УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД
FACILITY FOR FIELD TESTS OF ROCK

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям горных пород, грунтов в полевых условиях.
Известно устройство для полевых испытаний горных пород (патент РФ №2015328, кл. Е21С 39/00, 1993). Устройство содержит цилиндрический корпус, пуансон с датчиком усилия, установленный в корпусе перпендикулярно его оси, шарнирный двухзвенник, центральный шарнир которого соединен с пуансоном, два ползуна, на которых установлены крайние шарниры двухзвенника, штангу с двумя ограничителями, между которыми установлены ползуны, направляющую для перемещения штанги и подпружиненный инерционный груз.
Недостаток устройства состоит в отсутствии возможности чередования постоянных длительно действующих нагрузок с незатухающими циклическими нагрузками и с затухающими циклическими нагрузками с началом колебаний с наибольшей или нулевой начальной нагрузкой.
Известно устройство для полевых испытаний горных пород (патент РФ №1629535, кл. Е21С 39/00, 1989). Устройство содержит цилиндрический корпус, пуансон с датчиком усилия, установленный в корпусе перпендикулярно его оси, шарнирный двухзвенник, центральный шарнир которого соединен с пуансоном, два ползуна, на которых установлены крайние шарниры двухзвенника, штангу с двумя ограничителями, между которыми установлены ползуны, направляющую для перемещения штанги и подпружиненный инерционный груз.
Недостаток устройства состоит в отсутствии возможности чередования постоянных длительно действующих нагрузок с незатухающими циклическими нагрузками и с затухающими циклическими нагрузками с началом колебаний с наибольшей или нулевой начальной нагрузкой.
Известно устройство для полевых испытаний горных пород (патент РФ №2012802, кл. Е21С 39/00, 1993), принимаемое за прототип. Устройство содержит цилиндрический корпус, пуансон с датчиком усилия, установленный в корпусе перпендикулярно его оси, шарнирный двухзвенник, центральный шарнир которого соединен с пуансоном, два ползуна, на которых установлены крайние шарниры двухзвенника, штангу с двумя ограничителями, между которыми установлены ползуны, направляющую для перемещения штанги и подпружиненный инерционный груз.
Недостаток устройства состоит в отсутствии возможности чередования постоянных длительно действующих нагрузок с незатухающими циклическими нагрузками и с затухающими циклическими нагрузками с началом колебаний с наибольшей или нулевой начальной нагрузкой.
Техническим результатом изобретения является увеличение объема информации путем чередования постоянных длительно действующих нагрузок с незатухающими циклическими нагрузками и с затухающими циклическими нагрузками с началом колебаний с наибольшей или нулевой начальной нагрузкой.
Технический результат достигается тем, что устройство для полевых испытаний горных пород, содержащее цилиндрический корпус, пуансон с датчиком усилия, установленный в корпусе перпендикулярно его оси, шарнирный двухзвенник, центральный шарнир которого соединен с пуансоном, два ползуна, на которых установлены крайние шарниры двухзвенника, штангу с двумя ограничителями, между которыми установлены ползуны, направляющую для перемещения штанги и подпружиненный инерционный груз, согласно изобретению снабжено тремя электромагнитами, при этом первый электромагнит закреплен на цилиндрическом корпусе, второй и третий электромагниты закреплены на штанге с возможностью взаимодействия с инерционным грузом, который выполнен из электромагнитного материала и расположен между вторым и третьим электромагнитами.
На чертеже представлена схема устройства.
Устройство для полевых испытаний горных пород включает цилиндрический корпус 1 для размещения в скважине 2, пуансон 3 с датчиком усилия 4, установленный в корпусе 1 перпендикулярно его оси, шарнирный двухзвенник 5, центральный шарнир 6 которого соединен с пуансоном 3, два ползуна 7, 8, на которых установлены крайние шарниры 9, 10 двухзвенника, штангу 11 с двумя ограничителями 12, 13, между которыми установлены ползуны 7, 8, направляющую 14 для перемещения штанги 11 и подпружиненный подвижный инерционный груз 15.
Устройство снабжено тремя электромагнитами 16, 17, 18. Первый электромагнит 16 закреплен на корпусе 1, второй электромагнит 17 и третий электромагнит 18 закреплены на штанге 11 с возможностью взаимодействия с инерционным грузом 15.
Инерционный груз подпружинен пружиной 19.
Устройство работает следующим образом.
Размещают корпус 1 устройства в скважине 2. Для испытаний при постоянной длительно действующей нагрузке включают электромагнит 16, отчего груз 15 притягивается к электромагниту 16 и через пружину 19, штангу 11, ограничитель 13, ползун 8 и двухзвенник 5 перемещает пуансон 3 в направлении стенки скважины 2 и нагружает породу под пуансоном 3 постоянной длительно действующей нагрузкой. Для перехода к нагружению затухающими колебаниями, когда начальная нагрузка является наибольшей, выключают электромагнит 16. Груз 15 под действием пружины 19 совершает возвратно-поступательные перемещения вдоль штанга 11 с затухающей амплитудой и через пружину 19, штангу 11, двухзвенник 5 нагружает пуансон затухающими нагрузками, начальная из которых равна постоянной нагрузке предыдущего цикла и является наибольшей в серии колебаний. Для нагружения затухающими колебаниями, когда начальная нагрузка должна быть нулевой, включают один из электромагнитов 17 или 18 и притягивают груз 15 к одному из этих электромагнитов. В этом положении груза нагрузка на пуансоне 3 отсутствует. Для инициирования нагружений выключают соответствующий электромагнит 17 или 18, груз 15 начинает перемещения под действием пружины 19 и нагружает пуансон 3 затухающими колебаниями по описанной выше силовой схеме. Для испытаний при незатухающих колебаниях нагрузки поочередно переключают электромагниты 17 и 18 и перемещают инерционный груз 15 вдоль штанги 11. Частота циклов задается частотой переключений электромагнитов. Режимы нагружений задаются программой испытаний. Все силовые изменения в процессе испытаний регистрируются датчиком усилия 4.
Изобретение существенно расширяет информативность исследований физико-механических свойств горных пород благодаря чередованию новых режимов нагружения - при постоянных длительных нагрузках, при незатухающих колебаниях нагрузки, при затухающих колебаниях с максимальным и нулевым начальным уровнем.