Устройство для полевых испытаний горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для исследования прочностных свойств горных пород и грунтов в полевых условиях.

Известно устройство для полевых испы- таний горных пород, содержащее цилиндрический корпус для размещения в скважине, пуансон, установленный в корпусе, приспособление для осевого перемещения пуансона.

Недостаток устройства состоит в том, что испытания проводятся только при фиксированном направлении нагружения, перпендикулярном оси корпуса.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому положительному эффекту к предлагагаемому является устройство для полевых испытаний горных пород, содержащее цилиндрический корпус для размещения в скважине, пуансон, установленный в корпусе, приспособление для осевого перемещения пуансона, и приспособление для поворота пуансона, включающее шарнир. Устройство работает при изменении направления приложения нагрузки.

Недостаток устройства состоит в том, что изменение направления приложения нагрузки производится только в одной плоскости, проходящей через ось корпуса. Это ограничивает объем информации, по- скольку не позволяет проводить нагруже- ние по другим направлениям в плоскостях, расположенных под углом к оси корпуса. Каждое направление нагружения в анизотропном материале, каким является горная порода, дает новые значения деформационных характеристик и повышает тем самым осведомленность о свойствах материала.

Целью изобретения является повыше- ние объема информации при испытаниях пу- тем обеспечения нагружения под регулируемыми углами как в плоскости, проходящей через ось скважины, так и в плоскостях, расположенных под углом к оси скважины.

Цель достигается тем, что устройство снабжено платформой, приспособлением для поворота платформы и приспособлением для перемещения платформы перпенди- кулярно оси корпуса, при этом приспособление для осевого перемещения пуансона выполнено в виде гидроцилиндра, эксцентрично закрепленного на платформе посредством шарнира и связанного с источ- ником давления, и штока, жестко соединенного с пуансоном.

При такой конструкции устройства платформа позволяет поворачивать основание нагружателя пуансона по окружности и

проводить нагружение под разными углами, а приспособление для перемещения платформы перпендикулярно оси корпуса совместно с нагружателем в виде гидроцилиндра позволяют изменять положение платформы до точки нагружения, что при одном и том же эксцентриситете расположения шарнира позволяет изменять угол наклона направления нагружения к нагружаемой поверхности.

На чертеже представлена схема устройства, общий вид.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 для размещения в скважине 2, пуансон 3, установленный в корпусе, приспособление 4 для осевого перемещения пуансона и приспособление для поворота пуансона, включающее шарнир 5.

Устройство снабжено платформой 6, приспособлением 7 для поворота платформы 6 и приспособлением 8 для осевого перемещения платформы перпендикулярно оси корпуса. Приспособление для осевого перемещения пуансона выполнено в виде гидроцилиндра 4, эксцентрично закрепленного на платформе посредством шарнира 5 и связанного с источником 10 давления, и штока 10, жестко соединенного с пуансоном 3.

Приспособление для поворота платформы выполнено в виде червячного колеса 7, винта 11с приспособлением 12 для вращения колеса 7, и связующей шпонки 13. Приспособление для осевого перемещения платформы выполнено в виде винта 8 и гайки 14, на которой установлена платформа. Пуансон 3 расположен в шарнире 15. Источник давления выполнен в виде гидроцилиндра 9 с поршнем 16 и винтом 17 для перемещения поршня и соединен с гидроцилиндром магистралью 18. Нагрузка на пуансоне измеряется датчиком 19 силы.

Устройство работает следующим образом.

Размещают корпус 1 устройства в скважине 2. Вращением винта 11 поворачивают колесо 7 и посредством шпонки 13 вращают гайку ,4 с платформой 6, устанавливая последнюю в положение, при котором ось гидроцилиндра 4 и пуансона 3 займут заданное направление нагружения. Вращают винт 17, перемещают поршень 16 и создают давление в гидроцилиндрах 9 и 4. Шток 10 перемещает пуансон 3 в направлении стенки скважины 2 под заданным углом нагружает участок стенки заданным усилием. Снимают показания в соответствии с задачей испытаний, например регистрируют кривую релаксации напряжений. Для испытаний по другому направлению приложения нагрузки обратным вращением винта 17 разгружают пуансон, вращением винта 11 поворачивают платформу 6 в новое заданное положе- ние и повторяют нагружение. Для изменения угла направления действия нагрузки к плоскости поверхности нагружения вращением винта 11 создают несколько поворотов платформы 6 так, что она совершает необходимое осевое перемещение вместе с гайкой 14 на резьбе винта 8. При этом платформа приближается или удаляется отточки контакта пуансона с породой. При приближении платформы к точке приложения на- грузки последующее погружение будет происходить при меньшем угле между направлением нагружения и поверхностью нагружения. Таким образом, проводят испытания при разном направлении нагруже- ния к оси скважины и при разных углах между направлением нагружения и поверхностью нагружения.

Использование устройства позволит получать больше сведений о механических характеристиках неоднородных материалов (горных пород) благодаря расширению условий изменения направления действия прикладываемых нагрузок.

Формула изобретения Устройство для полевых испытаний горных пород, содержащее цилиндрический корпус для размещения в скважине, пуансон, установленный в корпусе, приспособление для осевого перемещения пуансона и приспособление для поворота пуансона, включающее шарнир, отличающееся тем, что, с целью повышения объема информации при испытаниях путем обеспечения нагружения под регулируемыми углами как в плоскости, проходящей через ось скважины, так и в плоскостях, расположенных под углом к оси скважины, оно снабжено платформой, приспособлением для поворота платформы и приспособлением для осевого перемещения платформы перпендикулярно оси корпуса, при этом приспособление для осевого перемещения пуансона выполнено в виде гидроцилиндра, эксцентрично закрепленного на платформе посредством шарнира и связанного с источником давления, и штока, жестко соединенного с пуансоном.

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для исследования прочностных свойств горных пород и грунтов в полевых условиях, Цель изобретения - повышение объема информации при испытаниях путем обеспечения нагружения под регулируемыми углами как в плоскости, проходящей через ось скважины, так и в плоскостях, расположенных под углом к оси скважины. Устройство содержит цилиндрический корпус 2.пуансон 3,приспособление 5 для поворота и приспособление для осевого перемещения пуансона 3. Дополнительно устройство снабжено платформой (П) 6 и приспособлениями для ее вращения 7 и осевого перемещения 8. Приспособление для осевого перемещения П 6 выполнено в виде гидроцилиндра 4, эксцентрично закрепленного на П 6, и штока 10, жестко соединенного с пуансоном 3. При работе основание нагружателя пуансона поворачивается по окружности с помощью П 6, что позволяет проводить нагружение под разными углами. С помощью гидроцилиндра 4 положение П 6 изменяется до точки нагружения, что позволяет изменять угол наклона направления нагружения к нагружаемой поверхности. 1 ил. .f сл С