2.根据权利要求书1所述一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置，其特征在于：真空饱和缸（7）的内径为300mm，高289mm，其顶盖（8）上设有压力表（15）、抽气口（11）、进水口（12），其中顶盖（8）的直径为320mm，压力表（15）的量程为0～1Mpa，抽气口（11）、油泵（9）、进水口（12）与水桶（17）通过导管（10）相连，在真空饱和缸（7）底部中间放置有装满土样的三轴仪饱和器（4），所述***的顶板（19）为可拆卸顶板。
3.根据权利要求书1所述一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置，三轴仪饱和器是由底座（1）、环刀（2）、顶盖（5）、固定轴（3）和拧紧螺丝（6）组成。
4.根据权利要求书1所述一种干湿循环条件下预崩解炭质泥岩裂隙演变规律的试验装置，其特征在于：在底板（18）中央设有电子秤（20），其上方放置有土体试样（21），顶板（25）上设有排气孔（27），直径为10mm，在距顶板（25）中央112mm处对称设置两个灯泡（24）；在所述***距顶板（25）188mm处设有使土体均匀受热的电风扇（22）；在所述***的顶板中间设有像素1300万的数码相机（26）。
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