Установка для испытания образцов горных пород

(088. 8)свидетельство СС Е 21 С 39/00, 19 СПЫТАН БРАЗЦО тноситс горномуближение путем е п ойным к э азц жимающими и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ(54) УСТАНОВКА ДЛЯГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретениеделу. Цель изобреусловий испытаниядеформирования об ОБРЕТЕНИЯПЬСТВУ растягивающими нагрузками с независимой разгрузкой по осям деформирования, деформирование образца при пропорциональном изменении осевых и бо"коных деформаций и независимое регулирование боковых деформаций. В осевом отверстии корпуса 1 установленопорный вкладыш 2 для образца 6 сторцовым 3 и боковыми 4 и 5 захвата"мн. Соосно с захватом 3 установленгидродомкрат (ГЛ) 7 двухстороннегодействия со штоком 8. Соосно с ГД 7установлен с воэможностью осевогоперемещения второй ГЛ 9 двухсторон1425328 него действия, шток 10 которого соединен со штоком 8 и захватом 3. На корпусе 1 установлены Фиксаторы 11 и 12 положения ГД 9 и штока 10. Механизм нагружения каждого из захватов 4 и 5 выполнен в виде пары винтов 13 и 14, связанных шестернями 15, Винты 13 контактируют с захватами 4 и 5, а винты 14 соединены с ГД 9. Полости ГД 7 и 9 связаны с источником 16 давления. При перемещении штоков,8 и 10 на образце 6 создается осевая нагрузка, При заданной осевой дефорИзобретение относится к горномуделу, к установкам для испытания образцов горных пород на прочность присложном напряженном состоянии.Цель изобретения - приближениеусловий испытания к забойным путемдеформирования образца сжимающими ирастягивающими нагрузками с независимой разгрузкой по осям деформирования, деформирование образца при пропорциональном изменении осевых и боковых деформаций и независимое регулирование боковых деформаций,На чертеже показана схема установки для испытания образцов горных пород.Установка содержит корпус 1 с отверстием в его торце, опорный вкладыш2, установленный в отверстии корпуса 1, торцовый захват 3 и боковыезахваты 4 и 5 для образца 6, первыйгидродомкрат 7 двустороннего действия со штоком 8, закрепленный в корпусе 1, второй гидродомкрат 9 двустороннего действия со штоком 10, установленный в корпусе 1 с возможностью перемещения соосно гидродомкрату7, установленные в корпусе 1 Фиксаторы 11 и 12 положения гидродомкрата 9и его ,штока 10 соответственно относительно корпуса 1, механизм нагружения боковых захватов 4 и 5, выполненный для каждого из боковых захватов 4 и 5 в виде двух винтов 13 и 14,кинематически связанных один с дру"гим парой шестерен 15, и источник 16давления среды, соединенный посред 10 15 20 25 30 35 мации образца Ь фиксатором 12 стопорят шток 10, удаляют фиксатор 11 иподают давление в ГД 9 а ПеремещениеГД 9 вместе с винтами 14 относительно штоков Я и 10 передается черезшестерни 15 и винты 13 захватам 4 и5, 1 еняя Фиксаторы 11 и 12, проводят. -частичную осевую и боковую разгрузки образца 6. Для пропорционального изменения боковых и осевых деформаций дополнительными фиксаторами21 и 22 стопорят шток 10 относительно ГД 9. 2 з.п, Ф-лы, 1 ил. ством вентилей 17-20 с полостями гидродомкратов 7 и 9, Винты 13 механизма нагружения контактируют с соответствующими боковыми захватами 4 и 5,а винты 14 соединены с гидродомкратом 9, Шток 10 гидродомкрата 9 соединен одним концом со штоком 8 гидродомкрата 7, а вторым концом - с торцовым захватом 3,Установка также содержит дополнительный Фиксатор положения штока 10относительно гидродомкрата 9 в видегаек 21 и 22, установленных на штоке 10, приспособления 23 для вращения винтов 13 механизма нагружения иэлемент 24, например буровую штангу,для воздействия на образец 6.Установка работает следующим образом.Для осевого нагружения образца 6Фиксатором 11 стопорят гидродомкрат9 относительно корпуса 1 и подаютдавление от источника 16 через вентили 19 или,20 в соответствующие полости гидродомкрата 7, создавая растягивающую или сжимающую нагрузку наобразце 6 путем перемещения штоков 8и 10 и торцового захвата 3. При достижении заданной осевой деформациификсатором 12 стопорят штоки 8 и 10относительно корпуса 1 и приступаютк нагружению образца 6 боковой нагрузкой. Для этого удаляют фиксатор 11и через вентили 17 или 18 подают жидкость под давлением в соответствующие полости гидродомкрата 9. Приэтом гидродомкрат 9 смещается от 3 14253носительно штоков 8, 10 и корпуса 1в том или ином направлении и перемещает винты 14 в осевом направлении,Винты 14 вращают пары шестерен 15, а5шестерни 15 перемещают винты 13 восевом направлении и путем перемещения боковых захватов 4 и 5 деформируют образец 6 сжимающими или рястягивающими нагрузками, После достижения заданного напряженного состоянияведут обследование образца 6 и егообработку, например, буровой штангой24, Для изменения осевой нагрузкификсатором 11 стопорят гидродомкрат 159 и при удаленном фиксаторе 12 подают давление в соответствующую полостьгидродомкрата 7, Осуществляется,например, осевая разгрузка образца 6с переходом ня нагружение усилиемпротивоположного знака. После изменения осевой нагрузки можно вновьизменить боковые усилия как по величине, так и по знаку. Для изменениянагрузки по одному из боковых няправлений используют приспособления 23:вращением соответствующего винта 13дополнительно перемещают один из боковых захватов 4 и 5, Трение междуторцовым захватом 3, вкладышем 2 и ЗОобразцом 6 препятствует перемещениямобразца 6 при частичных пригрузкахили разгрузках образца 6 по одномуиз боковых направлений. Для нагружения образца 6 пропорционально иэменя 35ющимися осевой и боковыми деформациями удаляют фиксаторы 11 и 12, а гайками 21 и 22 стопорят шток 10 относительно гидродомкрата 9. При подачедавления через вентиль 19 или 20 перемещают штоки Я и 1 О с торцовым захватом 3 и гидродомкрат 9 с винтами 14в одном направлении на равные величины, соответствующие осевой деформации образца 6. Винты 14 через винты13 преобразуют зти перемещения в пропорциональные перемещения боковыхзахватов 4 и 5, Приспособления 23позволяют и при таком нагружении осуществлять неравномерное нягружение поодному из боковых направлений. Порядок изменения видов напряженного состояния определяется порядком изменения его в реальном забое, поведениепород в котором исследуется.55Захваты 3-5 выполнены в видежестких плит, прикрепляемых к поверхности образца 6 одним из известныхспособов, например приклеиваются. 28 4Изобретение позволяет наиболее точновоспроизвести на образце забойнуюобстановку при сложном изменениинапряженного состояния, включающего нагрузки различного знака, с переменной звяка нагрузки по различным напряжениям, с пригружением и разгрузкой по различным осям, с пропорционяльным или последовательным изменением деформаций. Такие воэможности предлагаемой установки позволяют использовать ее для исследования различных проявлений горного давления в забое: пучения, рязломог. кровли и почвы выработок, хрупкого разрушения в форме стреляний, горньх ударов, вь 1 бросов, я также для исследования под сложно изменяющейся нагрузкой, включающей растягивяюшие компоненты тензора напряжений, изменений свойств самих горных пород - . изменения их пластичности, прочности, буримдсти и т.п.Формула и з о б р е т е н и я1. Установка для испытания образцов горных город, содержащая корпус с отверстием в торце, опорный вкладыш для образца, установленный в отверстии корпуса, торцовый и боковые захваты для образца, размещенный в корпусе гидродомкрат двустороннего действия, шток которого связан с торцовым захватом, механизм нагружения, связанный с боковыми захватами, и источник давления среды, соединенныйгидродомкрятом, о т л и ч я ю щ я я с я тем, что, с целью приближения условий испытания к забойным путем деформирования образца сжимающими и рястягивяющими нагрузкамИ с независимой разгрузкой по осям деформирования, очя снабжена вторым гидродомкрятом двустороннего действия, установленным в корпусе с возможностью перемещения соосно с первым гидродомкратом и соединенным с источником давления среды, и установленными на корпусе фиксаторами положения второго гидродомкрата и его штока относительно корпуса, механизм нагружения для кажпого из боковых захватов выполнен в виде пары винтов, кинемятически связанных между собой парой шестерен, при этом один из винтов контактирует с соответствующим боковым захватом, другой - соединен с вторым гидродомкрятом, я противоположные14253 Составитель В,ТальвойшТехред М.Ходанич Корректор С.йекмар Редактор Г.Волкова Заказ 4750/30 тираж 459 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4. концы штока этого гидродомкрата соединены со штоком первого гидроломкрата и торцовым эахватом.2. Установка по п.1, о т л и ч а 5 ю щ а я с я тем, что, с целью деформирования образца при пропорциональном изменении осевых и боковых еформаций, она снабжена дополни 28 6тельным фиксатором положения штока 1относительно второго гидродомкрата.3. Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем,. что, с целью независимого регулирования боковых деформаций, она снабжена приспособлениями для вращения винтов, контактирующих с боковыми захватами,