Стабилометр для испытания горных пород при трехмерном напряженном состоянии

 

Изобретение относится к области испытания различных материалов на прочность. Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости испытаний как в жестком, так и в мягком режимах. Внутренняя полость корпуса 1 выполнена в виде пересекающихся в центре четырех эллиптических полостей (ЭП) 2. Они разделены друг от

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 g 4 G 01 М 3/10 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;3

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И."." ..

Я-A

12 (21) 3943075/22-03 (22) 06.08.85 (46) 30.01.87. Бюл. У 4 (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Ю.M.Êàðòàøoâ, В.А.Козлов, Ю.А.Лебедев и M.Ñ.Ýïøòåéí (53) 620.173 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 211849, кл. С 01 Л 3/12,,1965. (54) СТАБИЛОМЕТР ДЛЯ ИСЩ1ТАНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД ПРИ ТРЕХМЕРНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ (57) Изобретение относится к области испытания различных материалов на прочность. Цель изобретения — повышение точности и снижение трудоемкости испытаний как в жестком, так и в мягком режимах. Внутренняя полость корпуса 1 выполнена в виде пересекающихся в центре четырех эллиптических полостей (ЭП) 2. Они разделены друг от

1286935 друга раздвижными подвижными планками

10, установленными в пазах 11 корпуса

1, В каждой из ЭП 2 расположены две цилиндрические эластичные оболочки (ЭО) 8. Между ними расположены стержни 9. В корпусе 1 выполнены периферийные отверстия, которые соединены пазами 11 с ЭП 2. В отверстиях расположены дополнительные ЭО 12. Планки

10 с одной стороны контактируют с испытуемым образцом (ИО) 7, а с другой — с ЭО 12. Для испытаний ИО 7

Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к устройствам для физико-механических исследований образцов горных пород при сложном напряженном состоянии.

Цель изобретения — повышение точности и снижение TDóäîåìêoñòè испытаний.

На фиг.1 изображена схема стабилометра для испытания горных пород 10 при трехмерном напряженном состоянии; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

Стабилометр содержит корпус 1, внутренняя полость которого выполнена в виде пересекающихся в центре четырех эллиптических полостей 2, крышку

3 с шаровой опорой 4 и ступенчатый плунжер 5 с основанием 6, служащий для передачи осевого давления на обРазец 7. В каждой из эллиптических 20 полостей 2 расположены две цилиндрические эластичные оболочки 8. Измерительные стержни 9, служащие для измерения поперечных деформаций образца

7, расположены между каждой парой эластичных оболочек 8 и выходят за пределы корпуса по отверстиям, выполненным в теле корпуса 1. Эллиптические полости 2 разделены друг от друга подвижными разрезными планками 10, 30 которые установлены в пазах 11 корпуса. Для уменьшения трения между планками 10 и стенками пазов .11 применены шариковые вкладыши. С одной стороны планки 10 контактируют с образцом 7, 35 с другой — с дополнительными эластичными оболочками 12, расположенными в периферийных цилиндрических отверстиустанавливают в ЭП 2, а корпус — на пресс. С его помощью на ИО 7 создается осевое давление. Стержни 9 контактируют с ИО 7. Затем в полости ЭО 8 и 12 нагнетается рабочая жидкость.

Под ее давлением ЭО 8 и 12 заполняют

ЭП 2 и отверстия в корпусе 1 передают давление на боковую поверхность ИО 7.

Осевым давлением ИО 7 доводят до разрушения. По выдвижению стержней 9 из корпуса 1 определяют поперечные деформации ИО 7. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

2 ях корпуса 1. Эластичные оболочки 8 и 12 закреплены на корпусе 1 с помощью штуцеров 13 и подсоединены к источникам гидравлического давления (не показаны). Вентиль 14 служит для выпуска малосжимаемой жидкости из полости 15 при жестком режиме нагружения. Осевое давление на образец 7 создается с помощью пресса (не показан).

Эластичные оболочки 8, расположенные в противоположных эллиптических полостях 2, соединены друг с другом трубопроводами (не показаны). Каждая эластичная оболочка 12 соединена трубопроводами с парой эластичных оболочек 8, расположенных в ближайшей эллиптической полости 2 (ближайшая по часовой стрелке на фиг.2). Пружинные элементы 16 служат для предварительного прижима измерительных стержйей

9 к образцу 7 °

Стабилометр работает следующим образом.Образец 7 горной породы устанавливается во внутреннюю полость 2 корпуса 1. Измерительные стержни 9 при этом выведены за пределы контакта их с образцом 7. После установки образца

7 на корпусе 1 стабилометра укрепляется крышка 3 с шаровой опорой 4 и стабилометр устанавливается на прессе.

Нагрузкой от пресса на образец 7 передается давление, равное примерно

0,05-0,10 от прочности на одноосное сжатие (кран 14 при этом открыт). Пружинными элементами 16 осуществляется контакт измерительных стержней 9 с образцом 7. После этого во внутреннюю

1? 86935

45 полость цилиндрических эластичных оболочек 8 и 12 от источников давления (насосов) нагнетается рабочая жидкость (например компрессорное масло). Эластичные оболочки под давлени5 ем жидкости заполняют эллиптические полости 2 (оболочки 8) и отверстия в корпусе (оболочки 12) и передают давление на боковую поверхность образца

?. После создания необходимого боко- !О вого давления образец 7 нагружают осевым давлением от пресса до разрушения ° Поперечные деформации образца

7 определяют по выдвижению из корпуса 1 измерительных стержней 9, соеди- 15 ненных с измерительным элементом (не показан), продольные — по индикатору (не показан) часового типа, укрепленному между основанием 6 и корпусом 1 стабилометра. 20

При проведении испытаний в "жестком" режиме полость 15 заполняется малосжимаемой жидкостью и кран 14 перекрывается. При нагружении стабилометра осевым давлением нагрузка на образец 7 регулируется путем постепенного, выпуска малосжимаемой жидкости из полости 15 через кран 14. Такой режим испытаний позволяет проводить испытания образцов пород за пределом прочности. При "мягких" испытаниях кран 14 открыт постоянно и малосжимаемая жидкость не оказывает сопротивления при деформировании образца 35

7 (образец при этом разрушается полностью при достижении осевой нагрузкой передельного значения).

Таким образом, стабилометр позво- 4О ляет проводить испытания как в "жестком", так и в "мягком" режимах испытаний при трехмерном напряженном состоянии типа

6i =6z=6q; б, 6z =6,6, 6,;

6,=О,6 Р6,.

При 6, =G давление жидкости во всех эластичных оболочках 8 и 12 одинаково. При6 Ф 6 одинаковое давление подается в эластичные оболочки, расположенные в противоположных эллиптических полостях.

Изобретение позволяет про одит испытания на образцах цилиндрической формы и обеспечивает увеличение срока службы эластичных оболочек, так как исключается взаимодействие оболочек, находящихся под разными давлениями.

Формула изобретения

1. Стабилометр для испытания горных пород при трехмерном напряженном состоянии, содержащий корпус для размещения образца горной породы, сту енчатый плунжер для передачи осевого давления на образец, эластичные оболочки для бокового нагружения образца, установленные в корпусе, и источники давления среды, сообщенные с полостями оболочек, о т л и ч а ю .шийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости испытаний, он снабжен планками, установленными в корпусе с возможностью перемещения в радиальных направлениях, дополнительными эластичными оболочками, контактирующими с противоположными относительно образца концами планок, и стержнями, расположенными между основными эластичными оболочками и предназначенными для измерения деформаций образца, при этом в корпусе выполнены пересекающиеся в центре эллиптические полости для основных оболочек и периферийные отверстия для дополнительных оболочек, соединенные пазами с эллиптическими полостями, а основные оболочки выполнены цилиндрическими и разделены планками, .проходящими через пазы. .2. Стабилометр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что планки выполнены разрезными.

1286935

Фиг.

Составитель В.Тальвойш

Техред Л.Сердюкова, Корректор N.Äåì÷èê

Редактор Е.Копча

Заказ 7704/41 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ 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