Способ измерения механических напряжений в горных породах
Патент 662831
Авторы
Способ измерения механических напряжений в горных породах
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социапистичесюа
Республик
831
L 1/16
L 1/04
Государственный квинтет
СССР
an делам изооретенкй н открытий
1.781 (72) Авторы изобретения
М. И. Шпоркин и Г. А. Соболев
Ордена Ленина институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
Изобретение относится к области измерения механических напряжений в горных породах и может быть использовано для прогнозирования землетрясений, горных ударов и обвалов.
В настоящее время ь геофизике и гор- 5 ном деле для измерения механических напряжений используют метод муаровых сеток, основанный на принципе механической интерференции, возникающей при наложении двух одинаковы«сеток одна на другую (1), поляризационно-оптический метод, основанный на способности большинства прозрачных материалов под действием напряжений приобретать свойство двойного лучепреломления, а также способ разгрузки, основанный на способности элемента массива 15 упруго восстанавливать форму после отделения от основного нагруженного массива.
Наиболее близким к изобретению -по технической сущности является способ компенсационной нагрузки, основанный на восстановлении упругой деформации частично-разгруженного породного массива при повторном его нагружении давильными устройствами (2). Деформация разгрузки компенсируется этими устройствами до своего первоHà÷àëьн0го состояния.При измерении напряжений данным методом не надо определять параметры механических свойств пород, так как все необходимые данные учитываются при натурных испытаниях.
Однако существующий способ измерения отличается трудоемкостью и ограниченностью информации, узким диапазоном измерений и недостаточной чувствительностью.
Для увеличения чувствительности и повышения точности измерений необходимо стремиться к увеличению рабочей поверхности мембран и уменьшению объема жидкости, находящейся в полости датчика, а также к увеличению линейных размеров измерительной щели и уменьшению ее объема.
В связи с отсутствием устройств, позволяющих вырезать глубокую, но узкую щель (например: глубина — 1 м, толщина
5мм), приходится использовать более широкие щели, но использовать чувствительные датчики увеличенного объема нецелесообразно из-за уменьшения чувствительности и диапазона. Возникает необходимость
662831
Формула изобретения
ЦНИИПИ Заказ 2686/44 Тираж 1089 Подписное
Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 использования малообъемного датчика с объемной щелью. Может быть создана внутренняя поверхность щели с рабочими мембранами датчика, который не уступает по своим физическим свойствам измеряемому объекту — горной породе. Для такого случая может быть использован бетон. Однако, заливая датчик, а соответственно, и щель бетоном, получают заниженную чувствительность. Выходом является прямой контакт датчик — щель без вовлечения свободной поверхности щели.
Целью изобретения является повышение точности измерений с одновременным увеличением чувствительности.
Это достигается тем, что по предлагаемому способу помещают в щель герметичный эластичный рукав, в котором создают давление, обеспечивающее его прижатие к породе, затем помещают в полость, образованную щелью и рукавом до соприкосновения с ним нерабочей поверхностью преобразователь деформации, зазор между рабочими поверхностями которого и породой заливают бетоном, а давление в преобразователе доводят до рабочего, причем давление в рукаве снимают после застывания бетона.
На чертеже изображен пример осуществления способа. Мембранный датчик! установлен на эластичном рукаве 2, между горной породой 3 и бетоном 4 и соединен трубкой
5 с регистратором 6. К одному из концов рукава подведено давление насосом 7.
Использование предлагаемого изобретения позволяет использовать датчики одной конструкции в различных измеряемых объектах с повышенной точностью, без уменьшения чувствительности, но с расширением диапазона измерений, за счет сохранения малого объема чувствительного элемента и обеспечения надежного контакта с породой.
Применение эластичного рукава позволяет проводить измерения в короткие сроки, а сам рукав многократно использовать.
Использование предлагаемого изобретения уменьшает затраты на проектирование и производство чувствительных элементов в три раза.
Способ измерения механических напряжений в горных породах, включающий в себя образование щели в породе, между которой и преобразователем деформации создают рабочее контактное давление, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, помещают в щель герметичный эластичный рукав, в котором создают давление, обеспечивающее его прижатие к породе, затем помещают в полость, образованную щелью и рукавом, до соприкосновения с ним нерабочей поверхностью преобразователь деформации, зазор между рабочими поверхностями которого и породой заливают бетоном, а давление в преобразователе доводят до рабочего, причем давление в рукаве снимают после застывания бетона.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Ржевский В. В., Новик Г. Я. «Основы физики горных пород», М., 1973, с. 242 — 244.
2. Mayer А., Habib P., Schmucher В.
«Messure en place des pressions 4е terrein», Congress J. NIGAR, 1951.