СТЕНД ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
GEOMECHANICAL PROCESSES PHYSICAL MODELLING BENCH

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для моделирования физических процессов в нагруженном массиве горных пород на образцах в лабораторных условиях.
Известен прибор для исследования грунта на сдвиг в условиях плоской деформации (авторское свидетельство СССР, №203997, опубл. 01.01.1967), выполнен как стенд для физического моделирования геомеханических процессов. Прибор содержит корпус для размещения испытуемого образца, размещенные в корпусе штамп для взаимодействия с образцом и механизм нагружения, соединенный со штапом.
Недостатком прибора является возможность осуществления испытания только при равномерном нагружении образца по всей его поверхности.
Известно прибор для определения сопротивления грунта сдвигу (авторское свидетельство СССР, №203999, опубл., 1968), выполненный как стенд для физического моделирования геомеханических процессов. Прибор содержит корпус для размещения испытуемого образца, размещенные в корпусе штамп для взаимодействия с образцом, и механизм нагружения, соединенный со штампом.
Недостаток прибора состоит в том, что на нем осуществимы испытания только при равномерном нагружении образца по всей его поверхности.
Известно устройство для испытания грунта на сдвиг (авторское свидетельство СССР №1033634, опубл. 07.08.1983), представляющее собой стенд для физического моделирования геомеханических процессов, содержащий корпус для размещения испытуемого образца, размещенные в корпусе штампы для взаимодействия с образцом, и механизмы нагружения по числу штампов, соединенные с ними.
Устройство имеет ряд штампов, которые перемещаются параллельно друг другу с заданным соотношением скоростей перемещения. Это не позволяет проводить испытания при неравномерном и изменяемом в процессе испытаний распределении нагрузки в образце.
Известно устройство для испытания грунта на сдвиг (авторское свидетельство СССР №1337474, опубл. 15.09.1987), корпус для размещения испытуемого образца, размещенные в корпусе штампы для взаимодействия с образцом и механизмы нагружения по числу штампов, соединенные с ними. Устройство позволяет перемещать штампы с разными скоростями.
Недостаток устройства состоит в том, что штампы перемещаются только параллельно друг другу, и это также не позволяет проводить испытания при неравномерном и изменяемом в процессе испытаний распределении нагрузки в образце.
Известен стенд для физического моделирования геомеханических процессов (патент RU №2367923, опубл. 20.09.2009 г.), принятый за прототип. Стенд содержит корпус для размещения испытуемого образца, размещенные в корпусе штампы для взаимодействия с образцом, и механизмы нагружения по числу штампов, соединенные с ними. Стенд способен перемещать штампы в разных скоростных режимах, повороты штампов в исходном положении или в ходе испытаний не предусмотрены
Недостаток стенда также состоит в том, что повороты штампов в исходном положении или в ходе испытаний не предусмотрены, поэтому на нем неосуществимы испытания как при равномерном, так и при неравномерном и изменяемом в процессе испытаний распределении нагрузки в образце. Это ограничивает объем информации при использовании стенда при физическом моделировании геомеханических процессов.
Техническим результатом является расширение объема информации путем обеспечения испытаний как при равномерном, так и при неравномерном и изменяемом в процессе испытаний распределении нагрузки в образце.
Технический результат достигается тем, что стенд снабжен дополнительными механизмами нагружения по числу штампов, соединенными с ними, при этом каждый штамп соединен с двумя механизмами нагружения шарнирно с возможностью линейного перемещения и поворота.
Стенд для физического моделирования геомеханических процессов поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - схема стенда;
фиг. 2 - схема шарнирного соединения (вид спереди 2а и вид сбоку 2б), где:
1 - корпус;
2 - образец;
3 - штамп;
4 - механизм нагружения;
5 - дополнительный механизм нагружения;
6 - направляющая;
7 - прорезь;
8 - опорная ось.
Стенд для физического моделирования геомеханических процессов содержит корпус 1 для размещения испытуемого образца 2, размещенные в корпусе штампы 3 для взаимодействия с образцом и механизмы 4 нагружения по числу штампов 3, соединенные с ними.
Стенд снабжен дополнительными механизмами 5 нагружения по числу штампов 3, соединенными с ними. Каждый штамп 3 соединен с двумя механизмами 4, 5 нагружения шарнирно с возможностью линейного перемещения и поворота.
Шарнир (фиг. 2 а, б) для соединения штампов 3 с механизмами 4, 5 выполнен, например, в виде направляющей 6 с прорезью 7, в которой размещена опорная ось 8, установленная в нагружающем механизме 4. Нагружающие механизмы 4, 5 могут быть гидравлическими домкратами, соединенными с насосной станцией 9. Управление механизмами является независимым. Количество штампов 3 с парами механизмов 4, 5, а также их расположение на корпусе 1 определяется задачами испытаний.
Стенд работает следующим образом.
Включают насосную станцию 9 и через механизмы нагружения 4, 5 перемещают штампы 3 и нагружают образец 2. Для испытаний при равномерном распределении нагрузки на образце под штампами 3 с помощью механизмов 4,5 ориентируют штампы параллельно поверхности образца 2. Нагружение осуществляют при одинаковом изменении нагрузки на каждой паре механизмов 4, 5. Изменение нагрузки на соседних парах нагружателей может отличаться в зависимости от задачи испытаний. Для испытаний при неравномерном распределении нагрузки под каждым штампом ориентируют штампы 3 в исходном положении под заданными углами к поверхности образца 2. Для изменения эпюры распределения нагрузки в образце 2 под соответствующим штампом 3 в ходе испытаний изменяют соотношение усилий на данный штамп со стороны соответствующих нагружающих механизмов 4, 5, с которыми соединен этот штамп, в результате чего происходят соответствующий повороты штампов.
Предлагаемый стенд обеспечивает проведение испытаний как при равномерном, так и при неравномерном и изменяемом в процессе испытаний распределении нагрузки в образце, что расширяет объем информации при использовании стендов для физического моделирования геомеханических процессов.