[发明专利]一种岩石耐崩解性实验装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土地质工程技术领域，特别是涉及一种岩石耐崩解性实验装置及其使用方法。

背景技术

近年来，随着我国高速公路等基础工程设施的建设速度加快，对岩土体的工程地质特性的研究逐步深入。岩石的耐崩解特性对岩质边坡的稳定性有着重要影响，岩石崩解前后自身物理力学性质的改变会导致岩质边坡内部局部区域物理力学参数的弱化，从而诱发岩质边坡发生失稳破坏。

目前在实验室内对岩石耐崩解特性的测试主要是依据中华人民共和国国家标准-工程岩体试验方法标准(GB/T50266-99)进行。该方法主要是将不少于10块、每块质量为40～60g的浑圆岩块试件放入岩石耐崩解试验仪中的圆柱形筛筒内，在105～110℃温度下烘干至恒重后称其质量，然后放入注入纯水的水槽内，在20±2℃的恒温条件下使圆柱形筛筒带动筛筒内岩石试样以20r/min的转速转动10min，将筛筒和残留试样再次于105～110℃温度下烘干至恒重并称重，根据前后两次称得的质量之差计算出岩石耐崩解性指数。上述测试过程主要是依靠筛筒在转动过程中使岩石与水充分接触并利用干-湿循环作用来加速被测岩石的崩解进程。虽然该测试方法可以在一定程度上反映出环境因素(水分、温度)对岩石耐崩解特性的影响，但筛筒转动过程使岩石试样之间以及试样与筛筒之间产生机械碰撞，从而使试验结果受机械破坏作用影响而偏大。实际上，自然界中岩石崩解的产生是各种环境因素(温度、湿度、风力、降雨、环境水分pH等)与岩石中所含矿物之间综合相互作用所导致岩石粒径发生改变的宏观现象，并非岩石之间机械破坏作用的结果。因此，现有的岩石耐崩解试验仪无法准确表征环境因素对岩石耐崩解特性的作用关系，而且试验过程所考虑的环境因素仅有水分及干-湿循环作用，无法实现温度、水分及化学协同作用下岩石耐崩解特性的测试。因此，研发能在无机械破坏的前提下进行温度、水分及化学协同作用条件下岩石耐崩解性测试的实验装置，实现在实验室条件下对自然环境变化的加速模拟，将能极大提高实验室内对岩石耐崩解性的实验效率及准确度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种岩石耐崩解性实验装置及其使用方法，该实验装置及其使用方法能够在无机械破坏的前提下进行温度、水分及化学协同作用下岩石耐崩解特性的测试。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种岩石耐崩解性实验装置，包括实验架机构、实验架固定机构、水浴机构和磁力搅拌机构；所述实验架机构由固定柱、上盖板、筛筒、上法兰盘、丝杆及螺帽组成，在筛筒的顶部设置有上盖板，在筛筒的底部设置有上法兰盘，上盖板与上法兰盘之间通过丝杆及螺帽相连接；在上盖板的顶部固定有固定柱；在所述实验架固定机构上设置有具有锁紧螺钉的通孔，所述通孔与实验架机构的固定柱相对应；所述水浴机构由容器、固定支架、加热器、温度测量计和控制平台组成，加热器和温度测量计固定在固定支架上，且位于容器的内部，加热器和温度测量计均与设置在容器外部的控制平台相连接；所述磁力搅拌机构由具有通孔的崩解液容器盖子、崩解液容器、磁力搅拌子和磁力控制平台组成，崩解液容器盖子设置在崩解液容器的顶部，除了固定柱之外的实验架机构设置在崩解液容器内部，固定柱的上部通过崩解液容器盖子的通孔设置在崩解液容器的外部；磁力搅拌子设置在崩解液容器的底部，崩解液容器设置在水浴机构的容器内。

所述固定柱垂直固定在上盖板的顶部中心，且其中心与筛筒的中心设置在同一条直线上。

在所述上盖板的底部、上法兰盘的顶部分别设置有上、下凹槽，所述筛筒的顶部、底部分别设置在上、下凹槽内，且上、下凹槽的中心与筛筒的中心设置在同一条直线上。

在所述上法兰盘的底部设置有下法兰盘，在下法兰盘的顶部设置有凹槽，在凹槽内设置有筛网，筛网的筛孔直径小于筛筒的筛孔的直径，且凹槽、筛网和筛筒的中心设置在同一条直线上。

所述的岩石耐崩解性实验装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：选取实验所用的试样，并称其质量为m₁；将所述的实验架固定机构放置在试验平台上，然后将试样放入实验架机构的筛筒中，组装所述的实验装置；

步骤二：打开崩解液容器盖子，向崩解液容器中注入崩解液，然后盖好崩解液容器盖子；

步骤三：向崩解液容器外的水浴机构的容器内注入水；

步骤四：通过水浴机构的控制平台控制加热器对水浴机构容器内的水进行加热，并在控制平台上设定好预加热温度；当加热温度达到预加热温度时，通过磁力搅拌机构的磁力控制平台控制磁力搅拌子开始转动，并使磁力搅拌子的转速达到设定转速后，保持磁力搅拌子转动设定时间后停止转动；