Устройство для испытания кернов горных пород при объемных напряженных состояниях Советский патент 1982 года по МПК E21C39/00 E21D1/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КЕРНОВ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОБЪЕМНЫХ НАПРЯЖЕННЫХ СОСТОЯНИЯХ

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для определения механических характеристик цилиндрических образцов твердых тел типа горных пород, строительных материалов и т. п. при сложных напряженных состояниях, когда одно из главных напряжений не равно по величине или знаку двум другим равным между собой главными напряжениями. Известны устройства, в которых одно из главных напряжений создается на прессе, а два других главных сжимающих напряжения создаются, например, с помощью обжатия образца резиновыми манжетами 1. Данные устройства не позволяют получать напряжённые состояния, в которых два или более напряжения растягивающие, и, следовательно, переходить в процессе опыта от одного вида напряженного состояния к другому, например, от сжатия при боковом растяжении к сжатию при боковом сжатии и т. п. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для испытания образцов горных пород при объемных напряженных состояниях, в котором боковое сжатие образца осуществляется эластичной цилиндрической обоймой из трубчатого материала, уложенной непрерывно по спирали между образцом и металлическим стаканом. Регулируя величину давления, подаваемого из гидросистемы в обойму, можно изменять величину сжимающего бокового давления на образец 2. Известное устройство имеет тот же недостаток, что и описанные выше. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем изменения видов напряжения состояния. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено приводом для закручивания обоймы, имеющей захваты, укрепленные на одном из ее витков. Обойма выполнена в виде витой пружины. На чертеже представлена схема устройстОбойма 1 в виде цилиндрической пружины с укрепленными на ней захватами 2 установлена на образце 3, размещенном между плитами пресса 4. К обойме 1 прикреплен реверсивный привод 5 для закручивания пружины, например, с помощью зубчатой пары 6. При включении привода 5 зубчатая пара 6 приводит во взаимно противоположное вращение крайние витки пружины 1 в плоскости, перпендикулярной оси пружины, что приводит к уменьшению или увеличению (в зависимости от направления вращения привода) диаметра пружины, и, следовательно, к обжатию или растяжению в радиальном направлении цилиндрического образ: ца 3 захватами 2. Осевое главнбе напряжение требуемого знака создается плитами пресса 4. Предлагаемое устройство позволяет в широких пределах изменять виды напряженных состояний при испытании образцов твердых тел в форме цилиндров и дисков, что имеет как прикладное, так и научное значение. Испытания могут проводиться при постепенно возрастающих главных напряжениях, при пульсирующих и знакопеременных напряжениях (усталостные испытания), а также при постоянных боковых главных напряжениях. Последний вид испытаний обеспечивается свойством пружины поддерживать нагрузку постоянной в течение длительного времени. Класс напряженных состояний может быть расширен до неравенства всех трех главных напряжений. С этой целью тот из витков пружины, к которому крепятся захваты, должен быть изготовлен в виде эллипса по наружному контуру, а по внутреннему контуру - в виде окружности. Это

д приводит к неравномерному обжатию или растяжению образца при закручивании пружины, т. е. к неравенству главных боковых напряжений. Предлагаемое устройство может быть изготовлено из термостойких и агрессивностойких материалов, что позволит проводить эксперименты при высоких температурах и в агрессивных средах. Формула изобретения 1.Устройство для испытания кернов горных пород при объемных напряженных состояниях, включающее нагружающее устройство, цилиндрическую спиралевидную обойму, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем изменения видов напряженного состояния, оно снабжено приводом для закручивания обоймы, именщей захваты, укрепленные на одном из ее витков. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что обойма выполнена в виде витой пружины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 443174, кл. Е 21 С 39/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 203293, кл. Е 02 D 1/04, 1965 (прототип).