Устройство для определения механических характеристик горных пород при сдвиге

 

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