專利名稱：全自動巖石膨脹力測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及巖石性質(zhì)測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種全自動 巖石膨脹力測試儀。
背景技術(shù)：
巖石的膨脹是指巖石內(nèi)含親水易膨脹的礦物(含蒙托石類的礦物)在 水的作用下，吸收無定量的水分子，產(chǎn)生體積膨脹。這類巖石中含有相蒙 托石類的礦物，只要改變其含水狀態(tài)，就會使其晶格的膨脹松動和崩解， 造成地表和地下建筑物的破壞，特別是對隧道、地下洞室、邊坡?lián)鯄凸?路路基等的毀壞更為明顯。
巖石的膨脹力指標是巖土結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要資料，是水電邊坡、鐵路路
基、礦山隧道等工程設(shè)計中所必需的參數(shù)。國際巖石力學學會(ISRM)制 訂的"膨脹巖石室內(nèi)試驗建議方法"及國家標準"工程巖體試驗方法標準 (GB/T50266-99)"內(nèi)均給出了膨脹力指標的測試建議方法。其試驗方法主 要是基于平衡-加壓法，即在一定直徑的金屬環(huán)內(nèi)，放入與金屬環(huán)的內(nèi)徑非 常接近的巖石樣品，巖樣周邊可以透水。通過加壓裝置，預(yù)先對巖石施加 一定的壓力，然后加水，在巖石自然膨脹過程中，改變壓力的大小使得巖 石試件的軸向變形在整個試驗過程中保持不變，所側(cè)的穩(wěn)定壓力即為巖石 膨脹力。
目前的膨脹力測試，國內(nèi)外沒有專門的試驗設(shè)備，主要是各測試單位 自行開發(fā)加工。存在問題包括1) 測試技術(shù)原始，測力及測量變形均是人工測量，人工處理數(shù)據(jù)，人
為影響誤差大，數(shù)據(jù)處理強度大，效率低；
2) 軸向壓力改變時，容易導(dǎo)致壓力偏心，從而軸向變形測量結(jié)果誤差 大，導(dǎo)致膨脹力測試誤差大。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是設(shè)計一種提高巖石膨脹力測試精確度和準確性的 全自動巖石膨脹力測試儀。
本實用新型全自動巖石膨脹力測試儀，包括剛性框架18，剛性框架
18上裝有軸向力加載裝置19，位移、壓力傳感裝置30和試件容器裝置31; 軸向力加載裝置19的上軸桿28和剛性框架18相連，軸向力加載裝置19 的下軸桿21和位移、壓力傳感裝置30的壓力傳感器9相接觸，位移、壓 力傳感裝置30的壓力桿20和試件容器裝置31中的試件13相接觸；位移 傳感器8和位移傳感器夾具10相連，位移傳感器夾具10裝在剛性框架18 的兩立柱7上。
剛性框架18，包括橫梁3，兩立柱7穿過橫梁3并用螺母2緊固， 底座16和兩立柱7相連。
軸向力加載裝置19，包括加力手柄1和上軸桿28相連，上軸桿28 外裝有螺紋套29，螺紋套29外部上、下分別裝有軸承22、 23，軸承22、 23和橫梁3緊連接，螺紋套29中部連有蝸輪26，蝸輪26和蝸桿27相連； 上軸桿28通過滾珠5和下軸桿21相連，下軸桿21外套有彈簧6和外套17， 下軸桿21和壓力傳感器9相連。
位移、壓力傳感裝置30，包括裝在兩立柱7上的位移傳感器夾具10，位移傳感器夾具10上裝有位移傳感器8，位移傳感器8的觸頭和壓力桿20 相接觸，壓力桿20的一頭為下接觸頭11，另一頭和壓力傳感器9相連，壓 力傳感器9和下軸桿21相連，位移傳感器8、壓力傳感器9和電腦控制系 統(tǒng)分別相連。
試件容器裝置31，包括盛水容器15裝在底座16上，盛水容器15內(nèi) 裝有不銹鋼環(huán)14，試件13裝在不銹鋼環(huán)14內(nèi)。
本實用新型全自動巖石膨脹力測試儀的優(yōu)點是研制了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 及采集軟件，可以計算機控制對試驗過程的膨脹力傳感器及位移傳感器進 行高精度采集，繪制試驗曲線，獲得實驗結(jié)果，減小人工測量誤差及工作 量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以同時對多臺膨脹儀進行實時數(shù)據(jù)采集，提高工作效 率；發(fā)明了專門的軸向力加載系統(tǒng)，能保證在試驗過程中軸向合力的作用 點及方向始終一致，變形傳感器穩(wěn)定性好，膨脹力測試成果準確性明顯提 高。


圖1為全自動巖石膨脹力測試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為橫梁的剖視圖。
具體實施方式
根據(jù)圖l、圖2所示， 一種全自動巖石膨脹力測試儀，包括剛性框架 18，剛性框架18上裝有軸向力加載裝置19，位移、壓力傳感裝置30和試 件容器裝置31;軸向力加載裝置19的上軸桿28和剛性框架18相連，軸向 力加載裝置19的下軸桿21和位移、壓力傳感裝置30的壓力傳感器9相接 觸，位移、壓力傳感裝置30的壓力桿20和試件容器裝置31中的試件13相接觸；位移傳感器8和位移傳感器夾具10相連，位移傳感器夾具10裝在剛性框架18的兩立柱7上。
剛性框架18，包括橫梁3，兩立柱7穿過橫梁3并用螺母2緊固，底座16和兩立柱7相連。
軸向力加載裝置19，包括加力手柄1和上軸桿28相連，上軸桿28外裝有螺紋套29，螺紋套29外部上、下分別裝有軸承22、 23，軸承22、23和橫梁3緊連接，螺紋套29中部連有蝸輪26，蝸輪26和蝸桿27相連；上軸桿28通過滾珠5和下軸桿21相連，下軸桿21外套有彈簧6和外套17，下軸桿21和壓力傳感器9相連。
位移、壓力傳感裝置30，包括裝在兩立柱7上的位移傳感器夾具10，位移傳感器夾具10上裝有位移傳感器8，位移傳感器8的觸頭和壓力桿20相接觸，壓力桿20的一頭為下接觸頭11，另一頭和壓力傳感器9相連，壓力傳感器9和下軸桿21相連，位移傳感器8、壓力傳感器9和電腦控制系統(tǒng)分別相連。
試件容器裝置31，包括盛水容器15裝在底座16上，盛水容器15內(nèi)裝有不銹鋼環(huán)14，試件13裝在不銹鋼環(huán)14內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種全自動巖石膨脹力測試儀，包括剛性框架(18)，其特征在于還有軸向力加載裝置(19)，位移、壓力傳感裝置(30)和試件容器裝置(31)；軸向力加載裝置(19)的上軸桿(28)和剛性框架(18)相連，軸向力加載裝置(19)的下軸桿(21)和位移、壓力傳感裝置(30)的壓力傳感器(9)相接觸，位移、壓力傳感裝置(30)的壓力桿(20)和試件容器裝置(31)中的試件(13)相接觸；位移傳感器(8)和位移傳感器夾具(10)相連，位移傳感器夾具(10)裝在剛性框架(18)的兩立柱(7)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的全自動巖石膨脹力測試儀，其特征在于軸 向力加載裝置(19)，包括加力手柄(1)和上軸桿(28)相連，上軸桿(28)外 裝有螺紋套(29)，螺紋套(29)外部上、下分別裝有軸承(22)、 (23)，軸承 (22)、 (23)和橫梁(3)緊連接，螺紋套(29)中部連有蝸輪(26)，蝸輪(26)和 蝸桿(27)相連；上軸桿(28)通過滾珠(5)和下軸桿(21)相連，下軸桿(21)外 套有彈簧(6)和外套(17)，下軸桿(21)和壓力傳感器(9)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的全自動巖石膨脹力測試儀，其特征在于位 移、壓力傳感裝置(30)，包括裝在兩立柱(7)上的位移傳感器夾具(10)， 位移傳感器夾具(10)上裝有位移傳感器(8)，位移傳感器(8)的觸頭和壓力 桿(20)相接觸，壓力桿(20)的一頭為下接觸頭(11)，另一頭和壓力傳感器 (9)相連，壓力傳感器(9)和下軸桿(21)相連。
專利摘要一種全自動巖石膨脹力測試儀，包括剛性框架(18)，還有軸向力加載裝置(19)，位移、壓力傳感裝置(30)和試件容器裝置(31)。其優(yōu)點是研制了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及采集軟件，可以計算機控制對試驗過程的膨脹力傳感器及位移傳感器進行高精度采集，繪制試驗曲線，獲得實驗結(jié)果，減小人工測量誤差及工作量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以同時對多臺膨脹儀進行實時數(shù)據(jù)采集，提高工作效率；發(fā)明了專門的軸向力加載系統(tǒng)，能保證在試驗過程中軸向合力的作用點及方向始終一致，變形傳感器穩(wěn)定性好，膨脹力測試成果準確性明顯提高。
文檔編號G01L1/00GK201359541SQ20092008401
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者劉小紅, 朱杰兵, 斌 汪, 鄔愛清 申請人:長江水利委員會長江科學院