RU2714860C1 - Device for testing rock samples for compression - Google Patents

Device for testing rock samples for compression Download PDF

Info

Publication number
RU2714860C1
RU2714860C1 RU2019113413A RU2019113413A RU2714860C1 RU 2714860 C1 RU2714860 C1 RU 2714860C1 RU 2019113413 A RU2019113413 A RU 2019113413A RU 2019113413 A RU2019113413 A RU 2019113413A RU 2714860 C1 RU2714860 C1 RU 2714860C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rock
holes
punch
sample
hinge element
Prior art date
Application number
RU2019113413A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ильдар Ильясович Гирфанов
Радик Зяузятович Зиятдинов
Original Assignee
Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина filed Critical Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority to RU2019113413A priority Critical patent/RU2714860C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2714860C1 publication Critical patent/RU2714860C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C39/00—Devices for testing in situ the hardness or other properties of minerals, e.g. for giving information as to the selection of suitable mining tools
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: soil or rock drilling; mining.
SUBSTANCE: invention relates to mining and is intended for determination of strength parameters of rocks, in particular for compression. Proposed device comprises housing accommodating coaxial loading plunger to displace in body guides, hinge and punch made with flat support planes to interact with rock top and bottom ends. Device is equipped with a shell in the form of a cylinder, made of shrink material, which provides placement of the sample of rock and tight connection with external end sections of the hinge element and the puncheon, from the outside the hinge element and the punch are rigidly fixed by the upper and lower rings, the rings are fixed with two screws. Screws are installed in holes of upper ring and screwed into threaded holes of lower ring and arranged at angle of 180° relative to each other. Upper ring of the hinged element and the lower ring of the puncheon are equipped with additional holes providing for the rod installation. In additional hole of lower punch of puncheon there installed is sensor of axial movement of sample of rock. In middle of sample of rock, the shell is tightened by chain equipped with clamps with holes at its ends. One of the holes of the clamp is equipped with a sensor of transverse movement of the sample of mine rock with a pin installed in the holes of the clamps. Axis and transverse movement sensors are equipped with electric wires for data transmission to a personal computer.
EFFECT: technical result is broader technological and functional capabilities of the device, high accuracy of results of testing rock samples for compression, high safety during testing, as well as high culture of production.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения прочностных показателей горных пород, в частности на сжатие.The invention relates to mining and is intended to determine the strength characteristics of rocks, in particular compression.

Известно устройство для определения прочностных показателей горных пород методом соосных пуансонов (Карташов Ю.М. и др., Прочность и деформируемость горных пород. М.: Недра, 1979, с. 73-74), содержащее корпус и нагрузочные плунжеры (соосные пуансоны), между плоскими торцами которых устанавливают образец горной породы в виде плоского породного диска. Методика испытаний заключается в нагружении центральной области породного диска (образца) встречно и соосно направленными нагрузочными плунжерами с плоскими нагружающими торцевыми поверхностями, обеспечивающими режим задаваемой деформации. Диаметр торцевых поверхностей плунжеров 11,27 мм, диаметр образца от 30 до 100 мм, высота образца от 10 до 12 мм. По величине, разрушающей образец нагрузки, определяют значение показателя прочности горной породы при одноосном сжатии.A device is known for determining the strength parameters of rocks by the method of coaxial punches (Kartashov Yu.M. et al., Strength and deformability of rocks. M .: Nedra, 1979, pp. 73-74), comprising a housing and load plungers (coaxial punches) between the flat ends of which establish a sample of rock in the form of a flat rock disk. The test method consists in loading the central region of the rock disk (specimen) with counter-coaxially directed loading plungers with flat loading end surfaces that provide the specified deformation mode. The diameter of the end surfaces of the plungers is 11.27 mm, the diameter of the sample is from 30 to 100 mm, the height of the sample is from 10 to 12 mm. The value that destroys the load sample determines the value of the rock strength under uniaxial compression.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- большая трудоемкость работ по изготовлению дисков плоских продольных образцов горной породы со строго параллельными друг другу нагружающими торцевыми поверхностями: отклонение их от параллельности по ГОСТ 21153.2-84 не должно превышать 0,03-0,05 мм для обеспечения необходимой точности определения предела прочности при одноосном сжатии;- the high complexity of the work on the manufacture of disks of flat longitudinal rock specimens with strictly facing end surfaces: their deviation from parallelism according to GOST 21153.2-84 should not exceed 0.03-0.05 mm to ensure the necessary accuracy of determining the tensile strength with uniaxial compression

- необходимость тщательной притирки торцов нагрузочных плунжеров для обеспечения их параллельности (по ГОСТ 21153.2-84 допускаемое отклонение от параллельности не должно превышать 0,02 мм).- the need for careful grinding of the ends of the loading plungers to ensure their parallelism (according to GOST 21153.2-84, the permissible deviation from parallelism should not exceed 0.02 mm).

Известно устройство для испытания образцов горной породы на сжатие (авторское свидетельство SU №667855, МПК G01N 3/08, опубл. 15.06.1979), содержащее корпус, нагрузочный плунжер, пуансон и опорный сферический шарнир. Опорный сферический шарнир компенсирует непараллельность торцевых поверхностей образца при нагружении, поэтому требования к параллельности торцевых поверхностей в данном устройстве могут быть снижены.A device for testing rock samples for compression (copyright certificate SU No. 667855, IPC G01N 3/08, publ. 06/15/1979), comprising a housing, a loading plunger, a punch and a spherical support hinge. The reference spherical hinge compensates for the non-parallelism of the end surfaces of the sample during loading, so the requirements for parallelism of the end surfaces in this device can be reduced.

К недостатку устройства относится то, что оно не обеспечивает режим задаваемой деформации при нагружении образца горной породы вследствие плоскопараллельного взаимного перемещения опорных поверхностей сферического шарнира и пуансона, так как опорный сферический шарнир имеет возможность поворота при нагружении образца горной породы. При этом нагружаемые плоскости образца горной породы смещаются друг относительно друга в горизонтальной плоскости и не остаются параллельными. Режим с задаваемой нагрузкой применительно к неоднородным и трещиноватым горным породам снижает точность получаемых показателей прочности из-за преждевременного разрушения более слабого участка образца горной породы.A disadvantage of the device is that it does not provide a mode of preset deformation when loading a rock specimen due to plane-parallel mutual displacement of the supporting surfaces of the spherical hinge and punch, since the supporting spherical hinge has the ability to rotate when loading the rock sample. In this case, the loaded planes of the rock sample are displaced relative to each other in the horizontal plane and do not remain parallel. The mode with a given load as applied to heterogeneous and fractured rocks reduces the accuracy of the obtained strength indicators due to the premature destruction of a weaker section of the rock sample.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для испытания образцов горной породы на сжатие (патент RU №2016394, МПК G01N 3/08, опубл. 15.07.1994), содержащее корпус, установленные в корпусе соосно нагрузочный плунжер с возможностью перемещения в направляющих корпуса, шарнирный элемент и пуансон, выполненные с плоскими опорными плоскостями, обеспечивающими взаимодействие с образцом горной породы. Шарнирный элемент выполнен в виде шарового сегмента, высота которого превышает радиус его сферы, диаметр его плоской поверхности, предназначенной для взаимодействия с образцом горной породы, равен диаметру пуансона. Устройство снабжено стопорным элементом, установленным на нагрузочном плунжере, с возможностью контактирования его с поверхностью шарового сегмента в области, расположенной между его плоской и параллельной ей диаметральной поверхностями.The closest in technical essence is a device for testing rock samples for compression (patent RU No. 2016394, IPC G01N 3/08, publ. 07.15.1994), comprising a housing, a coaxially loaded plunger installed in the housing with the ability to move in the housing guides, hinged element and punch made with flat supporting planes, providing interaction with the rock sample. The hinge element is made in the form of a spherical segment, the height of which exceeds the radius of its sphere, the diameter of its flat surface, designed to interact with the rock sample, is equal to the diameter of the punch. The device is equipped with a locking element mounted on the load plunger, with the possibility of contacting it with the surface of the spherical segment in the area located between its flat and diametrical surfaces parallel to it.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

- во-первых, ограниченные технологические возможности, так как устройство позволяет определить значение предела прочности на разрушение сжатием образца горной породы, при этом оно не позволяет определить значение осевого и поперечного перемещения образца горной породы в процессе создания осевой нагрузки на образец горной породы до его разрушения, что не позволяет определить Модуль Юнга, коэффициент Пуансона и коэффициент внутреннего трения вследствие рассыпания образца при разрушении;- firstly, limited technological capabilities, since the device allows you to determine the value of the tensile strength by compression of a rock sample, while it does not allow to determine the value of the axial and lateral movement of the rock sample in the process of creating an axial load on the rock sample before its destruction that does not allow to determine the Young's modulus, the Punch coefficient and the coefficient of internal friction due to scattering of the sample upon failure;

- во-вторых, отсутствие взаимной фиксации между пуансоном и шарнирным элементом приводит к смещению центров сжатия образца горной породы сверху и снизу, что приводит на 10-20% к снижению точности результатов испытания прочности на сжатие в момент разрушения образца горной породы и получению последующих ошибочных расчетов;- secondly, the lack of mutual fixation between the punch and the hinge element leads to a shift in the centers of compression of the rock sample from above and below, which leads to a 10-20% decrease in the accuracy of the results of testing the compressive strength at the time of destruction of the rock sample and the subsequent erroneous calculations;

- в-третьих, отсутствие центровки плоскопараллельного перемещения плоских опорных поверхностей шарнирного элемента и пуансона относительно образца горной породы при его нагружении не обеспечивает значение задаваемой нагрузки на образец горной породы при его сжатии;- thirdly, the lack of alignment of the plane-parallel movement of the flat supporting surfaces of the hinge element and the punch relative to the rock sample when it is loaded does not provide the value of the specified load on the rock sample when it is compressed;

- в-четвертых, при разрушении образец горной породы распадается на мелкие осколки, что приводит к снижению безопасности при проведении испытания, а также к необходимости уборки после разрушения каждого образца, что снижает культуру производства.- fourthly, upon destruction, the rock sample breaks up into small fragments, which leads to a decrease in safety during the test, as well as to the need for cleaning after the destruction of each sample, which reduces the production culture.

Техническими задачами изобретения являются расширение технологических и функциональных возможностей устройства, повышение точности результатов испытания образцов горной породы на сжатие, повышение безопасности при проведении испытания, а также повышение культуры производства.The technical objectives of the invention are the expansion of technological and functional capabilities of the device, improving the accuracy of the test results of rock samples for compression, improving safety during testing, as well as improving the culture of production.

Технические задачи решаются устройством для испытания образцов горной породы на сжатие, содержащим корпус, установленные в корпусе соосно нагрузочный плунжер с возможностью перемещения в направляющих корпуса, шарнирный элемент и пуансон, выполненные с плоскими опорными плоскостями, обеспечивающими взаимодействие с верхним и нижним концами образца горной породы.Technical problems are solved by a device for testing rock samples for compression, comprising a housing, a coaxially loaded plunger installed in the housing with the possibility of movement in the housing guides, a hinge element and a punch made with flat supporting planes that provide interaction with the upper and lower ends of the rock sample.

Новым является то, что устройство снабжено обечайкой в форме цилиндра, выполненной из термоусадочного материала, обеспечивающей размещение образца горной породы и герметичное соединение с наружными концевыми участками шарнирного элемента и пуансона, снаружи шарнирный элемент и пуансон жестко закреплены верхним и нижним кольцами, кольца зафиксированы двумя винтами, при этом винты установлены в отверстия верхнего кольца и ввернуты в резьбовые отверстия нижнего кольца и размещены под углом 180° относительно друг друга, при этом верхнее кольцо шарнирного элемента и нижнее кольцо пуансона снабжены дополнительными отверстиями, обеспечивающими установку стержня, причем в дополнительном отверстии нижнего кольца пуансона установлен датчик осевого перемещения образца горной породы, при этом посередине образца горной породы обечайка стянута цепью, оснащенной на концах зажимами с отверстиями, причем одно из отверстий зажима снабжено датчиком поперечного перемещения образца горной породы со штырем, установленным в отверстиях зажимов, при этом датчики осевого и поперечного перемещения оснащены электрическими проводами для передачи данных на персональный компьютер.What is new is that the device is equipped with a cylinder-shaped shell made of heat-shrink material, which ensures rock specimen placement and tight connection with the outer end sections of the hinge element and punch, the hinge element and punch are rigidly fixed by the upper and lower rings, the rings are fixed with two screws while the screws are installed in the holes of the upper ring and screwed into the threaded holes of the lower ring and placed at an angle of 180 ° relative to each other, while the upper the hinge element’s face and the lower punch ring are provided with additional holes for the rod to be installed; moreover, an axial displacement sensor of the rock sample is installed in the additional hole of the lower punch ring, while the shell is pulled in the middle of the rock sample by a chain equipped with clamps with holes at the ends, one of the holes of the clamp is equipped with a sensor for lateral movement of the rock sample with a pin installed in the holes of the clamps, while the axial and transverse sensors The movements are equipped with electric wires for transferring data to a personal computer.

На фиг. 1 схематично в поперечном разрезе изображено устройство для испытания образцов горной породы на сжатие.In FIG. 1 schematically in cross section shows a device for testing rock samples for compression.

На фиг. 2 схематично в поперечном разрезе, повернутом на 90°, изображено устройство для испытания образцов горной породы на сжатие.In FIG. 2 schematically in a cross section rotated through 90 °, shows a device for testing rock samples for compression.

На фиг. 3 изображено сечение А-А устройства для испытания образцов горной породы на сжатие.In FIG. 3 shows section AA of a device for compressing rock samples.

На фиг. 4 изображено сечение Б-Б устройства для испытания образцов горной породы на сжатие.In FIG. 4 shows a section BB of the device for testing rock samples for compression.

Устройство для испытания образцов горной породы на сжатие содержит корпус 1 (фиг. 1), установленные в корпусе соосно нагрузочный плунжер 2, шарнирный элемент 3 и пуансон 4. Нагрузочный плунжер 2 имеет возможность перемещения в направляющих 5 корпуса 1.A device for testing rock samples for compression includes a housing 1 (Fig. 1), a coaxially loaded plunger 2, a hinge element 3 and a punch 4 installed in the housing, the loading plunger 2 can be moved in guides 5 of the housing 1.

Шарнирный элемент 3 и пуансон 4 выполнены с плоскими опорными плоскостями 6 и 7 соответственно, обеспечивающими взаимодействие с верхним и нижним концами образца горной породы 8 (керн) длиной - L.The hinge element 3 and the punch 4 are made with flat supporting planes 6 and 7, respectively, providing interaction with the upper and lower ends of the rock sample 8 (core) length L.

Устройство снабжено обечайкой 9 в форме цилиндра, выполненной из термоусадочного материала, обеспечивающей размещение образца горной породы 8 и герметичное соединение с наружным концевым участком 10 шарнирного элемента 3 и с наружным концевым участком 11 пуансона 4.The device is equipped with a shell 9 in the form of a cylinder made of heat-shrinkable material, which ensures the placement of the rock sample 8 and is tightly connected to the outer end section 10 of the hinge element 3 and to the outer end section 11 of the punch 4.

Термоусадочный материал применяют в виде рукава по ГОСТ 25951-83 «Пленка полиэтиленовая термоусадочная».Shrink material is used in the form of a sleeve according to GOST 25951-83 "Heat-shrink polyethylene film".

Снаружи шарнирный элемент 3 и пуансон 4 жестко закреплены верхним 12 и нижним 13 кольцами соответственно, например, с помощью сварного соединения.Outside, the hinge element 3 and the punch 4 are rigidly fixed by the upper 12 and lower 13 rings, respectively, for example, using a welded joint.

Верхнее 12 и нижнее 13 кольца зафиксированы двумя винтами 14 и 15, что предотвращает взаимное радиальное смещение шарнирного элемента 3 и пуансона 4.The upper 12 and lower 13 rings are fixed with two screws 14 and 15, which prevents mutual radial displacement of the hinge element 3 and the punch 4.

Винты 14 и 15 установлены в отверстия верхнего кольца 12 и ввернуты в резьбовые отверстия 18 и 19 нижнего кольца 13 и размещены под углом 180° (фиг. 3) относительно друг друга.Screws 14 and 15 are installed in the holes of the upper ring 12 and screwed into the threaded holes 18 and 19 of the lower ring 13 and placed at an angle of 180 ° (Fig. 3) relative to each other.

Верхнее кольцо 12 шарнирного элемента 3 и нижнее кольцо 13 пуансона 4 снабжены дополнительными отверстиями 20 (фиг. 2 и 3) и 21 соответственно.The upper ring 12 of the hinge element 3 and the lower ring 13 of the punch 4 are provided with additional holes 20 (Fig. 2 and 3) and 21, respectively.

Дополнительное отверстие 20 верхнего кольца 12 шарнирного элемента 3 и дополнительное отверстие 21 нижнего кольцо 13 пуансона 4 обеспечивают установку стержня 22.An additional hole 20 of the upper ring 12 of the hinge element 3 and an additional hole 21 of the lower ring 13 of the punch 4 provide the installation of the rod 22.

В дополнительном отверстии 21 нижнего кольца 13 пуансона 4 установлен датчик осевого перемещения 23 образца горной породы 8. Датчик осевого перемещения 23 имеет электрический провод «а» (фиг. 3) для передачи данных на персональный компьютер (ПК) (на фиг. 1-4 не показано).An axial displacement sensor 23 of the rock sample 8 is mounted in an additional hole 21 of the lower ring 13 of the punch 4. The axial displacement sensor 23 has an electric cable “a” (Fig. 3) for transmitting data to a personal computer (PC) (in Fig. 1-4 not shown).

Посередине образца горной породы 8 (L/2) обечайка 9 (фиг. 1 и 4) стянута цепью 24, оснащенной на концах зажимами 25' и 25 м (фиг. 4) с соответствующими отверстиями 26' и 26''. Одно из отверстий зажима, например отверстие 26' зажима 25', снабжено датчиком поперечного перемещения 27 (радиального расширения) образца горной породы 8. В отверстия 26' и 26'' соответствующих зажимов 25' и 25'' установлен штырь 28 (фиг. 4), имеющий возможность поперечного перемещения. Зажимы 25' и 25'' зафиксированы между собой пружиной 29 (фиг. 4).In the middle of the rock sample 8 (L / 2), the shell 9 (Figs. 1 and 4) is pulled together by a chain 24 equipped at the ends with clamps 25 'and 25 m (Fig. 4) with corresponding holes 26' and 26 ''. One of the holes of the clamp, for example, the hole 26 'of the clamp 25', is provided with a lateral displacement sensor 27 (radial expansion) of the rock sample 8. A pin 28 is installed in the holes 26 'and 26' 'of the respective clamps 25' and 25 '' (Fig. 4 ), with the possibility of transverse movement. Clips 25 'and 25' 'are fixed to each other by a spring 29 (Fig. 4).

Датчик поперечного перемещения 27 имеет электрический провод «б» (фиг. 4) для передачи данных на ПК.The transverse displacement sensor 27 has an electric wire "b" (Fig. 4) for transmitting data to a PC.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Перед проведением испытания согласно ГОСТу 21163.8-88 по п. 3.4 изготавливают образец горной породы 8 в виде цилиндра с соотношением L=2⋅d (фиг. 1),Before testing according to GOST 21163.8-88 according to p. 3.4, a sample of rock 8 is made in the form of a cylinder with a ratio of L = 2⋅d (Fig. 1),

где L - длина образца горной породы 8, мм;where L is the length of the rock sample 8, mm;

d - диаметр образца горной породы 8, мм. Например, испытываемый образец горной породы 8 имеет длину L=60 мм и диаметр d=30 мм.d is the diameter of the rock sample 8, mm For example, the test rock sample 8 has a length L = 60 mm and a diameter d = 30 mm.

Затем образец горной породы 8 устанавливают в обечайку 9, выполненную из термоусадочного материала в виде рукава, например, с внутренним диаметром 40 мм и длиной 100 мм. Образец горной породы 8 в обечайке 9 размещают симметрично так, чтобы обечайка 9 выступала по 20 мм от концов образца горной породы 8:Then, the rock sample 8 is installed in the shell 9 made of heat-shrinkable material in the form of a sleeve, for example, with an inner diameter of 40 mm and a length of 100 mm. The rock sample 8 in the shell 9 is placed symmetrically so that the shell 9 protrudes 20 mm from the ends of the rock sample 8:

100 мм - 60 мм - 20 мм - 20 мм=0.100 mm - 60 mm - 20 mm - 20 mm = 0.

Герметизируют с помощью обечайки 9 образец горной породы 8, наружный концевой участок 10 шарнирного элемента 3 и наружный концевой участок 11 пуансона 4.The rock sample 8, the outer end section 10 of the hinge element 3 and the outer end section 11 of the punch 4 are sealed with a shell 9.

Герметизацию осуществляют с помощью электрофена (на фиг. 1-4 не показано). Для этого нагретую воздушную струю электрофена направляют на обечайку 9 с расположенным в ней образцом горной породы 8. Вращают обечайку 9 по периметру и длине относительно нагретой воздушной струи электрофена. Электрофен применяют по ГОСТ 22314-84 «Электрофены бытовые. Общие технические условия».Sealing is carried out using an electric gun (not shown in Fig. 1-4). For this, the heated air jet of the electric gun is sent to the shell 9 with the rock sample located in it 8. Rotate the shell 9 around the perimeter and length relative to the heated air jet of the electric gun. Electrofen is used in accordance with GOST 22314-84 "Electrofen household. General specifications. "

В процессе нагревания обечайка 9 дает усадку и герметизирует образец горной породы 8 с наружным концевым участком 10 шарнирного элемента 3 и с наружным концевым участком 11 пуансона 4.During heating, the shell 9 shrinks and seals the rock sample 8 with the outer end portion 10 of the hinge element 3 and with the outer end portion 11 of the punch 4.

Далее фиксируют центры сжатия образца горной породы 8 от вращения сверху - шарнирного элемента 3 и снизу - пуансона 4. Для этого вставляют винты 14 и 15, расположенные под углом 180° (фиг. 3) относительно друг друга, в отверстия 16 (фиг. 1) и 17 верхнего кольца 12 и вворачивают винты 14 и 15 в резьбовые отверстия 18 и 19 нижнего кольца 13.Next, fix the centers of compression of the rock sample 8 from rotation from above - the hinge element 3 and below - the punch 4. To do this, insert the screws 14 and 15, located at an angle of 180 ° (Fig. 3) relative to each other, in the holes 16 (Fig. 1 ) and 17 of the upper ring 12 and screw the screws 14 and 15 into the threaded holes 18 and 19 of the lower ring 13.

Взаимная фиксация между пуансоном 4 и шарнирным элементом 3 осуществляется путем жесткой установки на них соответственно верхнего 12 и нижнего 13 колец с последующей стяжкой верхнего 12 и нижнего 13 колец двумя винтами 14 и 15. Это исключает смещение центров сжатия образца горной породы 8 между шарнирным элементом 3 сверху и пуансоном 4 снизу, что приводит к повышению точности результатов испытания прочности при одноосном сжатии в момент разрушения образца горной породы 8.Mutual fixation between the punch 4 and the hinge element 3 is carried out by rigidly installing on them the upper 12 and lower 13 rings, respectively, followed by the tightening of the upper 12 and lower 13 rings with two screws 14 and 15. This eliminates the shift of the centers of compression of the rock sample 8 between the hinge element 3 above and a punch 4 from the bottom, which leads to an increase in the accuracy of the results of testing the strength under uniaxial compression at the time of destruction of the rock sample 8.

Нагрузочный плунжер 2 (фиг. 1) с шарнирным элементом 3 плавно опускают в направляющих 5 до контакта с образцом горной породы 8 и прикладывают сжимающую нагрузку Р (например, от пресса), равную, например, 40,0 МПа. При этом за счет сжатия, которое осуществляется путем осевого перемещения шарнирного элемента 3 относительно неподвижного пуансона 4, происходит деформация образца горной породы 8. В результате геометрические размеры образца горной породы 8 с обечайкой 9 изменяются. При этом происходит следующее:The loading plunger 2 (Fig. 1) with the hinge element 3 is smoothly lowered in the guides 5 until it contacts the rock sample 8 and a compressive load P is applied (for example, from the press), equal to, for example, 40.0 MPa. In this case, due to compression, which is carried out by the axial movement of the hinge element 3 relative to the stationary punch 4, the deformation of the rock sample 8 occurs. As a result, the geometric dimensions of the rock sample 8 with the shell 9 change. When this happens the following:

- в осевом направлении стержень 22 (фиг. 2) совершает осевое перемещение в дополнительном отверстии 21 нижнего кольца 13 пуансона 4 относительно датчика осевого перемещения 23 образца горной породы 8, который по электрическому проводу «а» (фиг. 3) передает данные на ПК (на фиг. 1-4 не показано).- in the axial direction, the rod 22 (Fig. 2) makes axial movement in the additional hole 21 of the lower ring 13 of the punch 4 relative to the axial displacement sensor 23 of the rock sample 8, which transmits data to the PC via the electric wire “a” (Fig. 3) ( in Fig. 1-4 is not shown).

ПК обрабатывает полученный с датчика осевого перемещения 23 электрический сигнал и выводит на монитор ПК величину сжатия образца горной породы Δ а, Δа=2⋅мм=2,0⋅10-3 м;The PC processes the electrical signal received from the axial displacement sensor 23 and displays the compression value of the rock sample Δ a, Δa = 2⋅mm = 2.0⋅10 -3 m on the PC monitor;

- в радиальном направлении штырь 28 (фиг. 4) совершает поперечное перемещение в отверстии 26' зажима 25' относительно датчика поперечного перемещения 27 образца горной породы 8, который по электрическому проводу «б» передает данные на ПК. ПК обрабатывает полученный с датчика осевого перемещения 23 электрический сигнал и выводит на монитор ПК величину сжатия образца горной породы Δd=0,5 мм=0,5⋅10-3 м.- in the radial direction, the pin 28 (Fig. 4) transversely moves in the hole 26 'of the clamp 25' relative to the transverse displacement sensor 27 of the rock sample 8, which transmits data to the PC via the electric wire “b”. The PC processes the electrical signal received from the axial displacement sensor 23 and displays the compression value of the rock sample on the PC monitor Δd = 0.5 mm = 0.5⋅10 -3 m.

По полученным значениям Δ а и Δ d с помощью известных формул определяют:According to the obtained values of Δ a and Δ d using known formulas determine:

- модуль Юнга (модуль продольной упругости) - физическая величина, характеризующая свойства материала сопротивляться сжатию, растяжению;- Young's modulus (modulus of longitudinal elasticity) - a physical quantity characterizing the properties of the material to resist compression, stretching;

- коэффициент Пуансона (приложение сжимающей силы) - величина отношения относительного поперечного сжатия к относительному продольному растяжению. Этот коэффициент зависит от природы материала, из которого изготовлен образец.- Punch coefficient (application of compressive force) is the ratio of the relative transverse compression to the relative longitudinal tension. This coefficient depends on the nature of the material from which the sample is made.

Далее увеличивают сжимающую нагрузку Р на образец горной породы 8, и доводят нагрузку до разрушения образца горной породы 8. По величине сжимающей нагрузки Р, соответствующей разрушению, например, 720 МПа, судят о величине прочности горной породы при одноосном сжатии.Next, the compressive load P on the rock sample 8 is increased, and the load is brought to failure of the rock sample 8. The value of the compressive strength of the rock under uniaxial compression is judged by the value of the compressive load P corresponding to the destruction, for example, 720 MPa.

Предлагаемое устройство гарантированно обеспечивает значение задаваемой нагрузки через шарнирный элемент 3 на образец горной породы 8 при его сжатии за счет исключения плоско-параллельного перемещения опорных плоскостей шарнирного элемента 3 и пуансона 4 относительно образца горной породы 8, при его нагружении путем помещения образца горной породы 8, в обечайку 9 и герметизации образца горной породы 8 обечайкой 9 с наружными концевыми участками шарнирного элемента 3 и пуансона 4.The proposed device is guaranteed to provide the value of the specified load through the hinge element 3 on the rock sample 8 when it is compressed by eliminating plane-parallel movement of the supporting planes of the hinge element 3 and the punch 4 relative to the rock sample 8, when it is loaded by placing a rock sample 8, into the casing 9 and sealing the rock sample 8 with the casing 9 with the outer end sections of the hinge element 3 and the punch 4.

После разрушения образец горной породы 8 остается внутри обечайки 9. Наличие обечайки 9, выполненной из термопластичного материала, исключает распад на мелкие осколки образца горной породы 8 после разрушения и, как следствие, необходимость уборки осколков горной породы после разрушения каждого образца 8. Все это повышает безопасность при проведении испытания и культуру производства.After destruction, the rock sample 8 remains inside the shell 9. The presence of the shell 9 made of thermoplastic material eliminates the decay into small fragments of the rock sample 8 after destruction and, as a result, the need to clean rock fragments after the destruction of each sample 8. All this increases test safety and production culture.

Далее по значению предела прочности образца горной породы 8 при разрушении 720,0 МПа рассчитывают коэффициент внутреннего трения.Next, the value of the tensile strength of the rock sample 8 at destruction of 720.0 MPa calculate the coefficient of internal friction.

Предлагаемое устройство позволяет определять значения осевого и поперечного перемещения образца горной породы 8 в процессе создания осевой нагрузки на образец горной породы 8 до его разрушения, по которым рассчитывают Модуль Юнга и коэффициент Пуансона, а по значению предела прочности образца горной породы 8 при разрушении рассчитывают коэффициент внутреннего трения. Все это расширяет функциональные и технологические возможности устройства и делает его более совершенным по сравнению с наиболее близким аналогом.The proposed device allows you to determine the axial and lateral displacement of the rock sample 8 in the process of creating an axial load on the rock sample 8 until it is destroyed, according to which Young's modulus and Punch coefficient are calculated, and the internal coefficient is calculated from the tensile strength of the rock sample 8 friction. All this extends the functional and technological capabilities of the device and makes it more perfect in comparison with the closest analogue.

Предлагаемое устройство позволяет:The proposed device allows you to:

- расширить технологические и функциональные возможности устройства;- expand the technological and functional capabilities of the device;

- повысить точность результатов испытания образцов горной породы на сжатие;- increase the accuracy of the test results of rock samples for compression;

- повысить безопасность при проведении испытания;- increase safety during the test;

- повысить культуру производства при работе с устройством.- increase the culture of production when working with the device.

Claims (1)

Устройство для испытания образцов горной породы на сжатие, содержащее корпус, установленные в корпусе соосно нагрузочный плунжер c возможностью перемещения в направляющих корпуса, шарнирный элемент и пуансон, выполненные с плоскими опорными плоскостями, обеспечивающими взаимодействие с верхним и нижним концами образца горной породы, отличающееся тем, что устройство снабжено обечайкой в форме цилиндра, выполненной из термоусадочного материала, обеспечивающей размещение образца горной породы и герметичное соединение с наружными концевыми участками шарнирного элемента и пуансона, снаружи шарнирный элемент и пуансон жёстко закреплены верхним и нижним кольцами, кольца зафиксированы двумя винтами, при этом винты установлены в отверстия верхнего кольца и ввернуты в резьбовые отверстия нижнего кольца и размещены под углом 180° относительно друг друга, при этом верхнее кольцо шарнирного элемента и нижнее кольцо пуансона снабжены дополнительными отверстиями, обеспечивающими установку стержня, причем в дополнительном отверстии нижнего кольца пуансона установлен датчик осевого перемещения образца горной породы, при этом посередине образца горной породы обечайка стянута цепью, оснащённой на концах зажимами с отверстиями, причём одно из отверстий зажима снабжено датчиком поперечного перемещения образца горной породы с штырём, установленным в отверстиях зажимов, при этом датчики осевого и поперечного перемещения оснащены электрическими проводами для передачи данных на персональный компьютер.A device for testing rock samples for compression, comprising a housing, a coaxially loaded plunger installed in the housing with the ability to move in housing guides, a hinge element and a punch made with flat supporting planes, providing interaction with the upper and lower ends of the rock sample, characterized in that the device is equipped with a shell in the form of a cylinder made of heat-shrinkable material, which ensures the placement of a rock sample and a tight connection with the outer ends the hinge element and the punch, outside the hinge element and the punch are rigidly fixed by the upper and lower rings, the rings are fixed with two screws, while the screws are installed in the holes of the upper ring and screwed into the threaded holes of the lower ring and placed at an angle of 180 ° relative to each other, this upper ring of the hinge element and the lower ring of the punch are provided with additional holes for mounting the rod, and in the additional hole of the lower ring of the punch there is a sensor about movement of the rock specimen, while in the middle of the rock specimen the shell is pulled together by a chain equipped with clamps with holes at the ends, one of the clamp holes is equipped with a transverse motion sensor of the rock specimen with a pin mounted in the clamp holes, while axial and lateral displacement sensors equipped with electric wires for transferring data to a personal computer.
RU2019113413A 2019-04-30 2019-04-30 Device for testing rock samples for compression RU2714860C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113413A RU2714860C1 (en) 2019-04-30 2019-04-30 Device for testing rock samples for compression

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019113413A RU2714860C1 (en) 2019-04-30 2019-04-30 Device for testing rock samples for compression

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714860C1 true RU2714860C1 (en) 2020-02-19

Family

ID=69626168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019113413A RU2714860C1 (en) 2019-04-30 2019-04-30 Device for testing rock samples for compression

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2714860C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759529C1 (en) * 2021-04-26 2021-11-15 Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» Method for testing a rock sample for evaluating efficiency of thermal methods for enhancing oil recovery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU926566A1 (en) * 1980-09-05 1982-05-07 За витель Plant for testing mountain rock specimens for dynamic compression
SU1054724A1 (en) * 1982-07-27 1983-11-15 Коммунарский горно-металлургический институт Apparatus for strength testing of specimen under three-axial compression
RU2489699C1 (en) * 2012-01-17 2013-08-10 Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз" Well hardness gage
CN205808834U (en) * 2016-06-23 2016-12-14 贵州电力设计研究院 A kind of detection device for compression test of rock

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU926566A1 (en) * 1980-09-05 1982-05-07 За витель Plant for testing mountain rock specimens for dynamic compression
SU1054724A1 (en) * 1982-07-27 1983-11-15 Коммунарский горно-металлургический институт Apparatus for strength testing of specimen under three-axial compression
RU2489699C1 (en) * 2012-01-17 2013-08-10 Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз" Well hardness gage
CN205808834U (en) * 2016-06-23 2016-12-14 贵州电力设计研究院 A kind of detection device for compression test of rock

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759529C1 (en) * 2021-04-26 2021-11-15 Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» Method for testing a rock sample for evaluating efficiency of thermal methods for enhancing oil recovery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107389449B (en) A kind of filling in mine material compression property experimental provision and its experimental method
Munoz et al. Fracture energy-based brittleness index development and brittleness quantification by pre-peak strength parameters in rock uniaxial compression
US20210325318A1 (en) Methods and systems of testing formation samples using a rock hydrostatic compression chamber
CN104677727B (en) The hydraulic spring type direct tensile test spacing rock sample fixing device of spring assembly
US20010037687A1 (en) Compact hollow cylinder tensile tester
CN108106945A (en) A kind of non-homogeneous outer crowded load testing machine of casing and casing deformation computational methods
US11002647B2 (en) Stress test jig and stress test method
RU2714860C1 (en) Device for testing rock samples for compression
JP2000193572A (en) Test apparatus for evaluating durability of concrete, and durability evaluating method of concrete
US3505860A (en) Geological sample testing apparatus
Tariq et al. Li material testing-fermilab antiproton source lithium collection lens
JPH08285747A (en) Method and apparatus for shearing test in boring hole of soft rock bed
CN116577266A (en) Pipe corrosion fatigue limit testing device and method under corrosion and alternating load
CN220084501U (en) Loading device for rock sample type II fracture toughness test experiment
US5325722A (en) Split pipe testing device for the measurement of bond of reinforcement under controlled confinement
CN112198052A (en) Method for calculating tensile strength of rock under confining pressure condition and application
CN105403468A (en) Creep testing machine
CN209280475U (en) A kind of three axis loading devices for CT
US10024772B1 (en) Device and method for applying internal pressure to a hollow cylinder
RU2725530C1 (en) Bench for static tests of composite multilayer materials (versions)
CN114199705A (en) Device and method for dynamic shear test of coal rock material
CN107643221A (en) A kind of low speed light-gas gun impact test apparatus
Reddy et al. A partially destructive method for testing In-situ strength of concrete
RU2773418C1 (en) Device for compression testing of a material sample with hopkinson-kolsky bar
RU2025704C1 (en) Method and apparatus for testing tubular specimens for axial compression