Установка для испытания образцов горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для испытания горных пород на прочность при сложных напряженных состояниях. Цель изобретения - приближение условий испытаний к реальным путем нагружения образца неравномерно распреде

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Е 21 С 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ .ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4118851/22-03

, (22) 11.09.86 (46) 23.07.88. Бюл. У 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Е.В. Лодус (53) 622.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1259035; кл. F. 21 С 39/00, 1985.

„„SU„„1411469 А 1 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЬПАНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для испытания горных пород на прочность при сложных напряженных состояниях. Цель изобретения — приближение условий испытаний к реальным путем нагружения образца неравномерно распреде14 ленными по его длине осевой и боковой нагрузками. Для этого установка имеет дополнительные сильфоны (С) и 8, размещенные соосно в испытательной камере 2 и частично заполненные жидкостью, и захваты 9 для закрепления на боковой поверхности образцов

3 горных пород, выполненные в виде втулок 10 с буртами 11, одна из которых соединена с опорным вкладьппем

S, В торцах С 7 и 8 выполнены отверстия под втулки 10..Бурты 11 размеще- ны в полостях С 7 и 8, число которых, их жесткость, длина каждого С 7 и 8, расстояние,между ними и уровень заполнения жидкостью определяются заданным распределением нагрузок по длине образца. Боковые нагрузки на образец 3 зависят от жесткости С 7 и 8 и уровней их заполнения. Чем циже жесткость С 7 и 8 и вьппе уровни их заполнения, тем вьппе величина бокового давления на образец 3. Наблюдение за поведением образца 3 под нагрузкой ведут через отверстие во вкладьппе 5. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для испытания образцов горных пород на прочность при сложных напряженных состояниях.

Цель изобретения — приближение условий испытаний к реальным путем нагружения образца неравномерно распределенными по его длине осевой и боковой нагрузками.

На чертеже показана схема установки для испытания образцов горных пород.

Установка содержит цилиндрический корпус 1, размещенную в нем соосно

| испытательную камеру 2 для образца 3 ( горной породы, заполненную жидкостью и имеющую боковую поверхность в виде сильфона 4, опорный вкладьпп 5, размещенный в осевом отверстии торца 6 камеры 2, дополнительные сильфоны 7 и 8, размещенные соосно в камере 2 и частично заполненные жидкостью, захваты 9 для закрепления на боковой поверхности образца 3, выполненные в виде втулок 10 с буртами

11, и нагружающее приспособление, связанное с торцами 6 и 12 камеры 2.

В торцах 13 дополнительных сильфонов 7 и 8 выполнены отверстия под втулки 10, бурты 11 которых размещены в полостях дополнительных сильфонов 7 и 8 и взаимодействуют с торцами 13 последних, причем одна из втулок 10 соединена с опорным вкладьппем 5. Для заполнения полостей сильфонов 7 и 8 жидкостью в них выполнены отверстия 14 с пробками.

Число дополнительных 1нльфонов, их

35 жесткость, длина к-.-.ждого дополнительного сильфона, расстояния между ними и уровень заполнения жидкостью определяются заданным распределением нагрузок по длине образца 3 °

Нагружающее приспособление выполнено в виде винтов 15, установленных на корпусе 1 и взаимодействующих с торцом 6 камеры 2, и кулачка 16 с приводом 17 вращения, взаимодействующего с торцом 12 камеры 2, что обеспечивает циклический характер нагружения образца 3. При ином характере нагружения вместо кулачка 16 может использоваться винтовой или гидравлический пресс.

Установка содержит также средство 18, например буровую штангу, для исследования свойств образца 3, размещенного в изолирующем покрытии 19.

Установка работает следующим образом.

Вращением винтов 15 деформируют сильфон 4 камеры 2 и создают в ней гидростатическое давление жидкости.

Под действием этого давления происходит обжатие образца 3 и деформирование дополнительных снльфонов 7 и 8, которые сжимаются в осевом направлении а их торцы 13 взаимо7 действуют с буртами 11 захватов 9 и стремятся переместить их попарно один навстречу другому. В результате на участках образца 3, перекрываемых дополнительными сильфонами 7 и 8, возникают дополнительные осевые нагрузки,накладывающиеся на осевую нагрузку, созданную давлением жидкости

11469

20

Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Заказ 3635/31

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 14 на открытый торец образца 3. Одновременно деформация сильфонов 7 и 8 ,приводит к сжатию расположенной в них жидкости и к возникновению боковой нагрузки на образце 3 на участках, расположенных внутри сильфонов

7 и 8 между захватами 9. Эти боковые нагрузки также отличаются от усилия гидрообжатия на открытых участках образца 3 и зависят от жеСткости сильфонов 7 и 8 и от уровней их заполнения: чем ниже жесткость сильфонов 7 и 8 и выше уровни их заполнения, тем выше величина бокового давления на образце 3 на данном участке. Добившись необходимого нижнего уровня нагрузок на образце

3, включают привод 17 и приводят в действие кулачок 16 нагружающего приспособления. Циклическое осевое деформирование сильфона 4 приводит к циклическому изменению давления в заполняющей его жидкости и к цикли. ческому изменению уровней нагрузок на участках образца 3 ° Наблюдение за поведением образца 3 горной породы под нагрузкой ведут через отверстие в опорном вкладыше 5+ С помощью приспособлений 18 ведут обработку породы в соответствии с задачей испытаний и с операциями, выполняемыми в забое, например ведут бурение отверстий в породе. Для регулирования нижнего уровня нагрузок пользуются винтами 15, Для имитации отжима породы в сторону выработанного пространства медленно вращают кулачок 16 в направлении повышения давления в камере 2 и одновременно вращают винты 15 с такой скоростью, чтобы скорость перемещения нижнего 12 и верхнего 6 торцов камеры 2 были равны. Образец

3 в этом случае перемещается в нап.равлении приспособления 18 без изменения своего напряженно-деформированного состояния. Если кулачок 16 вращают с большей скоростью и торец

12 перемещается быстрее торца 6, имитируются условия отжима с нарастанием уровней нагрузок, а при оолее медленном вращении кУлачка 16 и мень шей скорости перемещения торца 12 по сравнению с торцом 6 имитируют отжим с падением уровней нагрузок.

45 0

Изобретение позволяет имитировать в процессе испытаний условия, блиэ кие к реальным условиям забоев горной выработки при нагружении неоднородного горного массива. Число участков с различными нагрузками, расстояние между ними, их протяженность и соотношение нагрузок на этих участках подбираются в соответствии с реальными условиями и могут изменяться в широких пределах.

Возможно также исследовать условия взаимодействия различных рабочих органов с образцом породы, имитирующим горный массив сложной конструкции с высокой степенью неоднородности. формула изобретения

Установка для испытания образцов горных пород, содержащая цилиндрический корпус, размещенную в нем соосно испытательную камеру для образца, заполненную жидкостью и имеющую боковую поверхность в виде сильфона, нагружающее приспособление, связанное с торцами камеры, и опорный вкладыш, размещенный в осевом отверстии одного из торцов камеры, отличающаяся тем, что, с целью приближения условий испытаний к реальным путем нагружения образца неравномерно распределенными по его длине осевой и боковой нагрузками, она снабжена допол-. нительными сильфонами, размещенными соосно в испытательной камере и частично заполненными жидкостью, и захватами для закрепления на бо-. ковой поверхности образца, выполненными в виде втулок с буртами, одна из которых соединена с опорным вкладышем, при этом в торцах дополнительных сильфонов выполнены отверстия под втулки, бурты втулок размещены в полостях дополнительных сильфонов, а число дополнительных сильфонов, их жесткость, длина каждого дополнительного сильфона, расстояния между ними и уровень заполнения жидкостью определяются заданным распределением нагрузок по длине образца.