SU1724869A1

SU1724869A1 - Device for rock testing in field conditions

Info

Publication number: SU1724869A1
Application number: SU904800545A
Authority: SU
Inventors: Евгений Васильевич Лодус
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1992-04-07

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике, к установкам дл исследовани прочностных свойств горных пород и грунтов в полевых услови х, Цель изобретени - повышение объема информации при испытани х путем обеспечени нагружени под регулируемыми углами как в плоскости, проход щей через ось скважины, так и в плоскост х, расположенных под углом к оси скважины. Устройство содержит цилиндрический корпус 2.пуансон 3,приспособление 5 дл поворота и приспособление дл осевого перемещени пуансона 3. Дополнительно устройство снабжено платформой (П) 6 и приспособлени ми дл ее вращени 7 и осевого перемещени 8. Приспособление дл осевого перемещени П 6 выполнено в виде гидроцилиндра 4, эксцентрично закрепленного на П 6, и штока 10, жестко соединенного с пуансоном 3. При работе основание нагружател пуансона поворачиваетс по окружности с помощью П 6, что позвол ет проводить нагружение под разными углами. С помощью гидроцилиндра 4 положение П 6 измен етс до точки нагружени , что позвол ет измен ть угол наклона направлени нагружени к нагружаемой поверхности . 1 ил. .f сл СThe invention relates to testing equipment, to installations for studying the strength properties of rocks and soils in field conditions. The purpose of the invention is to increase the amount of information during testing by providing loading at adjustable angles both in the plane passing through the well axis and in the plane. x located at an angle to the axis of the well. The device contains a cylindrical body 2. punch 3, a device 5 for turning and a device for axial movement of the punch 3. Additionally, the device is equipped with a platform (P) 6 and devices for its rotation 7 and axial movement 8. The device for axial movement P 6 is made in the form hydraulic cylinders 4 eccentrically fixed on П 6, and stem 10 rigidly connected with punch 3. During operation, the base of the punch loading device is rotated around the circumference with P 6, which allows loading under different conditions eyes. With the help of the hydraulic cylinder 4, the position of the П 6 is changed to the loading point, which allows changing the angle of inclination of the loading direction to the loaded surface. 1 il. .f cl C

Description

Изобретение относитс к испытательной технике, к установкам дл исследовани прочностных свойств горных пород и грунтов в полевых услови х.The invention relates to test equipment, to installations for the study of the strength properties of rocks and soils in field conditions.

Известно устройство дл полевых испы- таний горных пород, содержащее цилиндрический корпус дл размещени в скважине, пуансон, установленный в корпусе , приспособление дл осевого перемещени пуансона.A device for field testing of rocks is known, which comprises a cylindrical body for placement in a well, a punch installed in the casing, a device for axial displacement of the punch.

Недостаток устройства состоит в том, что испытани провод тс только при фиксированном направлении нагружени , перпендикул рном оси корпуса.The drawback of the device is that the tests are carried out only with a fixed loading direction perpendicular to the body axis.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому положительному эффекту к предлагагаемому вл етс устройство дл полевых испытаний горных пород, содержащее цилиндрический корпус дл размещени в скважине, пуансон, установленный в корпусе, приспособление дл осевого перемещени пуансона, и приспособление дл поворота пуансона, включающее шарнир. Устройство работает при изменении направлени приложени нагрузки.The closest in technical essence and the achieved positive effect to the proposed is a device for field testing of rocks, containing a cylindrical housing for placement in a borehole, a punch installed in the housing, a device for axial movement of the punch, and a device for rotating the punch, including a hinge. The device operates when the direction of load application is changed.

Недостаток устройства состоит в том, что изменение направлени приложени нагрузки производитс только в одной плоскости, проход щей через ось корпуса. Это ограничивает объем информации, по- скольку не позвол ет проводить нагруже- ние по другим направлени м в плоскост х, расположенных под углом к оси корпуса. Каждое направление нагружени в анизотропном материале, каким вл етс горна порода, дает новые значени деформационных характеристик и повышает тем самым осведомленность о свойствах материала.The drawback of the device is that the change in direction of the applied load is made only in one plane passing through the axis of the housing. This limits the amount of information, since it does not allow loading in other directions in planes at an angle to the axis of the housing. Each direction of loading in anisotropic material, which is rock, gives new values of deformation characteristics and thereby increases awareness of the properties of the material.

Целью изобретени вл етс повыше- ние объема информации при испытани х пу- тем обеспечени нагружени под регулируемыми углами как в плоскости, проход щей через ось скважины, так и в плоскост х , расположенных под углом к оси скважины.The aim of the invention is to increase the amount of information during testing by providing loading at adjustable angles both in the plane passing through the axis of the well and in planes angled to the axis of the well.

Цель достигаетс тем, что устройство снабжено платформой, приспособлением дл поворота платформы и приспособлением дл перемещени платформы перпенди- кул рно оси корпуса, при этом приспособление дл осевого перемещени пуансона выполнено в виде гидроцилиндра, эксцентрично закрепленного на платформе посредством шарнира и св занного с источ- ником давлени , и штока, жестко соединенного с пуансоном.The goal is achieved in that the device is equipped with a platform, a device for rotating the platform and a device for moving the platform perpendicular to the housing axis, while the device for axial movement of the punch is made in the form of a hydraulic cylinder eccentrically fixed on the platform by means of a hinge and connected to the source pressure, and stem rigidly connected to the punch.

При такой конструкции устройства платформа позвол ет поворачивать основание нагружател пуансона по окружности иWith this design of the device, the platform allows the base of the punch loading device to be rotated around the circumference and

проводить нагружение под разными углами, а приспособление дл перемещени платформы перпендикул рно оси корпуса совместно с нагружателем в виде гидроцилиндра позвол ют измен ть положение платформы до точки нагружени , что при одном и том же эксцентриситете расположени шарнира позвол ет измен ть угол наклона направлени нагружени к нагружаемой поверхности.carry out loading at different angles, and a device for moving the platform perpendicular to the axis of the body, together with the hydraulic cylinder loader, allows the platform to change position to the loading point, which, with the same eccentricity of the hinge location, allows the loading direction to be shifted surface.

На чертеже представлена схема устройства , общий вид.The drawing shows a diagram of the device, a general view.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 дл размещени в скважине 2, пуансон 3, установленный в корпусе, приспособление 4 дл осевого перемещени пуансона и приспособление дл поворота пуансона, включающее шарнир 5.The device comprises a cylindrical body 1 for placement in the borehole 2, a punch 3 mounted in the casing, a device 4 for axial movement of the punch and a device for rotating the punch, including a hinge 5.

Устройство снабжено платформой 6, приспособлением 7 дл поворота платформы 6 и приспособлением 8 дл осевого перемещени платформы перпендикул рно оси корпуса. Приспособление дл осевого перемещени пуансона выполнено в виде гидроцилиндра 4, эксцентрично закрепленного на платформе посредством шарнира 5 и св занного с источником 10 давлени , и штока 10, жестко соединенного с пуансоном 3.The device is equipped with a platform 6, a device 7 for rotating the platform 6 and a device 8 for axial movement of the platform perpendicular to the axis of the housing. The device for axial movement of the punch is made in the form of a hydraulic cylinder 4 eccentrically mounted on the platform by means of a hinge 5 and connected to a source 10 of pressure, and a rod 10 rigidly connected to the punch 3.

Приспособление дл поворота платформы выполнено в виде черв чного колеса 7, винта 11с приспособлением 12 дл вращени колеса 7, и св зующей шпонки 13. Приспособление дл осевого перемещени платформы выполнено в виде винта 8 и гайки 14, на которой установлена платформа . Пуансон 3 расположен в шарнире 15. Источник давлени выполнен в виде гидроцилиндра 9 с поршнем 16 и винтом 17 дл перемещени поршн и соединен с гидроцилиндром магистралью 18. Нагрузка на пуансоне измер етс датчиком 19 силы.A device for rotating the platform is made in the form of a worm gear 7, a screw 11 with a device 12 for rotating the wheel 7, and a coupling key 13. The device for axial movement of the platform is made in the form of a screw 8 and a nut 14 on which the platform is installed. The punch 3 is located in the hinge 15. The pressure source is made in the form of a hydraulic cylinder 9 with a piston 16 and a screw 17 for moving the piston and connected to the hydraulic cylinder by a line 18. The load on the punch is measured by a force sensor 19.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Размещают корпус 1 устройства в скважине 2. Вращением винта 11 поворачивают колесо 7 и посредством шпонки 13 вращают гайку ,4 с платформой 6, устанавлива последнюю в положение, при котором ось гидроцилиндра 4 и пуансона 3 займут заданное направление нагружени . Вращают винт 17, перемещают поршень 16 и создают давление в гидроцилиндрах 9 и 4. Шток 10 перемещает пуансон 3 в направлении стенки скважины 2 под заданным углом нагружает участок стенки заданным усилием. Снимают показани в соответствии с задачей испытаний , например регистрируют кривую релаксации напр жений. Дл испытаний по другому направлению приложени нагрузки обратным вращением винта 17 разгружают пуансон, вращением винта 11 поворачивают платформу 6 в новое заданное положе- ние и повтор ют нагружение. Дл изменени угла направлени действи нагрузки к плоскости поверхности нагружени вращением винта 11 создают несколько поворотов платформы 6 так, что она совершает необходимое осевое перемещение вместе с гайкой 14 на резьбе винта 8. При этом платформа приближаетс или удал етс отточки контакта пуансона с породой. При приближении платформы к точке приложени на- грузки последующее погружение будет происходить при меньшем угле между направлением нагружени и поверхностью нагружени . Таким образом, провод т испытани при разном направлении нагруже- ни к оси скважины и при разных углах между направлением нагружени и поверхностью нагружени .Place the device body 1 in the borehole 2. Rotate the screw 11, turn the wheel 7 and rotate the nut, 4 with the platform 6 by means of the key 13, to set the latter in a position in which the axis of the hydraulic cylinder 4 and the punch 3 will take the specified direction of loading. Rotate the screw 17, move the piston 16 and create pressure in the cylinders 9 and 4. The rod 10 moves the punch 3 in the direction of the borehole wall 2 at a given angle loads the wall section by a specified force. The readings are taken in accordance with the test task, for example, a stress relaxation curve is recorded. For tests in another direction of loading by reverse rotation of the screw 17, the punch is unloaded, rotation of the screw 11 rotates platform 6 to a new predetermined position, and loading is repeated. To change the angle of the load to the plane of the loading surface by rotating the screw 11, the platform 6 is rotated several times so that it performs the necessary axial movement along with the nut 14 on the screw thread 8. At the same time, the platform approaches or removes the contact points of the punch with the rock. As the platform approaches the point of load application, the subsequent immersion will take place at a smaller angle between the direction of loading and the surface of loading. Thus, tests are carried out at a different direction of loading to the axis of the well and at different angles between the direction of loading and the surface of loading.

Использование устройства позволит получать больше сведений о механических характеристиках неоднородных материалов (горных пород) благодар расширению условий изменени направлени действи прикладываемых нагрузок.The use of the device will make it possible to obtain more information about the mechanical characteristics of inhomogeneous materials (rocks) by expanding the conditions for changing the direction of action of applied loads.

Claims

An apparatus for field testing of rocks, comprising a cylindrical body for placement in a well, a punch mounted in the casing, a device for axial displacement of the punch and a device for rotating the punch, including a hinge, characterized in that, in order to increase the amount of information during testing by providing loading at adjustable angles, both in the plane passing through the axis of the well, and in planes angled to the axis of the well, it is equipped with a platform a platform for rotation of the platform and a device for axial movement of the platform perpendicular to the housing axis, the device for axial movement of the punch is made in the form of a hydraulic cylinder eccentrically mounted on the platform by means of a hinge and connected to a pressure source, and a rod rigidly connected to the punch.