Устройство для испытания горных пород на сжатие

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости испытаний. Пуансоны (П) 1, между которыми размещен образец 5, охватывают аксиатор в виде направляющей обоймы 2 и шарика 3. установленного на одном из П 1. Торцы 4 П 1 выполнены плоскими с симметрично расположенными сквозными призматическими пазами. Грани 5 последних выполнены гладкими и имеют угол раскрытия 90°. Образец 6 в виде породного керна устанавливают между призматическими пазами П 1. Плитами 7 силозадающей установки производят сжатие образца 6 вплоть до разрушения. Измеряют предельное разрушающее усилие . По полученным результатам определяют предел прочности горной породы на сжатие. Устройство исключает необходимость в трудоемких операциях по точному изготовлению образцов пород и упрощает технологию проведения испытаний за счет использования одного-двух типоразмеров П 1. 2 ил. in С

союз советских

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4623741/03 (22) 22.12.88 (46) 30.05.91. Бюл. М 20 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Г.Г.Литвинский и С.А.Курман (53) 620.173(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 554409, кл. Е 21 С 39/00. 1973, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД НА СЖАТИЕ (57) Изобретение относится к горному делу.

Цель изобретения — повышение точности и снижение трудоемкости испытаний. Пуансоны (П) 1, между которыми размещен образец 5, охватывают аксиатор в виде направляющей обоймы 2 и шарика 3, устаИзобретение относится к горному делу и предназначено для испытания горных пород в лабораторных и полевых условиях.

Цель изобретения — повышение точности и снижение трудоемкости испытаний.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Устройство для испытания горных пород на сжатие содержит пуансоны 1 и аксиатор в виде охватывающей пуансоны 1 направляющей обоймы 2 и шарика 3, установленного на одном иэ пуансонов 1. Торцы

4 пуансонов 1 выполнены плоскими с симметрично расположенными сквозными призматическими пазами. Грани 5 последних выполнены гладкими и имеют угол раскрытия 900.

„„Я „„1652549 А1 новленного на одном из П 1. Торцы 4 П 1 выполнены плоскими с симметрично расположенными сквозными призматическими пазами. Грани 5 последних выполнены гладкими и имеют угол раскрытия 900. Образец

6 в виде породного керна устанавливают между призматическими пазами П 1. Плитами 7 силозадающей установки производят сжатие образца 6 вплоть до разрушения.

Измеряют предельное разрушающее усилие. По полученным результатам определяют предел прочности горной породы на сжатие, Устройство исключает необходимость в трудоемких операциях по точному изготовлению образцов пород-и упрощает технологию проведения испытаний эа счет использования одного-двух типоразмеров П

1. 2 ил.

Размер поперечного сечения грани 5 выполнен равным радиусу максимального образца 6 (породного керна), подлежащего испытанию.

Торцы 4 пуансонов 1 выполнены в виде горизонтальных ограничивающих опор.

Устройство работает следующим образом.

Изготовленный из пробы горной породы цилиндрический образец 6 в виде породного керна устанавливают между пазами пуансонов 1. Плитами 7 силозадающей установки производят сжатие образца 6 вплоть до разрушения и,измеряют предельное разрушающее усилие, что позволяет определить предел прочности горной породы на сжатие.

1652549

Поскольку торцы 4 пуансонов 1 выполнены с призматическими пазами, грани 5 которых имеют угол раскрытия 90, то испытания можно проводить при любом изменении радиуса R образца 6 в пределах 5

L/2 R L, причем схема нагружения образца 6 всегда остается неизменной, что гарантирует высокую воспроизводимость результатов испытаний. Причем даже при наличии некоторой (до 10 ) конусности об- 10 разцов 6 схема испытания не претерпевает изменений, так как несмотря на изменение диаметра нагружение всегда будет осуществлено в четырех диаметрально противоположных участках образца 6. Это 15 исключает необходимость в трудоемких операциях по точному изготовлению образцов 6 пород, упрощает технологию проведения испытаний за счет использования одного — двух типоразмеров пуансонов 1 20 (например, для образцов диаметром 32 — 64 мм и для образцов диаметром 64 — 128 мм), повышает точность испытаний. Целесооб разно размер грани 5 паза пуансона 1 выполнить равным максимальному радиусу 25

Rmax подлежащего испытанию образца 6 (= Rmax).

За счет выполнения граней 5 гладкими обеспечивается фиксированное направление нагрузок на образец 6 на участках кон- 30 такта, близкое к нормальному, что исключает влияние сил трения и повышает точность испытания. Анализ напряженнодеформированного состояния цилиндрического образца 6, подвергнутого сжатию 35 четырех симметрично приложенных сил, показал, что в центре образца 6 действует двухосное напряжение сжатия

o< = о О = — V2 P lm Rl; ог = О, где о и сгЯ- радиальное и тангенциальное 40 напряжение в плоскости Z = 0 нагружения образца 6, Па; о - напряжения вдоль оси образца 6, Па;

P — усилие сжатия пуансонов 1 плитами

7,Н; и - радиус образца 6, l — толщина образца 6, мм.

На периферии образца 6 возникают растягивающие тангенциальные напряжения,которые не превышают 10, сжимающих радиальных напряжений, что обеспечивает требуемое по условиям испытания разрушение от сжатия.

Механизм разрушения образца 6 реализуется образованием трещин сдвига в плоскостях В= Const от главной разности напряжения or — oO, а трещины сдвига направлены под углом 45 + p/2 к продольной оси образца 6 (р- угол внутреннего трения испытываемой породы). Одновременно на участках контакта граней 5 с образцом 6 образуются локализованные зоны смятия в плоскостях Z = Const от разности напряжения с; — оО.

В ряде случаев, когда предел прочности породы на растяжение меньше 10 прочности породы на сжатие. на периферии образца 6 могут в начальный момент нагружения возникнуть трещины отрыва длиной менее

0,2 R под действием тангенциальных напряжений vQB плоскости r= Const. Однако при последующем нагружении зти трещины закрываются и не оказывают влияния на последующий механизм разрушения образца 6 от сжатия. На последней стадии разрушения образца 6 пуансоны 1 начинают контактировать по торцам 4, что указывает на конец испытаний и способствует сохранению граней 5 в рабочем состоянии.

Формула изобретения

Устройство для испытания горных пород на сжатие, содержащее пуансон и аксиатор в виде охватывающей пуансоны направляющей обоймы и шарика, установленного на одном из пуансонов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости испытаний, торцы пуансонов выполнены плоскими с симметрично расположенными сквозными призматическими пазами с гладкими гранями, угол раскрытия которых 90 .

1652549

Р з. 2

Составитель В.Петрова

Редактор Л.Веселовская Техред.М.Моргентал Корректор Л. Бескид

Заказ 1755 Тираж 303 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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