Устройство для испытания горныхпОРОд Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для испытания горных пород.

Известно устройство для испытания горных пород вдавливанием, содержащее камеру высокого давления для размещения образца, расположенный в ней индентор и гидроцилиндр, шток поршня которого взаимодействует с индентором. Кроме того, устройство снабжено обоймой с несколькими инденторами, а шток поршня гидроцилиндра установлен с возможностью поворота относительно сворй оси и на нем выполнен торцовый выступ для поочередного взаимодействия с инденторами 1.

Однако с его помощью невозможно проводить испытания горных пород непосредственно в скважине.

Известно устройство для испытания горных пород, содержащее корпус, узлы распора и внедрения с инденторами, подводящие каналы и регистраторы 2.

Недостатками известного устройства являются невозможность определения масщтабного фактора при одноосном растяжении и сжатии горных пород, а также низкая точность измерения прочности горных пород в массиве.

Цель изобретения - повышение точности определения прочностных свойств горных пород и определение масштабного фактора при одноосном растяжении и сжатии горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено излучателем и преобразователем ультразвуковых колебаний, установленными на корпусе со стороны, противоположной узлу распора, а узлы внедрения инденторов снабжены дополнительными инденторами с различной площадью основания.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство состоит из скважннного зонда 1, содержащего корпус 2, узлов 3 и 4 внедрения инденторов, узла 5 распоров, сообщающихся каналов 6 и подсоединительных гнезд 7, На корпусе 2 установле1 ы распорное устройство 8, съемный излучатель 9 и преобразователь 10. Узлы 3 и 4 внедрения инденторов представляют собой силовые камеры с рабочими силовыми цилиндрами 11 и 12. Для возврата инденторов 13 в исходное положение служит штоковая полость 14, а для возврата инденторов 15 возвратное устройство отсутствует. С фиксирующими приборами 16 зонд соединен трубопроводами 17 и кабелем 18.

Оценка прочности пород в массиве осуществляется путем измерения усилия, необходимого для разрушения породы при внедрении инденторов в стенку и забой щпура, а также измерением скорости распространения ультразвуковых колебаний в массиве.

Устройство работает следующим образом.

Путем подачи рабочей жидкости по трубопроводам 17 и сообщающимся каналам 6 к узлу 5 распора зонд 1 фиксируется в щпуре. Усилие распора контролируется фиксирующими приборами 16 . Затем рабочая жидкость подается к узлу 3 бокового внедрения инденторов, и через силовые цилиндры 11 инденторы 13 внедряются в стенку шпура. Величину развиваемого усилия устанавливают фиксирующими приборами 16. После регистрации факта разрушения породы всеми инденторами 13 подается рабочая жидкость в штоковую полость 14, и инденторы 13 возвращаются в исходное положение. Далее рабочая жидкость подается в узел 4 внедрения инденторов и через силовые цилиндры 11 инденторы 15 внедряются в забой шпура, а величина развиваемого усилия устанавливается фиксирующими приборами 16.

Измерение скорости распространения ультразвуковых колебаний в массиве пород осуществляют при помощи излучателя 9 и преобразователя 10 ультразвуковых колебаний, установленных на корпусе зонда 2 и соединенных кабелем 18 с фиксирующими приборами 16.

Определение скоростей распространения продольных волн производится в шпуре, а определение скорости распространения поперечных волн производят на керне, взятом

из этого шпура. Далее определяют прочность породы в массиве по ГОСТ 21153.7-75. Масштабный фактор определяют путем внедрения нескольких инденторов, имеющих разную площадь. Показатель масштабного фактора Мд вычисляется как

- -1

где t - временное сопротивление образца заданных размеров;

tуровень прочности образца бесконечно больших размеров. Использование предлагаемого устройства позволяет достоверно определить физикомеханические свойства горных пород в массиве, повысить точность измерений, надежно построить корреляционные связи и провести регрессионный анализ показателей свойств и определить масштабный фактор при одноосном растяжении и сжатии горных пород.

Формула изобретения

Устройство для испытания горных пород, 5 содержащее корпус, узлы распора и внедрения с инденторами, подводящие каналы и регистраторы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения прочностных свойств горных пород и определения масштабного фактора при одноосном растяжении и сжатии горных пород, устройство снабжено излучателем и преобразователем ультразвуковых колебаний, установленными на корпусе со стороны, противоположной узлу распора, а узлы внедрения инденторов снабжены дополнительными инденторами с различной площадью основания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 607017, кл. Е 21 С 39/00, 1976. /7 18