Установка для испытания образцов горных пород

, 141146 51)4 Е 21 С 39 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ 1/22-0386 к горномуспытания к и сложЦель словийнагрузеспреде(21) 41 1 (22) 11 (46) 23 (71) Вс тельски и маркш (72) Е.(53) 62 (56) Ав В 12590 07.88. Вюл. У 27союзный научно-исследоваинститут горной геомехайдерского дела Лодус.23.05(088,8)орское свидетельство СССР5; кл. Е 21 С 39/00, 1985. 54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЬПАНИЯ ОБРОВ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относитсяделу и предназначено для игорных пород на прочностьных напряженных состоянияхизобретения - приближениеиспытаний к реальным путемния образца неравномерно р14 ленными по его длине осевой и боковой нагрузками. Для этого установка имеет дополнительные сильфоны (С) и 8, размещенные соосно в испытательной камере 2 и частично заполненные жидкостью, и захваты 9 для закрепления на боковой поверхности образцов 3 горных пород, выполненные в виде втулок 10 с буртами 11, одна из которых соединена с опорным вкладьппем 5. В торцах С 7 и 8 выполнены отверстия под втулки 10, .Бурты 11 размеще- ны в полостях С 7 и 8, число которых,их жесткость, длина каждого С 7 и 8,расстояние,между ними и уровень заполнения жидкостью определяются заданным распределением нагрузок подлине образца. Боковые нагрузки наобразец 3 зависят от жесткости С 7и 8 и уровней их заполнения. Чем циже жесткость С 7 и 8 и вьппе уровниих заполнения, тем вьппе величина бокового давления на образец 3. Наблюдение за поведением образца 3 поднагрузкой ведут через отверстие вовкладьппе 5, 1 ил.Изобретение относится к устройствам для испытания образцов горныхпород на прочность при сложных напряженных состояниях,Цель изобретения - приближениеусловий испытаний к реальным путемнагружения образца неравномерно распределенными по его длине осевой ибоковой нагрузками,На чертеже показана схема установки для испытания образцов горныхпород.Установка содержит цилиндрическийкорпус 1, размещенную в нем соосноиспытательную камеру 2 для образца 3горной породы, заполненную жидкостьюи имеющую боковую поверхность в виде сильфона 4, опорный вкладьпп 5,размещенный в осевом отверстии торца 6 камеры 2, дополнительные сильфоны 7 и 8, размещенные соосно в камере 2 и частично заполненные жидкостью, захваты 9 для закрепления набоковой поверхности образца 3, выполненные в виде втулок 10 с буртами11, и нагружающее приспособление,связанное с торцами 6 и 12 камеры 2.В торцах 13 дополнительных сильфонов 7 и 8 выполнены отверстия подвтулки 10, бурты 11 которых размещены в полостях дополнительных сильфонов 7 и 8 и взаимодействуют с торцами 13 последних, причем одна извтулок 10 соединена с опорным вкладьппем 5. Для заполнения полостейсильфонов 7 и 8 жидкостью в них выполнены отверстия 14 с пробками.Число дополнительных 1 нльфонов, их 5 10 15 20 25 30 35 жесткость, длина каждого дополнительного сильфона, расстояния между ними и уровень заполнения жидкостью определяются заданным распределением нагрузок по длине образца 3Нагружающее приспособление выполнено в виде винтов 15, установленных на корпусе 1 и взаимодействующих с торцом 6 камеры 2, и кулачка 16 с приводом 17 вращения, взаимодействующего с торцом 12 камеры 2, что обеспечивает циклический характер нагружения образца 3. При ином характере нагружения вместо кулачка 16 может использоваться винтовой или гидравлический пресс.Установка содержит также средство 18, например буровую штангу, для исследования свойств образца 3, размещенного в изолирующем покрытии 19,Установка работает следующим образом.Вращением винтов 15 деформируют сильфон 4 камеры 2 и создают в ней гидростатическое давление жидкости. Под действием этого давления происходит обжатие образца 3 и деформирование дополнительных снльфонов 7 и 8, которые сжимаются в осевом направлении а их торцы 13 взаимодействуют с буртами 11 захватов 9 и стремятся переместить их попарно один навстречу другому, В результате на участках образца 3, перекрываемых дополнительными сильфонами 7 и 8, возникают дополнительные осевые нагрузки,накладывающиеся на осевую нагрузку, созданную давлением жидкости1 469 51015 20 Тираж 459 Подписное ВНИИПИ Заказ 3635/31 Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 14на открытый торец образца 3. Одновременно деформация сильфонов 7 и 8,приводит к сжатию расположенной вних жидкости и к возникновению боковой нагрузки на образце 3 на участках, расположенных внутри сильфонов7 и 8 между захватами 9. Эти боковыенагрузки также отличаются от усилиягидрообжатия на открытых участкахобразца 3 и зависят от жесткостисильфонов 7 и 8 и от уровней их заполнения: чем ниже жесткость сильфонов 7 и 8 и выше уровни их заполнения, тем выше величина боковогодавления на образце 3 на данномучастке. Добившись необходимого.нижнего уровня нагрузок на образце3, включают привод 17 и приводят вдействие кулачок 16 нагружающегоприспособления. Циклическое осевоедеформирование сильфона 4 приводитк циклическому изменению давления взаполняющей его жидкости и к циклическому изменению уровней нагрузокна участках образца 3Наблюдениеза поведением образца 3 горной породы под нагрузкой ведут через отверстие в опорном вкладыше 5 С помощью приспособлений 18 ведут обработку породы в соответствии с задачей испытаний и с операциями, выполняемыми в забое, например ведутбурение отверстий в породе. Для регулирования нижнего уровня нагрузокпользуются винтами 15,Для имитации отжима породы в сторону выработанного пространства медленно вращают кулачок 16 в направлении повышения давления в камере 2и одновременно вращают винты 15 стакой скоростью, чтобы скорость перемещения нижнего 12 и верхнего 6торцов камеры 2 были равны. Образец3 в этом случае перемещается в нап.равлении приспособления 18 без изменения своего напряженно-деформированного состояния. Если кулачок 16вращают с большей скоростью и торец12 перемещается быстрее торца 6,имитируются условия отжима с нарастанием уровней нагрузок, а при болеемедленном вращении кУлачка 16 и меньшей скорости перемещения торца .12по сравнению с торцом 6 имитируютотжим с падением уровней нагрузок. 25 30 35 40 45 0 55 Изобретение позволяет имитировать в процессе испытаний условия, блиэкие к реальным условиям забоев горной выработки при нагружении неоднородного горного массива. Число участков с различными нагрузками, расстояние между ними, их протяженность и соотношение нагрузок на этих участках подбираются в соответствии с реальными условиями и могут изменяться в широких пределах. Возможно также исследовать условия взаимодействия различных рабочих органов с образцом породы, имитирующим горный массив сложной конструкции с высокой степенью неоднородности. Формула изобретения Установка для испытания образцов горных пород, содержащая цилиндрический корпус, размещенную в нем соосно испытательную камеру для образца, заполненную жидкостью и имеющую боковую поверхность в виде сильфона, нагружающее приспособление, связанное с торцами камеры, и опорный вкладыш, размещенный в осевом отверстии одного из торцов камеры, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью приближения условий испытаний к реальным путем нагружения образца неравномерно распределенными по его длине осевой и боковой нагрузками, она снабжена допол-, нительными сильфонами, размещенными соосно в испытательной камере и частично заполненными жидкостью, и захватами для закрепления на бо-, ковой поверхности образца, выполненными в виде втулок с буртами, одна из которых соединена с опорньпю вкладышем, при этом в торцах дополнительных сильфонов выполнены отверстия под втулки, бурты втулок размещены в полостях дополнительных сильфонов, а число дополнительных сильфонов, их жесткость, длина каждого дополнительного сильфона, расстояния между ниии и уровень заполненияжидкостью определяются заданным распределением нагрузок по длине образца.