Устройство для испытания образцов горных пород при трехосном сжатии Советский патент 1986 года по МПК G01N3/08 E21C39/00 

1

Изобретение относится к технике испытаний материалов, в частности к устройствам для испытания образцов скальных горных пород.при трехосном неравномерном сжатии.

Цель изобретения - повышение точности определения деформационных характеристик горных пород

На фиг. 1 показано устройство дл испытания образцов горных пород при трехосном сжатии; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиго 3 полы цилиндр; на фиг - разрез Б-Б нафиг, 3; на фиг 5 - разрез В-В на фиго Зо

Устройство содержит опорную плиту 1, жестко соединенную с ней раму 2, жесткую замкнутую Обойму 3 с направляющими пазами, контактные плиты 4 для образца 5, установленные с возможностью перемещения в пазах обоймы 3, нагфавляющие 6, нагрузочно-охранные обоймы 7, установленные с возможностью перемещения по направляющим 6, винтовые домкраты 8, установленные на раме 2 и имеющие шарнирные соединения с нагрузочноохранными обоймами 7, основание 9 для установки образца 5, упругие элементы в виде полых стальных цилиндров 10 с поперечными прерывистыми прорезями, установленных внутри нагрузочно-охранных обойм 7 соосно их осям и контактирующих с контактными плитами 4, дифференциально-трансформаторные датчики 11 перемещения, расположенные в полых цилиндрах 10 соосно их. осям, и ультразвуковые датчики 12, установленные в полостя контактных плит 4.

В качестве направляющих для нагрузочно-охранных обойм 7 в вертикальной плоскости служат опорная плита 1 и съемная плита 13 с отверстием 14, которое используется дня прохода штока пресса, передающего вертикальную нагрузку.

На контактных плитах 4 выполнены цилиндрические выступы 15, расположенные с зазорами 16 и 17 между замкнутой обоймой 3 и торцами соответствующих нзгрузочно-охранных обойм 7, Величина зазора 16 имеет фиксированное значение, обеспечивающее работу полых цилиндров в пределах упругой области их деформировз ния. Зазор 17 служит для ограниче623322

ния хода контактной плиты 4 в направлении испытуемого образца 5,

Для регистрации деформационных характеристик образца 3 служат уси5 литель и самописец (не показаны), связанные с датчиками П.

Устройство работает следующим образом.

При отведенных с помоикю винто0 вых домкратов 8 нагрузочно-охранных обоймах 7 с контактными плитами 4 на основание 9 жесткой замкнутой обоймы 3 устанавливают испытуемый образец 5. После этой операции вин5 товыми домкратами 8 приводят контактные плиты 4 в соприкосновение с боковыми поверхностями образца 5. При этом в зависимости от условий опыта образец 5 предварительно наг20 ружают равномерным двухосным или неравномерным боковым давлением или оставляют контактные плиты 4 в соприкосновении с боковыми гранями обрай. ца 5 без предварительной боковой при25 грузкио После этих операций на образец 5 дают вертикальную нагрузку через шток пресса с замером вертикальных деформаций датчиками 11 перемещения и доводят нагрузку на образец 5

30 до разрушения ступенями. На каждой ступени нагружения с помощью ультразвуковьк датчиков 12 измеряют скорости распространения продольнь х волн.

5 Б процессе нагружения образца 5 вертикальной нагрузкой происходит его объемная деформация. Подвижки граней образца 5 передаются через контактные плиты 4 полым стальным цилиндрам 10, которые упруго деформируются , что позволяет оценить с помощью дифференциально-трансформаторных датчиков 11 перемещения не только деформации образца 5 при трехосном неравномерном сжатии, но и напряжения, возникающие на его гранях. Сигналы с дифференциально-трансформаторных датчиков 11, пропорциональные деформациям полых стальных

5 цилиндров 10, через усилитель поступают на самописец Соосность полых стальных цилиндров 10, датчиков 11 перемещения и прилагаемой боковой нагрузки повышает точность измеряе-% мых величин деформации и напряжений. Совместная работа полых стальных ци-: , ШхНДров 10 и датчиков 11 перемещения позволяет получат--, необходимые результаты в координатах перемещение напряжение вплоть до хрупкого разру шения образца. Формула изобретения Устройство для испытания образцов горных пород при трехосном сжатии, содержащее опорную плиту, жесткую замкнутую обойму с направляющими пазами, контактные плиты для образца, установленные с возможностью перемещения в пазах обоймь:, нагрузочные домкраты, связанные с контактными плитами, и датчики перемещения, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности определения деформационных характеристик горных пород, оно снабжено нагрузочно.-охранными обоймами, расположенными между нагрузочными домкратами и контактными плитами, направляющими для нагрузочно-охранных обойм и упругими элементами в виде полых стальных цилиндров с поперечными прерывистыми прорезями, установленных внутри нагрузочно-охранных обойм и контактирующих с плитами, при этом датчики перемещения расположены на оси полых цилиндров, а на контактных плитах выполнены цилиндрические выступы, расположенные с зазорами между замкнутой обоймой и торцами соответствующих нагрузочно-охранных обойм,