СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГООБМЕНА В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД
TEST BENCH FOR ENERGY EXCHANGE IN ROCK MASS

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.
Известна установка для испытания образцов при плоском напряженном состоянии по патенту РФ №1448239, МПК G01N 3/10, E21C 39/00, опубл. 30.12.1988 г., предназначенная для исследования энергообмена на образцах горных пород, содержащая опорную раму, размещенные в ней боковые захваты для образца, в одном из которых выполнена емкость (захват) для контробразца, гидравлический механизм нагружения, связанный с боковыми захватами, торцовый захват для образца и гидравлический механизм для взаимного перемещения образцов, связанный с торцовым захватом для образца, при этом рабочие полости всех гидроцилиндров соединены с источником давления.
Эта установка позволяет проводить исследования подвижек обжатого образца при перемещении его во взаимно противоположных направлениях при постоянном усилии обжатия, при пропорциональном изменении обжимающей и сдвигающей нагрузок, при неравномерном обжатии образца, однако на ней невозможно проводить испытания при дополнительном нагружении перемещаемого образца между подвижками или в процессе подвижки.
В массиве горных пород такие дополнительные нагружения, проявляющиеся между подвижками или в процессе подвижки горных пород, возникают в результате воздействия на блоки массива не только гравитационных, но и разнонаправленных тектонических воздействий.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является стенд для исследования энергообмена в массиве горных пород по патенту РФ №2364853, МПК G01N 3/10, опубл. 20.08.2009 г., содержащий опорную раму, размещенные в ней захват в виде каретки для образца, захват для контробразца, гидравлический механизм для взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлический механизм для взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для образца, и источник давления, связанный с механизмами поджатия и сдвига.
Известный стенд дает возможность осуществлять исследования при широком регулировании параметров и режимов обмена энергии как между нагружающими системами (механизмами) и испытуемыми образцами, так и между самими механизмами нагружения. Однако и этот стенд не позволяет проводить испытания при дополнительном нагружении перемещаемого образца между подвижками или в процессе подвижки. Это ограничивает объем информации, получаемой в процессе испытаний при изучении энергообмена в массиве горных пород, и тем самым сужает функциональные возможности испытательного оборудования.
Изобретение решает задачу создания установки (стенда) для моделирования и исследования энергообмена в массиве горных пород, позволяющей испытывать образцы горных пород в широком диапазоне различных нагружающих воздействий, в том числе и тектонических сил.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей стенда, а также в увеличении объема получаемой информации при изучении энергообмена в массиве горных пород за счет обеспечения исследований энергообмена при дополнительном нагружении перемещаемого образца между подвижками или в процессе подвижки.
Технический результат достигается тем, что стенд для исследования энергообмена в массиве горных пород, содержащий опорную раму, размещенные в ней захват в виде каретки для образца, захват для контробразца, гидравлический механизм для взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для контробразца, и гидравлический механизм для взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для образца, согласно изобретению снабжен дополнительным гидравлическим механизмом, размещенным на каретке и предназначенным для взаимодействия с образцом.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема стенда.
Стенд для исследования энергообмена в массиве горных пород содержит опорную раму 1, размещенные в ней захват в виде каретки 2 для образца 3, захват 4 для контробразца 5, гидравлический механизм 6 для взаимного поджатия образцов, связанный с захватом 4 для контробразца, и гидравлический механизм 7 для взаимного перемещения образцов, связанный с захватом 2 для образца.
Стенд снабжен дополнительным гидравлическим механизмом 8, размещенным также на каретке 2 и предназначенным для взаимодействия с образцом 3.
Гидравлические механизмы 6, 7 и 8 могут быть выполнены, например, в виде стандартных гидроцилиндров с поршнями, подключенными к соответствующим источникам давления 9, 10 и 11.
Гидравлические механизмы в зависимости от назначения могут быть также выполнены в виде циклического нагружателя или ударного нагружателя, при этом они должны быть снабжены соответствующими приставками известной конструкции.
Стенд работает следующим образом.
Образец 3 размещают на каретке 2, а контробразец 5 устанавливают в захват 4, после чего приводят в действие гидравлический механизм 6 и производят поджатие контробразца 5 к образцу 3 с заданным усилием. Гидравлическим механизмом 8, также установленным на каретке 2, создают дополнительную нагрузку на образце 3. Гидравлическим механизмом 7 смещают каретку 2 и производят взаимную подвижку образцов, моделируя тем самым процесс энергообмена между блоками в массиве горных пород. Дополнительным гидравлическим механизмом 8 изменяют степень нагруженности образца 3 и повторяют подвижку. Изменение дополнительной нагрузки может осуществляться как между подвижками, так и в процессе подвижки. Величины нагрузок и взаимное их изменение в ходе испытаний регулируют источниками давления 9, 10 и 11 в соответствии с задачами исследований.
Предлагаемый стенд позволяет проводить исследования энергообмена в массиве горных пород в новых условия - при изменении напряженного состояния перемещаемого образца как между подвижками, так и в процессе подвижки. Указанные исследования могут использоваться для решения различных геомеханических задач, в том числе связанных с возможными подвижками блоков массива горных пород под влиянием разнонаправленных тектонических воздействий.