Стабилометр

 

Изобретение относится к технике испытаний деформационно-прочностных свойств горных пород в жестком режиме нагружения. Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение трудоемкости испытаний за счет определения на одном испытуемом образце (ИО) горной породы семейства деформационно-прочностных характеристик . Стабилометр содержит корпус 1, в котором расположена испытательная камера 2. В ней размещен ИО 3 с датчиками 4 продольных и поперечных деформаций . К камере 2 непосредственно примыкает камера 5 отпора значительно большего диаметра с поршнем 6 такого же диаметра. В камере 2 коаксиально по ее высоте установлены трубчатые вставки 7, а между ними и ИО 3 оставлен радиальньй зазор 8. В корпусе 1 предусмотрены выводы 9 датчиков 4. Камеры 2 и 5 заполнены рабочей жидгкостью (РЖ) 10 и через гидромагистраль 11 соединены с манометром 12, регулирукщим устройством 13 и вентилем 14. С помощью уплотнений 15 устраняются утечки РЖ. Контролируемое нагружение ИО 3 производят, выпуская дозированные порции РЖ из камеры 5 вращением рукоятки устройства 13. и При этом поршень 6 передает давлеС ние на ИО 3. Датчики 4 контролируют интенсивность деформаций. Контроль за степенью нагружения ИО 3 производится по изменению показателя нагружения. Получив запредельные деформации , ИО 3 деформируется. Поршень 6, 10 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„3 269002 А1 (50 4 G 01 N 3/10 // Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3909789/22-03 (22) 11.06.85 (46) 07.11.86. Бюл. Р 41 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Г.Г. Литвинский, С.А. Курман и В.В. Присташ (53) 620. 173 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1048116, кл. Е 21 С 39/00, 1982. (54) СТАБИЛОИЕТР (57) Изобретение относится к технике испытаний деформационно-прочностных свойств горных пород в жестком режиме нагружения. Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение трудоемкости испытаний за счет определения на одном испытуемом образце .(ИО) горной породы семейства деформационно-прочностных характеристик. Стабилометр содержит корпус 1, в котором расположена испытательная камера 2. В ней размещен ИО 3 с датчиками 4 продольных и поперечных деформаций. К камере 2 непосредственно примыкает камера 5 отпора значительно большего диаметра с поршнем 6 такого же диаметра. В камере 2 коаксиально по ее высоте установлены трубчатые вставки 7, а между ними и ИО 3 оставлен радиальный зазор 8. В корпусе

1 предусмотрены выводы 9 датчиков 4.

Камеры 2 и 5 заполнены рабочей жидкостью (РЖ) 10 и через гидромагистраль 11 соединены с манометром 12, регулирующим устройством 13 и вентилем 14. С помощью уплотнений 15 устраняются утечки РЖ. Контролируемое нагружение ИО 3 производят, выпуская дозированные порции РЖ из камеры 5 вращением рукоятки устройства 13;

При этом поршень 6 передает давление на ИО 3. Датчики 4 контролируют интенсивность деформаций. Контроль за степенью нагружения ИО 3 произвол дится по изменению показателя нагружения. Получив запредельные деформации, ИО 3 деформируется. Поршень 6, 1269002 и тикальное. За счет этого ИО 3 немедследуя за вертикальными деформациям

ИО 3, встречает сопротивление Р)К в камере 5. При этом увеличивается боковое данден <е на ИО 3 и снижается верленно выводится из режима самопроизвольного разрушения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к устройствам для испытания образпов горных пород в жестком режиме нагружения и определения их деформационнопрочностных свойств.

Цель изобретения — упрощение конструкции и снижение трудоемкости испытаний за счет определения на одном образце горной породы семейства деформационно-прочностных характеристик.

На фиг. 1 показана схема стабилометра; на фиг. 2 — диаграмма испытания образца.

Стабилометр содержит корпус 1, в котором расположена испытательная камера 2 для образца 3 горной породы, датчик 4 продольной и поперечной деформаций образца 3, дополнительную камеру 5, непосредственно примыкающую к испытательной камере 2 и имеющую значительно больший диаметр, поршень 6, установленный в дополнительной камере 5, и трубчатые вставки 7, установленные в испытательной камере

2 с зазором 8 относительно образца 3.

В корпусе 1 выполнены каналы под выводы 9 датчиков 4 деформации. Обе камеры 2 и 5 заполнены рабочей жидкостью 10 и через гидромагистраль

11 соединены с манометром 12, регулирующим устройством 13 и вентилем 14.

Устранение утечек достигается применением уплотнения 15. Для проведения испытаний применяется также пресс, регистрирующие и управляющие устройства (не показаны).

Стабилометр работает следующим образом.

Образец 3 изготавливают высотбй, привьппающей высоту испытательной камеры 2 на величину ожидаемых верти" кальных смещений (обычно на 2-3 мм), устанавливают в камеру 2 датчики 4 деформации и трубчатые вставки 7 так, что зазор 8 больше или равен ожидае 1 =(Р- бд) r — б = 0 / S.— бр(г-1), где Р— давление на поршень 6 пресса, Па и Р =О/S; — сила, развиваемая прессом, Н;

S — площадь поршня 6, и ; б — боковое давление на образец 3 по показаниям манометра 12, Па;

r — соотношение между площадью поршня 6 и площадью образца 3, r = S/S>, S, — площадь образца, м .

Уменьшение бокового давления б,= бз приводит к резкому возрастанию заг40

2 мому поперечному перемещению в конце испытаний. Камеры 2 и 5 заливают рабочей жидкостью 10 и закрывают поршнем 6 без оставления воздуха.

Стабилометр устанавливается на обычном прессе (не показан).

Перед началом испытаний излишки рабочей жидкости 10 выпускают через гидромагистраль 11 с помощью вентиля !

10 14, пока поршень 6 вплотную не подойдет к образцу 3, что контролируют по датчику 4 вертикальных деформаций.

Датчики давления и деформаций подсоединяют к регистрирующим и показыl5 вающим приборам, а также, при необходимости, к микропроцессору с заданной программой испытаний. Вентиль 14 закрывают, из регулирующего устройства 13 рабочая жидкость удалена.

20 Стабилометр нагружают под прессом давлением Р, при этом образец 3 оказывается под таким же гидростатическим сжатием. Контролируемого нагружение образца 3 производят, выпуская

2S дозированные порции жидкости из дополнительной камеры, вращением рукоятки регулирующего устройства 13.

При этом поршень 6 постепенно передает давление на образец 3, коЗ0 торое определяют по формуле

1269ОО2 руженил образца из-за увеличения интенсивности напряжений б, которое с точностью до постоянной пропорционально максимальному касательному напряжению

<;= Q/S. — г .

Одновременно с помощью датчиков 4 деформаций контролируют интенсивность деформаций с;, которая также порпорциональна максимальному сдвигу Р =

=(f.,-g) /2 .Контроль за степенью нагружения образца производят по изменению показателя нагружения Н, равного производной d(j,/d „интенсивности напряжений б; по интенсивности деформаций 1;, что выполняется с помощью микропроцессора (или аналогового пре. образователя) с выводом показаний на отсчетное устройство (не показаны).

При этом оказывается возможным найти на диаграмме б -E. большинство ха" рактерных состояний горной породы под нагрузкой: предел 16 пропорциональности, предел 17 текучести, точки 18 запредельных деформаций (фиг. 2).

При переходе образца 3 в область запредельных деформаций, когда его поведение неустойчиво,контролируемое его разрушение и деформирование производят таким же образом. При этом получив запредельные деформации, образец 3 деформируется, однако поршень 6, следуя за вертикальными деформациями образца 3, встречает сопротивление малосжимаемой рабочей жидкости в камере 5. Это приводит к одновременному увеличению бокового давления бг и снижению вертикального давления б,, т.е. к остановке неконтролируемого разрушения образца 3 и фиксации точки запредельного деформирования. Изменяя давление Р со стороны пресса перед каждым циклом испытаний, получают после точек

18 запредельного деформирования при различных компонентах объемного сжатия (фиг. 2). Производя обработку ре результатов испытаний одного образца 3 известными методами (например, с помощью палетки), строят запредельные кривые 19, соответствующие заданному значению минимального напряжения б . Испытания производят циклами разгрузки и нагрузки, меняя между циклами значение шарового тенФормула изобретения

1. Стабилометр, содержащий корпус с испытательной камерой для образца, дополнительную камеру, сообщенную с испытательной камерой, поршень, дат55 чики и регистрирующие приборы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижезора напряжений путем изменения давления со стороны пресса P. Таким же образом можно получить кривые предела пропорциональности и предела текучести при различном объемом сжатии образца.

Поскольку точность определения запредельных кривых 19 предопределя, ется количеством экспериментальных

10 точек, полученных при испытаниях, необходимо стремиться к их увеличению. Для этого следует достигнуть максимальной жесткости стабилометра.

Это обеспечивается путем увеличения

15 соотношения площадей поршня 6 и

S. образца 3, минимизации объема рабочей жидкости в стабилометре, уменьшения его высоты. Это достигается уменьшением высоты камеры 5, 20 подготовкой высоты образца 3, снижением до минимума объема испытательной камеры 2, установкой трубчатых вставок 7. Управление режимом испы25 таний образца в стабилометре заключается в изменении шарового тенэора напряжений давлением P пресса и в контролируемом деформировании образца рукояткой регулирующего устройства 13 по значениям показателя нагру30 жения Н = и Б;/й с;, который принимает отрицательное значения в области запредельного деформирования образца 3, а в точке предела текучести равен нулю. Возможны, по мере увеличения точности результатов испытаний, варианты построения программ испытаний по производным показателям нагружения Н.

Получение на одном образце целого

40 семейства запредельнх кривых при объемном сжатии горных пород благодаря повышению жесткости стабилометра а также простота конструкции и управления значительно снижают трудоемкость испытаний, обеспечивают экономию кернового материала и уменьшают длительность проведения измерений.

1269002 6 установлен в дополнительной камере и выполнен равным ей по диаметру.

f8

«М» Ц

П Г мм й

Составитель В. Петрова

Техред Л.Сердюкова КоРРектоР М. Максимишинец

Редактор N. Ъобкова

Заказ 6027/45

Тираж 778 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния трудоемкости испытаний эа счет определения на одном образце горной породы семейства деформационно-прочностных характеристик, обе камеры размещены в одном корпусе, при этом дополнительная камера расположена непосредственно над испытательной камерой и выполнена больше ее по диаметру и меньше по высоте, а поршень

2. Стабилометр пс п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что он снабжен трубчатыми вставками, установленными коаксиально в испытательной камере и имеющими высоту, равную высоте этой камеры.