申请/专利权人：石家庄铁道大学

申请日：2018-12-19

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN109457683B

主分类号：E02D1/00

分类号：E02D1/00;E02D1/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2019.04.05#实质审查的生效;2019.03.12#公开

摘要：本发明提供了一种用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，包括支撑框架、模拟箱体、雨水喷淋机构、施力千斤顶、百分表、滤网和集水槽；模拟箱体置于支撑框架内，模拟箱体内设有层状岩体；雨水喷淋机构包括置于层状岩体顶部的渗水箱和与渗水箱连通的进水管；施力千斤顶的底座安装于支撑框架上，其活塞杆向下指向渗水箱；百分表上杆固定于支撑框架上，测头指向层状岩体；滤网支撑于层状岩体的底部；集水槽设置于滤网的下方。本发明提供的检测装置，通过模拟雨水的渗透来实现野外雨水对层状岩体的承载力的影响，通过实验测定渗透带出来的固体岩石质量，从而建立不同抗压强度与试样遭遇水土流失后的质量关系，为野外岩土工程施工提供依据。

主权项：1.用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于，包括：支撑框架；模拟箱体，置于所述支撑框架内，至少具有四个顺次相连的侧壁，所述模拟箱体内设有层状岩体；雨水喷淋机构，包括置于所述层状岩体顶部用于向所述层状岩体渗水的渗水箱和与所述渗水箱连通的进水管，所述进水管借助水泵向所述渗水箱内供水；施力千斤顶，其底座安装于所述支撑框架上，其活塞杆向下指向所述渗水箱，通过渗水箱向所述层状岩体施加压力；百分表，其上杆固定于所述支撑框架上，其测头指向所述层状岩体，用于检测所述层状岩体的竖向位移；滤网，支撑于所述层状岩体的底部，用于雨水渗透，所述滤网的四周与所述模拟箱体的底部或与所述支撑框架连接；以及，集水槽，设置于所述滤网的下方，用于收集雨水和渗出物；设有多个均匀分布于所述层状岩体顶部的施力千斤顶；所述渗水箱与所述层状岩体接触的底板上均匀设有若干透水孔。

全文数据：用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置技术领域本发明属于岩体检测技术领域，更具体地说，是涉及一种用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置。背景技术随着我国的交通迅速发展，在野外公路铁路的修建日益增多。修建铁路公路大多都会遇到岩体方面的问题，尤其承载力较低的层状岩体。层状岩体在自然界中广泛存在，其层面是由矿物沉积、侵入或定向迁移等地质作用形成的一种构造面。煤系地层多为层状岩体，组成巷道围岩各岩层的物理力学性质往往不同，有时甚至差别很大，其力学性质十分复杂。由于层状岩体是一种非常复杂的不连续材料，由沉积岩作用形成，带有软硬相间的特征，在施工中无法方便快捷的测到层状岩体的承载力，更无法测试到在雨水影响下的层状岩体的承载力，这样会造成安全隐患和材料的浪费。发明内容本发明的目的在于提供一种用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，旨在解决现有技术中存在的雨水渗透承载力无法测试的技术问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，包括：支撑框架；模拟箱体，置于所述支撑框架内，至少具有四个顺次相连的侧壁，所述模拟箱体内设有层状岩体；雨水喷淋机构，包括置于所述层状岩体顶部用于向所述层状岩体渗水的渗水箱和与所述渗水箱连通的进水管，所述进水管借助水泵向所述渗水箱内供水；施力千斤顶，其底座安装于所述支撑框架上，其活塞杆向下指向所述渗水箱，通过渗水箱向所述层状岩体施加压力；百分表，其上杆固定于所述支撑框架上，其测头指向所述层状岩体，用于检测所述层状岩体的竖向位移；滤网，支撑于所述层状岩体的底部，用于雨水渗透，所述滤网的四周与所述模拟箱体的底部或与所述支撑框架连接；以及，集水槽，设置于所述滤网的下方，用于收集雨水和渗出物。进一步地，设有多个均匀分布于所述层状岩体顶部的施力千斤顶。进一步地，所述施力千斤顶为电动千斤顶。进一步地，所述渗水箱与所述层状岩体接触的底板上均匀设有若干透水孔。进一步地，所述百分表为数显百分表。进一步地，所述集水槽四周安装于所述支撑框架上。进一步地，四个所述侧壁可拆卸式连接。进一步地，所述模拟箱体的四周侧壁外分别设有多个维稳千斤顶，所述维稳千斤顶的活塞杆指向并与所述侧壁垂直，所述维稳千斤顶的底座与所述支撑框架连接。进一步地，至少一个所述侧壁与所述支撑框架之间还设有用于测量所述层状岩体水平位移的百分表。本发明提供的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置的有益效果在于：利用施力千斤顶和雨水喷淋机构，检测层状岩体在雨水渗透下的承载力，通过模拟雨水的渗透来实现野外雨水对层状岩体的承载力的影响，通过实验测定渗透带出来的固体岩石质量，从而建立不同抗压强度与试样遭遇水土流失后的质量关系，为野外岩土工程施工提供依据。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。图1为本发明实施例提供的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置的结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图。其中，图中各附图标记：1-支撑框架；2-集水槽；3-层状岩体；4-滤网；5-维稳千斤顶；6-百分表；7-进水管；8-渗水箱；9-施力千斤顶。具体实施方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置进行说明。所述用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置，包括支撑框架1、模拟箱体、雨水喷淋机构、施力千斤顶9、百分表6、滤网4和集水槽2；模拟箱体置于支撑框架1内，至少具有四个顺次相连的侧壁，模拟箱体内设有层状岩体3；雨水喷淋机构包括置于层状岩体3顶部用于向层状岩体3渗水的渗水箱8和与渗水箱8连通的进水管7，进水管7借助水泵向渗水箱8内供水；施力千斤顶9的底座安装于支撑框架1上，其活塞杆向下指向渗水箱8，通过渗水箱8向层状岩体3施加压力；百分表6，其上杆固定于支撑框架1上，其测头指向层状岩体3，用于检测层状岩体3的竖向位移；滤网4支撑于层状岩体3的底部，用于雨水渗透，滤网4的四周与模拟箱体的底部或与支撑框架1连接；集水槽2设置于滤网4的下方，用于收集雨水和渗出物。本发明提供的用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置，与现有技术相比，借助施力千斤顶9模拟岩体上方的承载力，通过模拟雨水的渗透来实现野外雨水对层状岩体3的承载力的影响，通过实验测定渗透带出来的固体岩石质量，从而建立不同抗压强度与试样遭遇水土流失后的质量关系，为野外岩土工程施工提供依据。请一并参阅图1至图2，作为本发明提供的用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置的一种具体实施方式，设有多个均匀分布于层状岩体3顶部的施力千斤顶9。在试验时，按预设要求改变施加的压力，模拟不同承载力情况下的雨水渗透的固体岩石的质量。其中，作为本发明提供的用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置的一种具体实施方式，所述渗水箱8与层状岩体3接触的底板上均匀设有若干透水孔，透水孔在图中未示出。可选地，作为本发明提供的用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置的一种具体实施方式，百分表6为数显百分表，方便时时观察竖向位移。请参阅图1，作为本发明提供的用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置的一种具体实施方式，集水槽2四周安装于支撑框架1上，雨水经过岩体从滤网4渗透流入到集水槽2内，经雨水携带的固体岩石也收集到集水槽2内，对集水槽2内的固体烘干，即可得到渗透出的物体质量。请参阅图1，作为本发明提供的用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置的一种具体实施方式，四个所述侧壁可拆卸式连接。可拆卸式连接的方式为采用合页连接、插接或采用螺栓连接的方式。参阅图1，作为本发明提供的用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置的一种具体实施方式，所述模拟箱体的四周侧壁外分别设有多个维稳千斤顶5，维稳千斤顶5的活塞杆指向并与侧壁垂直，维稳千斤顶5的底座与所述支撑框架1连接。维稳千斤顶5提供侧向稳压，抵制岩体在施力千斤顶9作用下向两侧的位移，也是模拟岩体四周的约束力，提供比较真实的试验环境。请参阅图1，作为本发明提供的用于层状岩体3在雨水渗透下的承载力检测装置的一种具体实施方式，至少一个侧壁与支撑框架1之间还设有用于测量所述层状岩体3水平位移的百分表。利用本装置进行雨水渗透下的承载力检测的试验过程如下，包括以下几步：第一步，拼装支撑框架1，安装雨水渗透机构、施力千斤顶9和稳压千斤顶；第二步，根据工程实际情况，在支撑框架1中放置合适的模拟层状岩体3；第三步，启动监测系统，通过调节各千斤顶，使百分尺和压力检测系统自动读数完成检测系统；第四步，改变千斤顶的大小，获得不同承载力下层状岩体3的竖向位移、水平位移及渗透出的固体岩石的质量，经过计算得到不同受力面积下的水土流失质量与抗压强度之间的关系，可用于不同工程条件下的层状岩体3的受力情况的模拟。如下表所示，测得不同施力千斤顶F、竖向位移Δy、水平位移Δx及渗透出的固体岩石的质量m。施加压力F1F2F3水平位移Δx1Δx2Δx3竖向位移Δy1Δy2Δy3水土流失后岩体质量m1m2m3抗压强度σ1σ2σ3计算公式如下：m1＝m-Δm1Δm1＝mG×1+wm2＝m-Δm2，按上述公式，即可计算σ2；改变施力千斤顶的压力，即可得到不同承载力下对应的水土流失质量和抗压强度之间的关系。式中：A为受力面积；W为模拟层状岩体的含水率；mG为集水槽内的固体烘干的质量。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于，包括：支撑框架；模拟箱体，置于所述支撑框架内，至少具有四个顺次相连的侧壁，所述模拟箱体内设有层状岩体；雨水喷淋机构，包括置于所述层状岩体顶部用于向所述层状岩体渗水的渗水箱和与所述渗水箱连通的进水管，所述进水管借助水泵向所述渗水箱内供水；施力千斤顶，其底座安装于所述支撑框架上，其活塞杆向下指向所述渗水箱，通过渗水箱向所述层状岩体施加压力；百分表，其上杆固定于所述支撑框架上，其测头指向所述层状岩体，用于检测所述层状岩体的竖向位移；滤网，支撑于所述层状岩体的底部，用于雨水渗透，所述滤网的四周与所述模拟箱体的底部或与所述支撑框架连接；以及，集水槽，设置于所述滤网的下方，用于收集雨水和渗出物。2.如权利要求1所述的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于：设有多个均匀分布于所述层状岩体顶部的施力千斤顶。3.如权利要求1所述的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于：所述施力千斤顶为电动千斤顶。4.如权利要求1所述的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于：所述渗水箱与所述层状岩体接触的底板上均匀设有若干透水孔。5.如权利要求1所述的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于：所述百分表为数显百分表。6.如权利要求1所述的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于：所述集水槽四周安装于所述支撑框架上。7.如权利要求1所述的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于：四个所述侧壁可拆卸式连接。8.如权利要求1-7任一项所述的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于：所述模拟箱体的四周侧壁外分别设有多个维稳千斤顶，所述维稳千斤顶的活塞杆指向并与所述侧壁垂直，所述维稳千斤顶的底座与所述支撑框架连接。9.如权利要求8所述的用于层状岩体在雨水渗透下的承载力检测装置，其特征在于：至少一个所述侧壁与所述支撑框架之间还设有用于测量所述层状岩体水平位移的百分表。

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