Способ определения напряжений в массиве горных пород
Патент 1467179
Авторы
Классы МПК
Способ определения напряжений в массиве горных пород
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к горному делу, в частности к методам опрег деления действующих напряжений в массиве горных пород. Цель изобретения - повышение точности. Образец керна отрывают от забоя скважины и поднимают на дневную поверхность. Измеряют температуру образца, термовлагостатируют его и определяют в полевых условиях зависимость деформации разгрузки образца от времени. Определяют кинетические параметры породы, составляющей образец. Напряжение (5о в массиве рассчитывают по формуле G; ( + K-fj/RT + + , ; скорость деформации разгрузки образца для времени бо - величина, обратная периоду тепловых колебаний атомов; К - коэффициент зависимости скорости деформации от времени; R - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура образца; V - начальная энергия активации; J - структурно-чувствительный коэффициент. с (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ.
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 4 Е 21 С 39/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ММЮИИ
)! !с1 Р!4
E БЛИСЬ;-Е,:-,А
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4276167/23-03 (22) 03.07.87 (46) 23.03.89.Бюл. У 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (72) А.В.Трушин, В.N.Ôåäîñîâà и В.Т.Дубинчук (53) 622.23.05 (088.8) (56) Берон А.И и др. Методические указания по определению напряжен. ности горных пород по деформациям обратной ползучести. — М.: Изд-во
ИГД им.Скочинского, 1973, с.32. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИИ
В MACCMBE ГОРН11Х ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу, в частности к методам опре= деления действующих напряжений в массиве горных пород. Цель изобретеИзобретение относится к горному делу, в частности к способам определения действующих напряжений a массиве горных пород на стадии разведочных работ и эксплуатации.
Цель изобретения — повышение точности, Способ осуществляют следующим образом.
После отрыва от забоя и подъема образца керна на дневную поверхность измеряют температуру образца и проводят его термовлагостатирование. Затем проводят измерения деформации ния — повышение точности. Образец керна отрывают от забоя скважины и поднимают на дневную поверхность.
Измеряют температуру образца, термовлагостатируют его и определяют в полевых условиях зависимость деформации разгрузки образца от времени.
Определяют кинетические параметры .породы, составляющей образец. Напряжение Q в массиве рассчитывают по о формуле 6 ((1nE;/Я, + Kc,/RT +
+ ЧД /), . где Я; — скорость деформации разгрузки образца для времени
Т;; — величина, обратная периоду тепловых колебаний атомов; К— коэффициент зависимости скорости деформации от времени; R — постоянная
Больцмана; Т вЂ” абсолютная температура образца; V — начальная энергия активации; (— структурно-чувствительный коэффициент. разгрузки образца во времени и строят зависимость скорости деформации (C; ) разгрузки от времени (; ) в координатах 1pf; — ; . По. графику этой зависимости определяют эмпирический коэффициент К зависимости скорости деформации разгрузки от време- е ни. За отсчет времени принимают время отрыва образца керна от забоя 1 скважины. Дополнительно в лабораторных условиях определяют кпиематические параметры прочности материала образца данной горной породы; начальную энергию активации (V ) и
1467179 структурно-чувствительный коэффициент (t ) .
На основании полученных данных определяют напряжение (6 ) в массио 5 ве горных пород по формуле
1=; а (Ы - - - + Кс )КТ + V, /, О
1 скоростЬ деформации разгруз- 10
1 ки образца для времени ;, .
1/мин; величина, обратная периоду тепловых колебаний атомов, 1/мин; Е5 коэффициент зависимости скорости деформации разгрузки от времени, 1/мин,; ккал
1,96 10 — — — " посмоль град. где Я.
Е R
20 тоянная Больцмана;
Т вЂ” температура образца, К;
V - начальная энергия активаккал 25 ции, —-моль
11 - структурно-чувствительный ккал мм коэффициент, МОЛЬ*КГ
Пример. Образцы различных ма- 30 териалов и горных пород (полиметилметакрилат, известняк, мрамор) выдерживают под нагрузкой Р, моделирующей действующее напряжение в массиве, ; в течение нескольких часов (десятков
: часов), затем нагрузку снимают, обра. зец устанавливают на стенд для измерения деформаций разгрузки, фикси руют .время, затраченное на установку образца. Точность датчика переме- 1О щения — 0,001 мм. Измерения проводят при постоянной температуре и влажности. Кривую деформации разгрузки записывают в течение первых десятков минут, затем измерения прекращают. 45
Кинетические параметры прочности (V и ) данного материала или породы определяют, например, в опытах по измерениям скорости установившейся ползучести, 50
Обработка опытных данных и расчеты с11одятся к построении графиков
Тр Е Г, определению эмпирического козфдйееЕиента (К) и расчету напряжений по указанной формуле.
Так, для полиметилметакрилата,1 используемого в качестве модельного материала и выдерживаемого под наа чальной нагрузкой 5 кг/мм, параметры, входящие в указанную формулу, составляют К = 2,И О 1/мин;
-2
Т = 295 К; f, = 3,3 ° 10 1/мин для
c = 60 мин; е/ = 30 ккал/моль, 17
= 0;9 моль град
Вьечисленное напряжение 6 ((1п -яя — + Кк,/RT + V,j/g дяя полиметилметакрилата составляет
5,7 кг/мм .
Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять напряжения в массиве (начальные напряжения) с точностью 10-15%.
Формула изобретения
Способ определения напряжений в массиве горных пород, включающий отрыв от забоя образца керна и подьем его на дневнуи поверхность, опре деление в полевых условиях зависимости деформации разгрузки образца керна от времени и расчет напряжений ь массиве, о т л и ч а и щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности, после подъема образца измеряют его температуру, термовлагостатируют образец и определяют кинетические параметры прочности породы, составляющей образец, а напряжение 6, в массиве рассчитывают по формуле
Е; б, = ((1я —.— + RT; > RT + V.) /g
О где E< — измеренная в полевых условиях скорость деформации разгрузки образца для вре мени (-;, 1/мин;
E — величина, обратная периоду тепловых колебаний атомов, 1/мин,"
К вЂ” коэффициент зависимости скорости деформации От времени, I/Mèí;
-з ккал
R = 1,96 ° 10 — посмольеград тоянная Больеемана;
Т вЂ” температура образца, К;
V — энергетическая константа материала образца — начальная энергия активации, ккал/моль; ((— структурно-чувствительньйе ккал мм
КОЭффнцИЕНт
МОЛЬ" КГ