Устройство для полевых испытаний горных пород

(51)5 Е 21 С 39/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГОРНЪХ ПОРОД(57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для испытания прочностных свойств горных пород в массиве, Цель - расширение функциональных возможностей устр-ва путем обеспечения испытаний при циклическом нагруженин и при нагружении со срывом нагрузки. В корпусе 1 устр-ва перпендикулярно его оси установлен пуансон (П) 3 с клиновым приливом (КП) 4. 2На корпус 1 оперта гайка 7, размещенная на хвостовике штанги 5. На П 3 установлено червячное колесо 10. Между П 3 и КП 4 размещен торцовый кулачок (ТК) 11 с прямоугольным профилем. В отверстии КП 4 и в прорези клинового участка 6 размещены соответственно фиксаторы взаимного поворота элементов ТК 11 и поворота КП 4 относительно участка 6, выполненные в виде стержней 12, 13 и взаимодействующих с ними электромагнитных катушек 14, 15, Для нагружения участка поверхности циклическими нагрузками включают катушку 15 и удаляют стержень 13 из прорези участка 6., Катушку 14 выключают, и стержень 12 фиксирует взаимный поворот элементов ТК 11. При вращении червячного винта 8 приводом 9 вращаются колесо 10 и КП 4 относительно участка 6, При этом П 3 совершает возвратно-поступательные перемещения по симметричному во времени циклу и нагружает участок породы. При вращении гайки 7 изменяют средний уровень нагрузки на ПЗ. 1 ил.10 15 20 25 30 35 Формула изобретения 40 45 50 Изобретение относится к горному делу,в частности к устройствам для испытанияпрочностных сво", в горных пород в массиве.Целью изобретения является расширениефункциональных возможностей устройствапутем обеспечения испытаний при цикли, ческом нагружении и при нагружении сосрывом нагрузки,.На чертеже представлена схема устройства, общий вид.Устройство содержит корпус 1 для размещения в скважине 2, пуансон 3, установленный в корпусе перпендикулярно его оси,с клиновым приливом 4, штангу 5 с клиновым участком 6, гайку 7, опертую на корпус и размещенную на хвостовике штанги 5, червячный винт 8 с приводом 9 вращения и червячное колесо 10, установленное на пуансоне 3.Устройство снабжено торцовым кулачком11 с прямоугольным профилем, размещен-ным между пуансоном 3 и клиновым приливом 4, фиксатором 12 взаимного поворота элементов кулачка 11 и фиксатором 13 поворота клинового прилива 4 относительно клинового участка 6.Клиновой прилив 4 выполнен как один изэлементов кулачка. Фиксаторы выполнены в виде подпружиненных стержней 12 и 13 для размещения соответственно в отверстии клинового прилива 4 и в прорези клинового участка, и электромагнитных катушек 14 и 15, взаимодействующих со стержнями, Нагрузка на пуансоне измеряется датчиком 16, перемещение пуансона - датчиком 17.Датчики имеют типовую конструкцию. На пуансоне 3 установлен инерционный груз 18.Устройство работает следующим образом,Для нагружения участка поверхности стенки скважины 2 плавно изменяющимися усилиями вращают гайку 7 и путем перемещения штанги 5 с клиновым участком 6 перемещают пуансон 3 в направлении стенки скважины и нагружают участок пород под пуансоном 3. Нагрузку регистрируют датчиком 16, деформацию - датчиком 1.Для нагружения участка поверхности циклическими нагрузками включают катушку 15, удаляют стержень 13 фиксатора из прорези в клиновом участке 6 и выключают катушку 14, в результате чего стержень 12 фиксирует взаимный поворот элементов кулачка 11. Вращают винт 8 приспособлением 9. При вращении винта вращаются колесо 1 О и прилив 14 относительно клинового участка 6, в результате чего пуансон 3 совершает возвратно-поступательные перемещения по симметричному во времени циклу и нагружает участок породы циклическими усилиями. При вращении гайки 7 изменяют среднии уровень нагрузки на пуансоне 3.Для испытаний при срыве нагрузки отключают катушку 15, отчего стержень 13 под действием пружины перемещается в прорезь клинового участка 6 и фиксирует поворот прилива 4, и включают катушку 14, расфиксируя тем самым поворот кулачка. Вращением гайки 7 создают заданный уровень нагрузки и пригружают участок породы повороТом элемента кулачка 11 при вращении колеса 10 приспособлением 9, При дальнейшем повороте элемента кулачка 11 прямоугольный участок последнего производит срыв нагрузки, пуансон 3 с инерционным грузом перемещается в направлении оси устройства с энергией, пропорциональной энергии упругого восстановления участка породы. Датчиками 16 и 17 фиксируют нагрузку и перемещение пуансона и по этим данным определяют работу упругого восстановления породы. Испытания проводят при разных уровнях нагрузки,Чередование режимов нагружения выполняют в соответствии с программой испытаний. Использование предлагаемого устройства позволит определить дополнительно ряд важных характеристик горных пород, в частности способность к упругому восстановлению при разгрузке. Определения эти невыполнимы на других устройствах и проводятся при разных уровнях нагрузки, при обработке участка породы циклическими нагрузками. Результаты этих определений найдут широкое применение в горной механике, в частности при оценке склонности пород к хрупкому разрушению в форме горных ударов и выбросов. Устройство для полевых испытаний горных пород, содержащее корпус для размещения в скважине, установленный в корпусе перпендикулярно его оси пуансон с приливом, штангу с клиновым участком, гайку, опертую на корпус и размещенную на хвостовике штанги, червячный винт с приводом вращения и червячное колесо, установленное на пуансоне, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения испытаний при циклическом нагружении и при нагружении со срывом нагрузки, оно снабжено торцовым кулачком с прямоугольным профилем, размещенным между пуансоном и клиновым приливом, фиксатором взаимного поворота элементов кулачка и фиксатором клинового прилива относительно клинового участка.