SU1370241A1 - Устройство дл объемного сжати образцов горных пород - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей. Устр-во содержит обойму дл  размещени  образца 1 кубической формы в виде четырех жестко скрепленных одна с другой стенок 2, горизонтально установленную подвижную плиту 3 дл  нагруженн  образца 1 и пресс, св занный с горизонтальной плитой 3. Устр-во имеет дополнительную вертикально установленную плиту 4 дл  взаимодействи  со свободной гранью образца 1,гидроцилиндр 5 с поршнем и штоком 6, гидронасос 7 и регулируемый клапан 8 давлени . Гидронасос 7 и клапан 8 сообщены с подпоршневой полостью гидроцилиндра 5. Последний прикреплен к обойме, а шток 6 - к плите 4. Устр-во имеет индикаторы 11 перемещени  плит 3 и 4 и датчик 12 давлени . При активном нагружении образца происходит его сжатие по вертикальной оси Z и расширение в сторону гидроцилиндра 5 по оси X, по оси Y деформаци  отсутствует . Перемещение плит 3 и 4 регистрируетс  индикаторами 11, давление образца на стенки обоймы регистрируетс  датчиком 12. 3 ил. (Л

Description

2. 3

Л 9

ГО

фиг. 1

лу, в частности к устройствам дл  объемного сжати  образцов горных пород и определени  их деформационных и прочностных характеристик.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 показано предлагаемое

устройство дл  объемного сжати  обра- IQ щаетс , вытесн   из гидроцилиндра 5 зцов горных пород; на фиг. 2 - то же, масло через клапан 8 и трубопровод

вид

3 - то же,

20

25

вид сверху; на фиг сбоку.

Устройство содержит обойму дл  размещени  образца 1 горной породы кубической формы, вьшолненную в виде четьфех жестко скрепленных одна с другой стенок 2, горизонтально установленную подвижную плиту 3 дл  на- гружени  образца 1, дополнительную вертикально установленную подвижную плиту 4, гидроцилиндр 5, корпус которого прикреплен к стенкам 2 обоймы, а шток 6 - к дополнительной плите 4, гидронасос 7 и регулируемый клапан 8 давлени , соединенные трубопроводом 9 с подпоршневой полостью гидроцилиндра 5 и расширительным бачком 10, индикаторы 11 перемещени  подвижных плит 3 и 4, датчики 12 давлени , уста-30 новленные на всех стенках 2 обоймы, и пресс (не показан), соединенный с плитой 3.

Устройство работает следующим образом .

Во внутреннюю полость обоймы, образуемую четьфьм  неподвижным стенками 2, помещают образец 1 породы кубической формы. Подвод т к свободным гран м образца 1 подвижные плиты 3 и 4. Контактные поверхности стенок и 2 и плит 3 и 4 заранее смазывают разогретым битумом, а зазоры между образцом 1 и контактными поверхност ми заливают твердеющим цементно- песчаным составом. Устройство размещаетс  между плитами пресса (не показан ) , который через плиту 3 создает вертикальное нагружение образ9 в расширительный бачок 10. Переме щение плит 3 и 4 регистрируетс  индикаторами 11, давление образца 1 15 на стенки 2 замер етс  при помощи датчиков 12 давлени .

Дл  расчета напр жений, действующих на образец 1 породы, примен ют вертикально действующую силу Р ,горизонтальную силу Р, ,рассчитанные

исход  из сил и Рццц с учетом сил трени  в обойме, а также силу Р„ принимаемую по показани м датчиков давлени .

Силы Ру и Р определ ютс  следующим образом:

да 1 .

Регул тор клапана 8 устанавливают на заданное в данном эксперименте

50

Р.

цип х

Т

2

-пр

(О (2)

где Р

35

40

45

- усилие, развиваемое гидро 1 цилиндром 5;

Р - показание датчика 12 на

стенке 2, параллельной пл плите 4; РПР усилие, развиваемое прессом

Р - показание датчика 12 на сте ке 2, параллельной плите 3.

Деформации по вертикальной оси и деформации х по горизонталь ной замер ют индикатором 11.

Напр жени  по ос м определ ют по

вьфажени м

z

(а +,)

где а - длина ребра образца,

i

4()

(3)

(4)

давление Р

ЦНА

и гидронасосом 7 давление в гидроцилиндре 5 доводитс  до этой заданной величины. В зависимости от схемы нагружени  образца 1 возможен и такой вариант, когда давление Р

Цил

 вл етс  только пассивным.

т.е. гидронасос 7 не используетс ,

силой Pf,- происходит его сжатие по вертикальной оси Z и расширение в сторону гидроцилиндра 5 по оси X. По третьей оси Y деформации отсутствуют .

При этом плита 4 вместе со штоком 6 и поршнем гидроцилиндра 5 переме20

30

9 в расширительный бачок 10. Перемещение плит 3 и 4 регистрируетс  индикаторами 11, давление образца 1 15 на стенки 2 замер етс  при помощи датчиков 12 давлени .

Дл  расчета напр жений, действующих на образец 1 породы, примен ют вертикально действующую силу Р ,горизонтальную силу Р, ,рассчитанные

25

30

исход  из сил и Рццц с учетом сил трени  в обойме, а также силу Р„ принимаемую по показани м датчиков давлени .

Силы Ру и Р определ ютс  следующим образом:

цип х

Т

2

-пр

(О (2)

где Р

- усилие, развиваемое гидро- цилиндром 5;

Р - показание датчика 12 на

стенке 2, параллельной пли- плите 4; РПР усилие, развиваемое прессом;

Р - показание датчика 12 на стенке 2, параллельной плите 3.

Деформации по вертикальной оси и деформации х по горизонтальной замер ют индикатором 11.

Напр жени  по ос м определ ют по

вьфажени м

z

(а +,)

(3)

где а - длина ребра образца,

i

4()

(4)

55

G,

а (S

(5)

По полученным значени м напр жений и деформаций получают величины модулей упругости и деформации, коэффициента Пуансона и другие характеристики испытьшаемой породы. По предельным значени м G и соответствующим им (5 стро т паспорт прочности породы.

Расширение функциональных возможностей достигаетс  за счет обеспечени  моделировани  напр женно-деформационного процесса в массиве пород вблизи прот женного обнажени . При этом соблюдаютс  услови  геометрического , динамического и кинематического подоби  процессов в образце и в массиве за исключением масштабных факторов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  объемного сжати  образцов горных пород, содержащее

   3 12 .П 11 5

   обойму дл  размещени  образца кубической формы Б виде четырех жестко скрепленных одна с другой стенок, горизонтальную подвижную плиту дл  нагружени  образца и пресс, св занный с горизонтальной плитой, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , оно снабжено дополнительной вертикально установленной плитой дл  взаимодействи  со свободной гранью образца, гидроцилиндром с Поршнем и штоком, гидронасосом и регулируемым клапаном давлени , сообщенными с подпоршневой полостью гидроцилиндра , индикаторами перемещени  обеих плит и датчиками давлений, св занными со стенками обоймы, при этом

   корпус гидроцилиндра прикреплен к обойме, а шток - к дополнительной плите.

   /

   Фиг. 2

   Фи.З