Стабилометр для испытаний горных пород за пределом прочности

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 2 А О 9)ЯОИ) 1 2 4 Е 21 С 39/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И ательи Д.Ильинов льство СССР39/00, 1981.(21 ) (22) (46) (71) ский и ма (72) Б.В.М (53) (56) В О 3924118/22-0304.07,8515,01.87. Бюл. В 2Всесоюзный научно-исслединститут горной геомеханкшейдерского дела10.М.Карташов, М.атвеев и М.С.Эпштейн622,235(088,8)Авторское свидете9076, кл. Е 21 С СТАБИЛОМЕТР ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГОРОРОД ЗА ПРЕДЕЛОМ ПРОЧНОСТИИзобретение относится к горномуи позволяет снизить трудоемкост и сократить длительность испытаниипри определении механических свойствобразцов горных пород. Для этого стабилометр снабжен замкнутой камерой19, соединенной через вентиль (В) 1с.камерой 14 обратной связи. Камера19 через канал (К) 21 соединена с дополнительным цилиндром (Ц) 22 с поршнем 23 и штоком. Полость Ц 22 сообщена с атмосферой через наружное отверстие К 25, выполненное в поршне 23и штоке Ц 22. При нагружении испытуемого образца 2 необходимую скоростьего деформации устанавливают по индикатору 13 при вращении рукоятиВ 1. При этом малосжимаемая жид1283382 кость по К 20, камере 19 и К 21 перетекает из камеры 14 в полость Ц 22.В качестве малосжимаемой жидкостииспользуют вакуумированный глицерин,Объем жидкости в камере 14 уменьшает"ся. Это вызывает перемещение поршня7 относите 1 ц но камеры 1 стабилометра.Образец 2 получает дополнительное на-гружение. По достижении предельной веИзобретение относится к горному Делу и предназначено для определения механических свойств образцов горных пород при объемном напряженном состоянии до и за пределом проч 5 ности.Цель изобретения - снижение трудоемкости и сокращение длительности испытаний.Ъа чертеже показан стабилометр О для испытаний горных пород за пределом прочности.Стабилометр содержит рабочую камеру 1, в которую помещен испытуемый образец 2, с датчиками 3 и 4 продоль 5 ных и поперечных деформаций и датчиком 5 осевого давления (жестким динамометром), цилиндр 6 с поршнем 7, крьппку 8, манометр 9, вентили 10 и 11, шаровую опору 12, индикатор 13 20 часового типа. Камеру 14 обратной связи и демпфирующая камера 5, закрепленная на цилиндре 6, заполнены малосжимаемой жидкостью и соединены между собой каналом. Поршень 16 с ру кояткой 17 служат для обеспечения циклов регулируемой разгрузки образца 2. Уплотнения 18 служат для предотвращения утечек рабочей жидкости и из камер стабилометра. Дополнительная ЗО камера 19 соединена каналами 20 и 21 с камерой 14 обратной связи и с полостью дополнительного цилиндра 22, в котором расположен поршень 23 с рукояткой 24. Полость дополнительного 35 цилиндра 22 связана каналом 25 в порш-. не 23 с атмосферой. Наружное отверстие канала 25 снабжено запорным винтом 26. Электровводы 27 служат; для соединения датчиков с тензамет-рической станцией (не показана). личины образец 2 начинает разрушаться.Процессом разрушения управляют, регулируя В 11 и поршнем 16 величину деформации образца 2, Перепуск жидкостииэ камеры 14 в полость Ц 22 при нагружении и обратно при подготовке киспытанию следующего образца 2 и многократное использованиежидкости ускоряет и упрощает процесс испытаний, ил 2Стабилометр работает следующим об-разом,Стабилометр устанавливается напрессе любой конструкции (не показан)обеспечивающем необходимую для испытаний величину осевого давления Р.Образец 2 с датчиками 3 и 4 устанавливается в камеру 1, Выводы от датчиков 3 и 4 и от динамометра 5 подсоединяются к электровводам 27. Камера 1 закрывается крышкой 8. Полостьцилиндра 22 заполняется вакуумированным глицерином через канал 25 в поршне 23 (винт 26 при этом открыт). После заполнения полости глицерином винтом 26 перекрывают канал 25 и, вращая рукоятку 24, поршнем 23 заполняютглицерином камеру 14 обратной связии демпфирующую камеру 15 через каналы 20 и 21 (вентиль 11 при этом открыт). Воздух из камер 14 и 15 удаляется через специальный канал( непоказан). После заполнения камер 4и 15 глицерином вентилем 11 перекрывают канал 20, винт 26 открывают и поршень 23 отводят рукояткой 24 в верхнее положение. Начальное расположение образца 2 и поршня 7 перед испытанием должно быть таким, чтобы междуобразцом и динамометром 5 оставалсязазор, поршень 16 - в среднем положении.После этого на стабилометр передается нагрузка Р от пресса, величинакоторой зависит от заранее намеченного режима испытаний. Нагрузка отпресса действует на шаровую опору 12,крьппку 8, камеру 1, малосжимаемую .жидкость в камере 14 обратной связии поршень.7, Между верхним торцомобразца 2 и жестким динамометром 515 при этом остается зазор, те. на образец 2 при начальном нагружении стабилометра нагрузка не действует. Открывая .вентиль 11, обеспечивающий выход несжимаемой жидкости, осущест вляют податливость стабилометра до момента, при котором часть нагрузки Р передается на образец 2, и давление на образец 2 (0,01-0,05 от прочности породы на одноосное сжатие) фиксируется по показаниям динамометра 5, Иаслосжимаемая жидкость при этом перетекает из камеры 14 обратной связи в камеру 19 и полость цилиндра 22 по каналам 20 и 21.Вращением рукоятки вентиля 11 устанавливают с контролем по индикатору 3 необходимую скорость деформи рования образца 2 (малосжимаемая жид. кость по каналу 20, камере 19 и каналу 21 продолжает перетекать из камеры 14 в полость цилиндра 22). Объем жидкости в камере 14 уменьшается, что вызывает перемещение поршня 7 относительно камеры 1, т.е. обеспечивается дополнительное нагружение образца 2. Нагружение образца производят либо непрерывно до разрушения, либо с промежуточными циклами регулируемой разгрузки (в последнем случае вращением рукоятки 17 изменяют положение поршня 16 в камере 15 и обеспечивают циклы разгрузки-нагрузки на образец). Таким образом, при нагружении образца 2 происходит 35 перераспределение нагрузки Р от пресса между нагруженными элемента ми стабилометра и образцом 2.Когда нагрузка на образец 2 достигает предельной величины, образец 2 40 начинает разрушаться., Процессом разрушения можно управлять, регулируя вентилем 11 и поршнем 16 величину деформации образца 2 и обеспечивая полное снижение несущей спо-. 45 собности образца 2 в запредельной области деформации.При испытании пород в объемном напряженном состоянии на образец подается от масляного насоса (не пока зан) боковое давление б через ненгтиль 10.После окончания испытания снимают нагрузки 0 и Р, вынимают образец 2 из камеры 1. Закручивают винт 26, 55 открывают полностью вентиль 11 и вращением рукоятки 24 переводят поршень 23 в цилиндре 22 в нижнее положение.При этом малосжимаемая жидкость изполости цилиндра 22 через каналы 20,21 и камеру 19 перетекает в камеру14 обратной связи, заполняя ее передиспытанием следующего образца,Для исключения при серии испытанийконтакта воздуха с малосжимаемойжидкостью и возможности растворения воздуха в малосжимаемой жидкости с целью повьппения жесткости элементов стабилометра последовательность операций, описанную вьппе, изменяют следующим образом.При первоначальном заполнении вакуумированной малосжимаемой жидкостью полости цилиндра 22 поршень 23 устанавливают в верхнее положение, винт 26 открывают полностью. Послезаполнения полости цилиндра 22 и канала 26 малосжимаемой жидкостью винт 26 закрывают, перекрывая канал 25 от атмосферы. Затем опускают поршень 23 и заполняют малосжимаемой жидкостью камеру 19 и демпфирующую камеру 15. После заполнения камер 15 и 19 закрывают вентиль 11 и перемещают поршень 23 в верхнее положение при закрытом винте 26. В полости цилиндра 22 возникает разрежение, т.е. исключается контакт малосжимаемой жидкости с воздухомпри испытаниях.Формула и э о б р е т е н и яСтабилометр для испытаний горных пород за пределом прочности, содержащий рабочую камеру для размещения испытуемого образца, цилиндр с поршнем, демпфирующую камеру, закрепленную на цилиндре, камеру обратной связи, сообщенную каналом с демпфирующей камерой, и вентиль для выпуска жидкости из камеры обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с я, тем, что, с целью снижения трудоемкости и сокращения длительности испытаний, онснабжен дополнительной замкнутойкамерой, соединенной через вентиль с камерой обратной связи, и дополнительным цилиндром с поршнем и штоком, при этом дополнительный цилиндр соединен каналом с дополнительной камерой, а в его поршне и штоке выполнено отвер-, стие для сообщения полости цилиндрас атмосферой.