Способ испытания образцов горных пород на растяжение и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения предела прочности горных пород при одноосном растяжении.

Цель изобретения - повышение точности опенки предела прочности породы при одноосном растяжении.

На фиг. I представлено устройство для испытания образцов горных пород на растяжение; на фиг. 2 - верхний клин, разрез; на фиг. 3 -- схема приложения сил к образцу при испытании.

Устройство содержит верхний I и нижний 2 раскалывающие клинья с разрушающими поверхностями, Последние выполнены с продольными канавками 3, в которых последовательно установлены упругие прокладки 4 и металлические стержни 5. По обеим сторонам канавок 3 на каждом из клиньев I, 2 установлены упругие прижимные элементы в виде упругих пластин 6. Плоскости последних параллельны раскалывающим поверхностям клиньев 1, 2. Верхний клин 1 выполнен из двух частей 7, 8. шарнирно соединенных между собой цилиндрической втулкой 9. На верхнем клине 1 установлен с возможностью поворота нагружающий элемент 10.

На нижнем клине 2 смонтированы стойки 11. на которых жестко закреплена верхняя опора 12. В отверстии,выполненом в последнем,установлена часть 7 верхнего клина 1. часть 8 которого входит в прорези 13 стоек 11 для направленного перемещения верхнего клина 1.

В начальный момент обжатия поверхности пластины 14 стержнями 5 происходит изгиб последних вдоль линии раскола, который обеспечивают упругие прокладки 4.

При этом раскалывающие силы PI прикладывают равномерно по всей длине раскола I, а равнодействующая раскалывающей силы должна пересекать линию раскола в ее середине.

Одновременно прижимные элементы в виде пластин 6 воздействуют на поверхности пластины 14, перпендикулярно плоскости раскалывания.

° Таким образом, свободные от нагружения поверхности пластины, перпендикулярные к плоскости раскалывания, подвергают дополнительному вертикальному сжатию, равномерно распределенными по площади

5 контакта нагрузками 2 без запрещения растягивающих деформаций 6р, действующих в направлении от плоскости раскола S к свободным боковым поверхностям пластины 14. Последующее нагружение пластины 14 осуществляют при равномерном распре0 делении приложенной нагрузки Р, и поддерживании свободных поверхностей, при этом при разъединении пластины по линии раскола анизотропные образцы слоистой структуры сохраняют свою монолитность, так как не происходит возникновения изгибающих

5 моментов с плечами, равными расстоянию по линии раскола до свободных концов пластины 14.

Механизм расслаивания слоистых горных пород при их раскалывании следующий. Отмеченные выше изгибающие моменты для изотропной породы, несмотря на их различие по сечению образца (в верхней части сечения изгибающие моменты больше, чем в нижней), все же приводят к

5 возникновению незначительных растягивающих деформаций в вертикальном направлении по сравнению с величинами растягивающих деформаций Јр, действующих в горизонтальном направлении (фиг. 3). Поэтому образец раскалывается в вертикаль0 ном направлении. В случае анизотропных горных пород слоистой структуры вследствие различия прочностных характеристик отдельных слагающих слоев и, в частности, различия их пределов прочности на изгиб и одноосное растяжение, возникающие рас5 тягивающие деформации в вертикальном направлении, превышают по своей величине растягивающие деформации В действующие в горизонтальном направлении. Поэтому

образец расслаивается в горизонтальных направлениях.

Исключение возникновения вертикальных деформаций растяжения путем удержания свободных от нагрузки поверхностей пласти- ны от их изгибания в вертикальной плоскости позволяет достичь сохранения монолитности анизотропных образцов слоистой структуры и обеспечивает удержание осколков от разлета.

При отклонении от параллельности верхней и нижней граней образца 14 нижняя часть 8 клина 1 поворачивается на втулку 9 относительно верхней части 7 клина Г на заданный угол, чем исключается эксцентриситет приложения раскалывающей силы Р.

Формула изобретения

1 Способ испытания образцов горных пород на растяжение,заключающийся в том, что на образец в виде пластины воздействуют раскалывающими усилиями и определяют величину раскалывающей нагрузки, по которой судят о пределе прочности горной породы при одноосном растяжении, отличающийся тем, что. с целью по

5

5

0

вышения точности оценки предела прочности породы при одноосном растяжении, раскапывающие силы прикладывают равномерно по всей линии раскола и одновременно прикладывают равномерно распределенную сжимающую нагрузку к поверхностям пластины, перпендикулярным плоскости раскол а.

2 Устройство для испытания ооразцов горных пород на растяжение, содержащее верхний и нижний раскалывающие клинья с разрушающими поверхностями и нагружающий элемент, установленный на верхнем клине с возможностью поворота, отличающееся тем, что оно снабжено ме- аллическими стержнями, упругими прокладками и упругими прижимными элементами, при этом разрушающие поверхности клиньев выполнены с продольными канавками, и которых последовательно установлены упругие прокладки и металлические стержни, а гие прижимные элементы чстановлены на клиньях по обеим сторонам канавок, так что их плоскости параллельны раскалывающим поверхностям клиньев

3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что верхний клин выполнен ш двух частей,щарнирно-соединенных между собой цилиндрической .

ш7/////////т

Фиг. 2

I