Устройство для испытания образцов горных пород при трехосном сжатии

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности одновременного регулирования напряжений и деформаций испытываемого образца. На опорной плите (П) 1 расположены две пары контактных П 2 для размещения между ними испытывемого образца 3 с установленным на нем пуансоР ном 4. Каждая из П 2 соединена с соответствующей нагрузочно-охранной обоймой 5, в которой установлен упругий элемент 6. На П 1 установлены четыре домкрата. Каждый домкрат выполнен в виде смонтированного посредством резьбового соединения в П 1 цилиндрического корпуса (К) 8 с соосно установленным в последнем прижимным винтом (В) 9 Свободный конец К 8 установлен с возможностью перемещения в обойме 5, а В 9 контактирует с упругим элементом 6. В обойме 5 установлен с возможностью контакта с К 8 домкрата стопорный В 10. Вращением В 9 и К 8 устанавливают необходимые боковые давления на образец 3 и нагружают его через пуансон 4. В процессе нагружения фиксируют значения напряжений и деформаций образца 3. По полученным данным строят различные зависимости показателей деформируемости. Устройство позволяет в процессе испытаний задавать и направленно изменять как напряжение, так и деформации на всех стадиях деформирования образца 3. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕ1СКИХ

СОЦИЛЛИС7ИЧЕСкИх

РЕСПУБЛИК

)s Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4710265/03 (22) 26.06.89 (46) 07.06.91. Бюл. М 21 (71) Институт горного дела им. А.А. СкочинСКОГО (72) С,Е. Чирков и Е.Г. Лезина (53) 620.173.21 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР (Ф 1262332, кл. G 01 N 3/08, Е 21 С 39/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1155754, кл. Е 21 С 39/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ТРЕХОСНОМ

СЖАТИИ (57) Изобретение относится к горному делу, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения воэможности одновременного регулирования напряжений и деформаций испытываемого образца. На опорной плите (П) 1 расположены две пары контактных П 2 для размещения между ними испыты вемого образца 3 с установленным на нем пуансо„„ЯЦ„„1654573 А1 ном 4, Каждая из П 2 соединена с соответствующей нагруэочно-охранной обоймой 5, в которой установлен упругий элемент 6. На

П 1 установлены четыре домкрата. Каждый домкрат выполнен в виде смонтированного посредством резьбового соединения в П 1 цилиндрического корпуса (К) 8 с соосно установленным в последнем прижимным винтом (В) 9, Свободный конец К 8 установлен с воэможностью перемещения в обойме 5, а

В 9 контактирует с упругим элементом 6, В обойме 5 установлен с воэможностью контакта с К 8 домкрата стопорный В 10. Вращением В 9 и К 8 устанавливают необходимые боковые давления на образец 3 и нагружают его через пуансон 4. В процессе нагружения фиксируют значения напряжений и деформаций образца 3. По полученным данным строят различные зависимости показателей деформируемости.

Устройство позволяет в процессе испытаний задавать и направленно изменять как напряжение. так и деформации на всех стадиях деформирования образца 3. 3 ил.

1654573

Изобретение относится к горному делу, а именно к определению показателей деформируемых образцов горных пород при объемном сжатии.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности одновременного регулирования напряжений и деформаций испытываемого образца.

На фиг,1 показано устройство, вертикальный разрез; на фиг.2 и 3 — соответственно эпюры изменения напряжений и деформаций при циклическом нагружении образца, Устройство для испытания образцов горных пород при трехосном сжатии содержит опорную плиту 1 и две расположенные ортогонально одна другой пары контактных плит 2 для размещения между ними испытываемого образца 3 с установленным на нем пуансоном 4.

Каждая иэ плит 2 соединена с соответствующей нагрузочно-охранной обоймой 5, в которой установлен упругий элемент 6 и проставка 7. На опорной плите 1 установлены четыре домкрата, каждый из которых выполнен в виде смонтированного посредством реэьбового соединения в плите 1 цилиндрического корпуса 8 с соосно установленным в последнем прижимным винтом 9. Свободный конец корпуса 8 установлен с возможностью перемещения в нагрузочно-охранной обойме 5, а прижимной винт 9 через проставку 7 контактирует с упругим элементом 6. В обойме 5 установлен с воэможностью контакта с корпусом 8 домкрата стопорный винт 10. На боковой поверхности 11 опорной плиты 1 напротив каждого домкрата нанесены круговые шкалы (не показаны) горизонтальной деформации, На маховике 12 корпуса 8 каждого домкрата установлены стрелки 13 для сжатия отсчетов по шкалам на поверхности 11.

На торцовой поверхности 14 каждого маховика 12 нанесена круговая шкала (не показана) бокового давления, На маховиках 15 прижимных винтов 9 установлены стрелки

16 для снятия отсчетов по шкалам íà поверхностях 14, В маховиках 12 и 15 выполнены отверстия 17 для их вращения под нагрузкой.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно производят подбор упругих элементов 6 и тарировку шкал боковых давлений прижимных винтов 9. Для этого весь набор деталей извлекают из опорной плиты 1 и каждое из боковых нагрузочных устройств в собранном виде испытывают нв прессе при различных

55 положениях прижимных винтов 9 относительно корпусов 8 домкратов. Во время каждого такого испытания стопорный винт 10 отпущен и проставка под действием прижимного винта 9 перемещается в нагрузочно-предохранительной обойме 5 и сжимает упругий элемент 6. При достижении зазором между обоймой 5 и упором корпуса 8 принятой (расчетом или по опыту) величины до фиксируют достигнутую сжимающую нагрузку, а также расстояние а между маховиками 12 и 15 и положение стрелки 16 относительно шкалы. При подборе упругих элементов 6 следует сопоставлять их жесткость с величиной предполагаемых зазоров

hp так, чтобы изменением усилия при сжатии элемента 6 на величину до можно было пренебречь.

Тарированные боковые нагрузочные устройства собирают на опорной плите 1.

Между контактными плитами 2 помещают образец 3 породы. Вращением маховиков

12 сжимают образец 3 для устранения зазоров между ним и контактными плитами 2, а также между корпусами 8 домкратов и нагруэочно-предохранительными обоймами 5, отмечают положение стрелок 13 относительно шкал деформаций на поверхности 1 I и принимают их за нулевые. Затем обратным вращением маховиков 12 устанавливают зазоры до или К до. После этого вращением маховиков 15 устанавливают необходимые боковые давления оро и гтзо на образце 3 (фиг.2), Если при этом изменились зазоры до и К hp, то их величины необхьдимо восстанавливать вращением маховиков 12 и заново принимать нулевое положение. После этого производят нагружение образца 3 от внешнего нагружающего устройства через пуансон 4.

Изменения напряжений и деформаций на образце 3 показаны на фиг.2 и 3. Образец

3 испытан в режиме деформаций 2 hp по оси с минимальными напряжениями о з, до — по оси с промежуточными напряжениями о = (ст! +(73) 2 припз=сопзт, Сначала вертикальные напряжения о (кривая 18) увеличивают до тех пор, пока эа счет бокового расширения образца 3 закроется зазор и увеличится боковой распор, т.е. до точки

С! на фиг.2. При первом нагружении в упругой области деформирования разрушение образца 3 может быть не достигнуто.

Поддерживая нагрузки гт!, гтрк, оз в течение второго цикла нагружения неизменными, увеличивают зазоры по направлению ор на до и по направлению газ на 2 до.

Вследствие этого произойдет дальнейшии рост деформаций r1. >2, гз (соответствен1654573

10

15 но кривые 21 — 23 на фиг.3). Затем в третьем цикле производят увеличение напряжений о до разрушающих. При этом в процессе нагружения напряжений газ остаются неизменными, а щ (кривая 19) устанавливают соответствующими маховиками 15 как среднеарифметическое между о и стз (кривая

19). В запредельной области деформирования напряжения гт> снижают до некоторой безопасной величины (приблизительно равной г г), при этом напряжения о и п несколько уменьшаются эа счет частичной разгрузки образца 3. На этом заканчивается четвертый цикл нагружения. В начале пятого цикла вновь увеличивают боковые зазоры, одновременно увеличивают напряжения по вертикальной оси и регулируют напряжения с . После достижения кривой 18 точки Сз этот цикл нагружения заканчивают. В дальнейшем порядок действий повторяют. По полученным точкам C2„,С строят кривую

24 вертикального нагружения в запредельной области деформирования.

По полученным данным (фиг,2 и 3) можно строить зависимости

et = f (оi ) и ез = f (п ) при пз = const, о =f(oq,уд),< =К ер.

По результатам испытаний нескольких образцов при различных аз= сопзт можно получить зависимость ез = f (Gi, a5), которую можно испольэовать при анализе напряженно-деформированных состояний горных массивов около обнажений.

Необходимость введения в конструкции устройства стопорных винтов 10 обосновывается не столько самой возможностью с их помощью устанавливать "неподпружиненные зазоры" (это можно делать и с помощью введенных в конструкцию прижимных винтов 9 путем их вывинчивания вплоть до потери контакта с упругими элементами), сколько возможность в любой

40 момент сразу вводить в действие упругие элементы б или, наоборот, устранять их воздействие на образец 3 при следующем цикле нагружения.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает способностью в процессе испытаний задавать и направленно изменять как напряжения, так и деформации на всех стадиях деформирования образца. Благодаря этому имеется возможность испытывать образцы пород на качественно новом уровне, моделируя состояния горного массива с соблюдением всех условий подобия.

Формула изобретения

Устройство для испытания образцов горных пород при трехосном сжатии, содержащее опорную плиту, пуансон и две расположенные ортогонально одна другой пары контактных плит, каждая иэ которых соединена с соответствующей нагрузочно-охранной обоймой, в которой установлен упругий элемент, контактирующий с соответствующим домкратом, смонтированным на опорной плите, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности одновременного регулирования напряжений и деформаций испытываемого образца, оно снабжено стопорными винтами, каждый домкрат выполнен в виде смонтированного посредством резьбового соединения в опорной плите цилиндрического корпуса с соосно установленным в нем прижимным винтом, при этом свободный конец корпуса домкрата установлен с воэможностью перемещения в нагрузочноохранной обойме, прижимной винт контактирует с упругим элементом, а стопорный винт установлен в нагруэочно-охранной обойме с возможностью контакта с корпусом домкрата.

1654573

Ри .2 ногрукеноя нагружения

Фиг. У

Составитель Л. Климов

Редактор М, Рогулич Тех ред М. Моргентал Корректор M. Демчик

Заказ 1940 Тираж 302 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101