Устройство для полевых испытаний горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для испытания прочностных свойств горных пород в массиве.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства (путем обеспечения дополнительных испызо таний при циклическом деформировании породы.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства для полевых испытаний горных пород.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, пуансон 2, установленный в корпусе 1 перпендикулярно его оси с возможностью вращения и осевого перемещения, привод перемещения пуансона 2, выполненный в виде установпенной в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения штанги 3 с клиновым пазом k и гайки 5, установленной на штанге 3 и взаимодействующей торцовой поверх ностью с корпусом 1, измеритель 6 нагрузки, установленный на пуансоне 2, червячный винт 7 с приводом 8 вращения, установленный по оси корпуса 1, и червячное колесо 9, установленное на пуансоне 2 с возможностью осевого перемещения и соединенное с винтом 7 На пуансоне 2 выполнен клиновой прилив 10, опертый на глиновой паз Д штанги 3.

Дпя испытаний в режиме заданных усилий устройство содержит также вторую гайку 11, установленную на штанге

5

о

5

0

5

0

5

3 пружину 12, установленную между гайкой 11 и корпусом, и два дополнительных измерителя 13 и 1 нагрузки, установленных на штанге 3 между пуансоном 2 и гайкой 5 и между гайками 5 и 11 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Размещают корпус 1 устройства в скважине 15. Для испытаний в режиме заданных деформаций при статическом нагружении вращают гайку 5 и путем осевого перемещения штанги 3 при взаимодействии клинового прилива 10 с клиновым пазом Ц штанги 3 перемещают i пуансон 2 и деформируют стенку скважины 15 до заданной деформации, величину нагрузки контролируют по измерителю Ь, После прекращения вращения гайки 5 деформация стенки скважины 15 остается постоянной, падение нагрузки на измерителе 6 характеризует релаксацию напряжений в породе.

Для перехода на режим испытаний при заданной нагрузке вращают гайку 11 и наблюдают за уровнями нагрузки по показаниям измерителей 1 и 13. Момент равенства усилий по показаниям обоих измерителей 13 и k говорит о том, что вся нагрузка на пуансоне 2 создается посредством пружины 12, которая и обеспечивает постоянство нагрузки на деформированном элементе массива за счет упругой энергии.

Для перехода на режим циклического деформирования участка породы приводом 8 вращают червячный винт 7 и

колесо 9. При вращении колеса 9 пуансон 2 вращается вокруг своей оси, и клиновой прилив 10 взаимодействует с клиновым пазом k так, что пуансон 2 совершает осевые возвратно-поступательные перемещения и циклически деформирует исследуемый участок породы.

Переход на циклическое деформирование осуществляется с режима как постоянных деформаций, так и постоянных нагрузок, в зависимости от задачи испытаний. После заданного числа циклов нагружения продолжают определение реологических характеристик элемента массива в режиме постоянных деформаций (релаксационные характеристики) или в режиме постоянных нагру-/ зок (характеристики ползучести). При определении деформаций ползучести из- меряют осевое перемещение штанги 3 и учитывают угол клиновой пары. По длине корпуса могут размещаться несколько пуансонов, приводимых в действие общим червячным винтом 7.

Предлагаемое устройство позволяет выполнять испытания при новом режиме воздействия на обследуемый элемент массива. Циклическое деформирование

го деформирования, позволяет исследовать реологические свойства горных пород в условиях сложного силового воздействия на массив.

ф.ормула изобретения

Устройство для полевых испытаний горных пород, содержащее цилиндрический корпус для размещения в скважине, пуансон, установленный в корпусе перпендикулярно его оси, привод перемещения пуансона, выполненный в виде штанги с клиновым пазом, установленной в корпусе с возможностью продольного перемещения, и гайки, установленной на штанге и опертой торцовой пр- верхностью на корпус и измерители нагрузки, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения дополнительных испытаний при циклическом деформировании породы, оно снабжено установленным в корпусе по его оси червячным винтом с приводом вращения и червячным колесом установленным на пуансоне с возможностью продольного перемещения и связанным с Червячным винтом, при этом

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения дополнительных испытаний при циклическом деформировании породы. В цилиндрическом корпусе 1 перпендикулярно его оси установлен с возможностью вращения и осевого перемещения пуансон 2 с клиновым приливом 10. Привод перемещения пуансона 2 выполнен в виде штанги 3 с клиновым пазом 4, установленной соосно с корпусом 1 с возможностью осевого перемещения, и гайки 5, установленной на штанге 3 и опертой на корпус 1. Клиновой паз 4 штанги 3 контактирует с приливом 10 пуансона 2. Соосно со штангой 3 в корпусе 1 установлен червячный винт 7 с приводом 8 вращения. Винт 7 соединен с червячным колесом 9, установленным на пуансоне 2 с возможностью осевого перемещения. На штанге 3 установлена дополнительная подпружиненная гайка 11 и измерители 13, 14 нагрузки. На пуансоне 2 также установлен измеритель 6 нагрузки. Корпус 1 размещают в скважине 15. При статическом нагружении перемещение пуансона 2 осуществляется путем вращения гайки 5 и воздействия паза 4 на прилив 10 при осевом перемещении штанги 3. Вращением гайки 11 задают режим испытаний при заданной нагрузке. Циклическое деформирование пуансоном 2 участка породы осуществляется путем его вращения с помощью винта 7 через колесо 9. При этом осевое возвратно-поступательное перемещение пуансона 2 происходит за счет взаимодействия его прилива 10 с пазом 4 штанги 3. 1 ил.

-элемента массива, чередующееся с режи-30 пуансон установлен с возможностью вра- мом постоянных деформаций и постоян- щения и на нем выполнен клиновой при ных нагрузок, с режимом статическо- лив, опертый на клиновой паз штанги.