SU1303882A1 - Установка дл длительных статических испытаний горных пород - Google Patents

Abstract

Изобретение отндситс  к области исследовани  горных пород. Установка позвол ет повысить точность испытаний за счет стабилизации боковых деформаций образца 9 при изменени х температуры окружающей среды. Дл  этого в аккумул торном сосуде (АС) 1 1 осе§ае (Л СО 00 с

Description

с рабочей жидкостью размещены электронагреватели (Э) 2 и 3. Герметична  камера 10 дл  испытани  образца соединена с АС 1 и сообщена с источником давлени  в виде насосной стан- 1ЩИ 12. Электронный блок 19 управлени  нагрузкой соединен с измерителем 8 поперечных деформаций образца 9 и подключен к Э 2 и 3, которые деист- вуют независимо. Заполн етс  от насоса 12 рабочей жидкостью камера 10, Затем переключателем 15 подключаетс  к источнику 16 электропитани  Э 3. Электрическа  мощность в Э 3 рассчи- тьшаетс  таким образом, чтобы он при посто нной работе нагрел жидкость в АС 1 до 35-40 С. Затем образцу 9 передаетс  осевое давление плунже .-

Изобретение относитс  к физико- механическим исследовани м горных пород в лабораторных услови х, в частности к исследованию бокового распора горных пород.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности испытаний за счет стабилизации боковых деформаций образца при изменени х температуры окруркаю- щей среда..

На чертеже изображена установка дл  длительных статических испытаний горных пород.

Установка содержит узел стабили зации нагрузки, включающий аккумул - торный сосуд 1, заполненньй рабочей жидкостью, например компрессорным маслом (не показано), погруженные в жидкость основной 2 и дополнительный 3 электронагреватели, подключенные через электровводы в крьпике аккумул торного сосуда 1 к выходам 4 и 5 усилител  6 электронного блока управле- НИЛ нагрузкой с возможностью их независимого действи . Ко входу усилител  6 подключен выход тензометричес- кой мостовой схемы 7, одним из плечей которой  вл етс  измеритель В поперечных деформаций образца 9, помещенного в испытательную герметичную камеру 10. Гидравлическа  св зь аккумул торного сосуда 1 с камерой 10 осу

ром 18, Одновременно образец нагружаетс  боковым давлением с помощью насоса 12 при условии предотвращени  деформаций бокового выдавливани  образца . Т.е. поддерживаетс  нулева  поперечна  деформаци , контролируема  Мостовой схемой 7 блойа 19. При длительных испытани х образца 9 в нем развийаютс  процессы ползучести в поперечном направлении. При этом происходит разбаланс схемы 7, и релейные элементы усилител  подключают к цепи питани  Э 2. Таким образом электронный блок 19 выполн ет две функции: регулирование бокового давлени  иподдержание посто ннойдеформации образца, стабилизаци  боковогодав- лени  при длительных нагрузках . 1 ил.

.

0

ществл етс  через трубопровод 11 и начальное рабочее давление в камере 10 создаетс  с помощью источника давлени , например насосной станции. 12. Осевое давление на образец 9 в испытательной камере 10 создаетс  через канал 13 от источника давлени  (не показан). Установка также содержит манометр 14 дл  измерени  и визуального контрол  давлени  жидкости в испытательной камере 10, переключатель 15 дл  переключени  электронагревателей 2 и 3 на ручной режим работы с подключением источника 16 электропитани , средство .измерени  осевой нагрузки на образец 9 в виде манометра 17, средство создани  осевой нагрузки на образец в виде плунжера 18.

Электронный блок 19 управлени  нагрузкой с обратной св зью включает тензометрическую мостовую схему 7, соединенную с усилителем 6, переключатель 15 дл  подключени  электронагревателей 2 и 3 и источник 16 электропитани .

Установка работает следующим об- .разом.

Первый этап - подготовка установки к работе. Гидравлическа  система, состо ща  из аккумул торного сосуда 1, трубопровода 11 и рабочей полости испытательной камеры 10 с образцом породы 9 заполн етс  рабочей жидкостью от насосной станции 12. После эт ого переключатель 15 перевод т в правое по схеме, положение (ручной режим работы), а нагреватель 3 при этом подключаетс  к источнику 16 электропитани . Электрическа  мощность нагревател  3 рассчитываетс  таким образом, чтобы он при посто нной работе нагрел жидкость в аккуму- л торном сосуде 1 до 35-40°С (на 15- 20 С вьше температуры окружающей среды ) . Таким образом, до проведени  испытаний (нагружение образца) в аккумул торном сосуде 1 поддерживаетс  указанна  повьшенна  температура. Температура жидкости в испытательной камере 10 при этом измен етс  весьма незначительно, так как трубопровод 1 имеет небольшое сечение и относительно .большую длину.

Второй этап - погружение образца 9 до расчетной величины осевого давлени . Вначале производитс  баланс тензометрической мостовой схемы 7 и проверка работы усилител  6. Затем нагружение образца 9 производитс  вручную. Через канал 13 от источника осе вого давлени  подаетс  под давлением рабоча  жидкость, через плунжер 18 осевое давление передаетс  образцу 9. Одновременно с осевым давлением образец нагружаетс  боковым давлением , создаваемым жидкостью с помощью насоса 12 при условии предотвра щени  деформаций бокового вьщавлива- ни  образца, т.е. поддержани  нулевого значени  поперечной деформации, контролируемого по гальванометру мостовой схемы 7. .

Третий этап - длительна  вьщержка образца под посто нным осевым давлением и сохранением услови  посто нства поперечных деформаций образца. Переключатель 15 устанавливают в левое (по схеме) положение (автоматический режим работы). При этой релейные элементы усилител  подают на выходы усилител  следующие сигналы.

. При нулевой деформации образца

(баланс тензометрической схемы) к цепи питани  подключен нагреватель 3. Температура жидкости в аккумул торном сосуде на 15-20° С вьщге тем- пературы окружающей среды.

При длительной выдержке образца в нем развиваютс  процессы ползучести в поперечном направлении. При увеличении поперечных деформаций образца 9 происходит разбаланс тензометрической мостовой схемы и релейные элементы усилител  подключают к цепи питани  второй нагреватель 2, что вызывает дополнительное повышение температуры жидкости в аккумул торном сосуде и увеличение ее объема т.е. повышение давлени  в сосуде 1 и камере 10. Деформации образца снова станов тс  равными начальным, осуществл етс  баланс мостовой схемы и отключение от цепи питани  нагревател  2. Нагреватель 3 при этом остаетс  посто нно включенным в цепь питани ,

При длительных испытани х температура окружающей среды измен етс . При понижении температуры жидкости в камере боковое давление на образец 9 падает. Последний начинает расшир тьс  и необходимое дл  стабилизации повышение давлени  при этом осуществл етс , как указано вьш1е. При повышении температуры окружающей среды температура жидкости в камере 10 увеличиваетс , боковое давление на образец возрастает, поперечные деформации образца уменьшаютс . Происходи разбаланс мостовой схемы 7 (противоположного знака по сравнению с п, 3) при котором релейные элементы усилител  отключают от цепи питани  оба нагревател  2 и 3, Температура жидкости в аккумул торном сосуде 1 снижаетс , что ведет к уменьшению ее объема и давлени  жидкости в камере. При балансе мостовой схемы релейные элементы усилител  включают нагреватель 3.

Аналогично работает установка и при испытани х пород на ползучесть при объемном сжатии. Так как начальный объем жидкости благодар  предварительному повьш енрпо температуры в аккумул торном соч:уде больше, чем при температуре окружающей среды, то при увеличении объема образца 9 происходит отключение обоих нагревателей 2 и 3 от усилител  и понижение температуры жидкости в аккумул торном сосуде 1 до величины, меньшей началь- н ой, т.е, объем жидкости становитс  меньше по сравнению с первоначальным объемом, что позвол ет поддерживать боковое давление посто нным, В известной установке (прототип) объем жидкости не может быть меньшим на51

чального объема, что исключает возможность проведени  подобных испытаний .

Таким образом, электронный блок 19 устройства (датчики, мостова  схема, усилитель и нагреватели) выполн ет две функции:

регулирование бокового давлени  на образец и поддержание посто нной деформации образца при процессах ползучести и релаксацииj

стабилизаци  бокового давлени  на образец при длительных испытани х после окончани  процессов пос зучести и релаксации, включа  и температур- ную стабилизацию.

Услови  испытаний.

Образцы горной породы (мергель) диаметром 36 мм и высотой 70 мм помещались в камеру бокового распора (КБР), изготовленную на ОЭЗ ВНИМИ. На образцы монтировались датчики 8 поперечных деформаций. Вьшоды от датчиков были соединены с мостовой тен- зометрической схемой 7, подключенной к усилителю. Осевое давление на

давление

образцы бьшо равным 50 кгс/см . Длительность испытаний 7 сут. Температура окружающей среды (комнатна  тем пература) измен лась при испытани х от +18 до

+2Ъ°С,

Начальна  температура окружающей среды +18 С, Перед испытанием температура жидкости в аккумул торном сосуде бьша доведена до +30 С. Температура жидкости в аккумул торном сосуде 1 после создани  необходимого дл  предотвращени  поперечных деформаций образца бокового давлени  +34°С. При повьшении температуры окружающей среды до +23°С электронный блок 19 отключал оба нагревател , и температура жидкости в аккумул торно сосуде t снизиласт до 32°С, что обеспечило нулевую деформацию образца 9 породы и снижение бокового давлени .

Редактор А.Долинич

Составитель В.Петрова Техред И,Попович

1299/42

Тидаж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Изменение поперечных деформаций образца при включении и выключении дополнительного нагревател  составл ло +1.10, т.е. было в 8 раз меньше чем на базовой установке.

Изменение температуры окружающей среды практически не повлекло за собой изменение осевого давлени  на образец (колебани  осевого давлени  при работе нагревател  были в пределах +0,3 кгс/см, т.е. в 13 раз меньше , чем при испытании на базовой установке).

Установка обеспечивает повышение стабильности нагрузок и деформаций образцов пород при их длительных испытани х.

Ф

ормула изобретени 

Установка дл  длительных статических испытаний горных пород, содержаща  средства создани  осевой нагрузки на образец испытуемой горной породы, узел стабилизации нагрузки, включающий аккумул торньш сосуд с электронагревателем, электронный блок управлени  нагрузкой с обратной св зью и соединенные с ним средства измерени  нагрузки на образец, о тличающа с  тем, что, с целью повышени  точности испытаний за счет стабилизации боковых деформаций при изменени х температуры окружающей среды, она снабжена соединенной с аккумул торным сосудом герметичной камерой дл  размещени  образца , сообщенным с камерой источником давлени , установленным в аккумул торном сосуде дополнительным электронагревателем , соединенным с электронным блоком управлени  нагрузкой, измерителем поперечных деформаций образца , причем электронагреватели подключены к электронному блоку управлени  нагрузкой с возможностью их независимого действи .

Корректор А.Зимокосов

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Установка для длительных статических испытаний горных пород, содержащая средства создания осевой нагрузки на образец испытуемой горной породы, узел стабилизации нагрузки, включающий аккумуляторный сосуд с· электронагревателем, электронный блок управления нагрузкой с обратной связью и соединенные с ним средства измерения нагрузки на образец, о т30 личающаяся тем, что, с целью повышения точности испытаний за счет стабилизации боковых деформаций при изменениях температуры окружающей среды, она снабжена соединен35 ной с аккумуляторным сосудом герметичной камерой для размещения образца, сообщенным с камерой источником давления, установленным в аккумуляторном сосуде дополнительным электро40 нагревателем, соединенным с электронным блоком управления нагрузкой, измерителем поперечных деформаций образца, причем электронагреватели подключены к электронному блоку управ45 ления нагрузкой с возможностью их независимого действия.