一种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于高放废物地质处置缓冲材料领域，具体涉及一种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置。
【背景技术】
[0002]在高放废物地质处置库的设计中，缓冲材料是工程屏障的重要组成部分，其主要设计功能是为了缓解处置库围岩压力对废物罐的作用，封闭处置库围岩与废物罐之间的空隙及近场围岩的裂隙，有效地阻滞废物罐泄漏的放射性物质向周围环境的迀移。研究发现，以蒙脱石为主要成分的膨润土是最适合的缓冲材料。由于地下水的作用，缓冲材料不可避免地会发生膨胀变形，当膨胀变形受到限制时会相应地产生膨胀力，膨胀力的大小应同围岩压力或强度相匹配，否则有可能破坏处置库系统的应力平衡而产生安全隐患。缓冲材料的膨胀变形有利于封闭砌块之间、砌块与废物罐以及砌块与围岩之间的施工缝隙。
[0003]实验室内测定缓冲材料的膨胀力一般使用恒体积法，即在缓冲材料基本无膨胀变形条件下测定最大膨胀力。然而在真实条件下施工缝隙的存在使得缓冲材料的膨胀变形不可避免，这将直接影响其孔隙数量和孔径分布的变化，进而影响最终膨胀力的大小和膨润土水化进程的阶段性特征，因此与实验室内测定的膨胀力不尽相同。由此可见，考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力更加接近真实处置环境。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置，能够实现对施工缝隙大小的控制，模拟真实处置环境下缓冲材料的膨胀特性，获得有施工缝隙条件下缓冲材料的最大膨胀力和膨胀力发展特征。
[0005]本实用新型采用了如下技术方案:
[0006]—种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置，其特征在于:包括旋转手柄、百分表、百分表架、刚性金属框架、螺栓、非饱和土压力室、进水管、金属透水板、试样、压力传感器、丝杠、数据采集系统、进水系统、电机、底座及压力腔，其中所述数据采集系统、进水系统及电机设于刚性金属框架外侧，数据采集系统接入刚性金属框架内部，电机设于进水系统上，进水系统接入刚性金属框架内部；所述非饱和土压力室设于刚性金属框架底面，所述非饱和土压力室包括底座和压力腔，底座直接固定于金属框架底面，压力腔通过螺栓固定于底座上，所述压力腔为中空壳体，底座上设有凹槽，凹槽内设有金属透水板，进水管一端连接与金属透水板下方，另一端穿过底座与金属框架内腔相联通，试样设于金属透水板上方，试样的上方还设有一个金属透水板，压力传感器穿过压力腔设于试样上的透水金属板上方，丝杠的下端通过螺栓与压力传感器上端相连接，丝杠上端穿过刚性金属框架，其上端设有旋转手柄，所述丝杠与压力传感器连接处设有百分表，百分表通过百分表架固定在刚性金属框架侧壁上。
[0007]所述数据采集系统穿过刚性金属框架与压力传感器相连接，进水系统穿过金属框架与进水管的伸出端相连通。
[0008]本实用新型的有益效果是:
[0009]本实用新型所述的考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置，压力传感器固定在丝杠底端，通过丝杠的前进或后退实现压力传感器与缓冲材料试样间缝隙的精确控制，可根据试验需要任意设定缝隙的大小，模拟存在施工缝隙的真实处置环境下缓冲材料的膨胀特性，获得有施工缝隙条件下缓冲材料的最大膨胀力和膨胀力发展特征。
【附图说明】
[0010]图1为一种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置结构示意图；
[0011]图2为一种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置的工作示意图。
[0012]图中:1-旋转手柄、2-百分表、3-百分表架、4-刚性金属框架、5-螺栓、6_非饱和土压力室、7-进水管、8-金属透水板、9-试样、10-压力传感器、11-丝杠、12-数据采集系统、13-进水系统、14-电机、15.底座、16.压力腔。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型所述的一种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置作进一步说明。
[0014]—种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置，其特征在于:包括旋转手柄1、百分表2、百分表架3、刚性金属框架4、螺栓5、非饱和土压力室6、进水管7、金属透水板8、试样9、压力传感器10、丝杠11、数据采集系统12、进水系统13、电机14、底座15及压力腔16，其中所述数据采集系统12、进水系统13及电机14设于刚性金属框架4外侧，数据采集系统12接入刚性金属框架4内部，电机14设于进水系统13上，进水系统13接入刚性金属框架4内部；所述非饱和土压力室6设于刚性金属框架4底面，所述非饱和土压力室6包括底座15和压力腔16，底座15直接固定于金属框架4底面，压力腔16通过螺栓5固定于底座6上，所述压力腔16为中空壳体，底座15上设有凹槽，凹槽内设有金属透水板8，进水管7 —端连接与金属透水板下方，另一端穿过底座15与金属框架4内腔相联通，试样9设于金属透水板8上方，试样9的上方还设有一个金属透水板8，压力传感器10穿过压力腔16设于试样9上的透水金属板8上方，丝杠11的下端通过螺栓与压力传感器上端相连接，丝杠11上端穿过刚性金属框架4，其上端设有旋转手柄I，所述丝杠11与压力传感器10连接处设有百分表2，百分表2通过百分表架3固定在刚性金属框架4侧壁上。
[0015]所述数据采集系统12穿过刚性金属框架4与压力传感器10相连接，进水系统13穿过金属框架4与进水管7的伸出端相连通。
[0016]首先，将圆柱形试样9放入压力室腔体内，试样上下表面各放一块金属透水板8。使用螺栓5将压力室底座和腔体固定在一起。进水管7连接进水系统13，压力传感器10连接数据采集系统12。试验时，使用旋转手柄I旋转丝杠11使其向下移动，将压力传感器10插入压力室腔体，直到压力传感器10下表面与上透水板8接触，可根据数据采集系统12显示的压力值确定两者是否紧密接触；此时，将百分表2放置在百分表架3上，表针与丝杠11底端上表面接触。旋转手柄I使丝杠11上升，使得试样9与压力传感器10之间形成缝隙，上升高度可根据丝杠11的螺距精确计算得出，并通过百分表2进行校验。通过电机14将进水系统13的试验用水提供给试样，试验遇水膨胀，首先需要填充满预留的缝隙后其膨胀力才能够被压力传感器10获得。根据试验设计，可使压力传感器与上透水板之间的缝隙也即与试样9之间的缝隙分别从小到大进行试验研究，从而得出不同接缝宽度条件下缓冲材料的膨胀力规律。
[0017]上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
【主权项】
1.一种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置，其特征在于:包括旋转手柄(I)、百分表(2)、百分表架(3)、刚性金属框架(4)、螺栓(5)、非饱和土压力室￠)、进水管(7)、金属透水板(8)、试样(9)、压力传感器(10)、丝杠(11)、数据采集系统(12)、进水系统(13)、电机(14)、底座(15)及压力腔(16)，其中所述数据采集系统(12)、进水系统(13)及电机(14)设于刚性金属框架⑷外侧，数据采集系统(12)接入刚性金属框架⑷内部，电机(14)设于进水系统(13)上，进水系统(13)接入刚性金属框架(4)内部；所述非饱和土压力室(6)设于刚性金属框架⑷底面，所述非饱和土压力室(6)包括底座(15)和压力腔(16)，底座(15)直接固定于金属框架(4)底面，压力腔(16)通过螺栓(5)固定于底座(6)上，所述压力腔(16)为中空壳体，底座(15)上设有凹槽，凹槽内设有金属透水板(8)，进水管(7) —端连接与金属透水板下方，另一端穿过底座(15)与金属框架(4)内腔相联通，试样(9)设于金属透水板(8)上方，试样(9)的上方还设有一个金属透水板(8)，压力传感器(10)穿过压力腔(16)设于试样(9)上的透水金属板(8)上方，丝杠(11)的下端通过螺栓与压力传感器上端相连接，丝杠(11)上端穿过刚性金属框架(4)，其上端设有旋转手柄(1)，所述丝杠(11)与压力传感器(10)连接处设有百分表(2)，百分表(2)通过百分表架(3)固定在刚性金属框架(4)侧壁上。2.如权利要求1所述的一种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置，其特征在于:所述数据采集系统(12)穿过刚性金属框架(4)与压力传感器(10)相连接，进水系统(13)穿过金属框架(4)与进水管(7)的伸出端相连通。
【专利摘要】本实用新型属于高放废物地质处置缓冲材料领域，具体涉及一种考虑施工缝隙的缓冲材料膨胀力测定装置。本实用新型包括一个刚性金属框架，框架顶部设有丝杠，丝杠上部带有把手可对丝杠进行旋转，下部通过螺栓连接压力传感器；非饱和土压力室放置在金属框架中央，压力室内部的缓冲材料试样上下各有一个金属透水板，试样直径与压力传感器直径相同，压力传感器可通过旋转丝杠在压力室腔体内上下自由移动，移动的位移可根据丝杠的螺距精确计算得出。本实用新型装置能够实现对缓冲材料施工缝隙大小的控制，模拟真实处置环境下缓冲材料的膨胀特性，获得有施工缝隙条件下缓冲材料的最大膨胀力和膨胀力发展特征。
【IPC分类】G01L5/00
【公开号】CN204740086
【申请号】CN201420854426
【发明人】谢敬礼, 曹胜飞, 刘月妙, 马利科, 赵星光
【申请人】核工业北京地质研究院
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年12月29日