SU1425328A1

SU1425328A1 - Installation for testing rock specimens

Info

Publication number: SU1425328A1
Application number: SU874199347A
Authority: SU
Inventors: Евгений Васильевич Лодус
Original assignee: Е.В.Лодус
Priority date: 1987-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1988-09-23

Abstract

Изобретение относитс к горному делу. Цель изобретени - приближение условий испытани к забойным путем деформировани образца сжимающими и раст гивакщими нагрузками с независимой разгрузкой по ос м деформировани , деформирование образца при пропорциональном изменении осевых и боковых деформаций и независимое регу лирование боковых деформаций. В осевом отверстии корпуса 1 установлен опорный вкладыш 2 дл образца 6 с торцовьм 3 и боковыми 4 и 5 захватами . Соосно с захватом 3 установлен гидродомкрат (ГД) 7 двухстороннего действи со штоком 8. Соосно с ГД 7 установлен с возможностью осевого перемещени второй ГД 9 двухсторонThe invention relates to mining. The purpose of the invention is to approximate test conditions to downhole by deforming the specimen with compressive and tensile loads with independent unloading along the deformation axis, deforming the specimen with proportional variation of axial and lateral deformations and independent regulation of lateral deformations. In the axial hole of the housing 1 there is a support insert 2 for sample 6 with end 3 and side 4 and 5 grippers. Coaxially with gripper 3 is installed hydraulic jack (DG) 7 of bilateral action with rod 8. Coaxially with DG 7 installed with the possibility of axial movement of the second DG 9 doubles

Description

(Л(L

него действи , шток 10 которого соединен со штоком В и захватом i. На корпусе 1 установлены Фиксаторы 11 и 12 положени ГД 9 и штока 10. Механизм нагружени каждого из захватов 4 и 5 выполнен в виде пары винтов : 13 И 14, св занных шестерн ми 15. I Винты 13 контактируют с захватами 4 j и 5, а винты 14 соединены с ГД 9. Полости ГД 7 и 9 св заны с источником 16 давлени . При перемещении штоков 8 и 10 на образце 6 создаетс осева нагрузка. При заданной осевой деформации образца 6 фиксатором 12 стопор т шток 10, удал ют фиксатор 11 и подают давление в ГД 9. Перемещение ГД 9 вместе с винтами 14 относительно штоков 8 и 10 передаетс через шестерни 15 и винты 13 захватам 4 и 5. Мен фиксаторы 11 и 12, провод т- частичную осевую и боковую разгрузки образца 6. Дл пропорционального изменени боковых и осевых деформаций дополнительными фиксаторами 21 и 22 стопор т шток 10 относительно ГД 9. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.It has an action, the stem 10 of which is connected to the stem B and the clamp i. The casing 1 is fitted with Cams 11 and 12 of the positions of the CG 9 and the rod 10. The loading mechanism of each of the grips 4 and 5 is made in the form of a pair of screws 13 and 14 connected by gears 15. I Screws 13 are in contact with the grips 4 j and 5, and the screws 14 are connected to the DG 9. The cavities of the DG 7 and 9 are connected to the pressure source 16. When moving the rods 8 and 10 on the sample 6 creates an axial load. For a given axial deformation of the sample 6 with the retainer 12, the stopper and the rod 10 are removed, the retainer 11 is removed and pressure is applied to the HD 9. The displacement of the HD 9 with the screws 14 relative to the rods 8 and 10 is transmitted through gears 15 and screws 13 to the clamps 4 and 5. 11 and 12, wire t is partial axial and lateral unloading of sample 6. For proportional change in lateral and axial deformations with additional fixators 21 and 22, stopper and rod 10 are relative to DG 9. 2 Cp. f-ly, 1 ill.

1one

Изобретение относитс к горному делу5 к установкам дл испытани образцов горчых пород на прочность при сложном напр женном состо нии.The invention relates to a mining 5 for installations for testing the strength rock samples of a complex under complex stress conditions.

Цель изобретени - приближение условий испытани к забойным путем деформировани образца сжимающими и раст гивающими нагрузками с независимой разгрузкой по ос м деформирова- ни , деформирование образца при пропорциональном изменении осевых и боковых деформаций и независимое регулирование боковых деформаций.The purpose of the invention is to approximate test conditions to downhole by deforming a specimen with compressive and tensile loads with independent unloading along deformation axes, deforming the specimen with proportional variation of axial and lateral deformations and independent regulation of lateral deformations.

На чертеже показана схема уставов- ки дл испытани образцов горных пород .The drawing shows a set-up for testing rock samples.

Установка содержит корпус 1 с отверстием в его торцеf опорньш вкладыш 2, установленный в отверстии корпу- са 1, торцовый захват 3 и боковые захваты 4 и 5 дл образца 6, первый гидродомкрат 7 двустороннего действи со штоком 8, закрепленный в корпусе 15 второ.й гидродомкрат 9 двусто- роннего действи со штоком 10, установленный в корпусе 1 с возможностью перемещени соосно гидродомкрату 7, установленные в корпусе 1 фиксаторы 11 и 12 положени гидродомкрата 9 и его ,.,штока 10 соответственно относительно корпуса 1, механизм нагружени боковых захватов 4 и 5;, выполненный дл каждого из боковых захватов 4 и 5 в виде двух винтов 13 и 14 кинематически св занных один с другим парой шестерен 15, и источник 16 давлени среды, соединенный посредством вентилей 17-20 с полост ми гидродомкратов 7 и 9. Винты 13 механизма нагружени контактируют с соответствующими боковыми захватами 4 и 5, а винты 14 соединены с гидродомкратом 9. Шток 10 гидродомкрата 9 соединен одним концом со штоком 8 гидродомкрата 7, а вторым концом - с торцовым захватом 3,The installation includes a housing 1 with a hole in its face, a supporting insert 2 installed in the opening of the housing 1, an end gripper 3 and side grippers 4 and 5 for sample 6, a first hydraulic jack 7 double acting with a rod 8 fixed in the housing 15 second. hydraulic jack 9 with two-sided action with stem 10, mounted in housing 1 with the ability to move coaxially with hydraulic jack 7, clamps 11 and 12 in position of hydraulic jack 9 mounted on housing 1, and its stem 10 relative to body 1, loading mechanism of side grippers 4 and5; made for each of the side grippers 4 and 5 in the form of two screws 13 and 14 kinematically connected to one another pair of gears 15, and a source 16 of fluid pressure, connected by means of valves 17-20 to the jacks of hydraulic jacks 7 and 9. Screws 13 of the loading mechanism are in contact with the respective side grippers 4 and 5, and the screws 14 are connected to the hydraulic jack 9. The hydraulic jack 10 of the hydraulic jack 9 is connected at one end to the hydraulic jack 8 of the hydraulic jack 7, and the second end to the mechanical gripper 3,

Установка также содержит дополнительный фиксатор положени штока 10 относительно гидродомкрата 9 в виде гаек 21 и 22, установленных на штоке 10, приспособлени 23 дл вращени винтов 13 механизма нагружени и элемент 24, например буровую штангу, дл воздействи на образец 6.The installation also contains an additional lock of the position of the rod 10 relative to the hydraulic jack 9 in the form of nuts 21 and 22 mounted on the rod 10, tools 23 for rotation of the screws 13 of the loading mechanism and element 24, for example a drill rod, for acting on the sample 6.

Установка работает следующим образом .The installation works as follows.

Дл осевого нагружени образца 6 фиксатором 11 стопор т гидродомкрат 9 относительно корпуса 1 и подают давление от источника 16 через вентили 19 или .20 в соответствующие полости гидродомкрата 7, создава раст гивающую или сжимаюпхую нагрузку на образце 6 путем перемещени штоков 8 и 10 и торцового захвата 3. При достижении заданной осевой деформации фиксатором 12 стопор т штоки 8 и 10 относительно корпуса 1 и приступа ют к нагружению образца 6 боковой нагрузкой . Дл этого удал ют фиксатор 11 и через вентили 17 или 18 подают жидкость под давлением в соответствующие полости гидродомкрата 9. При этом гидродомкрат 9 смещаетс от31/For axial loading of sample 6 with locking device 11, lock hydraulic jack 9 relative to housing 1 and supply pressure from source 16 through valves 19 or .20 into the corresponding cavities of hydraulic jack 7, creating tensile or compressive load on sample 6 by moving rods 8 and 10 and face gripping 3. Upon reaching a predetermined axial deformation by the latch 12, the stopper t rods 8 and 10 are in relation to the housing 1 and begin to load the sample 6 with a lateral load. To do this, the retainer 11 is removed and through the valves 17 or 18, fluid is supplied under pressure into the corresponding cavities of the hydraulic cylinder 9. In this case, the hydraulic jack 9 is displaced from 31 /

носительно UITOKOB 8, 10 и корпуса 1 в том или ином направлении и перемещает винты 14 в осевом направлении. Винты 14 вращают пары шестерен 15, а шестерни 15 перемещают винты 13 в осевом направлении и путем перемещени боковых захватов А и 5 деформируют образец 6 сжимающими или раст гивающими нагрузками. После достижени заданного напр женного состо ни ведут обследование образца 6 и его обработку, например, буровой штангой 24, Дл изменени осевой нагрузки фиксатором 11 стопор т гидродомкрат 9 и при удаленном фиксаторе 12 подают давление в соответствующую полость гидродомкрата 7. Осуществл етс , например, осева разгрузка образца 6 с переходом на нагружение усилием противоположного знака. После изменени осевой нагрузки можно вновь изменить боковые усили как по величине , так и по знаку. Дл изменени нагрузки по одному из боковых направлений используют приспособлени 23: вращением соответствующего винта 13 дополнительно перемещают один из боковых захватов 4 и 5. Трение между торцовым захватом 3, вкладьппем 2 и образцом 6 преп тствует перемещени м образца 6 при частичных пригрузках или разгрузках образца 6 по одному из боковых направлений. Дл нагруже- ни образца 6 пропорционально измен ющимис осевой и боковыми деформаци ми удал ют фиксаторы 11 и 12 а гайками 21 и 22 стопор т шток 10 относительно гидродомкрата 9. При подаче давлени через вентиль 19 или 20 перемещают щтоки Я и 10 с торцовым захватом 3 и гидродомкрат 9 с винтами 14 в одном направлении на равные величины , соответствующие осевой деформации образца 6. Винты 14 через винты 13 преобразуют эти перемещени в пропорциональные перемещени боковых захватов 4 и 5. Приспособлени 23 позвол ют и при таком нагружении осуществл ть неравномерное нагружение по одному из боковых направлений. Пор док изменени видов напр женного состо ни определ етс пор дком изменени его в реальном забое, поведение пород в котором исследуетс .UITOKOB 8, 10 and housing 1 in one direction or another and moves the screws 14 in the axial direction. The screws 14 rotate the pairs of gears 15, and the gears 15 move the screws 13 in the axial direction and, by moving the side grippers A and 5, deform the sample 6 by compressive or tensile loads. After a predetermined stress state has been reached, sample 6 and its processing are carried out, for example, with a drill rod 24. To change the axial load of the latch 11, the hydraulic jack 9 is stopped and, with the clamp 12 removed, pressure is applied to the corresponding cavity of the hydraulic jack 7. unloading sample 6 with the transition to the loading force of the opposite sign. After changing the axial load, you can again change the lateral forces both in magnitude and in sign. To change the load in one of the lateral directions, devices 23 are used: by rotating the corresponding screw 13, one of the side grippers 4 and 5 is additionally moved. The friction between the end gripper 3, the insert 2 and sample 6 prevents the sample 6 from moving at partial loads or unloading of the sample 6 in one of the side directions. To load the sample 6 in proportion to the varying axial and lateral deformations, clamps 11 and 12 are removed, and nuts 21 and 22 stop the rod 10 relative to the hydraulic jack 9. When pressure is applied, valve I and 10 with face gripper 3 move through valve 19 or 20 and a hydraulic jack 9 with screws 14 in the same direction by equal values corresponding to the axial deformation of the sample 6. Screws 14 through screws 13 convert these movements into proportional movements of the side grippers 4 and 5. The devices 23 allow even under such loading uniform loading in one of the lateral directions. The order of change in the types of stress state is determined by the order of change in real slaughter, the behavior of rocks in which is investigated.

Захваты 3-5 выполнены в виде жестких плит, прикрепл емых к поверхности образца 6 одним из известных способов, например приклеиваютс .Grabs 3-5 are made in the form of rigid plates attached to the surface of sample 6 by one of the known methods, for example, they are glued.

5328453284

Изобретение позвол ет наиболее точно воспроизвести на образце забойную обстановку при сложном изменении напр женного состо ни , включающего нагрузки различного знака, с переменной знака нагрузки по различным напр жени м, с пригружением и ра з- грузкой по различным ос м, с пропор0 циональным или последовательным изменением деформаций. Такие возможности предлагаемой установки позвол ют использовать ее дл исследовани различных про влений горногоThe invention makes it possible to most accurately reproduce a downhole situation on a sample with a complex change in the stress state, including loads of different sign, with a variable sign of load on different voltages, with loading and loading on different axes, with proportional or sequential pressure. change deformations. Such capabilities of the proposed facility allow it to be used to study various mountain manifestations.

15 давлени в забое: пучени , разломов кровли и почвы выработок, хрупкого разрушени в форме стрел ний, горных ударов, выбросов, а также дл исследовани под сложно измен ющейс наг0 рузкой, включающей раст гивающие15 pressure at the bottom: stumps, fractures of the roof and soil workings, brittle fracture in the form of arrows, rock bursts, blowouts, as well as for research under difficultly varying load, including stretching

компоненты тензора напр жений, изменений свойств самих горных пород - изменени их пластичности, прочности , буримоеТИ и т,Поcomponents of the stress tensor, changes in the properties of the rocks themselves - changes in their plasticity, strength, drillability, and

5five

Claims

Invention Formula

1, Installation for testing samples of rocks, comprising a housing with a hole in the face, a bearing shell

30 for a sample, a housing a mounted in the aperture, a face and side grippers for the sample, a double-acting hydraulic hydraulic jack placed in the housing, the stem of which is connected to the mechanical gripping, a loading mechanism connected to the lateral grips, and a source of fluid pressure connected to the hydraulic jack, characterized in that, in order to bring the test conditions to downhole by deforming the specimen with compressive and expandable loads with independent unloading on the deformation axis, it is equipped with a second bilateral jack its action, mounted in the housing with possible movement coaxially with the first hydraulic jack and connected to the pressure source of the medium, and fixed on the housing by the position locks of the second hydraulic jack and its stem relative to the housing, the loading mechanism for each of the side grippers is made in the form of a pair of screws, kinematically connected between a pair of gears, with one of the screws in contact with the corresponding side grip, the other is connected to the second hydraulic cylinder, and the opposite

0

55

5 1 / "25: .a 6

koHUbi stock of this hydraulic clamp latch position

“They are connected with the rod of the first hydrodome — relative to the second hydrojack, the yrat, and the end gripper. Installation under item 1, about t of l and h a2. The installation of pop. for rotation of screws, contact deformations, it is equipped with additional side grippers.