Способ определения полных напряжений в горных породах

Способ определения полных напряжений в горных породах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>711287 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230574 (21) 2028311/22-03 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

Е 21 С 39/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 25р18р Бюллетень Мо 3

{53) УДК622. 834. .624.044 (088.8) Дата опубликования описания 25@180

I (72) Автор изобретения

Г.И.Кулаков (71) Заявитель

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

В ГОРНЫХ ПОРОДАХ

Изобретение относитс я к способам измерения напряжений в горных породах.

Известны способы измерения напряжений в массиве горных пород методом разгрузки, методом разности давлений, методом буровых скважин, геофизическими методами (1) .

Недостатками указанных способов являются HX CJI0KH0CTb и в 6OJlbIIIBHCT ве случаев недостаточная точность.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ определения полных напряжений пород, включающий бурение измерительной скважины и параллельно ей, по крайней мере, одной разгрузочной скважины (2). При этом по деформациям измерительной скважины, вызванным бурением разгрузочной скважины, судят о полных напряжениях в горной. породе.

Основные недостатки этих способов в том, что в случаях, когда направления действия главных напряжений в породе неизвестны, разгрузочную скважину приходится располагать произвольно относительно этих направлений, в результате чего точность измерений оказывается низкой. Кроме того, для пересчета замеренных деформаций породы требуется специально определять модуль упругости и коэффициент

Пуансона породы в месте измерения, что усложняет измерения.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение точности измерений.

Это достигается тем, что в измерительную скважину устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений и по оптической картине, возникающей за счет бурения разгрузочной скважины, определяют направления главных напряжений в породе, после чего бурят вторую измерительную скважину, параллельную первой, в которую устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений, затем вблизи второй измерительной скважины параллельно ей бурят, по крайней мере, еще .одну дополнительную разгрузочную скважину в направлении одного из главных напряжений в породе, после чего по показаниям второго фотоупругого датчика определяют величину главных напряжений в массиве.

На чертеже приведено расположение измерительных и разгрузочных скважин

711287

Формула изобретения в случае бурения по одной разгрузочной скважине у каждой иэ измерительных, Сущность способа заключается в том, что в месте измерений, .например в стенке горной выработки, бурят две измерительные скважины 1 и 2, располагая их в одинаковых условиях относительно исследуемого поля напряжений (на одинаковой, высоте от кровли и почвы, на одинаковую глубину и т.п.) . Расстояние между скважинами

1 и 2 выбирается иэ условия, чтобы исключить их взаимное влияние одну на другую, так и влияние дополнительных скважин, пробуриваемых у одной иэ них на другую. 8 измерительной 15 скважине 1 устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений 3, приклеивая его к ее стенкам. Аналогичный датчик 4 устанавливают в скважине 2 и приклеивают к стенкам послед- 2Ц ней. Затем вблизи измерительной скважины 1 бурят разгрузочную скважину

5, что приводит к перераспределению напряжений в породе вокруг скважины

1 с установленным в ней датчиком 3. д5

Вследствие этого в последнем возникают механические напряжения„пропорциональные полным напряжениям в породе. По наблюдаемой в датчике 3 оптической картине, обусловленной возникшими в нем напряжениями, опрецеляют направления главных напряжений в породе, например, путем сравнения наблюдаемой оптической картины с набором стандартных фотографий такой же картины, полученных при лабораторном тарировании.

По направлению меньшего из главных напряжений, действующих в породе, бурят дополнительную разгрузочную скважину 6 вблизи измерительной 40 скважины 2, В результате вызванного этим перераспределения напряжений и породе в датчике 4 возникают напря::;;ения, пропорциональные полным напряжениям в пороце. По оптической карти- 4 не в этом датчике судят о величине напряжений в массиве горной породы.

ПосколЬку дополнительная разгру- зочная скважина б расположена отноительно измерительной скважины 2 ,ак, что линия, соединяющая их центры, совпадает с направлением меньшего главного напряжения в породе, то датчик 4 оказывается в области наибольших концентраций напряжений, вызванных бурением разгрузочной скважины б и поэтому в нем возникают наибольшие возможные в данных ус-: ловиях напряжения. Это позволяет более точно определить величину напря-жений в породе.

Точность измерений можно дополнительно повысить, если бурить не одну дополнительную разгрузочную скважину б, а две такие скважины, располагая их по разные стороны от измерительной скважины 2 на одинаковом от нее расстоянии, Способ определения полных напряжений в горных породах, включающий бурение измерительной скважины и параллельно ей, по крайней мере, од— ной разгрузочной скважины, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощеняя cïoñîáà и повышения точности измерений, в измерительную скважину устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений и по оптической картине, возникшей за счет буре— ния разгрузочной скважины, определя— ют направления главных напряжений в породе, после чего бурят вторую измерительную скважину, параллельную первой, в которую устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений, затем вблизи второй измерительной скважины параллельно ей бурят, по крайней мере, еще одну дополнительную разгрузочную скважину в направлении одного иэ главных напряжений в породе, после чего по показаниям второго фотоупругого датчика определяют вели

:чину главных напряжений в массиве.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кораблев А.А. Современные методы и приборы для изучения напряженного состояния массива горных пород.

М., Наука, 1969, с. 13-14.

2. Авторское свидетельство СССР

9368402, кл. 21 С 39/00, 03.03.70.

ЦНИИПИ Зак аз 89 79/2 3

Тираж 626 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4