[00116602]一种利用压力试验机测量岩石热线膨胀系数的装置

岩石的热物理性质,在诸如深埋隧洞、地温异常地区的工程建设、核废料处理、地热开发及煤矿深部开采和石质文物保护中都具有重要的理论和现实意义。而且随着地下工程的不断发展,涉及岩石热力学相关的问题也在不断地涌现,比如温度每变化1℃可以产生0.4~0.5MPa的地应力变化,温度升高所产生的地应力变化对岩体的力学性质将产生较大影响,因此,岩石材料力学特性在温度场作用下的演变规律的研宄就变得极其重要。其中岩石的热线膨胀系数作为岩石热物理特性的重要参数之一,在岩石热力学特性分析应用与研究中是不可或缺的。 目前,对于固体材料,热线膨胀系数的测量有多种方法,有非接触式和接触式测量方法。由于非接触式测量方法,其利用光学信号进行测量,原理相对复杂,往往不适合岩石类材料的测量。而接触式测量方法目前使用最为普遍的是通过直接量测一个不受约束的试样在温度变化条件下的变形量,再除以温度变化量,实现岩石在这一温度区间内的热线膨胀系数的测量,该方法原理简单,但在应用上尚存在一些问题。该方法多采用油或者水浴对岩石试样进行加热,用此加热方法测定完后加热设备与水或者油均需要进行降温,之后才能够进行下一个试样的测定,致使一般一天只能测定一个岩石试样的热线膨胀系数,耗时较大,给测量带来诸多不便。一种利用压力试验机测量岩石热线膨胀系数的装置,包括岩石试样、硅胶加热片加热装置、单轴压力试验机、保温隔热垫、保温隔热层、数显热电偶传感器以及数显热电偶读数器;所述岩石试样的顶面轴心处有圆孔,岩石试样的顶面设有引线槽;硅胶加热片粘贴于岩石试样侧面四周;所述控温热电偶传感器固定在硅胶加热片外侧;硅胶加热片外部包裹有保温隔热层;所述数显热电偶传感器位于圆孔中;所述岩石试样放置于单轴压力试验机上。 本发明优点： 1.本发明基于单轴压力试验机,通过对装配好的岩石试样按照标准单轴压力实验方法监测岩石内部热应力变化,实现测量岩石热线膨胀系数的目的,原理简单,测量方便,而且本发明直接测量被测试样轴心内部温度,保证了温度测量的精度,从而能够保证热 线膨胀系数测量结果的准确性。 2.本发明使用可控温硅胶加热片进行加热,采用橡塑进行保温隔热,操作简便,安全可靠,并能够实现对岩石试样实施较快速地加温,可在较短的时间内测定一个试样。 3.本发明所使用的设备仪器或材料,像单轴压力试验机、硅胶加热片加热装置和橡塑保温隔热材料均是实验室常规设备或材料,在测定过程中可直接使用,无需研发新的仪器设备或者新材料,这可使得在测定试样热线膨胀系数时大大节约了经济成本。 4. 本发明利用压力试验机测量岩石热线膨胀系数,与现有其他装置相比较,能较好地缩短单次测定所需要的时间,并且不需要考虑加热设备降温的问题,直接可以进行下一个试样的测定,实现工程设计中岩石热线膨胀系数的高效测量。 5.可在测定过程中准备多个试样,在一个试样测定完成后,无需进行散热处理,可直接进行下一个试样的热线膨胀系数的测量,这很大程度上降低了岩石热线膨胀系数测量的时间成本。该装置虽然是针对岩石提出的,实际上不受材料的限制,可测量其他可压缩材料的热线膨胀系数。总的来说,本发明具有简单易行、测量效率高的优点。