Устройство для моделирования трещиноватости в образцах горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХссцеэсанкюнипРЕСПУБЛИК НИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пластины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности моделирования путем создания в образцах заданных системтрещин отрыва, сдвига и кососекущнх трещин, оно снабжено дополнительны-.ми нагрузочными пластинами.и направляющими клиньями, установленными на поверхности корпуса, состоящего из двух обойм, а нагрузочные пластины закреплены в корпусе в поперечном направлении, при этом основныенагрузочные пластины выполнены из материала с большей жесткостью, чем жесткость образца, а дополнительныеФ нагрузочные пластины размещены между Е основными и выполнены из материала с меньшей жесткостью, чем жесткость образца. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ.(71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) Авторское свидетельство СССР У 600412, клеС О Я 3/00, 976,Авторское свидетельство СССР 1 332224, кл. М 21 С 39/00, 1968. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВОДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ В ОБРАЗЦАХ ГОРНЫХ ПОРОД, содержащее Корпус, внутри которого размещены нагрузочные1213 95 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что основные нагрузочные пластины установлены одна относительно другой сопряженно. 3. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что основныенагрузочные пластины установлены 1Изобретение относится к физикомеханическим испытаниям образцовгорных пород и материалов, в частности к устройствам для созданийискусственных систем трещин в образцах горных пород.Цель изобретения - повышениедостоверности моделирования путемсоздания в образцах горных пород заданных систем трещин отрыва, сдвигаи кососекущих трещин,На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство; на фиг, 2 и 3 - схемыразмещения нагружающих пластин вобоймах при моделировании в образцезаданных систем трещин отрыва исдвига,Устройство для моделирования трещиноватости в образцах горных пород(фиг. 1) содержит обоймы 1, междукоторыми помещен образец горнойпороды 2. Обоймы установлены на направляющих клиньях 3. В обоймах 1размещены сменные нагрузочные элементы создания трещин, выполненныеиз набора пластик, состоящего изосновных пластин 4 с жесткостьюбольшей, чем жесткость образца 2,и установленных. между ними дополнительных пластин 5 с жесткостьюменьшей, чем жесткость образца 2,Набор пластин установлен перпенди-,кулярно поверхности образцов и свободно уложен в своем продольномнаправлении, а в поперечном направлении фиксирован в обоймах 1 крепежными элементами б,Устройство работает следующим образом.Образец горной породы 2 устанавливают между обоймами 1, в которых одна относительно другой в шахматном порядке.4. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что направляющие клинья установлены под заданным углом к оси нагружения, а основные и дополнительные нагруэочные пластины смещены одна относительно другой на тот ще угол,2размещены сменные элементы созданиятрещин, выполненные в виде наборапластин 4 и 5. Ширина и последовательность расположения пластин опре . деляютплотность распределения Тре"щин в образце. Материал для пластин4 и 5 подбирают так, что жесткостьобразца 2 является промежуточноймежду жесткостями пластин 4 и 5, О т,е. пластины 4 имеют жесткость боль.шую, чем образец, а пластины 5 имеют жесткость меньшую, чем образец.Например, при испытании образцовгорных пород в качестве таких мате риалов выбирают сталь н свинец, апри испытании слабых эквивалентныхматериалов - оргстекло и пластилин,После установки набор пластин 4 и 5фиксируют в обоймах 1 крепежными 20 элементами б в поперечном направлении, перпендикулярном оси пластин4 и 5.При нагружении устройств незави, симым источником давления, например 25прессом, вследствие разной жесткостипластин 4 и 5, происходит неравномерное сжатие образца 2. Наличие тренияна контакте поверхностей образца 2 спластинами 4 и 5 разной жесткости 30 приводит к неоднородному трехосйомунапряженному состоянию образца. Неоднородность поля касательных напряжений в образце усиливается воэможностью деформации пластин 4 и 5вдоль своей оси при запрещении деформирования в поперечном направлении, При достижении критических значений касательных и сжимающих ком;понентов напряжений в образце про исходит образование системы трещин7, проходящих через места контактаповерхности образца 2 с гранямиор Е. Рошко каз 762/44 ВНИИПИ Государ по делам изо 13035, Москва, ЖПета СССрытийнаб д исн Тираж 470 твенного ком бретений и о -35, Раушска 4/5 Патент", г. Ужго Проектная, 4 Филиал пластин 4 и 5 в направлении оси нагружения. В момент образования системы тре" щин 7 в образце 2 происходит перераспределение усилия внешнего нагрузочного устройства на поверхности образца за счет увеличения доли нагрузки, воспринимаемой дополнительными пластинами 5, вследствие чего резко снижается скорость внедрения основных пластин 4 в образец 2, что предотвращает раздавли- вание поверхностей образцов под пластинами 4 и нарушение поверхностей трещин при сдвиге по ним,Наличие трения между соприкаса. ницимися поверхностями образца 2 с пластинами 4 и 5, возникающего вследствие несовместимости деформаций расплющивания приторцовой части образца 2 и пластин 4 и 5, предохраняет ослабленный искусственными тре 95 4щинами образец 2 от раскрытия трещин и последующего его раэдавливания.Если расположить пластины 4 и 5 в обоймах одна относительно другой сопряженно, т,е. так, чтобы они находились в обоймах одна против другой (фиг. 2), то можно получить нормальносекущие трещины отрыва.Для получения системы нормально- секущих трещин сдвига пластины 4 н 5 в обоймах располагают одна от- . носительно другой в шахматном порядке (фиг. 3).При создании в образце 2 кососекущих трещин, расположенных под заданным углом к поверхности образца 2, обоймы 1 устанавливают с помощью направляющих сменных клиньев 3 под . заданным углом 3 к оси нагружения устройства, а пластины 4 и 5 дополнительно смещают одна относительно другой в обоймах перпендикулярно оси пластин 4 и 5 под тем же углом 1" (фиг. 1).