Устройство для поперечного раскола породных кернов

 

Изобретение относится к механике горных пород и предназначено для испытания образцов горных пород. Цель - повышение точности испытаний и снижение расхода кернового материала. Устройство содержит аксиатор 3, в котором размещены верхний 1 и нижний 2 пуансоны. На последних в одной плоскости установлены две раскалывающие пластины 5. По обе стороны от пластин 5 расположены центраторы 9, выполненные в виде податливых колец. Торцы пуансонов 1 и 2 и пластины 5 выполнены с вырезами в виде встречно направленных двугранных прямых углов 6. Кромки пластин 5 выполнены с закруглением и выступают над поверхностью пуансонов 1 и 2 на 3-4 мм. Такое выполнение пластин 5 обеспечивает надежный контакт при передаче усилий на поверхность керна и надежное разрушение последнего любого типа породы. Центраторы 9 целесообразно выполнять толщиной 2-3 мм, т.е. примерно на 1 мм меньше кромок пластин 5. Это обеспечивает фиксацию породного керна в пространстве с точностью 1-2°. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю E 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И ЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4647417/22-03 (22) 4.12.88 (46) 0.11.90. Бюл. Q 44 (71) коммунарский горно-металлургический институт (72) Г.Г.Литвинский (53) 22.023(088.8) (56) )авторское свидетельство СССР

М 554409, кл. Е 21 С 39/00, 1973. екомендации по комплексу методов опреде ения механических свойств горных пород для инженерных расчетов .горного давл ния), Составители Б.В. Матвеев, Ю.П.Карташо, Л.: В НИМИ, 1980, с. 79-80, (54) СТРОЙСТВО ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО

PAC ОЛА ПОРОДНЫХ КЕРНОВ (57) зобретение относится к механике горных ород и предназначено для испытания обра цов горных пород. Цель — повышение точности испытаний и снижение расхода

„„Я „„1610010 А1 кернового материала. устройство содержит аксиатор 3, в котором размещены верхний 1 и нижний 2 пуансоны. На последних в одной плоскости установлены две раскалывающие пластины 5. По обе стороны от пластин 5 расположены центраторы 9, выполненные в виде податливых колец. Торцы пуансонов 1 и

2 и пластины 5 выполнены с вырезами в виде встречно направленных двугранных прямых углов 6. Кромки пластин 5 выполнены с закруглением и выступают над поверхностью пуансонов 1 и 2 на 3-4 мм. Такое выполнение пластин 5 обеспечивает надежный контакт при передаче усилий на поверхность керна и надежное разрушение последнего любого типа породы; Центраторы 9 целесообразно выполнять толщиной 2-3 мм, т.е. примерно на 1 мм меньшей кромок пластин 5. Это обеспечивает фиксацию породного керна в пространстве с точностью 1-20. 2 ил.

4-4

1610010 неподвижно зафиксированный в пуансонах 1 и 2 центраторами 9, подвергается наA гружению в четырех точках контакта кромок

7 пластин 5. В теле образца возникают растягивающие напряжения вдоль оси образ- 50

Изобретение относится к механике горных пород, а именно к устройствам для испытания образцов горных пород на одноосное растяжение в лабораторных и полевых условиях.

Целью изобретения является повышение точности испытаний и снижение расхода кернового материала.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид и разрез; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1.

Устройство содержит верхний 1 и нижний 2 пуансоны, установленные внутри аксиатора 3 между плитами 4 силозадающей установки, В пуансонах 1 и 2 закреплены в одной вертикальной плоскости раскалывающие пластины 5, которые, также как и пуансоны 1,2, снабжены вырезами в виде встречно направленных прямых двугранных углов 6. Кромки 7 раскалывающих пластин выполнены с радиусом закругления

1,5 — 2 мм и выступают над поверхностью 6 пуансонов 1 и 2 на 3-4 мм. Между пуансо" нами 1 и 2 установлен образец 8 в виде породного керна, на который надеты центраторы 9, представляющие собой податливые кольца„изготовленные, например, из резины толщиной 2 — 3 мм, Устройство для поперечного раскола породных кернов работает следующим образом.

На образец горной породы в виде керна

8 надевают центраторы 9 симметрично относительно предлагаемой плоскости раскола, Далее образец 8 устанавливают между раскалывающими пластинами 5 так, чтобы они оказались примерно на одинаковом расстоянии от центраторов 9, а сами пластины 5 закреплены в верхней 1 и нижнем 2 пуансонах, фиксируемых в пространстве аксиатором 3 в виде обоймы. Нагрузки создают с помощью плит 4 силозадающей установки (не показана), Пуансоны 1 и 2 вместе с раскалывающими пластинами 5 смещаются, и образец 8, предварительно ца, достигающие наибольшего значения в поперечном сечении, лежащем в плоскости действия усилий. По этому сечению и реализуется разрушение — раскол образца на две части.

Величину предела прочности образца на растяжение рассчитывают по формуле ор=к 2 Ла

Vg Р

2 л г

40 где К вЂ” коэффициент неравномерности распределения растягивающих напряжений по плоскости раскола, определяется по калибровочным (эталонным} испытаниям на прямое растяжение;

Р— раскалывающее усилие, приложенное к пуансонам 1 и 2, н;

r — радиус образца 8, м.

В силу того, что раскалывающие пластины 5 снабжены вырезами в виде встречно направленных двугранных прямых углов, достигается строго определенное загружение породного керна 8 четырьмя симметрично расположенными по поперечному сечению усилиями, что предопределяет заданную ориентацию поверхности раскола, нормальную оси породного керна. Центраторы 9 в виде податливых колец, надетые на породный керн 8, достаточно просто и эффективно фиксируют его в пуансонах 1 и 2 в вертикальной и горизонтальной плоскости, что способствует повышению точности испытаний и образованию ровных поверхностей раскола на торцах керна.. Это дает возможность использовать образованные дискообразные образцы из кернов для дальнейших испытаний и тем самым достигнуть значительной экономии кернового материала.

Выполнение кромок 7 раскалывающих пластин 5 закругленными радиусом 1,52 мм обеспечивает надежный контакт при передаче усилий на поверхность керна. Если радиус закругления делать меньше 1,52 мм, то происходит значительное местное деформирование породы на участках контакта и преждевременное их разрушение от усилий смятия, а сами кромки 7 быстро тупятся и выкрашиваются. Также неэффективно делать радиус закругления кромок 7 больше 1,5-2 мм, поскольку это приводит к уменьшению точности испытаний, а вновь образованная поверхность раскола оказывается со смятыми кромками и менее плоской.

Выполнение кромок 7 пластин 5 выступающими над поверхностью пуансонов на

3-4 мм обеспечивает надежное разрушение кернов 8 любого типа породы, тогда как меньшие выступы могут оказаться недостаточными для раскола породы, а их большие по сравнению с оптимальными размеры могут привести к потере продольной устойчивости и изгибу кромок 7 пластин 5, Центраторы 9 в виде податливых колец целесообразно выполнить толщиной 2-3 мм, т.е, примерно на 1 мм меньше выступающих кромок 7 раскалывающих пластин 5.

Это обеспечивает фиксацию породного керна в пространстве с точностью 1-2, что

1610010 гарантирует необходимую точность испытаний и не создает сложностей в установке и нагружении породного керна 8 между пуансонами 1 и 2.

Составитель И. Фомичева

Техред М.Моргентал Корректор Л. Патай

Редактор М. Циткина

Заказ 3716 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для поперечного раскола породных кернов, включающее аксиатор, верхний и нижний пуансоны, размещенные в аксиаторе, две раскалывающие пластины, установленные на пуансонах в одной плоскости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности испытаний и снижения расхода кернового материала. оно снабжено центраторами, выполненными в виде податливых колец и установлен5 ными по обе стороны от раскалывающих пластин, а торцы пуансонов и раскалывающие пластины выполнены с вырезами в виде встречно направленных двугранных прямых углов, причем кромки раскалываю10 щих пластин выполнены с закруглением и выступают над поверхностью пуансонов на 3-4 мм.