Способ испытания образцов горных пород на растяжение и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„90„„1627698 A. 1 (511, I. "I (. 8<1 ()0

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I,>1! (.l I()(. 1)h 11(I 1 ()I ГА((1(Ч (>БРА.CI I(1(1

ГО I > (I I >I ; (! О Р(). 1 (! А Р А(. 1 Ч Ж() 1111(: I I

У(,Т(() 1((,1 H() . i,, I <(I 1 (1 ()(.У(li (.!,1 II. (l1И Я

77—

7.>—

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4663605/03 (22) 20.03.89 (461 15.02.9! . Ьн).1.,Ч 6 (71) Институт п>рно) о;(елв им. А А. (.кочинского (721 (;. Е. Чирков и Ю. (. Мнквров (531 622.23.05 (088.81 (56! ГО(.Т 21! 53.8- 85 1(оролы горны<

M< толы оирелелен ия ирене.ва и роч нос ги при олноосном рвстяжении, с. 10 I2",,6. ()7! 11)< бр«<«ни< >) и<кит«и л <)j)l)<) 1<

II<. !! ило()р< г н)<н I!<)Iil>IIII< ни< )> но< ги н(< Il))l нР«л<.)н !Il)<> I!I<)<)и il<)!)<) (<„ I)!)))

<)ли<и>к<вин. с «> («!)

>ли г в«ранний I u ннккнии 2 1)ii< ).)ыв;)н)1627698

10 перпендикулярно

55 щие клинья (К) с разрушаюшими поверхностями (П), выполненными с продольными канавками 3. В последних последовательно установлены упругие прокладки 4 и металлические стержни 5. На каждом из К 1, 2 по обеим сторонам канавок 3 установлены упругие прижимные элементы в виде упругих пластин 6, плоскости которых параллельны раскалывающим П. Раскалывающий

К 1 выполнен из двух частей, шарнирно соединенных между собой цилиндрической втулкой 9. На К 1 установлен с возможностью поворота нагружающий элемент 10.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения предела прочности горны» пород при одноосном растяжении.

Цель изобретения — повышение точности оценки предела прочности породы при одноосном растяжении.

На фиг. 1 представлено устройство для испытания образцов горных пород на растяжение; fl3 фиг. 2 верхний клин, разрез; на фнг. 3 -- схема приложения сил к образцу при испытании.

Устройство содержит верхний 1 и нижний 2 раскалывакнцие клинья с разрушаюгцнмн поверхностями, Последние выполнены с продольными канавками 3, в которых последовательно установлены упругие прокладки 4 и металлические стержни 5. По обеим сторонам канавок 3 на каждом из клиньев 1, 2 установлены упругие прижимные элементы в виде упругих пластин 6.

Плоскости последних параллельны раскалываюшим поверхностям клиньев 1, 2.

Вер»ний клин 1 выполнен из двух частей

7, 8, шарнирно соединенных между собой цилиндрической втулкой 9. На верхнем клине установлен с возможностью поворота нагружающий элемент 10.

На нижнем клине 2 смонтированы стойки 11, на которых жестко закреплена верхняя опора 2. В отверстии,выполненом в последнем, установлена часть 7 верхнего клина 1, часть 8 которого входит в прорези 13 стоек 1! для направленного перемещения верхнего клина l.

В начальный момент обжатия поверхности пластины 14 стержнями 5 происходит изгиб последних вдоль линии раскола, который обеспечивают упругие прокладки 4. ! lри этом раскалывающие силы Р прикладывают равномерно по всей длине раскола 1, а равнодействуюшая раскалываюгцей силы должна пересекать линию раскола в ее середине.

Одновременно прижимные элементы в виде упругих пластин 6 воздействуют на поНа образец в виде пластины воздействуют раскалывающими усилиями через К 1 и 2. Наличие прокладок 4 и стержня 5 обеспечивает приложение раскалывающих сил равномерно по всей линии раскола. Одновременно через упругие пластины 6 прикладывают равномерно распределенную сжимающую нагрузку к П образца в виде пластины, перпендикулярным плоскости раскола. Определяют величину раскалываюшей нагрузки, по которой судят о пределе прочности горной породы при одноосном растяжении. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 3 ил. верхности пластины 14, плоскости раскалывания.

Таким образом, свободные от нагружения поверхности пластины, перпендикулярные к плоскости раскалывания, подвергают дополнительному вертикальному сжатию, равномерно распределенными по площади контакта нагрузками Р> без запрещения растягивающих деформаций бр, действующих в направлении от плоскости раскола к свободным боковым поверхностям пластины 14. Последующее нагружение пластины

14 осучцествляют при равномерном распределении приложенной нагрузки Р и поддерживании свободных поверхностей, при этом при разъединении пластины по линии раскола анизотропные образцы слоистой структуры сохраняют свою монолитность, так как не происходит возникновения изгибаюших моментов с плечами, равными расстоянию по линии раскола до свободных концов пластины 14.

Механизм расслаивания слоистых горных пород при их раскалывании следующий.

Отмеченные выше изгибающие моменты для изотропной породы, несмотря на их различие по сечению образца (в верхней части сечения изгибающие моменты больше, чем в нижней), все же приводят к возникновению незначительных растягивающих деформаций в вертикальном направлении по сравнению с величинами растягивающих деформаций 6, действующих в горизонтальном направлении (фиг. 3).

Поэтому образец раскалывается в вертикальном направлении. В случае анизотропных горных пород слоистой структуры вследствие различия прочностных характеристик отдельных слагающих слоев и, в частности, различия их пределов прочности на изгиб и одноосное растяжение, возникающие растягивающие деформации в вертикальном нап ра влен и и, превышают по своей величине растягивающие деформации Е „действующие в горизонтальном направлении. Поэтому

)627696

Формула изооретения б образец расслаивается в горизонтальных направлениях.

Исключение возни к нове н и я верти кальных деформаций растяжения путем удержания свободных от нагрузки поверхностей пластины от их изгибания в вертикальной плоскости позволяет достичь сохранения монолитности анизотропных образцов слоистой структуры и обеспечивает удержание осколков от разлета.

При отклонении от пара.члельности верхней и нижней граней образца 14 нижняя часть 8 клина 1 поворачивается на втулку 9 относительно верхней части 7 клина 1 на заданный угол, чем исклк)чается эксцентриситет приложения риска Ihlваюгцей силы P.

1. Способ испытания образцов горных пород на растяжение, заключающийся в том, что на образец в виде пластины воздействуют раскалывающими усилиячи и определяют величину раскалывающей нагрузки, по которой судят о пределе прочности горной породы при одноосном растяжении, отличи)ощийся тем, что, с целью повышения точности оценки пре.зели прочности породы при одноосном растяжении. раскалывающие силы прикладывают равночерно по всей линии раскола и одновременно прикладывают равномерно распреде.ченную сжимающую нагрузку к поверхностям пластины, перпендикулярным плоскости раскол а.

2. Устройство для иснытания образцов горных пород на растяжение, coëåðæàøåå верхний и нижний раскалывающие клинья с разрушаюгцими поверхностями и нагружающий элемент, установленный на верхьч ч клине с возможностью поворота, ог.шча)ощееся тем, что оно снабж< Ito ме15 таллическичи стержнями, упругими проклялкачи и упругими прижимнычи элементами, прн эточ разрушающие поверхности клиньев выполнены с продольными канавкачп. н Которых последовательно установлены упругие прокладки и металлические стержни, а упру20 гие прижимные элементы установлены на клиньях по обеим сторонам канавок, так что их п.1оскости па 1)ал.1е1ьн ы рас h

3. У стройство по и, 2, 0Tш c0K)ll(t а t я теч, что верхний клин выполнен из двух

25 частей,шарнир)го-соединенных ме.кду совой цилиндрической втулкой.

1627698

Соста вител ь 1 Кли мо в

Редактор М Товтин Техред А Кравчук Корректор A. Осауленко

Заказ 323 Тираж 291 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, Ж 35, Раугиская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101