Стабилометр для испытаний горных пород за пределом прочности Советский патент 1987 года по МПК E21C39/00 

кость по к 20, камере 19 и К 21 пере- текает из камеры 14 в полость Ц 22. В качестве малосжимаемой жидкости используют вакуумированный глицерин. Объем жидкости в камере 14 уменьшается . Это вызьшает перемещение поршня 7 относительно камеры 1 стабилометра. Образец 2 получает дополнительное на- гружение. По достижении предельной ве1

Изобретение относится к горному делу и предназнач ено для определения механических свойств образцов горных пород при объемном напряженном состоянии до и за пределом проч- ности.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и сокращение длительности испытаний.

а чертеже показан стабилометр для испытаний горных пород за пределом прочности.

Стабилометр содержит рабочую камеру 1, в которую помещен испытуемый образец 2, с датчиками 3 и 4 прбдоль- ных и поперечных деформаций и датчиком 5 осевого давления (жестким динамометром), цилиндр 6 с поршнем 7, крьшку 8, манометр 9, вентили 10 и 11, шаровую опору 12, индикатор 13 часового Ttma. Камеру 14 обратной связи и демпфирующая камера 15, закрепленная на цилиндре 6, заполнены малосжимаемой жидкостью и соединены между собой каналом. Поршень 16 с ру- кояткой 17 служат для обеспечения циклов регулируемой разгрузки образ- уда 2. Уплотнения 18 служат для предотвращения утечек рабочей жидкости и из камер стабилометра. Дополнительная камера 19 соединена каналами 20 и 21 с камерой 14 обратной связи и с полостью дополнительного цилиндра 22, в котором расположен поршень 23 с рукояткой 24. Полость дополнительного гдапиндра 22 связана каналом 25 в поршне 23 с атмосферой. Наружное отверстие канала 25 снабжено запорным винтом 26. Электровводы 27 служат для соединения датчиков с тензомет- / рической станцией (не показана).

личины образец 2 начинает разрушаться. Процессом разрушения управляют, регулируя В 11 и поршнем 16 величину деформации образца 2. Перепуск жидкости из камеры 14 в полость Ц 22 при на- гружении и обратно при подготовке к испытанию следующего образца 2 и многократное использование жидкости ускоряет и упрощает процесс испытаний. 1 ил.

Стабилометр работает следующим образом.

Стабилометр устанавливается на прессе любой конструкции (не показан) обеспечивающем необходимую для испытаний величину осевого давления Р. Образец 2 с датчиками 3 и 4 устанавливается .в камеру 1. Выводы от датчиков 3 и 4 и от динамометра 5 подсоединяются к электровводам 27. Камера 1 закрывается крьшкой 8. Полость цилиндра 22 заполняется вакуумирован- ным глицерином через канал 25 в поршне 23 (винт 26 при этом открыт). После заполнения полости пицерином винтом 26 перекрывают канал 25 и, вращая рукоятку 24, поршнем 23 заполняют глицерином камеру 14 обратной связи и демпфирующую камеру 15 через каналы 20 и 21 (вентиль 11 при этом открыт). Воздух из камер 14 и 15 удаляется через специальный канал( не показан). После заполнения камер 14 и 15 глицерином вентилем I1 перекрывают канал 20, винт 26 открывают и поршень 23 отводят рукояткой 24 в верхнее положение. Начальное расположение образца 2 и поршня 7 перед испытанием должно быть таким, чтобы между образцом и динамометром 5 оставался зазор, поршень 16 - в среднем положении.

После этого на стабилометр передается нагрузка Р от пресса, величина которой зависит от заранее намеченного режима испытаний. Нагрузка от пресса действует на шаровую опору 2, крьш1ку 8, камеру 1 , мапосжимаемую жидкость в камере 14 обратной связи и поршень.7. Между верхним торцом образца 2 и жестким динамометром 5

при этом остается зазор, т.е. на образец 2 при начальном нагружении ста билометра нагрузка не действует. Открывая .вентиль I 1 , обеспечивающий выход несжимаемой жидкости, осущест- вляют податливость стабилометра до момента, при котором часть нагрузки Р передается на образец 2, и давление на образец 2 (0,01-0,05 от прочности породы на одноосное сжатие) фиксируется по показаниям динамометра 5. Маслосжимаемая жидкость при этом перетекает из камеры 14 обратной связи в камеру 19 и полость цилиндра 22 по каналам 20 и 21.

Вращением рукоятки вентиля 11 устанавливают с контролем по индикатору 13 необходимую скорость деформирования образца 2 (малосжимаемая жидкость по каналу 20, камере 19 и каналу 21 продолжает перетекать из камеры 14 в полость цилиндра 22). Объем жидкости в камере 14 уменьшается, что вызывает перемещение поршня 7 относительно камеры 1, т.е. обеспечивается дополнительное нагружение образца 2. Нагружение образца производят либо непрерывно до разрушения, либо с промежуточными циклами регулируемой разгрузки (в последнем случае вращением рукоятки 17 изменяют положение поршня 16 в камере 15 и обеспечивают циклы разгрузки-нагрузки на образец). Таким образом, при нагружении образца 2 происходит перераспределение нагрузки Р от пресса между нагруженными элемента ми стабилометра и образцом 2.

Когда нагрузка на об,разец 2 дости

гает предельной величины, образец 2 начинает разрушаться.. Процессом разрушения мржно управлять, регулируя вентилем 11 и поршнем I6 величину деформации образца 2 и обеспечивая полное снижение несущей спо-. собности образца 2 в запредельной области деформации.

При испытании пород в объемном напряженном состоянии на образец подается от масляного насоса (не показан) боковое давление б через вентиль 10.

После окончания испытания снимают нагрузки Gj и Р, вынимают образец 2 из камеры 1. Закручивают винт 26, открывают полностью вентиль 11 и вращением рукоятки 24 переводят поршень

23 в цилиндре 22 в нижнее положение. При этом малосжимаемая жидкость из полости цилиндра 22 через каналы 20, 21 и камеру 19 перетекает в камеру 14 обратной связи, заполняя ее перед испытанием следующего образца.

Для исключения при серии испытаний контакта воздуха с малосжимаемой жидкостью и возможности растворения воздуха в малосжимаемой жидкости с целью повьшгения жесткости эле- - ментов стабилометра последовательность операций, описанную вьше, изменяют следующим образом.

При первоначальном заполнении ва- куумированной малосжимаемой жидкостью полости цилиндра 22 поршень 23 устанавливают в верхнее положение,

26 открывают полностью. После заполнения полости цилиндра 22 и канала 26 малосжимаемой жидкостью винт 26 закрывают, перекрывая канал 25 от атмосферы. Затем опускают поршень 23

и заполняют малосжимаемой жидкостью камеру 19 и демпфирующую камеру 15. После заполнения камер 15 и 19 закрывают вентиль 11 и перемещают поршень 23 в верхнее положение при закрытом

винте 26. В полости цилиндра 22 возникает разрежение, т.е. исключается контакт малосжимаемой жидкости с воздухом при испытаниях.

Формула изобретения

Стабилометр для испытаний горных пород за пределом прочности, содержащий рабочую камеру для размещения испытуемого образца, цилиндр с порш5

0

5

нем, демпфирующую камеру, закрепленную на цилиндре, камеру обратной связи, сообщенную каналом с демпфирующей камерой, и вентиль для выпуска жидкости из камеры обратной связи, отличающийся, тем, что, с целью снижения трудоемкости и сокращения длительности испытаний, он снабжен дополнительной замкнутой камерой, соединенной через вентиль с камерой обратной связи, и дополнительным цилиндром с поршнем и штоком, при зтом дополнительный цилиндр соединен каналом с дополнительной камерой, а в его поршне и штоке выполнено отвер-/ стие дпя сообщения полости цилиндра с атмосферой.

Изобретение относится к горному делу и позволяет снизить трудоемкость и сократить длительность испытаний при определении механических свойств образцов горных пород. Для этого ста- билометр снабжен замкнутой камерой 19, соединенной через вентиль (В) 11 с камерой 14 обратной связи. Камера 19 через канал (К) 21 соединена с дополнительным цилиндром (Ц) 22 с поршнем 23 и штоком. Полость Ц 22 сообщена с атмосферой через наружное отверстие К 25, выполненное в поршне 23 и штоке Ц 22. При нагружении испытуемого образца 2 необходимую скорость его деформации устанавливают по индикатору -13 при вращении рукояти В 11. При этом малосжимаемая жидс С 2S ю 00 Од со 00 Nd