Стабилометр для испытаний горных пород за пределом прочности

 

Изобретение относится к горному делу и позволяет снизить трудоемкость и сократить длительность испытаний при определении механических свойств образцов горных пород. Для этого стабилометр снабжен замкнутой камерой 19, соединенной через вентиль (В) 11 с камерой 14 обратной связи. Камера 19 через канал (К) 21 соединена с дополнительным цилиндром (Ц) 22 с поршнем 23 и штоком. Полость Ц 22 сообщена с атмосферой через наружное отверстие К 25, выполненное в поршне 23 и штоке Ц 22. При нагружении испытуемого образца 2 необходимую скорость его деформации устанавливают по индикатору -13 при вращении рукояти В 11. При этом малосжимаемая жидс

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕаЪБЛИН (51}.4. Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3924118/22-03 (22) 04.07.85 (46) 15.01.87. Бюл. В 2 (71) Всесоюзный научно-исследователь. ский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) 10.М.Карташов, М.Д.Ильинов, Б.В.Матвеев и М.С.Эпштейн (53) 622. 235 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1019076, кл. Е 21 С 39/00, 1981. (54) СТАБИЛОМЕТР ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД ЗА ПРЕДЕЛОМ ПРОЧНОСТИ (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет снизить трудоемкость и сократить длительность испытаний при определении механических свойств образцов горных пород. Для этого стабилометр снабжен замкнутой камерой

19, соединенной через вентиль (В) !1 с.камерой 14 обратной связи. Камера

19 через канал (К) 21 соединена с дополнительным цилиндром (Ц) 22 с поршнем 23 и штоком. Полость Ц 22 сообщена с атмосферой через наружное отверстие К 25, выполненное в поршне 23 и штоке Ц 22. При нагружении испытуемого образца 2 необходимую скорость его деформации устанавливают по индикатору 13 при вращении рукояти

В 11. При этом малосжимаемая жид1283382 кость по К 20, камере 19 и К 21 перетекает из камеры 14 в полость Ц 22.

В качестве малосжимаемой жидкости используют вакуумированный глицерин, Объем жидкости в камере 14 уменьшает" ся. Это вызывает перемещение поршня

7 относитесь но камеры 1 стабилометра.

Образец 2 получает дополнительное на- гружение. По достижении предельной ве1

Изобретение относится к горному

Делу и предназначено для определения механических свойств образцов горных пород при объемном напряженном состоянии до и за пределом проч5 ности.

Цель изобретения — снижение трудоемкости и сокращение длительности испытаний .

Ъа чертеже показан стабилометр 1О для испытаний горных пород за пределом прочности.

Стабилометр содержит рабочую камеру 1, в которую помещен испытуемый образец 2, с датчиками 3 и 4 продоль- 15 ных и поперечных деформаций и датчиком 5 осевого давления (жестким динамометром), цилиндр 6 с поршнем 7, крьппку 8, манометр 9, вентили 10 и

11, шаровую опору 12, индикатор 13 20 часового типа. Камеру 14 обратной связи и демпфирующая камера !5, закрепленная на цилиндре 6, заполнены малосжимаемой жидкостью и соединены между собой каналом. Поршень 16 с ру- 25 кояткой 17 служат для обеспечения циклов регулируемой разгрузки образца 2. Уплотнения 18 служат для предотвращения утечек рабочей жидкости и из камер стабилометра. Дополнительная З0 камера 19 соединена каналами 20 и 21 с камерой 14 обратной связи и с полостью дополнительного цилиндра 22, в котором расположен поршень 23 с рукояткой 24. Полость дополнительного 35 цилиндра 22 связана каналом 25 в порш-. не 23 с атмосферой. Наружное отверстие канала 25 снабжено запорным винтом 26. Электровводы 27 служат; для соединения датчиков с тензамет-, рической станцией (не показана}. личины образец 2 начинает разрушаться.

Процессом разрушения управляют, регулируя В 11 и поршнем 16 величину деформации образца 2. Перепуск жидкости иэ камеры 14 в полость Ц 22 при нагружении и обратно при подготовке к испытанию следующего образца 2 и многократное использованиежидкости ускоряет иупрощает процесс испытаний.) ил. .

Стабилометр работает следующим образом.

Стабилометр устанавливается на прессе любой конструкции (не показан) обеспечивающем необходимую для испытаний величину осевого давления P.

Образец 2 с датчиками 3 и 4 устанавливается в камеру 1. Выводы от датчиков 3 и 4 и от динамометра 5 подсоединяются к электровводам 27. Камера 1 закрывается крышкой 8. Полость цилиндра 22 заполняется вакуумированным глицерином через канал 25 в поршне 23 (винт 26 при этом открыт). После заполнения полости глицерином винтом 26 перекрывают канал 25 и, вращая рукоятку 24, поршнем 23 заполняют .. глицерином камеру 14 обратной связи и демпфирующую камеру 15 через каналы 20 и 21 (вентиль 11 при этом открыт). Воздух из камер 14 и 15 удаляется через. специальный канал(не показан). После заполнения камер 14 и 15 глицерином вентилем 11 перекрывают канал 20, винт 26 открывают и поршень 23 отводят рукояткой 24 в верхнее положение. Начальное расположение образца 2 и поршня 7 перед испытанием должно быть таким, чтобы между образцом и динамометром 5 оставался зазор, поршень 16 — в среднем положении.

После этого на стабилометр передается нагрузка P от пресса, величина которой зависит от заранее намеченного режима испытаний. Нагрузка от пресса действует на шаровую опору 12, крьппку 8, камеру 1, малосжимаемую . жидкость в камере 14 обратной связи и поршень.7, Между верхним торцом образца 2 и жестким динамометром 5

)283382

15 при этом остается зазор, т ° е. на образец 2 при начальном нагружении стабилометра нагрузка не действует. Открывая -.вентиль 11, обеспечивающий выход несжимаемой жидкости, осущест- 5 вляют податливость стабилометра до момента, при котором часть нагрузки

P передается на образец 2, и давление на образец 2 (0,01-0,05 от прочности породы на одноосное сжатие) фиксируется по показаниям динамометра 5. Иаслосжимаемая жидкость при этом перетекает из камеры 14 обратной связи в камеру 19 и полость цилиндра 22 по каналам 20 и 21.

Вращением рукоятки вентиля 11 устанавливают с контролем по индикатору 13 необходимую скорость деформи. рования образца 2 (малосжимаемая жидкость по каналу 20, камере 19 и каналу 21 продолжает перетекать из камеры 14 в полость цилиндра 22). Объем жидкости в камере 14 уменьшается, что вызывает перемещение поршня 7 относительно камеры 1, т.е. обеспечивается дополнительное нагружение образца 2. Нагружение образца производят либо непрерывно до разрушения, либо с промежуточными циклами регулируемой разгрузки (в последнем случае вращением рукоятки 17 изменяют положение поршня 16 в камере 15 и обеспечивают циклы разгрузки-нагрузки на образец). Таким образом, при нагружении образца 2 происходит 35 перераспределение нагрузки P от пресса между нагруженными элемента ми стабилометра и образцом 2.

Когда нагрузка на образец 2 достигает предельной величины, образец 2 40 начинает разрушаться., Процессом разрушения можно управлять, регулируя вентилем 11 и поршнем 16 величину деформации образца 2 и обеспечивая полное снижение несущей спо-. 4> собности образца 2 в запредельной области деформации.

При испытании пород в объемном напряженном состоянии на образец подается от масляного насоса (не пока- 50 зан) боковое давление 6 через венг тиль 10.

После окончания испытания снимают нагрузки 0 и Р, вынимают образец

2 из камеры l. Закручивают винт 26, 5S открывают полностью вентиль ll и вращением рукоятки 24 переводят поршень

23 в цилиндре 22 в нижнее положение.

При этом малосжимаемая жидкость из полости цилиндра 22 через каналы 20, 21 и камеру 19 перетекает в камеру

14 обратной связи, заполняя ее перед испытанием следующего образца, Для исключения при серии испытаний контакта воздуха с малосжимаемой жидкостью и возможности растворения воздуха в малосжимаемой жидкости с целью повьппения жесткости элементов стабилометра последовательность операций, описанную вьппе, изменяют следующим образом.

При первоначальном заполнении вакуумированной малосжимаемой жидкостью полости цилиндра 22 поршень 23 устанавливают в верхнее положение, винт

26 открывают полностью. После заполнения полости цилиндра 22 и канала 26 малосжимаемой жидкостью винт 26 закрывают, перекрывая канал 25 от атмосферы. Затем опускают поршень 23 и заполняют малосжимаемой жидкостью камеру 19 и демпфирующую камеру 15.

После заполнения камер 15 и 19 закрывают вентиль 11 и перемещают поршень

23 в верхнее положение при закрытом винте 26. В полости цилиндра 22 возникает разрежение, т.е. исключается контакт малосжимаемой жидкости с воздухом при испытаниях.

Формула и э о б р е т е н и я

Стабилометр для испытаний горных пород за пределом прочности, содержащий рабочую камеру для размещения испытуемого образца, цилиндр с поршнем, демпфирующую камеру, закрепленную на цилиндре, камеру обратной связи, сообщенную каналом с демпфирующей камерой, и вентиль для выпуска жидкости из камеры обратной связи, отличающийся, тем, что, с целью снижения трудоемкости и сокращения длительности испытаний, он снабжен дополнительной замкнутой камерой, соединенной через вентиль с камерой обратной связи, и дополнительным цилиндром с поршнем и штбком, при этом дополнительный цилиндр соединен каналом с дополнительной камерой, а в его поршне и штоке выполнено отвер-, стие для сообщения полости цилиндра с атмосферой.