Устройство для определения механических характеристик горных пород при сдвиге Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 G01N3/24 

1-5

/

ел

С5

X 4 СЛ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СДВИГЕ, включающее основание, разъемный корпус, штамп с регулирующим узлом, нагрузочный и регистрирующие узлы, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, разъемный корпус выполнен в виде двух плит, одни концы которых щарнирно закреплены на основании, а другие щарнирно соединены между собой жесткими тягами, при этом регулирующий узел щтампа соединен с регистрирующим узлом, а нагрузочный узел размещен на одной из плит в месте шарнирного соединения жестких тяг. i (Л

Изобретение относится к механическим испытаниям горных пород, а именно к определению параметров прочности и деформируемости при сдвиге, и может быть использовано при испытаниях строительных материалов. Параметры прочности и деформируемости горных пород при сдвиге необходимы для расчетов допустимых размеров сооружений, возводимых в горном массиве. Известен способ определения параметров прочности горных пород при сдвиге, включающий нагружение цилиндрического образца, помещенного в срезные матрицы, регистрацию предельной нагрузки и определение касательных и нормальных напряжений в плоскости сдвига. Согласно этому способу образец доводят до разрушения путем принудительного сдвига в фиксированном посредством матриц сечении. Углы наклона плоскости сдвига к горизонту задают равными 30, 45 и 60°, что позволяет определять значения предельных напряжений при трех различных сочетаниях сдвигающих и нормальных нагрузок 1. Однако указанный способ характеризуется низкой точностью определения параметров прочности при сдвиге. При испытаниях образцов горных пород разброс экспериментальных значений нормальных и сдвигающих напряжений достигает более . Известен также способ определения механических характеристик горного массива при сдвиге, включающий нагружение образца до разрушения с раздельным заданием нормальной и сдвигающей нагрузок, измерение деформации сдвига и угла наклона плоскости сдвига, регистрацию предельных нагрузок и определение по их значениям модуля сдвига, касательных и нормальных напряжений 2. Недостатком данного способа является низкая точность определения механических характеристик горного массива из-за неравномерной передачи нагрузки по всей нагружаемой поверхности массива. Известно устройство для определения механических характеристик горных пород, включающее основание, разъемный корпус, щтамп с регулирующим узлом, нагрузочный и регистрирующие узлы 3. Недостаток этого устройства - сложность конструкции. Целью изобретения является упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения механических характеристик горных пород при сдвиге, включающем основание, разъемный корпус, штамп с регулирующим узлом, нагрузочный и регистрирующие узлы, разъемный корпус выполнен в виде двух плит, одни концы которых шарнирно закреплены на основании, а другие щарнирно соединены между собой жесткими тягами, при этом регулирующий узел штампа соединен с регистрирующим узлом, а нагрузочный узел размещен на одной из плит в месте шарнирного соединения жестких тяг. На фиг. 1 показана установка при вертикальном положении плит, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3установка при наклонном положении плит при длительных испытаниях, общий вид. На основании 1 установлен разъемный корпус, выполненный в виде двух плит 2 и 3; одни концы которых с помощью щарнирных опор 4 закреплены на основании 1, а другие шарнирно соединены между собой жесткими тягами 5. В плите 3 выполнено отверстие, в котором размещены штамп 6 с регулирующим узлом 7, при этом регулирующий узел щтампа соединен с регистрирующим узлом 8. В качестве регистрирующего узла применяют динамометры или, например, упругие пружины с известным тарировочным графиком «нагрузка-перемещение. Нагрузочный узел выполнен в виде рычага 9, который соединен тросом 10 через блок 11 с грузом 12. Между плитой 2 и щтампом 6 помещен образец 13. Образец 13 (фиг. 1) помещают между двумя параллельными плитами 2 и 3, установленными в вертикальном положении. Затем посредством регулирующего узла 7, соединенного со щтампом 6, создают начальную прижимную нагрузку на образец 13, после чего путем параллельного поворота плит 2 и 3 относительно шарнирных опор 4, закрепленных на неподвижном основании 1, доводят образец 13 до разрушения с измерением деформации сдвига, угла наклона плоскости сдвига и регистрацией предельной нагрузки на регистрирующем узле 8. По значениям угла наклона плоскости сдвигаоС(фиг. 3) и предельной нагрузки Р определяют касательные и нормальные напряжения в плоскости сдвига по известным формулам t - cos d(; 6 - sindL; L - касательное напряжение в плоскости сдвига, кгс/см ; D -нормальное напряжение в плоскости сдвига, кгс/см ; Р -предельная нагрузка на образец, Р - площадь поверхности разрушения образца, см 2; -угол наклона плоскости сдвига к направлению нагрузки Р, градус. По значениям деформации сдвига У (фиг. 3) и касательного напряжения в плоскости сдвига определяют модуль сдвига породы по известной формуле G - - У где G - модуль сдвига, кгс/см ; У - деформация сдвига, дол. ед. Использование изобретения позволяет упростить конструкцию устройства.