Устройство для определения механических характеристик горных пород при сдвиге

Устройство для определения механических характеристик горных пород при сдвиге

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СДВИГЕ, включающее основание, разъемный корпус, штамп с регулирующим узлом, нагрузочный и регистрирующие узлы, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, разъемный корпус выполнен в виде двух плит, одни концы которых щарнирно закреплены на основании, а другие щарнирно соединены между собой жесткими тягами, при этом регулирующий узел щтампа соединен с регистрирующим узлом, а нагрузочный узел размещен на одной из плит в месте шарнирного соединения жестких тяг. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3593801 22-03 (22) 06.05.83 (46) 30.07.84. Бюл. № 28 (72) Б. А. Крайнев и Г. П. Хавротин (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии (53) 622.235(088.8) (56) 1. Турчанинов И. А. и др. Основы механики горных пород. Л., «Недра», 1977, с. 74 — 78.

2. Карташов Ю. М. и др. Прочность и деформируемость горных пород. М., «Недра», 1979, с. 212 — 216.

3. Авторское свидетельство СССР № 214172, кл. G 01 N 3 24, 1966 (прототип) .

„,Я0„„1105645 A

am Е 21 С 3900 G 01 N 324 (54) (57) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СДВИГЕ, включающее основание, разъемный корпус, штамп с регулирующим узлом, нагрузочный и регистрирующие узлы, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, разъемный корпус выполнен в виде двух плит, одни концы которых шарнирно закреплены на основании, а другие шарнирно соединены между собой жесткими тягами, при этом регулирующий узел штампа соединен с регистрирующим узлом, а нагрузочный узел размещен на одной из плит в месте шарнирного соединения жестких тяг.

1105645

Изобретение относится к механическим испытаниям горных пород, а именно к определению параметров прочности и деформируемости при сдвиге, и может быть использовано при испытаниях строительных материалов.

Параметры прочности и деформируемости горных пород при сдвиге необходимы для расчетов допустимых размеров сооружений, возводимых в горном массиве.

Известен способ определения параметров прочности горных пород при сдвиге, включающий нагружение цилиндрического образца, помещенного в срезные матрицы, регистрацию предельной нагрузки и определение касательных и нормальных напряжений в плоскости сдвига. Согласно этому способу образец доводят до разрушения путем принудительного сдвига в фиксированном посредством матриц сечении. Углы наклона плоскости сдвига к горизонту задают равными 30, 45 и 60, что позволяет определять значения предельных напряжений при трех различных сочетаниях сдвигающих и нормальных нагрузок (1).

Однако указанный способ характеризуется низкой точностью определения параметров прочности при сдвиге. При испытаниях образцов горных пород разброс экспериментальных значений нормальных и сдвигающих напряжений достигает более 200 /o.

Известен также способ определения механических характеристик горного массива при сдвиге, включающий нагружение образца до разрушения с раздельным заданием нормальной и сдвигающей нагрузок, измерение деформации сдвига и угла наклона плоскости сдвига, регистрацию предельных нагрузок и определение по их значениям модуля сдвига, касательных и нормальных напряжений (2).

Недостатком данного способа является низкая точность определения механических характеристик горного массива из-за неравномерной передачи нагрузки по всей нагружаемой поверхности массива.

Известно устройство для определения механических характеристик горных пород, включающее основание, разъемный корпус, штамп с регулирующим узлом, нагрузочный и регистрирующие узлы (3).

Недостаток этого устройства — сложность конструкции.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения механических характеристик горных пород при сдвиге, включающем основание, разъемный корпус, штамп с регулирующим узлом, нагрузочный и регистрирующие узлы, разъемный корпус выполнен в виде двух плит, одни концы которых шарнирно закреплены на основании, а другие шарнирно соединены между собой жесткими тягами, при этом регулирующий узел штампа соединен с регистрирующим

4О

50 узлом, а нагрузочный узел размещен на одной из плит в месте шарнирного соединения жестких тяг.

На фиг. 1 показана установка при вертикальном положении плит, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3установка при наклонном положении плит при длительных испытаниях, общий вид.

На основании 1 установлен разъемный корпус, выполненный в виде двух плит 2 и 3, одни концы которых с помощью шарнирных опор 4 закреплены на основании 1, а другие шарнирно соединены между собой жесткими тягами 5. В плите 3 выполнено отверстие, в котором размещены штамп 6 с регулирующим узлом 7, при этом регулирующий узел штампа соединен с регистрирующим узлом 8. В качестве регистрирующего узла применяют динамометры или, например, упругие пружины с известным тарировочным графиком «нагрузка-перемещение». Нагрузочный узел выполнен в виде рычага 9, который соединен тросом 10 через блок 11 с грузом 12. Между плитой 2 и штампом 6 помещен образец 13.

Образец 13 (фиг. 1) помещают между двумя параллельными плитами 2 и 3, установленными в вертикальном положении.

Затем посредством регулирующего узла 7, соединенного со штампом 6, создают начальную прижимную нагрузку на образец

13, после чего путем параллельного поворота плит 2 и 3 относительно шарнирных опор 4, закрепленных на неподвижном основании 1, доводят образец 13 до разрушения с измерением деформации сдвига, угла наклона плоскости сдвига и регистрацией предельной нагрузки на регистрирующем узле 8.

По значениям угла наклона плоскости сдвигаА(фиг. 3) и предельной нагрузки Р определяют касательные и нормальные напряжения в плоскости сдвига по известным формулам

Г = — cos dl;

C б= — sini;

F где L — касательное напряжение в плос6 кости сдвига, кгс/см, — нормальное напряжение в плоскости сдвига, кгс/см ;

P — предельная нагрузка на образец, кгс; — площадь поверхности разрушения образца, см ;

А — угол на клона плоскости сдв и ra к направлению нагрузки Р, градус.

По значениям деформации сдвига (фиг. 3) и касательного напряжения в плоскости сдвига Г определяют модуль сдвига породы по известной формуле

G= где Q — модуль сдвига, кгс см;

3 — деформация сдвига, дол. ед.

Использование изобретения позволяет упростить конструкцию устройства.

A-A

Составитель Г. Алексеева

Реда кто р М. Ба нд ура Техред И. Верес Корректор А. Ференц

Заказ 51! 5/26 Тираж 565 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4