Файл: Карташов Ю.М. Оборудование для исследования физико-механических свойств горных пород (патентный обзор) [сотрудникам НИИ, проектно-конструкторских и проектных институтов].pdf

сти располагаются датчики,

контролирующие свойства об­

разца. Устройство позволяет

увеличить точность испытаний

и надежно определять статические и динамические

харак­

теристики образцов.

В предложенном приборе

[3l] обеспечивается

возмож­

деформаций и напряжений по каждому из. этих

направле­

ний.

Приборы, основанные на гидравлической

системе нагру­

жения (стабилометры), широко применяются

в

лаборатор­

ний, расширением диапазона нагрузок и увеличением коли­

чества определяемых параметров, упрощением

конструкций

и методики испытаний и т .д .

Прибор, применяемый для трехосного

испытания

грун­

тов [32] , имеет камеру для

удержания

образца и

нагру­

зочный стержень, проходящий через камеру и '

предназна­

ченный для прикладывания нагрузки к образцу.

В

нижней

части стержня имеется наконечник с сужающимся

книзу

участком, к которому подсоединяется ряд

тензодатчиков.

Вокруг наконечника размешен

защитный цилиндр,

который

гося под давлением грунта в камере.

Прибор для испытания грунта на трехосное

сжатие [33]

включает

корпус 1 (рис.5, а)

с электродами

2,

располо­

женными

на наружной поверхности оболочки 3,

и электро­

дами 4 —на его внутренней

поверхности,

измерительное

ность слабых и пластичных пород является изменение

ги­

дравлического давления в испытательной камере

при

де ­

формировании образца.

Стабилометр [Зб]

позволяет устра­

нить этот недостаток.

Образец 1 (рис. 5,

б) помещен

в ка­

меру 2, заполнение которой рабочей жидкостью и

создание

давления осуществляются через ввод 3. Боковое

давление

создается непосредственно через боковую поверхность

об­

верстия 4, 5 и 6 к поверхности нагрузочного поршня

7.

Штуцер 8 служит для выпускания воздуха перед

заполне­

нием камеры жидкостью.

Для ускорения проведения испытаний и упрощения

кон­

струкции при кратковременных и длительных объемных

ис­

пытаниях разработана установка [37] , включающая

в

себя

гидравлический пресс, состоящий из

цилиндра 1 (рис. 5,

в),

поршня 2, несколько (например, три) скреплённых

между

собой гидростатических камер 3 с плунжерами 4, 5 и

6.

В

рабочих полостях камер размещены испытываемые

образцы

7. Поршень, плунжеры и образцы составляют единую

сис­

тему осевого нагружения. Для сохранения силовой

связи

при разрушении образцов в системе

имеются

предохрани­

тельные стаканы 8. Рабочая среда,

например

компрессор­

ное масло, от источника давления поступает в полости

ги­

дравлического пресса и гидростатических камер.

Источни­

ком давления в установке является потенциальная

энергия

сжатого газа (азота) и рабочей среды

(компрессорного

масла), поступающих в рабочие полости установки.

Поступ­

ление рабочей среды в рабочую полость

гидравлического

пресса обеспечивает осевое нагружение

образцов

^

,

а

в рабочие полости гидростатических

камер -

боковое нагру-

жение образцов ^ * ( S j • При этом боковое

давление в

каждой из камер может быть одинаковым или

различным.

чениях боковых давлений) предусмотрены кольцевые

вы­

точки 9, соединенные с атмосферой.

проч­

Установка [38] предназначена для исследования

ностных свойств пород в режиме динамического нагруже­

ния при объемном сжатии. В гидрокамере 1 (рис. 5, г)

ус­

сосной станции 5 через трубопроводы 6 и 7. Ударный

блок

8 с зарядной камерой 9 и энергоносителем

10 гидравличес­

ки соединен с гидрокамерой. Деформации

образца и

вели­

чина импульсного давления фиксируются тензоблоком

11.

При испытаниях много времени уходит

на перезарядку

внешней камеры разработана установка [39] , у

которой

внешняя оболочка жестко закреплена

на штампе и

корпусе

установки, а подставка с матрицей и

закрепленной

на ней

Горные породы, отличаясь по своим свойствам от

клас­

сических упругих или сыпучих сред, обладают

реологичес­

кими свойствами, т .е . способностью деформироваться

во

времени под действием постоянной нагрузки,

снижать

на­

при длительном действии нагрузки или при изменении

ско­

рости нагружения. Для' изучения этих

свойств

применяется

различная испытательная аппаратура:

устройство

для

дли­

тельных статических испытаний материалов,

позволяющее

поддерживать во времени постоянное

давление;

гидравли­

ческий аккумулятор давления, в котором в качестве

эле­

ботке лабораторных приборов. Установка [4l]

отличается

тем, что стабилизатор 1 (рис.6, а) давления

выполнен

в

виде имеющего подпружинный поршень 2

гидроцилиндра,

поршневая полость которого соединена с полостью

жестко

закрепленного на этом гидроцилиндре регулятора

давления

3. Последний имеет подвижной в вертикальном

направле­

нии двухседельный клапан 4, на верхнем конце

штока

ко­

торого укреплен сменный груз 5. Кроме того,

установка

включает в себя насос 6 с трубопроводом 7

и

манометра­

ми 8, а также гидродомкрат 9.

Схема устройства для регистрации момента

разрушения

образца с грузом при испытаниях на длительную

прочность

[42] проста и не требует особых пояснений.

Испытания на ползучесть, ,длительную прочность

и

ре­

лаксацию являются трудоемкими и занимают много,

време­

ни. Поэтому отдельные предложения связаны

с

ускорени­

ем и упрощением испытаний, а также с повышением

про­

изводительности испытаний.

Предложенное устройство Яля испытания на ползучесть

при изгибе балок равного сечения [43] ,

позволяющее

полу­

чить одновременно данные о ползучести для

нескольких

разных по величине нагрузок, содержит

неподвижный

1

(рис.6, б) и подвижной 2 захваты,

механизм

нагружения в

виде неподвижной 3 и подвижной 4

тяг

с гирями

5,

труб­

тина 11 с вертикальными продольными пазами

12.

Между

испытуемыми образцами 13, расположенными

параллельно

один над другим, по заранее составленной схеме

устанав­

их входят в пазы 12 пластины 11; гирями 5

через

тяги 3

и 4 образцы нагружаются и благодаря роликам

изгибаются

различными по величине моментами.

Для повышения производительности испытаний примене­

ны образцы [44] специальной формы: рабочая

часть

выпол­

нена конической для круглого образца и с

симметричным

уклоном относительно ори для плоского образца.

При при­