Устройство для испытаний горных пород на сдвиг Советский патент 1984 года по МПК G01N3/24 

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, а име но к устройствам для испытаний цили дрических образцов горных пород на сдвиг. Известно устройство для испытани горных пород на сдвиг, содержащее пресс, включающий нижнее основание. устяновленные на нем няпоявляюшие колонны и силовоябупитель, верхнюю неподвижную траверсу и нажимные пли ты, одна из которых взаимодействует с верхней неподвижной траверсой чере.з центрирукицее приспособление, а другая связана с силовозбудителем, установленную между плитами пресса разъемную матрицу с призматической полостью для размещения образца, со стоящую из двух полуматриц, плоскость разъема которых наклонена к оси пресса под заданным углом и верхняя из которых взаимодействует с верхней нажимной плитой через шар ковую постель fij . Недостатком известного устройств является то, что образец сдвигается только в плоскости, проходящей чере его продольную ось симметрии, что не позволяет осуществить сдвиг в плоскости структурного ослабления образца, которая располагается под определенным углом к оси образца. Целью изобретения является оцен.ка влияния структурно-текстурных особенностей горных пород на сдвиговые характеристики путем обеспечения сдвига образца в плоскости его струк турного ослабления. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для испытания горных пород на сдвиг, содержащем пресс включающий нижнее основание, установ ленные на нем направляющие колонны и силовозбудитель, верхнюю неподвижную траверсу и нажимные плиты, одна из которых взаимодействует с верхней неподвижной траверсой через цент рирующее приспособление, а другая связана с силовозбудителем, установленную между плитами пресса разъемную матрицу с полостью для размещени образца, состоящую из двух полуматри плоскость разъема которых наклонена к оси пресса под заданным углом, верхняя полуматрица взаимодействует с верхней нажимной плитой через ша/риковую постель, полости матритды имеет форму цилиндра, ось которого совпадает с осью пресса, а устройство снабжено двумя обращенными доньями кверху и имеющими в стенках продольные диаметрально противоположные отвеостия стаканами, оттин ия которых установлен межпу верхней полуматрицей и шариковой постелью, а другой имеет осевое отверстие в дне и установлен между нажимной плитой и нижней полуматрицей, двумя неподвижно закрепленными на колоннах пресса траверсами, проходящими через-отверстия в соответствующих стаканах, и гидродомкратом, корпус ко-торого жестко закреплен на нижней траверсе, а шток его поршня имеет диаметр, равный диаметру полости матрицы, и проходит в эту полость через отверстие в дне стакана. Кроме того, устройство снабжено роликовой постелью,, установленной в Плоскости разъема полуматриц. На чертеже изображена схема устройства. Устройство содержит пресс, включающий нижнее основание 1, установленные на нем направляющие колонны 2 и силовозбудитель 3, верхнюю неподвижную траверсу 4 и нажимные плиты 5 и 6, одна из которых (5) взаимодействует с верхней неподвижной траверсой 4 через центрирующее приспособление 7, а другая (6) связана с силовозбудителем 3, а также разъемную матрицу с полостью для размещения образца 8, состоящую из двух полуматриц, верхняя 9 из которых взаимодействует с верхней нажимной плитой 5 через верхний стакан 10 и шариковую постель 11, а нижняя 12 - через нижний стакан 13 с нижней нажимной плитой 6. В плоскости разъема полуматриц установлена роликовая постель 14. Гидродомкрат 15 для предварительного сжатия штоком 16 его поршня образца 8 своим корпусом 17 жестко закреллен на нижней траверсе 18, жестко вязанной с колоннами 2 пресса. Верхняя неподвижная траверса 19 служит пором для сжимаемого образца 8. Неодвижные траверсы 18 и 19 проходят ерез продольные отверстия 20 и 21, ыполненные в стаканах 10 и 13, обесечивающие возможность вертикального горизонтального перемещения верхего стакана и вертикального перемещения нижнего стакана при сближении плит пресса.

Устройство работает следуяяцим образом.

В полость разъемной матрицы, cor стоящей из верхней 9 и нижней 12 полуматриц, помещают образец 8 таким образом, чтобы плоскость его структурного ослабления совпала с плоскостью разъема матрицы.

Между полуматрицами 9 и 12 укладывают роликовую постель 14, Матрицу с образцом 8 устанавливают на нижний стакан 13, расположенный на. нижней нажимной плите 6.пресса, таКИМ образом, чтобы шток 16 гидродомкрата 15 через осевое отверстие в дне стакана 13 проходил в полость матрицы и упирался в образец 8. На вёрхннио полуматрицу 9 устанавливают верхний стакан 10. На его дно укладывают шариковую постель 11 и подводят к ней верхнюю прижимную плиту 5 пресса. Гидродомкрат 15 обеспечивает предварительное сжатие образца 8, упирающегося при этом верхним основанием в траверсу 19. Включают привод пресса. Нижняя нажимная плита 6 пресса через нижний стакан 13 передает усилие сжатия нижней полуматрице 12 и через роликовую постель 14 на верхнюю полуматрицу 9 и далее через шариковую постель 11 на верхнюю плиту 5 пресса. При определенной величине усилия сжатия происходит вертикально перемещение нижней полуматрицы. При этом горизонтальная составляющая усилия, действукяцего через роликовую постель на верхнюю полуматрицу, вынуждает ее перемещаться горизонтально. Относительное же перемещение полуматриц происходит по плоскости их разъема и вызьгаает сдвиг образца.

Изобретение обеспечивает испытани образцов горных пород на сдвиг под различными углами к оси при условии предварительного сжатия и позволяет определить влияние структурно-текстурных особенностей горных пород на сдвиговые характеристики в условиях, близких к естественным, что ведет к более точному расчету устойчивости бортов карьеров и выбору наиболее рациональной схемы их отработки.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД НА СДВИГ, содержащее пресс, включающий нижнее основание, установленные на нем направляющие колонны и сштовозбудитель, верхнюю не-, подвижную траверсу и нажимные плиты, одна из которых взаимодействует с верхней неподвижной траверсой через центрирующее приспособление, а другая связана с силовозбудителем, установленную между плитами пресса разъемную матрицу с полостью для размещения образца, состоящую из двух полуматриц, плоскость разъема которых наклонена к оси пресса под заданным углом, верхняя полуматрица взаимодействует с верхней нажимной плитой через щариковую постель, о t И f i, личающееся тем, что, с целью оценки влияния структурно-текстурных особенностей горных пород на сдвиговые характеристики путем обеспечения сдвига образца в плоскости его структурного ослабления, полость матрицы имеет форму цилиндра, ось которого совпадает с осью npecta, а устройство снабжено двумя обращенными доньями кверху и имеющими в стенках продольные диаметрально противоположные отверстия стаканами, один из которых установлен между верхней полуматрицей и шариковой постелью, а другой имеет осевое отверстие в дне и установлен меяоду нажимной плитой и нижней полуматрицей, двумя (Л неподвижно закрепленными на колоннах пресса траверсами, проходящими через отверстия в соответствующих стаканах, и гидродомкратом, корпус которого жестко закреплен на нижней траверсе, а шток его поршня имеет диаметр, равный диаметру полости матрицы, и проходит в эту полость через отверстие в дне стакана. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что оно снабжено роликовой постелью, установленной в плоскости разъема полуматриц.