一种用于模拟岩石遇水软化的密封缸及试验装置的制作方法

本实用新型涉及岩土工程领域，具体而言，涉及一种用于模拟岩石遇水软化的密封缸及试验装置。

背景技术：

地下工程在开挖过程中会不可避免的遇到断层破碎带或岩性分界处的破碎夹层等岩体破碎带，此类洞段岩性较差、承载能力及抗变形能力较弱，且遇水易软化，属于地下工程中的薄弱部位。工程实践表明，该类部位的围岩稳定性直接决定了地下工程的建设速度与工程质量。因此，为保证地下工程岩体破碎带支护设计的可靠度以及工程建设质量，准确评估地下工程破碎带岩体的物理力学性能就具有了重要的意义。

目前，工程技术人员主要依据《工程岩体分级标准》和《水利水电工程地质勘察规范》等相关规范对开挖后破碎岩体的物理力学性质进行定量评价。由于地下工程岩体中或多或少存在地下水的影响，现有方法无法准确反映施工现场经水软化后的破碎岩体的物理力学性质。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种用于模拟岩石遇水软化的密封缸，旨在使破碎岩体样品在进行遇水软化的试验中能更加真实的模拟野外实际情况，以得到更加贴近实际的软化岩石样品。

本实用新型的第二目的在于提供一种用于模拟岩石遇水软化的试验装置，旨在通过模拟破碎岩石在不同水压下遇水软化的情况，以进一步通过检测分析得到准确度更高的岩石物理力学性能参数。

本实用新型是这样实现的：

一种用于模拟岩石遇水软化的密封缸，密封缸具有相对密闭的试验腔，试验腔内放置有装有岩石样品的试样盒，密封缸具有相互配合的缸体和盖体，盖体开设有进水口与出水口。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，密封缸还包括支撑架，支撑架设置于密封缸的底部，试样盒设置于支撑架上。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，密封缸内还设置有缓冲板，缓冲板设置于进水口相对的位置。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，密封缸的侧壁设置有凸台，缓冲板设置于凸台上。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，缓冲板开设有多个透水孔。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，试样盒具有放置岩石样品的容纳腔，试样盒开设有多个用于将容纳腔与试验腔相连通的通孔。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，试样盒包括相对设置的第一盒体和第二盒体，第一盒体与第二盒体可拆卸连接。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，缸体与盖体之间设置有密封件。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，密封缸由透明材料制成。

一种用于模拟岩石遇水软化的试验装置，试验装置包括上述用于模拟岩石遇水软化的密封缸。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过上述设计得到的密封缸，使用时，将装有岩石样品的试样盒放置于相对密闭的试验腔中，然后将水注入到密封缸中，位于试验腔内的水进入容纳腔内，与岩石样品进行相互作用，以模拟岩石样品在不同水压下遇水软化的情况。使用本实用新型提供的这种密封缸，在使破碎岩体样品在进行遇水软化的试验中能够更加真实的模拟野外实际情况，以得到更加贴近实际的软化后的岩石样品。采用具有上述密封缸的试验装置，有利于工作人员能够对破损岩石样品进行软化处理，进一步依据现有方法对其物理力学性质进行定量评价，得到更具代表性和准确性的结论。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施方式实施例1提供的模拟岩石遇水软化的试验装置中密封缸的结构示意图；

图2是本实用新型实施方式实施例1提供的模拟岩石遇水软化的试验装置中试样盒在第一视角的结构示意图；

图3是本实用新型实施方式实施例1提供的模拟岩石遇水软化的试验装置中试样盒在第二视角的结构示意图；

图4是本实用新型实施方式实施例2提供的模拟岩石遇水软化的试验装置的结构示意图。

标号：100-密封缸；101-试验腔；110-缸体；111-缓冲板；112-透水孔；113-凸台；114-密封件；115-凹槽；120-盖体；121-进水口；122-出水口；123-止水阀；124-螺栓；125-螺母；126-垫片；130-支撑架；140-试样盒；141-容纳腔；142-通孔；143-第一盒体；144-第二盒体；145-顶壁；146-弧形壁；147-底壁；150-铰接件；151-锁扣件；200-试验装置；260-水压调节系统；261-进水管道；262-驱动装置；263-出水管道；264-水压传感器。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1，参照图1至图3所示，

本实施例提供一种用于模拟岩石遇水软化的密封缸100，如图1所示，采用这种密封缸100进行岩石遇水软化试验时，能更加真实的模拟野外实际情况，得到更加贴近实际的软化岩石样品。

密封缸100为中空结构，密封缸100具有一个用于模拟岩石遇水软化情况的试验腔101，试验腔101在试验过程中呈相对密闭状态。密封缸100的形状可以为圆筒形，也可以为柱体形。密封缸100开设有进水口121和出水口122，通常进水口121与进水管道相连通，出水口122与出水管道相连通，且进水口121与出水口122处均设置有止水阀123，通过关闭或打开止水阀123，可调节密封缸100中的注水量。

进水口121与出水口122可以设置在密封缸100的同一侧壁，也可分别设置与密封缸100的不同侧面，例如可以是进水口121设置于密封缸100的顶部，出水口122设置于密封缸100的底部。较为优选的，进水口121和出水口122均设置于密封缸100的顶部，通过进水口121给试验腔101内注水时，当观察到出水口122处有水流出，即表明试验腔101内的水已注满；随后，关闭出水口122处的止水阀123即可。

密封缸100具有相互配合的缸体110和盖体120，进水口121与出水口122均设置于盖体120。缸体110和盖体120为可拆卸连接，二者之间可以为两个完全独立的结构，也可以为一端铰接式的结构。可拆卸连接的方式有多种，比如螺纹连接、卡扣连接等。在本实用新型中，缸体110和盖体120之间通过相互配合的螺栓124和螺母125连接。为了避免螺栓124与螺母125在水压的作用下逐渐松动，可在盖体120与螺栓124的接触位置设置垫片126，比如钢垫片。

为了保证在整个试验过程中，试验腔101内能够保持较好的密封状态，在本实施例中，在盖体120与缸体110之间设置有密封件114。该密封件114为密封垫或者弹性橡胶圈。为了进一步增强密封效果，可在缸体110与盖体120相接触的表面设置凹槽115，将密封件114设置于凹槽115中。

进一步优选的，密封缸100内还设置有缓冲板111，缓冲板111设置于进水口121相对的位置，且缓冲板111不与装有岩石样品的试样盒140相接触。通过缓冲板111的设置，能够降低注水时进水口121处的水流冲击力，以此缓解注水阶段水流对岩石样品的冲刷。在本实施例中，密封缸100的侧壁设置有凸台113，缓冲板111设置于凸台113上，缓冲板111的横截面为圆形，其直径与密封缸100的内径大致相当，缓冲板111上开设有多个透水孔112。

密封缸100内还放置有试样盒140，试样盒140为中空结构，如图2和图3所示，试样盒140具有放置待测的岩石样品的容纳腔141，试样盒140开设有多个通孔142，通过该通孔142，可使容纳腔141与试验腔101相连通。在进行试验时，位于试验腔101内的水可穿过通孔142与位于容纳腔141内的岩石样品相接触。

为了使岩石样品能够方便地装在试样盒140内，试样盒140具有相互配合的第一盒体143和第二盒体144，第一盒体143与第二盒体144的每个侧壁均开设有多个与容纳腔141相连通的通孔142。第一盒体143与第二盒体144相互对称且相对设置。在本实施例中，第一盒体143与第二盒体144均为中空的半圆体，第一盒体143的长度方向以及第二盒体144的长度方向均与试样盒140的轴线平行。在放置岩石样品时，可将岩石样品先放置在第一盒体143中，岩石样品的长度与第一盒体143基本一致，随后将第二盒体144扣合在第一盒体143上，共同形成圆柱状的试样盒140。第一盒体143的一端通过铰接件150与第二盒体144铰接，第一盒体143的另一端通过锁扣件151与第二盒体144可拆卸连接。

第一盒体143与第二盒体144均具有依次连接的顶壁145、弧形壁146和底壁147，顶壁145和底壁147的横截面积相等。弧形壁146的横截面为弧形面(图未标)，弧形面的圆心角为160～200度。当第一盒体143的弧形面的圆心角为160度时，第二盒体144的弧形面的圆心角为200度，两个弧形面拼合呈一个完整的圆形面；相反地，当第一盒体143的弧形面的圆心角为200度时，第二盒体144的弧形面的圆心角为160度。更为优选的，第一盒体143和第二盒体144的圆心角均为180度，有利于岩石样品的装样，同时也能避免崩解后的岩石样品在取出时的形状被破坏。

在本实施例中，为了使工作人员更加方便的观察到试验腔101内的情况，密封缸100和试样盒140均是由透明材料加工的，比如采用树脂或者钢化玻璃等材质制成。通常，为了增强密封缸100和试样盒140的抗压强度，在加工时可以适当的增加密封缸100和试样盒140侧壁的厚度。同时采用由透明材料制成的试样盒140和密封缸100，有利于技术人员能够在岩石样品的遇水软化试验中进行实时观察，使其能够准确直观的研究岩石遇水软化的演化规律。

如图1所示，密封缸100的试验腔101底部还设置有支撑架130，装有岩石样品的试样盒140位于支撑架130上。试样盒140的底部与密封缸100的底部之间留有间隙，即试样盒140底部的通孔142不与密封缸100的底部相接触，使得岩石样品在遇水软化过程中产生的粉末状碎屑能够顺利从试样盒140底部的通孔142排出，避免堵塞试样盒140的底部通孔142。

实施例2参照图4所示，

本实施例提供一种模拟岩石遇水软化的试验装置200，如图4所示，该试验装置200包括实施例1中提供的密封缸100。利用该试验装置200可以模拟破碎岩石在不同水压下遇水软化的情况，有利于得到更加贴合实际情况的软化后的岩石样品，以使工程技术人员准确的了解地下工程中破碎岩体在施工及运营全过程中物理力学性质。

该试验装置200还包括水压调节系统260，水压调节系统260包括进水管道261，进水管道261与密封缸100的进水口121相连通；水压调节系统260还包括驱动装置262，驱动装置262为水泵等动力装置，在本实施例中，驱动装置262为伺服泵，驱动装置262与进水管道261连接，用于给水提供动力使其注入密封缸100中。为了更好的调控密封缸100内的水压，优选的在进水管道261靠近进水口121的一端设置水压传感器264。

综上所述，本实用新型通过上述设计得到的密封缸100，使用时，将装有岩石样品的试样盒140放置于相对密闭的试验腔101中，然后将水注入到密封缸100中，位于试验腔101内的水进入容纳腔141内，与岩石样品进行相互作用，以模拟岩石样品在不同水压下遇水软化的情况。使用本实用新型提供的这种密封缸100，在使破碎岩体样品在进行遇水软化的试验中能够更加真实的模拟野外实际情况，以得到更加贴近实际的软化后的岩石样品。采用具有上述密封缸100的试验装置200，有利于工作人员能够对破损岩石样品进行软化处理，进一步依据现有方法对其物理力学性质进行定量评价，得到更具代表性和准确性的结论。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。