Устройство для испытания целика скальной породы на сдвиг Советский патент 1983 года по МПК G01N3/24 E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, в частности к инженерной геологии.

Известно устройство для испытания пород на сдвиг, содержащее обой.му, собранную из колец, и приспособ ления ,цля нррмальной и сдвигающей нагрузок 1.

Недостаток этого устройства заключается в TOW, что нормальная нагрузка на .образец в начале опыта симметрична поверхности сдвига, а в конце опыта она смешается относительно оси симметрии/ что уменьшает точность исследований.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для испытания целика скальной породы на сдвиг, включающее сдвигающее приспособление, приспособление нормального нагружения целика/ механизм перемещения приспособления нормального нагружения и реЬистрирующее приспособление перемещений целика 2 .

Недостаток известного устройства заключается в том, что нормальная нагрузка центрируется в плоскости, лежащей в направлении сдвигающего усилия, но не центрируется по всем другим возможным направлениям сдвига, что снижает точность исследований и сужает функциональные возможности устройства.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности исследований.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для испытания целик скальной породы на сдвиг, включающем сдвигающее приспособление, приспособление нормального нагружение целика, механизм перемещения приспособления нормального нагружения и регистрирующее приспособление перещений целика, регистрирующее приспособление выполнено в виде гидроцилиндров, установленных по направлению действия сдвигающей нагрузки и перпендикулярно к ней, а механизм перемещения приспособления нормального нагружения - в виде гидроцилиндров с упорами и гидравлической связью с гидроцилиндрами регистрирующего приспособления, установленными параллельно с ними, и площадью плунжеров в два раз больше площади плунжеров последних,

Кроме того, гидроцилиндры регистрирующего приспособления и связанные с ними гидроцилиндры механизма перемещения приспособления нормального нагружения установлены по разные стороны приспособления нормального нагружения, а упоры устанонлены неподвижно.

Гидроцилиндры регистрирующего припособления и связанные с ними гидроцилиндры механизма перемещения приспособления нормального нагружения установлены по одну сторону приспособления нормального нагружения, а упоры установлены с возможностью перемещения вместе с целиком.

На фиг, 1 изображен первый вариант выполнения устройства, общийвид; на фиг. 2 - второй вариант выпонения устройства, общий вид.

Исследуемый целик скальной породы 1, предварительно подсеченный по контуру или выделенный из коренной породы,, нагружают приспособлением 2 нормального нагружения и сдвигающи приспособлением 3; Приспособление 2 нормального нагружения может быть заанкеровано к глубинным породам,не подверженным влиянию сдвигающего усилия, посредством стяжек 4. Между горизонтальными поверхностями приспособления 2 нормального нагружения устанавливают опорные подшипники, позволяющие перемещаться приспособлению нормального нагружения в любом направлении, параллельном плоскости сдвига. Стяжки 4 размещают в исследуемом целике через отверстия выполненные с запасом по диаметру, достаточными для обеспечения свободы перемещения исследуемого целика относительно коренных пород в процессе исследования. Между исследуемым целиком 1. и сопряженным с ним участком коренной породы со строны надвижки целика или специально созданным упором на коренной породе устанавливают гидравлические цилиндры 5, соединенные с гидравлическими цилиндрами 6 и расположенные параллельно. Расположение гидравлических цилиндров б может быть различным относительно приспособления нормального нагружения. На фиг.1 показано размещение гидравлических и;илиндров б между приспособлением номального нагружения и упором на кореной породе, а направление их действия соответствует направлению сдвига исследуемого целика.На фиг.2 показано размещение гидравлических цилиндров 6 между приспособлением нормального нагружения и упором на самом целике, а направление их действия противоположно направлению сдвига исследуемого .

Приведенные варианты реализации предлагаемого технического решения обладают преимуществами, которые определяют выбор их применения в зависимости от размеров исследуемого целика, деформативных и прочностных свойств породы. Так, устройство, показанное на фиг. 1, применимо в основном ,на маломасштабных целиках, имеющих площадь горизонтального сечения в несколько квадратных метров

и менее или на низкопрочных и высокодеформативных породах. Устройство показанное на фиг. 2, применимо в основном на крупномасштабных целиках, имеющих площадь горизонтального сечения в десятки квадратных метров и более.

Устройство работает следующим образом.

При проведении исследования гидравлические цилиндры 5, являющиеся средством -контроля за перемещениями целика 1, реагируют изменением объема гидравлической среды, находящейся в них, на перемещения исследуемого целика и вызывают соответствУ.ощую реакцию в гидравлических цилиндрах б, являющихся средством регулирования перемещения приспособления нормального.нагружения. Делителем перемещений, обеспечивающим соотношение перемещений целика и приспособления нормального нагружения 2:1, может быть различное отношение суммы рабочих площадей плунжеров гидравлических цилиндров 5 и 6, соединенных между собой, а именно сумма площадей плунжеров гидравлических цилиндров 5 должна быть в два раза меньше, чем сумма площадей плунжеров гидравлических цилиндров 6.

0

Использование изобретения позвоялет повысить точность исследования параметров трения и сцепления скальных пород путем автоматической цент-ровки нормальной нагрузки в случае, когда имеет место неоднородность параметрор трения и сцепления в потенциальной поверхности сдвига и когда исследуемый материал обладает повышенной деформативностью.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЦЕЛИКА СКАЛЬНОЙ ПОРОДЫ НА СДВИГ, включающее сдвигающее приспособление, приспособление нормальногона- гружения целика, механизм перемеще.ния приспособления нормального нагружеиия и регистрирующееприспособление перемещений целика, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможное-. тей и повьпаения точности исследова- -. НИИ,регистрирующее приспособление выполнено в виде гидроцйляндров, установленных по направлению действия сдвигсцощей нагрузки и перпендикулярно к ней,а механизм перемещения приспособления нормального нагружения - в виде гидроцилиндров с упорами и . гидравлической связью с гидроцилиндрами регистрирующего приспособления, и площадью плунжеров в два раза , больше площади плунжеров последних. 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что гидроцилиндры регистрирующего приспособления и связаннее с ними гидроцилиндры механизма перемещения приспособления нормального нагружения установлены по разные стороны приспособления нормального нагружения, а упоры установлены неподвижно. 3.Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что гидроци линдры регистрирующего приспособле(Л ния и связанные с ними гидроцилиндры механизма перемещения приспособления нормального нагружения установлены по одну сторону приспособления нормального нагружения, а i упоры установлены с возможностью пере мещения вместе с целиком. to о: о со ел