Устройство для определения характеристик сопротивления сдвигу скальных пород по трещинам

 

СООЭ GOBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1(50 E 02D1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТСФСНОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3327869/29-33

1 (22) 25.08.81 .(46) 07.01.84. Бюл. В 1 (72) Д.Д.Сапегин, Р.А.Ширяев, . Н.И.Карпов и A.A. Никитин (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени йаучнс исследовательский институт гидротехники им. Б.E.Âåäåíååâà (53) 624.131.4 (088.8) (56) 1. Турчанинов И.A. и др.. Основы механики горных пород. Л., Недра, с. 76.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 162987, кл. E 02 D I/00, 1962.

Ъ (54). (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК СОПРОТИВЛЕНИЯ СДВИГУ, CKAAbHHX lIOPOQ IIO TPEIgHHAN g включающее опорную раму, верхнюю и нижнюю обоймы с вкладышами для.закрепления . образца породы, горизонтальное и вертикальное силовые приспособления, „SU„„1 А опертые на раму, роликовые опоры и измерительную систему, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью снижения трудоемкости испытаний и повышения точности исследований, оно снабжено распределительной плитой с упругими прокладками и пластинками, вертикальными упругими прокладками, дугообразными пластинками и дополнительными верхними и нижними обоймами и роликовыми опорами, причем вкладыши выпсднены с цилиндрической опорной поверхностью, дугообразные пластинки размацены между обоймами и вкладышами, верхние и нижние обоймы последовательно соединены между собой через вертикальные упругие прокладки, распределитель ная плита с роликовыми опорами размещена между вертикальным,. силовым приспособлением и верхними обоймами, а нижние обоймы оперты на роликовые опоры, размеценные на раме.

f 1065023

Изобретение относится к строительству и предназначено для определения прочностных свойств скальных пород .

Известно устройство для определения характеристик сопротивления сдвигу скальных пород по трещинам, включающее опррную раму, верхние и нижние обоймы, опорные плиты, роликовые опоры и вертикальное силовое приспоаобление Г1) .

Недостатками этого устройства являются невозможность испытания группы образцов с различными трещинами, а также высокая трудоемкость работ при их испытании. 15

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения характеристик сопротивления сдвигу скаль ных пород по трещинам, включающее опорную раму, верх нюю и нижнюю обоймы с вкладышами для закрепления образца породы, горизонталь ное и .вертикальное силовые приспособления, спертые на раму, роликовые опоры и измерительную систему (2) .

Известное устройство характеризуется высокой труДоемкостью испытания скальных трещиноватых пород и относительно низкой точностью их исследования из-за невозможности обеспечения достаточно полного соотЗо ветствия условий проведения лабораторных испытаний образцов и статической работы натурной скальной породы, т.е. невозможностью достаточно точного воспроизведения на образце 35 шероховатости на турной трещины, а также невозможностью учета неоднородности строения, прочности и деформируемости контактов трещин и прилегающих к ним пород. 40

Цель изобретения — снижение трудоемкости испытаний и повьыение точности исследований.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения характеристик сопротивления сдвигу скаль ных пород по трещинам, включающее опорную раму, верхнюю и нижнюю обоймы с вкладышами. для закрепления образца породы, горизонтальное и вертикальное силовые приспособления, опертые на раму, роликовые опоры и измерительную систему, снабжено распределительной плитой с упругими прокладками и пластинками, вертикаль-55

HbiMH упругими прокладками, дугообразными пластинками и дополнительными верхними и нижними обоймами и роликовыми опорами, причем вкладыши выполнены с цилиндрической опорной 60 поверхностью, дугообразные пластинки размещены между обоймами и вкладышами, верхние и нижние обоймы последовательно соединены между собой через вертикальные упругие проклад- g5 ки, распределительная плита с роликовыми опорами размещена между вертикаль:ым силовым приспособлением и верхними обоймами, а нижние обоймы оперты на роликовые опоры, размещенные на раме.

На чертеже схематично изображено устройство для определения характеристик сопротивления сдвигу скальных пород по трещинам.

Устройство содержит опорную раму

1, на которой закреплены горизонтальное и вертикальное. силовые приспособления, нагример гидроцилиндры 2 и 3, нижние и верхние обоймы 4, с вкладышами 5, соединенные между собой упругими прокладками 6 . Вкладыши 5 установлены на дугообразных направляющих 7. Нижние обоймы 4 расположены на роликовых опорах 8. На верхних обоймах 4 через роликовые опоры 9 установлены пластины 10 со сменными прокладками 11, на которых расположена распределительная плита

12. Крайни секции обоймы имеют выступы 13 и 14, которые опираются через роликовый каток 15 и гидроцилиндр 3 на раму 1. Гидроцилиндр

3 создает сдвигающую нагрузку, а гидроцилиндр 2 нормальную нагрузку на плиту 12, которая распределяется через упругие прокладки 11 и пластины 10 на каждую секцию обоймы. Прокладки 6 и 11 имеют заданную (в общем случае различную) толщину и жесткость и обеспечивают соответствие в деформируемости истыжуемой системы образцов и натурного массива пород с исследуемой трещиной.

Устройство работает следующим образом.

Подготавливают группу образцов для испытания на сдвиг. По данным полевых измерений на исследуемой площадке строят профиль протяженной трещины, например, относительно горизонта или серединной плоскости трещины {расчетной поверхности сдвига), при этом фиксируют все порядки шероховатостей и неровностей. По полученному профилю протяженной трещины вычерчивают суммарную кривую распределения углов наклона сторон выступов шероховатости натурной трещины, Из зоны трещин отбирают образцы, включающие характерные участки шероховатости трещин, измеряют углы наклона сторон выступов шероховатости трещин, строят профили трещин образцов и по ним вычернивают кривые распределения углов наклона сторон выступов для каждого отоб1 нного образца. После этого строят суммарную кривую распределения углов наклона выступов шероховатости трещин группы отобранньх образцов с заданной обеспеченностью.Например, для трех об1065023

Составитель P. Погосян

Техред Ji. Микеш, Корректор

Редактор М. Бандура

Заказ 10955/8 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 раэцов определяют величины смещений углов (P», P P ) вдоль оси относительно оси ордйнат суммарно.» кривой.

После этого каждый образец вместе с вкладышем 5 поворачивают на направляющих 7 так, чтобы поверхносТь трещины образца и направление действия сдвигающей нагрузки составили угол, равный величине смещения кривой, соответствующей данному образцу. Затем образец закрепляют к вкладышам 5, а 10 вкладыши к соответствующим нижней и верхней обоймам 4, которые соединяют последовательно друг с другом, при этом между ними прокладывают упругие пластины, имеющие заданную 15 толщину и жесткость. На упругих прокладках 11, уложенных на пластины

10 с роликовыми опорами 9, монтируют распределительную балку и гидроц» линдр 2. Затем осуществляют сдвиги этой системы образцов при различных нормальных нагрузках, по результатам этих испытаний устанавливают зависимость ь»»)=f(Q) и определяют характеристики сопротивления пород сдвигу по трещинам.

Устройство позволяет учитывать при проведении лабораторных исследонаний неоднородность строения, прочность и деформируемоспь контактов трещин и прилегающих к ним пород.

Учет этих Факторов обеспечивает приближение условий испытаний к реальным и повышение точности измере» ний и определения харктеристик сопротивления сдвигу горных пород .