Определение показателей механических свойств горной породы с применением цифровых технологий

Автор: Жупбаев М.А.

Журнал: Теория и практика современной науки @modern-j

Рубрика: Основной раздел

Статья в выпуске: 1 (19), 2017 года.

Бесплатный доступ

В статье рассматривается изучение вопроса определения механических свойств горной породы с помощью лабораторных испытаний на гидравлическом прессе. В качестве испытуемых материалов использовались разные виды горных пород. Для достижения наиболее точного анализа проведены испытания вдавливанием штампа на твердое тело на 4 разные точки.

Гидравлический пресс, горные породы, вдавливание штампа, механические свойства, лабораторные испытания

Короткий адрес: https://sciup.org/140270033

IDR: 140270033

Текст научной статьи Определение показателей механических свойств горной породы с применением цифровых технологий

В работе рассмотрен вопрос определения механических свойств горной породы с помощью лабораторных испытаний на гидравлическом прессе ПСМ15250, оснащенным тензометрическим датчиком нагрузки

CM-T2 на 20 кН или CM-K100 на 100 кН, фотоэлектрическими датчиками перемещений RF25X, подключенными к тензометрической станции ZET017-T8, которая в свою очередь, подключена к ПЭВМ и записывает результаты измерений в текстовый файл [1,2,3]. Тензометрическая станция усиливает электрические сигналы с датчиков, преобразует их в цифровой код и по порту USB передает в ПЭВМ, к которой она подключена. Результаты измерений записываются в текстовый файл в зависимости от времени. Коэффициенты усиления сигналов датчиков и частота их дискретизации аналого-цифровым преобразователем тензометрической станции по каждому каналу задаются программно. Фотоэлектрические датчики перемещения имеют разрешающую способность 1 мкм. Тарировочные характеристики датчиков позволяют пересчитать цифровые коды, записанные в текстовый файл, в реальные физические величины, используя которые можно построить необходимые графики и рассчитать нужные показатели с помощью программ.

Реализация методики определения показателей механических свойств методом статического вдавливания штампа реализуется с помощью специального устройства (рис.1), которое размещается на станине 10 гидравлического пресса, с помощью которого осуществляется нагружение образца материала 7. Ствол 2 устройства верхним концом соединяется с поршнем 1 гидравлического пресса. К нижнему концу ствола 2 винтами прикреплен тензометрический датчик нагрузки 4 на 2т. Индентор 5 закреплен на нижний торец тензометрического датчика 4. Образец материала 7 ставится на стол 8. Стол 8 ввинчен в опору 12, что позволяет регулировать его вертикальное положение вращением относительно опоры. Опора 12 запрессована в опорную плиту 9. Стопорная гайка 11 фиксирует стол 8 после регулировки его вертикального положения путем ее затяжки относительно торца опоры 12.

Два фотоэлектрических датчика перемещения 3а и 3б, предназначенные для измерения продольных деформаций, установлены в пазы ствола 2 и закреплены специальными планками с винтами 6. Такой способ крепления дает возможность регулировать вертикальное положение датчиков. Измерительные ножки датчиков опираются на образец твердого тела7. Использование двух параллельных датчиков для измерения продольных деформаций позволяет повысить точность измерений в случае перекоса образца при нагружении. Штамп в образец породы вдавливается до тех пор, пока при некоторой нагрузке не произойдет хрупкое разрушение породы под штампом или не будет достигнута предельная величина внедрения.

Рисунок 1 - Устройство для определения показателей механических свойств твердых тел методом статического вдавливания штампа

В качестве испытуемых материалов использовалисьразные виды горных пород. Для достижения наиболее точного анализа были проведены испытания вдавливанием штампа на твердое тело на четыре разные точки. Для всех образцов использовался штамп диаметром 2,4 мм.

В процессе изучения и проведения лабораторных исследований разработана методика и аппаратно-измерительная часть, позволяющая получить наиболее точные результаты и быстро провести их анализ, также разработана система тарировки датчиков, позволяющая переводить полученные результаты в электрических напряжениях на килограммы для тензометрических датчиков нагрузки и на миллиметры для фотоэлектрических датчиков перемещений и система обработки результатов, позволяющая быстро получить необходимые данные.

Список литературы Определение показателей механических свойств горной породы с применением цифровых технологий

  • Руководство по эксплуатации. Пресс гидравлический. - Иркутск: ООО завод «СпецПромОборудование», 2011. - 16 с.
  • Руководство по эксплуатации. Абсолютные линейные датчики положения. - Минск: ООО «РИФТЭК», 2010. - 27 с.
  • Технология бурения нефтяных и газовых скважин: учебник для вузов/под общ.ред. А.И. Спивака и Л.А. Алексеева. - 3-е изд., испр. И доп. -М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2007. - 508 с.
Статья научная