Устройство для испытания горных пород в массиве

 

Изобретение относится к горной промьпиленности и предназначено для определения прочностных и деформационных характеристик горных пород в массиве (М). С целью расширения диапазона измерений установленный на опорной плите (ОП) 1 нагружающий узел (НУ) 7 выполнен в виде пакета пластин из материала с эффектом па ,мяти формы. Внутри НУ 7 закреплены источники 4 термического -воздействия в пазах 2 ОП 1. В пазах 3 СП 1 размес щен чувствительный элемент 5 измерительного узла 6. На НУ 7 размещен (Л IC со 00 4 sj

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

GOLDA JIHCTPHECHHX

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ Й НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТКЙ (21) 3849750/22-03 (22) 24.01.85 .(46) 15.10.86. Бюл. В 38 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) И.М.Петухов, А.П.Липецкий, А.И.Иимец и Б.С.Крылов (53) 622.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 401803, кл. Е 21 С 39/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Ф 599070, кл. E 21 С 39/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 823575, кл. Е 21 С 39/00, 1979.

Л0„„1263847 А 1 (50 4 E 21 С 39/00 С 11 N 3/00 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД В МАССИВЕ (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для определения прочностных и деформационных характеристик горных пород в массиве (М). С целью расширения диапазона измерений установленный на опорной плите (ОП) 1 нагруаающий узел (НУ) 7 выполнен в виде пакета пластин из материала с эффектом памяти формы". Внутри НУ 7 закреплены источники 4 термического воздействия в пазах 2 ОП 1. В пазах 3 ОП 1 размещен чувствительнйй элемент 5 измери- ф тельного узла 6. На НУ 7 размещен

1263847

40 пакет стальных плит 8 для выбора зазора. Расположив ОП 1 в нише горной выработки, на нее устанавливают НУ

7 и плиты 8. При нагреве с помощью источника 4 пластин НУ 7 до 40—

60 С материал, из которого они изготовлены, изменяет форму. Температура нагрева регулируется величиной электрического тока. Толщина каждой

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для определения прочностных и деформационных характеристик горных пород в массиве, а также для нагружения строительных конструкций, крепей различного типа и образцов горных пород.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

На чертеже изображена схема работы устройства в массиве горных пород.

Устройство содержит опорную плиту в которой выполнены пазы 2 и 3 для размещения в них источников 4 термического воздействия, выполнен-ных в виде цилиндров, состоящих из нагревательной опирали и смеси огнеупорной глины с асбестом. Чувствительный элемент 5 измерительного узла 6 размещен в пазах 3 опорной плиты 1. На .опорной плите 1 установлен нагружающий узел 7, выполненный из сменного пакета пластин из материала с эффектом "памяти формы",. собранных в пакет. На нагружающем узле 7 размещают плиты 8 для выбора зазора между нагружающим узлом и горными породами горного массива 9. Для измерения деформаций горных пород в массиве 9 при его нагружении с помощью устройства используют индикаторы 10 часового типа, установленные между реперами 11.

Возможны следующие варианты выполнения нагружающего узла установки иэ материала с "памятью формы": в виде S-образных плит, установленных между опорной плитой и пакетом стальных плит; в виде тарельчатых пружин с источниками термическото воздейпластины увеличивается. Происходит нагружение М. Давление на горные породы передается через ОП 1 и плиты

8 и регистрируется элементом 5. Величины деформаций горного M определяются по индикатору 10. При охлаждении пластины НУ 7 принимают исходную форму. 1 ил. ствия внутри них;в виде мехов с расположенными внутри них источниками термического воздействия; в виде пластин, изогнутых в спираль с внутренним источником термического воздействия; в виде шарообразных, оваль. ных и других сфер с внутренними источниками термического воздействия.

Такие варианты выполнения нагружающего узла установки позволяют получить значительное удельное давление на горные породы в массиве при переходе элементов иэ никелида титана нагружающего узла из одной формы в другую в процессе мартенситного превращения при их нагревании.

Устройство монтируют в горной выработке следующим образом.

Из горной выработки в массиве горных пород делают нишу для размещения установки. Располагают в ней опорную плиту 1. Устанавливают в пазах 2 на опорной плите источники

4 нагрева. Затем на опорной плите устанавливают нагружающий узел 7, выполненный из сменных плит никелида титана. Оставшийся между установкой и горными породами зазор выбирают с помощью пакета стальных плит 8.

В массиве горных пород над или под установкой закрепляют репера t! и между ниии располагают индикаторы

10 часового типа для измерения деформаций, возникающих в горных породах при нагружении их с помощью установки. Предварительно на мощном прессе производят тарировку опорной плиты с установленными в ее пазах

3 чувствительными элементами 5, например тензодатчиками, получают тарировочную зависимость изменения

1263847

Формула изобретения

Устройство для испытания горных пород в массиве, содержащее опорную плиту, на которой установлены источники термического воздействия и нагружающий узел с пакетом плит для выбора зазора между нагружающим узлом и горными породами массива, измери-. тельный узел с чувствительным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, нагружающий узел выполнен в виде пакета пластин из материала с эффектом памяти формы", чувствительный элемент измерительного узла размещен в опорной плите, а источники термического воздействия закреплены внутри нагружающего узла.

Составитель Г.Алексеева

Техред В. Кадар Корректор М.Максимишинец

Редактор M.Áàíäóðà

Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5537/33

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сопротивления тензодатчиков с ростом давления. Тарировочную кривую используют при нагружении горных пород с помощью установки для определения создаваемого ей удельного давления на массив.

При включении источников нагрева в электрическую сеть или при подаче по змеевику из трубок горячего пара или воды плиты нагружающего узла 7, выполненные из сплава никелида титана марки ТН1, обладающего "памятью формы",нагреваются до 40 — 60 С.

В этом диапазоне температур происходит мартенситный переход никелида 15 титана, иэ которого изготовлены сменный пакет пластин нагружающего узла

7, из одной формы в другую, в результате чего увеличивается толщина каждой из пластин пакета, что вызывает 20 нагружение горного массива. Давление на горные породы в массиве передается через опорную плиту 1, нагружающий узел 7 и остальные плиты 8 и регистрируется чувствительными эле- 25 ментами 5. Величина удельного давления на горные породы, создаваемого устройством, регулируется величиной электрического тока или количеством пропускаемого по трубам горячеге пара или воды. Определенной величине тока соответствуют определенные температуры нагрева сменного пакета пластин нагружающего узла 7 устройства, а значит и определенное удельное 3 давление на массив горных пород, / благодаря чему создаваемое устройством удельное давление на массив можно регулировать. В результате нагружения массива горных пород он деформируетСя. 40

Эти деформации определяют по показаниям индикаторов 10 часового типа, благодаря чему по аналитическим зави-. симостям рассчитывают предел прочности горных пород на сжатие, модуль 4 упругости, модуль деформации, коэффициент Пуассона и другие необходимые характеристики, определяют склонность горных пород к динамическим явлениям.

При охлаждении сменные пластины нагружающего узла 7 устройства принимают исходную форму, что позволяет повторить весь цикл испытаний на этом или другом участке массива горных пород.

Устройство для испытания горных пород в массиве имеет в плане размер 50 х 50 см. Высота установки может изменяться в широких пределах.

Для нагружения массива горных пород на значительных площадях используют несколько устройств. В зависимости от конкретных задач могут использоваться различные варианты выполнения нагружающего узла из сплава металлов, обладающего памятью формы".

Например, толщина сменных пластин нагружающего узла из никелида титана марки ТН1 при нагревании в процессе мартенситного перехода из одной формы в другую увеличивается на 107.