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专利名称：全自动岩石膨胀力测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及岩石性质测试设备技术领域，具体的说是一种全自动 岩石膨胀力测试仪。
背景技术：
岩石的膨胀是指岩石内含亲水易膨胀的矿物(含蒙托石类的矿物)在 水的作用下，吸收无定量的水分子，产生体积膨胀。这类岩石中含有相蒙 托石类的矿物，只要改变其含水状态，就会使其晶格的膨胀松动和崩解， 造成地表和地下建筑物的破坏，特别是对隧道、地下洞室、边坡挡墙和公 路路基等的毁坏更为明显。
岩石的膨胀力指标是岩土结构设计的重要资料，是水电边坡、铁路路
基、矿山隧道等工程设计中所必需的参数。国际岩石力学学会(ISRM)制 订的"膨胀岩石室内试验建议方法"及国家标准"工程岩体试验方法标准 (GB/T50266-99)"内均给出了膨胀力指标的测试建议方法。其试验方法主 要是基于平衡-加压法，即在一定直径的金属环内，放入与金属环的内径非 常接近的岩石样品，岩样周边可以透水。通过加压装置，预先对岩石施加 一定的压力，然后加水，在岩石自然膨胀过程中，改变压力的大小使得岩 石试件的轴向变形在整个试验过程中保持不变，所侧的稳定压力即为岩石 膨胀力。
目前的膨胀力测试，国内外没有专门的试验设备，主要是各测试单位 自行开发加工。存在问题包括1) 测试技术原始，测力及测量变形均是人工测量，人工处理数据，人
为影响误差大，数据处理强度大，效率低；
2) 轴向压力改变时，容易导致压力偏心，从而轴向变形测量结果误差 大，导致膨胀力测试误差大。

实用新型内容
本实用新型的目的是设计一种提高岩石膨胀力测试精确度和准确性的 全自动岩石膨胀力测试仪。
本实用新型全自动岩石膨胀力测试仪，包括刚性框架18，刚性框架
18上装有轴向力加载装置19，位移、压力传感装置30和试件容器装置31; 轴向力加载装置19的上轴杆28和刚性框架18相连，轴向力加载装置19 的下轴杆21和位移、压力传感装置30的压力传感器9相接触，位移、压 力传感装置30的压力杆20和试件容器装置31中的试件13相接触；位移 传感器8和位移传感器夹具10相连，位移传感器夹具10装在刚性框架18 的两立柱7上。
刚性框架18，包括横梁3，两立柱7穿过横梁3并用螺母2紧固， 底座16和两立柱7相连。
轴向力加载装置19，包括加力手柄1和上轴杆28相连，上轴杆28 外装有螺纹套29，螺纹套29外部上、下分别装有轴承22、 23，轴承22、 23和横梁3紧连接，螺纹套29中部连有蜗轮26，蜗轮26和蜗杆27相连； 上轴杆28通过滚珠5和下轴杆21相连，下轴杆21外套有弹簧6和外套17， 下轴杆21和压力传感器9相连。
位移、压力传感装置30，包括装在两立柱7上的位移传感器夹具10，位移传感器夹具10上装有位移传感器8，位移传感器8的触头和压力杆20 相接触，压力杆20的一头为下接触头11，另一头和压力传感器9相连，压 力传感器9和下轴杆21相连，位移传感器8、压力传感器9和电脑控制系 统分别相连。
试件容器装置31，包括盛水容器15装在底座16上，盛水容器15内 装有不锈钢环14，试件13装在不锈钢环14内。
本实用新型全自动岩石膨胀力测试仪的优点是研制了数据采集系统 及采集软件，可以计算机控制对试验过程的膨胀力传感器及位移传感器进 行高精度采集，绘制试验曲线，获得实验结果，减小人工测量误差及工作 量；数据采集系统可以同时对多台膨胀仪进行实时数据采集，提高工作效 率；发明了专门的轴向力加载系统，能保证在试验过程中轴向合力的作用 点及方向始终一致，变形传感器稳定性好，膨胀力测试成果准确性明显提 高。


图1为全自动岩石膨胀力测试仪的结构示意图。 图2为横梁的剖视图。
具体实施方式
根据图l、图2所示， 一种全自动岩石膨胀力测试仪，包括刚性框架 18，刚性框架18上装有轴向力加载装置19，位移、压力传感装置30和试 件容器装置31;轴向力加载装置19的上轴杆28和刚性框架18相连，轴向 力加载装置19的下轴杆21和位移、压力传感装置30的压力传感器9相接 触，位移、压力传感装置30的压力杆20和试件容器装置31中的试件13相接触；位移传感器8和位移传感器夹具10相连，位移传感器夹具10装在刚性框架18的两立柱7上。
刚性框架18，包括横梁3，两立柱7穿过横梁3并用螺母2紧固，底座16和两立柱7相连。
轴向力加载装置19，包括加力手柄1和上轴杆28相连，上轴杆28外装有螺纹套29，螺纹套29外部上、下分别装有轴承22、 23，轴承22、23和横梁3紧连接，螺纹套29中部连有蜗轮26，蜗轮26和蜗杆27相连；上轴杆28通过滚珠5和下轴杆21相连，下轴杆21外套有弹簧6和外套17，下轴杆21和压力传感器9相连。
位移、压力传感装置30，包括装在两立柱7上的位移传感器夹具10，位移传感器夹具10上装有位移传感器8，位移传感器8的触头和压力杆20相接触，压力杆20的一头为下接触头11，另一头和压力传感器9相连，压力传感器9和下轴杆21相连，位移传感器8、压力传感器9和电脑控制系统分别相连。
试件容器装置31，包括盛水容器15装在底座16上，盛水容器15内装有不锈钢环14，试件13装在不锈钢环14内。
权利要求1、一种全自动岩石膨胀力测试仪，包括刚性框架(18)，其特征在于还有轴向力加载装置(19)，位移、压力传感装置(30)和试件容器装置(31)；轴向力加载装置(19)的上轴杆(28)和刚性框架(18)相连，轴向力加载装置(19)的下轴杆(21)和位移、压力传感装置(30)的压力传感器(9)相接触，位移、压力传感装置(30)的压力杆(20)和试件容器装置(31)中的试件(13)相接触；位移传感器(8)和位移传感器夹具(10)相连，位移传感器夹具(10)装在刚性框架(18)的两立柱(7)上。
2、 根据权利要求l所述的全自动岩石膨胀力测试仪，其特征在于轴 向力加载装置(19)，包括加力手柄(1)和上轴杆(28)相连，上轴杆(28)外 装有螺纹套(29)，螺纹套(29)外部上、下分别装有轴承(22)、 (23)，轴承 (22)、 (23)和横梁(3)紧连接，螺纹套(29)中部连有蜗轮(26)，蜗轮(26)和 蜗杆(27)相连；上轴杆(28)通过滚珠(5)和下轴杆(21)相连，下轴杆(21)外 套有弹簧(6)和外套(17)，下轴杆(21)和压力传感器(9)相连。
3、 根据权利要求l所述的全自动岩石膨胀力测试仪，其特征在于位 移、压力传感装置(30)，包括装在两立柱(7)上的位移传感器夹具(10)， 位移传感器夹具(10)上装有位移传感器(8)，位移传感器(8)的触头和压力 杆(20)相接触，压力杆(20)的一头为下接触头(11)，另一头和压力传感器 (9)相连，压力传感器(9)和下轴杆(21)相连。
专利摘要一种全自动岩石膨胀力测试仪，包括刚性框架(18)，还有轴向力加载装置(19)，位移、压力传感装置(30)和试件容器装置(31)。其优点是研制了数据采集系统及采集软件，可以计算机控制对试验过程的膨胀力传感器及位移传感器进行高精度采集，绘制试验曲线，获得实验结果，减小人工测量误差及工作量；数据采集系统可以同时对多台膨胀仪进行实时数据采集，提高工作效率；发明了专门的轴向力加载系统，能保证在试验过程中轴向合力的作用点及方向始终一致，变形传感器稳定性好，膨胀力测试成果准确性明显提高。
文档编号G01L1/00GK201359541SQ20092008401
公开日2009年12月9日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者刘小红, 朱杰兵, 斌 汪, 邬爱清 申请人:长江水利委员会长江科学院