Установка для испытания образцов горных пород

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - приближение условий испытания к забойным путем деформирования образца сжимающими и растягивакщими нагрузками с независимой разгрузкой по осям деформирования , деформирование образца при пропорциональном изменении осевых и боковых деформаций и независимое регу лирование боковых деформаций. В осевом отверстии корпуса 1 установлен опорный вкладыш 2 для образца 6 с торцовьм 3 и боковыми 4 и 5 захватами . Соосно с захватом 3 установлен гидродомкрат (ГД) 7 двухстороннего действия со штоком 8. Соосно с ГД 7 установлен с возможностью осевого перемещения второй ГД 9 двухсторон

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 111) 15ц 4 Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4199347/22-03 (22) 24.02.87 (46) 23.09.88. Бюл. В 35 (75) Е.В.Лодус (53) 622.23,05 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1259035, кл. Е 21 С 39/00, 1985. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ

ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения — приближение условий испытания к забойным путем деформирования образца сжимающими и растягивающими нагрузками с независимой разгрузкой по осям деформирования, деформирование образца при пропорциональном изменении осевых и боковых деформаций и независимое регулирование боковых деформаций. В осевом отверстии корпуса 1 установлен опорный вкладыш 2 для образца 6 с торцовым 3 и боковыми 4 и- 5 захватами. Соосно с захватом 3 установлен гидродомкрат (ГД) 7 двухстороннего действия со штоком 8. Соосно с ГД 7 установлен с воэможностью осевого перемещения второй ГД 9 двухсторон 1425328 него действия, шток 10 которого соединен со штоком 8 и захватом 3. На корпусе 1 установлены фиксаторы 11 и

12 положения ГД 9 и штока 10. Механизм нагружения каждого из захватов

4 и 5 выполнен в виде пары винтов

13 и 14, связанных шестернями 15, . Винты 13 контактируют с захватами 4 и 5, а винты 14 соединены с ГД 9. Полости ГД 7 и 9 связаны с источником

16 давления. При перемещении штоков

,8 и 10 на образце 6 создается осевая

1 нагрузка. При заданной осевой дефорИзобретение относится к горному делу, к установкам для испытания образцов горных пород на прочность при сложном напряженном состоянии.

Цель изобретения — приближение условий испытания к забойным путем деформирования образца сжимающими и растягивающими нагрузками с независимой разгрузкой по осям деформирования, деформирование образца при пропорциональном изменении осевых и боковых деформаций и независимое регулирование боковых деформаций.

На чертеже показана схема установки для испытания образцов горных пород.

Установка содержит корпус 1 с отверстием в его торце, опорный вкладыш

2, установленный в отверстии корпуса 1, торцовый захват 3 и боковые захваты 4 и 5 для образца 6, первый гидродомкрат 7 двустороннего дейст-. вия со штоком 8, закрепленный в корпусе 1, второй гидродомкрат 9 двустороннего действия со штоком 10, установленный в корпусе 1 с возможностью перемещения соосно гидродомкрату

7, установленные в корпусе 1 фиксато I ры 11 и 12 положения гидродомкрата 9 и его,штока 10 соответственно относительно корпуса 1, механизм нагружения боковых захватов 4 и 5, выполненный для каждого из боковых захватов 4 и 5 в виде двух винтов 13 и 14, кинематически связанных один с дру" гим парой шестерен 15, и источник 16 давления среды, соединенный посред10

35 мации образца 6 фиксатором 12 стопорят шток 10, удаляют фиксатор 11 и подают давление в ГД 9. Перемещение

ГД 9 вместе с винтами 14 относительно штоков 8 и 10 передается через шестерни 15 и винты 13 захватам 4 и

5. Г!еняя фиксаторы 11 и 12, проводят-частичную осевую и боковую разгрузки образца 6. Для пропорционального изменения боковых и осевых деформаций дополнительными фиксаторами

2i и 22 стопорят шток 10 относительно ГД 9. 2 з.п, ф-лы, 1 ил. ством вентилей 17-20 с полостями гидродомкратов 7 и 9. Винты 13 механизма нагружения контактируют с соответствующими боковыми захватами 4 и 5, а винты 14 соединены с гидродомкратом 9. Шток 10 гидродомкрата 9 соединен одним концом со штоком 8 гидродомкрата 7, а вторым концом — с торцовым захватом 3, Установка также содержит дополнительный фиксатор положения штока 10 относительно гидродомкрата 9 в виде гаек 21 и 22, установленных на штоке 10, приспособления 23 для вращения винтов 13 механизма нагружения и элемент 24, например буровую штангу, для воздействия на образец 6.

Установка работает следующим образом.

Для осевого нагружения образца 6 фиксатором 11 стопорят гидродомкрат

9 относительно корпуса 1 и подают давление от источника 16 через вентили 19 или .20 в соответствующие полости гидродомкрата 7, создавая растягивающую или сжимающую нагрузку на образце 6 путем перемещения штоков 8 и 10 и торцового захвата 3. При достижении заданной осевой деформации фиксатором 12 стопорят штоки 8 и 10 относительно корпуса 1 и приступают к нагружению образца 6 боковой нагрузкой. Для этого удаляют фиксатор 11 и через вентили 17 или 18 подают жидкость под давлением в соответствующие полости гидродомкрата 9. При этом гидродомкрат 9 смещается от3 14253 носительно штоков 8, 10 и корпуса 1 в том или ином направлении и перемещает винты 14 в осевом направлении, Винты 14 вращают пары шестерен 15, а

5 шестерни 15 перемещают винты 13 в осевом направлении и путем перемещения боковых захватов 4 и 5 деформируют образец 6 сжимающими или рястягивающими нагрузками, После достижения заданного напряженного состояния ведут обследование образца 6 и его обработку, например, буровой штангой

24. Для изменения осевой нагрузки фиксатором 11 стопорят гидродомкрат

9 и при удаленном фиксаторе 12 подают давление в соответствующую полость гидродомкрата 7, Осуществляется, например, осевая разгрузка образца 6 с переходом ня нагружение усилием . противоположного знака. После изменения осевой нагрузки можно вновь изменить боковые усилия KBK TIo величине, так и по знаку. Для изменения нагрузки по одному из боковых нлправ- 25 лений используют приспособления 23: вращением соответствующего винта 13 дополнительно перемещают один из боковых захватов 4 и 5, Трение между торцовым захватом 3, вкладышем 2 и Зб образцом 6 препятствует перемещениям образца 6 при частичных пригрузках или разгрузках образца 6 по одному из боковых направлений. Для нагружения образца 6 пропорционально иэменя35 ющимися осевой и боковыми деформациями удаляют фиксаторы 11 и 1?. а гайками 21 и 22 стопорят шток 10 относительно гидродомкрата 9. При подаче давления через вентиль 19 или 20 перемещают штоки Я и 1О с торцовым захватом 3 и гидродомкрат 9 с винтами 14 в одном направлении на равные величины, соответствующие осевой деформации образца 6. Винты 14 через винты

13 преобразуют зти перемещения в пропорциональные перемещения боковых захватов 4 и 5, Приспособления 23 позволяют и при таком нагружении осуществлять неравномерное нлгружение по одному из боковых направлений. Порядок изменения видов напряженного состояния определяется порядком изменения его в реальном забое, поведение пород в котором исследуется.

Захваты 3-5 выполнены в виде жестких плит, прикрепляемых к поверхности образца 6 одним из известных способов, например приклеиваются.

28 4

Изобретение позволяет наиболее точно воспроизвести на образце забойную обстановку при сложном изменении напряженного состояния, включающего нагрузки рлзличного знака, с переменной знака нагрузки по различным напряжениям, с пригружением и разгрузкой по различным осям, с пропорционяльным или последовательным изменением деформаций. Такие воэможности предлагаемой установки позволяют использовpòü ее для исследования различных проявлений горного давления в забое: пучения, рязломог. кровли и почвы выработок, хрупкого разрушения в форме стреляний, горнь|х ударов, вь1бросов, л также для исследования под сложно изменяющейся нагрузкой, включающей растягивлюшие компоненты тензора напряжений, изменений свойств самих горных пород — . изменения их плаcòè÷íîñòè, прочности, буримости и т.п.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Установка для испытания образцов горных город, содержащая корпус с отверстием в торце, опорный вкладыш для образца, установленный в отверстии корпуса, торцовый и боковые захваты для образца, размещенный в корпусе гидродомкрат двустороннего действия, шток которого связан с торцовым захватом, механизм нагружения, связанный с боковыми захватами, и источник давления среды, соединенный с гидродомкрятом, о т л и ч я ю— щ я я с я тем, что, с целью приближения условий испытания к забойным путем деформирования образца сжимающими и рлстягивяющими нагрузкамИ с независимой разгрузкой по осям деформирования, очл снабжена вторым гидродомкрятом двустороннего действия, установленным в корпусе с возможностью перемещения соосно с первым гидродомкрятом и соединенным с источником давления среды, и установленными на корпуcå фиксаторами положения второго гидродомкрата и егс штока относительно корпуса, механизм нагружения для кажпого из боковых захватов выполнен в виде пары винтов, кинемятически связанных между собой парой шестерен, при этом один из винтов контактирует с соответствующим боковым захватом, другой — соединен с вторым гидродомкрятом, я противоположные

14253

Составитель В.Тальвойш

Техред М.Ходанич

Редактор Г.Волкова

Корректор С.йекмар

Заказ 4750/30

Тираж 459

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 концы штока этого гидродомкрата соединены со штоком первого гидроломкрата и торцовым эахватом.

2. Установка по п.1, о т л и ч а5 ю щ а я с я тем, что, с целью деформирования образца при пропорциональном изменении осевых и боковых еформаций, она снабжена дополни28 6 тельным фиксатором положения штока

1 относительно второго гидродомкрата.

3. Установка по п.1, о т л и ч аю ш а я с я тем,. что, с целью независимого регулирования боковых деформаций, она снабжена приспособлениями для врашения винтов, контактирукщих с боковыми захватами.