一種碎脹系數(shù)測(cè)量裝置、方法及吸水率的測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種碎脹系數(shù)測(cè)量裝置、方法及吸水率的測(cè)量方法。該碎脹系數(shù)測(cè)量裝置包括第一容器；第二容器，與所述第一容器相連通；增壓部件，設(shè)置于所述第一容器；以及動(dòng)力部件，可驅(qū)動(dòng)所述增壓部件作用于所述第一容器，以調(diào)整所述第一容器和第二容器內(nèi)的氣壓。本發(fā)明的碎脹系數(shù)測(cè)量裝置及方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)潔明了，計(jì)算簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量速度快，成本低，便于進(jìn)行工程推廣，結(jié)合工程實(shí)際，可有效降低成本，提高生產(chǎn)效率及安全性，為巷道支護(hù)及井下開采提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，具有較大的實(shí)施價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
-種碎脹系數(shù)測(cè)量裝置、方法及吸水率的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及采礦業(yè)的安全控制技術(shù)，具體為一種基于連通器原理的多功能碎脹系 數(shù)測(cè)量裝置、方法及吸水率的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 礦層開采后，直接頂板巖石跨落破碎，破碎W后的巖石體積將比整體狀態(tài)下增大， 運(yùn)種性質(zhì)稱為巖石的碎脹性。巖石的碎脹性可用巖石破碎后處于松散狀態(tài)下的體積與巖石 破碎前處于整體狀態(tài)下的體積之比來表示，該值稱為碎脹系數(shù)。
[0003] 巖石破碎后的體積不易計(jì)算，而研究破碎巖石的碎脹與壓實(shí)特性對(duì)分析開采沉 陷、采空地表殘余沉降W及采空區(qū)上覆巖層穩(wěn)定性等規(guī)律有著重要的意義。因此，需要掌握 破碎巖石的殘余破碎系數(shù)的變化規(guī)律，W此來分析開采后覆蓋巖的沉降量，W及開采穩(wěn)定 后的參與沉降量大小等。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)通常采用壓力和碎脹系數(shù)之間的力學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式，通過測(cè)量頂板壓力，反 算獲得碎脹系數(shù)。如經(jīng)驗(yàn)公式
〇d表示每平方米所承受頂板壓力(t/m2)、K表 示煤層厚度（m)、T碎脹系數(shù)、P頂板巖石重力密度（t/m3)、a煤層傾角（° )。化簡(jiǎn)可得
通過測(cè)量獲得〇d，計(jì)算可得碎脹系數(shù)τ?，F(xiàn)有技術(shù)中僅能基于經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 得到碎脹系數(shù)，但由于不同礦區(qū)巖石成分各異，而且地層深度、含水率等多種客觀條件也不 盡相同，因此，現(xiàn)有技術(shù)算得的碎脹系數(shù)一般都與實(shí)際情況出入較大，后續(xù)進(jìn)行沉降量計(jì)算 時(shí)，依據(jù)上述方法得到的碎脹系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，偏差更大，運(yùn)將直接危害礦區(qū)安全。
[0005] 吸水率是指石材在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下吸水的能力，W石材所吸收的水分來量測(cè)，并 W百分?jǐn)?shù)表示之。吸水率是由其中空隙的數(shù)量和大小、顆粒相互排列的方式。吸水率愈大， 則其工程性質(zhì)就愈差。研究巖石的吸水率W及吸水狀態(tài)下碎脹系數(shù)變化情況，同樣具有非 常重要的現(xiàn)實(shí)意義及應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種可準(zhǔn)確 測(cè)得碎脹系數(shù)的碎脹系數(shù)測(cè)量裝置、方法及吸水率的測(cè)量方法。
[0007] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種碎脹系數(shù)測(cè)量裝置，包括，第一容器;第二容器，與所述第 一容器相連通;增壓部件，設(shè)置于所述第一容器；W及動(dòng)力部件，可驅(qū)動(dòng)所述增壓部件作用 于所述第一容器，W調(diào)整所述第一容器和第二容器內(nèi)的壓力。
[000引根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，所述增壓部件為活塞。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述第一容器和所述第二容器的連通處與所述第一 容器底部的距離為所述第一容器高度的0~1/4。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述第一容器和所述第二容器通過一連通管相連 通，所述連通管與所述第一容器底部的距離為所述第一容器高度的ο~1/4。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在所述第一容器、第二容器的底部分別設(shè)置有第一 出液口、第二出液口，在所述第一出液口、第二出液口均設(shè)置有過濾網(wǎng)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在所述第一容器及所述第二容器上均設(shè)置有刻度， 所述刻度分別沿所述第一容器及所述第二容器的高度方向設(shè)置。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述第一容器、所述第二容器由透明材質(zhì)制得;或者 在所述第一容器、所述第二容器上開設(shè)有透明的觀測(cè)窗。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種碎脹系數(shù)測(cè)量方法，包括：
[0015] 向相連通的第一容器和第二容器中注入液體，使液位處于所述第一容器的初始 位，所述初始位高度為Κο，所述初始位位于所述第一容器和所述第二容器的連通處之上；
[0016] 將一巖石放入所述第一容器的液體中，所述第一容器、第二容器的液位高度上升 為Ki，通過Κο、Κι及所述第一容器、第二容器的橫截面積可計(jì)算出所述巖石的體積Vo;假設(shè)所 述第一容器中僅剩Vo體積的所述巖石，所述液體均流至所述第二容器，通過Ko、Vo及所述第 一容器、第二容器的橫截面積可計(jì)算出所述第二容器的液位高度K3;
[0017] 將所述巖石自所述第一容器中取出后破碎，形成多個(gè)巖石碎塊，將所述多個(gè)巖石 碎塊重新放入所述第一容器的液體中，將一活塞設(shè)置于所述第一容器，保持所述第一容器、 第二容器處于密封狀態(tài)，給所述活塞施加外力，使其沿所述第一容器下滑，隨著所述活塞的 下滑，所述第一容器內(nèi)的液體通過所述連通處流入所述第二容器，直至所述活塞停止移動(dòng)， 測(cè)得所述第二容器內(nèi)液體的液位高度為K2;
[0018] 將所述巖石自所述第一容器中取出后破碎，形成多個(gè)巖石碎塊，將所述多個(gè)巖石 碎塊重新放入所述第一容器的液體中，將一活塞設(shè)置于所述第一容器，保持所述第一容器、 第二容器處于密封狀態(tài)，使所述活塞在重力的作用下沿所述第一容器下滑，隨著所述活塞 的下滑，所述第一容器內(nèi)的液體通過所述連通處流入所述第二容器，直至所述活塞停止移 動(dòng)，測(cè)得所述第二容器內(nèi)液體的液位高度為fe/ ;
[0019] 通過Κ3-Κ2、ν〇及所述第二容器的橫截面積可計(jì)算出所述巖石破碎后的體積Vi;通 過K3-K2/、V〇及所述第二容器的橫截面積可計(jì)算出所述巖石破碎后的體積V/ ;
[0020] 通過碎脹系數(shù)=巖石碎塊總體積/巖石體積計(jì)算得到巖石的碎脹系數(shù)的數(shù)值范圍 Vi/Vo ~V//V0。
[0021] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種吸水率的測(cè)量方法，包括，
[0022] (1)向相連通的第一容器和第二容器中注入水，使水位處于第一容器的初始位，初 始位位于所述第一容器和所述第二容器的連通處之上；
[0023] (2)將一巖石放入所述第一容器的水中，使所述第一容器、第二容器的水位超過所 述初始位；
[0024] (3)保持所述第一容器、第二容器處于密封狀態(tài)，通過施加壓力Po于活塞向所述第 一容器加壓，使所述第一容器的水位退至所述初始位，所述第二容器的水位升至第一液位；
[0025] (4)每隔時(shí)間At記錄一次水位變化，通過計(jì)算獲得所述巖石吸水率和At的變化 曲線。
[00%]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，所述吸水率的測(cè)量方法還包括，
[0027] (5)將施加于所述活塞的壓力增加至P，并記錄所述第一容器、第二容器中的水位 變化，之后每隔時(shí)間At記錄一次水位變化，計(jì)算獲得壓力及吸水作用下巖石吸水率的變化 情況；
[00%] (6)將施加于所述活塞的壓力增加至Ρ+ΔΡ，重復(fù)步驟(5)的操作；
[0029] (7)不斷增大施加于所述活塞的壓力，并重復(fù)步驟(5)的操作，直至壓力達(dá)到系統(tǒng) 設(shè)計(jì)最大壓力值;利用所獲得的不同壓力及吸水作用下巖石吸水率的變化數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得 壓力及吸水率共同作用下的巖石吸水率變化情況。
[0030] 本發(fā)明的碎脹系數(shù)測(cè)量裝置及方法具有W下優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)潔明了，計(jì)算簡(jiǎn)單，操作 方便，測(cè)量速度快，成本低，便于進(jìn)行工程推廣，結(jié)合工程實(shí)際，可有效降低成本，提高生產(chǎn) 效率及安全性，為巷道支護(hù)及井下開采提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，具有較大的實(shí)施價(jià)值和社會(huì) 經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式的碎脹系數(shù)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2至圖5為本發(fā)明一實(shí)施方式的碎脹系數(shù)測(cè)量裝置用于碎脹系數(shù)測(cè)量的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施方式將在W下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是 本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說 明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用W限制本發(fā)明。
[0034] 如圖1至5所示，本發(fā)明一實(shí)施方式的碎脹系數(shù)測(cè)量裝置，包括第一容器10、第二容 器20、增壓部件W及動(dòng)力部件。其中，第一容器10與第二容器20相連通;增壓部件設(shè)置于第 一容器10;動(dòng)力部件可驅(qū)動(dòng)增壓部件作用于第一容器10, W調(diào)整第一容器10和第二容器20 內(nèi)的氣壓。
[0035] 在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，增壓部件可W是活塞11，可通過推動(dòng)活塞11壓縮第一 容器10內(nèi)氣體體積的方式增大容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，增壓部件 可W是例如空氣壓縮機(jī)，可通過向第一容器10內(nèi)補(bǔ)充氣體，增加單位體積內(nèi)氣體的量的方 式增大第一容器10內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。
[0036] 第一容器10可W為一端開口的圓筒，第二容器20可W為長(zhǎng)方體的容器。第一容器 10和第二容器20可通過連通管12相連通，連通管12可W為一獨(dú)立的部件，也可W與第一容 器10、第二容器20-體成型。連通管12與第一容器10底部之間的距離可W為第一容器10高 度的0~1/4?；蛘?，第一容器10與第二容器20可具有共用的側(cè)壁，在該側(cè)壁上開設(shè)有通孔， 第一容器10和第二容器20可通過該通孔相連通。
[0037] 在第一容器10和第二容器20的側(cè)壁上還可設(shè)置有沿容器高度方向分布的刻度，W 測(cè)量第一容器10和第二容器20內(nèi)液體的高度，并通過該高度計(jì)算出容器內(nèi)液體的體積。第 一容器10和第二容器20可為透明材質(zhì)制作，W讀取到兩容器內(nèi)液體高度的數(shù)值?；蛘叩谝?容器10和第二容器20大體上也可為非透明材質(zhì)制成，可分別在第一容器10和第二容器20上 設(shè)置由透明材質(zhì)制得的觀測(cè)窗，并在該觀測(cè)窗上設(shè)置刻度，W讀取到第一容器10、第二容器 20內(nèi)液體高度的數(shù)值。
[0038] 活塞11可設(shè)置于第一容器10上端的開口，并可在動(dòng)力部件的作用下，自該上端口 沿第一容器10的側(cè)壁向第一容器10內(nèi)移動(dòng)，W向第一容器10加壓，第一容器10和第二容器 20保持連通，且處于密封狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)活塞11移動(dòng)的動(dòng)力部件可W是例如液壓缸，該動(dòng)力部件 作用于活塞11的活塞桿。為使第一容器10和第二容器20保持密封狀態(tài)，第二容器20可W僅 具有一與第一容器10相連通的開口。進(jìn)一步地，活塞11可通過內(nèi)螺紋密封圈14、外螺紋密封 圈15可滑動(dòng)地設(shè)置于第一容器10內(nèi)，W保證其與第一容器10的密封連接。
[0039] 為便于第一容器10、第二容器20內(nèi)的液體排出，優(yōu)選地，在第一容器10、第二容器 20分別設(shè)置第一出液口 13、第二出液口 21。第一出液口 13、第二出液口 21優(yōu)選為開設(shè)于第一 容器10、第二容器20的底部。
[0040] 第一容器10、第二容器20的底部可設(shè)置于底板30上，W便于碎脹系數(shù)測(cè)量裝置的 使用及轉(zhuǎn)移，底板30可W為長(zhǎng)方形板。在底板30上圍繞第一容器10可均勻設(shè)置4根圓柱狀的 固定支架31，還可在底板30上設(shè)置用于保護(hù)第一容器10和第二容器20的外殼。
[0041] 本發(fā)明對(duì)碎脹系數(shù)測(cè)量裝置各部件的尺寸沒有限定，可根據(jù)實(shí)際需要選擇適合的 尺寸。例如，第一容器10的高度可W為1100mm，其圓形橫截面的直徑可W為1000mm;第二容 器20的高度可W為2000mm，其長(zhǎng)方形橫截面的長(zhǎng)度可W為1000mm;連通管12的直徑可W為 10~15cm;長(zhǎng)方形底板30的長(zhǎng)度可W為1650mm，寬度可W為1250mm。
[0042] 本發(fā)明的基于連通器原理的多功能碎脹系數(shù)測(cè)量裝置，可實(shí)現(xiàn)基于時(shí)間的吸水率 測(cè)量、W及吸水情況下巖石碎脹系數(shù)測(cè)量等功能。
[0043] 多個(gè)巖石碎塊41的總體積會(huì)隨著來自外界的物理壓力或液壓的變化而變化，為進(jìn) 一步精確測(cè)量巖石的碎脹系數(shù)，本發(fā)明一實(shí)施方式分別模擬測(cè)定了受一定外力作用的多個(gè) 巖石碎塊41的總體積Vi及V/，并WVi、V/計(jì)算得到的碎脹系數(shù)的數(shù)值作為端值，得到一碎 脹系數(shù)的數(shù)值范圍。W下結(jié)合圖1至5對(duì)該方法做進(jìn)一步說明，本發(fā)明一實(shí)施方式的碎脹系 數(shù)測(cè)量方法包括：
[0044] 通過第一容器10上端的開口向相連通的第一容器10和第二容器20中注入液體，使 第一容器10和第二容器20的液位高度為Κο,Κο位于第一容器10和第二容器20的連通處之上， 可通過第二容器20上的刻度讀取Κο的值；
[0045] 將巖石40放入第一容器10的液體中，使得第一容器10、第二容器20的液位上升至 Ki，通過Κο、Κι及第一容器10、第二容器20的橫截面積可計(jì)算出巖石40的體積Vo。
[0046] 通過第一容器10上端的開口將巖石40自第一容器10中取出后破碎，形成多個(gè)巖石 碎塊41。將多個(gè)巖石碎塊41重新放入第一容器10的液體中，將活塞11設(shè)置于第一容器10的 上端口，保持第一容器10、第二容器20處于密封狀態(tài)，給活塞11施加外力，使其沿第一容器 10下滑，隨著活塞11的下滑，液面上方的氣體體積變小，壓強(qiáng)變大，第一容器10內(nèi)的液體通 過連通管12流入第二容器20,直至第一容器10和第二容器20內(nèi)的壓力達(dá)到平衡，即使施加 外力活塞11也不再下移，此時(shí)，第一容器10內(nèi)的大部分液體已流入第二容器20,僅巖石碎塊 41的間隙中仍有液體存在，巖石碎塊41受到來自液體的壓力W及活塞11對(duì)巖石碎塊41的物 理壓力，W兩種復(fù)合壓力模擬礦區(qū)中巖石碎塊的受壓。此時(shí)，第二容器20內(nèi)液體的液位高度 為K2,可通過第二容器20上的刻度讀取拉的值。
[0047] 同上述測(cè)量拉的步驟相類似，通過第一容器10上端的開口將多個(gè)巖石碎塊41放入 第一容器10的液體中，將活塞11設(shè)置于第一容器10的上端口，保持第一容器10、第二容器20 處于密封狀態(tài)，不給活塞11施加外力，使其在重力的作用下沿第一容器10下滑，隨著活塞11 的下滑，第一容器10內(nèi)的液體通過連通管12流入第二容器20,直至活塞11停止下滑，此時(shí)巖 石碎塊41受到的壓力主要為來自液體的液壓，其它壓力可忽略不計(jì)，記錄第二容器20內(nèi)液 體的液位高度fe/的值。
[0048] 如圖5所示，假設(shè)理想狀態(tài)下，巖石40未破碎前，在活塞11的作用下，第一容器10內(nèi) 的液體均流入第二容器20,第一容器10內(nèi)僅有Vo體積的巖石40,則此時(shí)第二容器20中的液 位高度為K3,通過K3-K2、Vo及第二容器20的橫截面積S可計(jì)算出巖石40破碎后形成的多個(gè)巖 石碎塊41的體積Vi =化3-拉)*S-V〇;同理，通過K3-K2/、Vo及第二容器20的橫截面積可計(jì)算出 巖石40破碎后形成的多個(gè)巖石碎塊41的體積V/。
[0049] 通過碎脹系數(shù)=巖石碎塊總體積/巖石體積計(jì)算得到巖石的碎脹系數(shù)的數(shù)值范圍 Vi/Vo ~V//V0。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，可用于本發(fā)明的碎脹系數(shù)測(cè)量方法的液體優(yōu)選為水， 通過采用水作為中間媒介，根據(jù)不同時(shí)間下巖石吸水前后的水位變化，還可獲得關(guān)于時(shí)間t 的巖石吸水率變化情況，具體步驟可包括：
[0051] 向相連通的第一容器10和第二容器20中注入水，使水位處于第一容器10的初始位 化，初始位化位于第一容器10和第二容器20的連通處之上；
[0052] 將一巖石放入第一容器10的水中，使第一容器10、第二容器20的水位超過初始位 Ho；
[0053] 保持第一容器10、第二容器20處于密封狀態(tài)，通過活塞11向第一容器10加壓，使第 一容器10的水位退回至初始位化，第二容器20的水位升至第一液位化；
[0054] 在每隔時(shí)間At記錄一次水位變化，At可自由設(shè)定，優(yōu)選為5分鐘；
[0055] 最后，可通過軟件計(jì)算獲得巖石吸水率和At的變化曲線。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，采用水作為中間媒介，通過不斷變換壓力，獲得壓力 及吸水率共同作用下的吸水率變化情況，具體步驟可包括：
[0057] 向相連通的第一容器10和第二容器20中注入水，使水位處于第一容器10的初始位 化，初始位化位于第一容器10和第二容器20的連通處之上；
[005引將一巖石放入第一容器10的水中，使第一容器10、第二容器20的水位超過初始位 Ho；
[0059] 保持第一容器10、第二容器20處于密封狀態(tài)，通過施加壓力Po于活塞11向第一容 器10加壓，使第一容器10的液位退回至初始位化，第二容器20的水位升至第一液位化；
[0060] 將施加于活塞11的壓力增加至P，并記錄第一容器10、第二容器20中的水位變化， 之后每隔時(shí)間At記錄一次水位變化;利用軟件自動(dòng)計(jì)算獲得壓力及吸水作用下巖石吸水 率的變化情況；
[0061 ] 將施加于活塞11的壓力增加至Ρ+ΔΡ，重復(fù)上述步驟；
[0062] 不斷增大施加于活塞11的壓力，并重復(fù)操作上述步驟，直至壓力達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)最 大壓力值；
[0063] 利用所獲得的不同壓力及吸水作用下巖石吸水率的變化數(shù)據(jù)，最終計(jì)算獲得壓力 及吸水率共同作用下的巖石吸水率變化情況。
[0064] 本發(fā)明的基于連通器原理的多功能碎脹系數(shù)測(cè)量?jī)x，可利用連通器兩端液位的變 化獲得巖石破碎前后的體積變化，同時(shí)通過增加壓力，獲得不同壓力作用下的體積變化，最 終得到碎脹系數(shù)的變化范圍。本發(fā)明可應(yīng)用于工程物理及地球物理等領(lǐng)域，特別對(duì)礦層井 下開采具有重要的意義。
[0065] 除非特別限定，本發(fā)明所用術(shù)語均為本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義。
[0066] 本發(fā)明所描述的實(shí)施方式僅出于示例性目的，并非用W限制本發(fā)明的保護(hù)范圍， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本發(fā)明的范圍內(nèi)作出各種其他替換、改變和改進(jìn)，因而，本發(fā)明不限于 上述實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碎脹系數(shù)測(cè)量裝置，包括， 第一容器； 第二容器，與所述第一容器相連通； 增壓部件，設(shè)置于所述第一容器；以及 動(dòng)力部件，可驅(qū)動(dòng)所述增壓部件作用于所述第一容器，以調(diào)整所述第一容器和第二容 器內(nèi)的壓力。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述增壓部件為活塞。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一容器和所述第二容器的連通處與所述第 一容器底部的距離為所述第一容器高度的〇~1/4。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一容器和所述第二容器通過一連通管相連 通，所述連通管與所述第一容器底部的距離為所述第一容器高度的0~1/4。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在所述第一容器、第二容器的底部分別設(shè)置有第一 出液口、第二出液口，在所述第一出液口、第二出液口均設(shè)置有過濾網(wǎng)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在所述第一容器及所述第二容器上均設(shè)置有刻度， 所述刻度分別沿所述第一容器及所述第二容器的高度方向設(shè)置。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述第一容器、所述第二容器由透明材質(zhì)制得;或 者在所述第一容器、所述第二容器上開設(shè)有透明的觀測(cè)窗。8. -種碎脹系數(shù)測(cè)量方法，包括， 向相連通的第一容器和第二容器中注入液體，使液位處于所述第一容器的初始位，所 述初始位高度為Ko,所述初始位位于所述第一容器和所述第二容器的連通處之上； 將一巖石放入所述第一容器的液體中，所述第一容器、第二容器的液位高度上升為Κι， 通過^、心及所述第一容器、第二容器的橫截面積可計(jì)算出所述巖石的體積Vo;假設(shè)所述第 一容器中僅剩Vo體積的所述巖石，所述液體均流至所述第二容器，通過K Q、VQ及所述第一容 器、第二容器的橫截面積可計(jì)算出所述第二容器的液位高度Κ3; 將所述巖石自所述第一容器中取出后破碎，形成多個(gè)巖石碎塊，將所述多個(gè)巖石碎塊 重新放入所述第一容器的液體中，將一活塞設(shè)置于所述第一容器，保持所述第一容器、第二 容器處于密封狀態(tài)，給所述活塞施加外力，使其沿所述第一容器下滑，隨著所述活塞的下 滑，所述第一容器內(nèi)的液體通過所述連通處流入所述第二容器，直至所述活塞停止移動(dòng)，測(cè) 得所述第二容器內(nèi)液體的液位高度為Κ 2; 將所述巖石自所述第一容器中取出后破碎，形成多個(gè)巖石碎塊，將所述多個(gè)巖石碎塊 重新放入所述第一容器的液體中，將一活塞設(shè)置于所述第一容器，保持所述第一容器、第二 容器處于密封狀態(tài)，使所述活塞在重力的作用下沿所述第一容器下滑，隨著所述活塞的下 滑，所述第一容器內(nèi)的液體通過所述連通處流入所述第二容器，直至所述活塞停止移動(dòng)，測(cè) 得所述第二容器內(nèi)液體的液位高度為Κ/ ; 通過K3-K2、Vo及所述第二容器的橫截面積可計(jì)算出所述巖石破碎后的體積V1;通過κ 3-K/、Vo及所述第二容器的橫截面積可計(jì)算出所述巖石破碎后的體積V/ ; 通過碎脹系數(shù)=巖石碎塊總體積/巖石體積計(jì)算得到巖石的碎脹系數(shù)的數(shù)值范圍h/Vo ~VZ/Voo9. 一種吸水率的測(cè)量方法，包括， (1) 向相連通的第一容器和第二容器中注入水，使水位處于第一容器的初始位，初始位 位于所述第一容器和所述第二容器的連通處之上； (2) 將一巖石放入所述第一容器的水中，使所述第一容器、第二容器的水位超過所述初 始位； (3) 保持所述第一容器、第二容器處于密封狀態(tài)，通過施加壓力Po于活塞向所述第一容 器加壓，使所述第一容器的水位退至所述初始位，所述第二容器的水位升至第一液位； (4) 每隔時(shí)間At記錄一次水位變化，通過計(jì)算獲得所述巖石吸水率和At的變化曲線。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括， (5) 將施加于所述活塞的壓力增加至P，并記錄所述第一容器、第二容器中的水位變化， 之后每隔時(shí)間At記錄一次水位變化，計(jì)算獲得壓力及吸水作用下巖石吸水率的變化情況； (6) 將施加于所述活塞的壓力增加至Ρ+ΛΡ，重復(fù)步驟(5)的操作； (7) 不斷增大施加于所述活塞的壓力，并重復(fù)步驟(5)的操作，直至壓力達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì) 最大壓力值;利用所獲得的不同壓力及吸水作用下巖石吸水率的變化數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得壓力 及吸水率共同作用下的巖石吸水率變化情況。
【文檔編號(hào)】G01F17/00GK106066387SQ201610350385
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日 公開號(hào)201610350385.3, CN 106066387 A, CN 106066387A, CN 201610350385, CN-A-106066387, CN106066387 A, CN106066387A, CN201610350385, CN201610350385.3
【發(fā)明人】何滿潮, 馬成榮
【申請(qǐng)人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)