Устройство для моделирования трещиноватости в образцах горных пород

Устройство для моделирования трещиноватости в образцах горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

«««««

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР йО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCH0lVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3766064/22"03 (22) 03.07.84 (46) 23.02.86. Бюл. Р 7 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) К. А. Ардашев, Ю, М. Карташов н В.. А, Коршунов (53) 622.235(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 600412, кл. С Ol 0 3/00, !976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 332224, кл. М 21 С 39/00, 1968. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ В ОБРАЗЦАХ ГОРHbK ПОРОД, содержащее koynycs внутри которого размещены нагрузочные

„.SU 21 195 А 5р4 Е 21 С 39/00 G 01 N 3/08 пластины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности моделирования путем создания в образцах заданных систем трещин отрыва, сдвига и кососекущнх трещин, оно снабжено дополнительны-. ми нагрузочными пластинами.и направляющими клиньями, установленными на поверхности корпуса, состоящего из двух обойм, а нагрузочные пластины закреплены в корпусе в поперечном направлении, при этом основные нагрузочные пластины выполнены из материала с большей жесткостью, чем жесткость образца, а дополнительные нагрузочные пластины размещены между основными и выполнены из материала с меньшей жесткостью, чем жесткость образца.

1213195

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю m, е е с я тем, что основные нагрузочные пластины установлены одна относительно другой сапряженно.

3. Устройство по п. I о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что основные нагрузочные пластины установлены

Изобретение относится к физикомеханическим испытаниям образцов горных пород и материалов, в частности к устройствам для созданий искусственных систем трещин в образцах горных пород.

Цель изобретения — повышение достоверности моделирования путем создания в образцах горных пород заданных систем трещин отрыва, сдвига и кососекущих трещин.

На фиг. I изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 и 3 - схемы размещения нагружающих пластин в обоймах при моделировании в образце заданных систем трещин отрыва и сдвига.

Устройство для моделирования трещиноватости в образцах горных пород (фиг. I) содержит обоймы I между которыми помещен образец горной породы 2. Обоймы установлены на направляющих клиньях 3. В обоймах 1 размещены сменные нагрузочные элементы создания трещин, выполненные из набора пластик, состоящего из основных пластин 4 с жесткостью большей, чем жесткость образца 2, и установленных. между ними дополнительных пластин 5 с жесткостью меньшей, чем жесткость образца 2.

Набор пластин установлен перпенди-. кулярно поверхности образцов и свободно уложен в своем продольном направлении, а в поперечном направлении фиксирован в обоймах I кре пежными элементами 6, Устройство работает следующим образом.

Образец горной породы 2 устанавливают между обоймами 1, в которых одна относительно другой в шахматном порядке.

4. Устройство по и. I, о т л и - . ч а ю щ е е с я тем, что направляющие клинья установлены под заданным углом к оси нагружения, а основные и дополнительные нагруэочные пластины смещены одна относительно другой на тот ще угол.

2 размещены сменные элементы создания трещин, выполненные в виде набора пластин 4 и 5. Ширина и последовательность расположения пластин опре5 . деляют плотность распределения трещин в образце. Материал для пластин

4 и 5 подбирают так, что жесткость образца 2 является промежуточной между жесткостями пластин 4 и 5, !

О т.е. пластины 4 имеют жесткость боль. шую, чем образец, а пластины 5 имеют жесткость меньшую, чем образец.

Например, при испытании образцов горных пород в качестве таких матеf5 риалов выбирают сталь н свинец, а при испытании слабых эквивалентных материалов — оргстекло и пластилин.

После установки набор пластин 4 и 5 фиксируют в обоймах 1 крепежными

20 элементами б в поперечном направлении, перпендикулярном оси пластин

4и5.

При нагружении устройств незави, симым источником давления, например

25 прессом, вследствие разной жесткости пластин 4 и 5, происходит неравномерное сжатие образца 2. Наличие трения на контакте поверхностей образца 2 с пластинами 4 и 5 разной жесткости

30 приводит к неоднородному трехосйому напряженному состоянию образца. Неоднородность поля касательных напряжений в образце усиливается воэможностью деформации пластин 4 и 5 вдоль своей оси при запрещении деформирования в поперечном направлении. При достижении критических значений касательных и сжимающих ком;понентов напряжений в образце про40 исходит образование системы трещин

7, проходящих через места контакта поверхности образца 2 с гранями

12131

15

Составитель Г. Алексеева

Редактор М. Бланар ТехредМ.Гергель Корректор Е. Рошко

Заказ 762/44 Тираж 470 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пластин 4 и 5 в направлении оси нагружения.

В момент образования системы тре" щин 7 в образце 2 происходит перераспределение усилия внешнего нагрузочного устройства на поверхности образца за счет увеличения доли нагрузки, воспринимаемой дополнительными пластинами 5, вследствие чего резко снижается скорость внедрения основных пластин 4 в образец 2, что предотвращает раздавли- вание поверхностей образцов под пластинами 4 и нарушение поверхностей трещин при сдвиге по ним.

Наличие трения между соприкаса. ницимися поверхностями образца 2 с пластинами 4 и 5, возникающего вследствие несовместимости деформаций расплющивания приторцовой части образца 2 и пластин 4 и 5, предохраняет ослабленный искусственными тре95 4 щинами образец 2 от раскрытия трещин и последующего его раэдавливания.

Если расположить пластины 4 и 5 в обоймах одна относительно другой сопряженно, т.е. так, чтобы они находились в обоймах одна против другой (фиг. 2), то можно получить нормальносекущие трещины отрыва.

Для получения системы нормальносекущих трещин сдвига пластины 4 н 5 в обоймах располагают одна от- . носительно другой в шахматном порядке (фиг. 3).

При создании в образце 2 кососекущих трещин, расположенных под заданным углом к поверхности образца

2, обоймы 1 устанавливают с помощью направляющих сменных клиньев 3 под . заданным углом Р к оси нагружения устройства, а пластины 4 и 5 дополнительно смещают одна относительно другой в обоймах перпендикулярно оси пластин 4 и 5 под тем же углом Р (фиг. 1) .