Датчик для измерения модуля упругости горных пород

Датчик для измерения модуля упругости горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И C."À- H,И Е ii!724732

ИЗОЬР Е и Егз И Я

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.06.75 (21) 2149370/22-03 (51) М. Кл.

Е 21С .39/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень.№ 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (53) УДК 622.831.3 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Г. И. Кулаков

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ

УПРУГОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к области горного дела, точнее к устройствам для изучения физико-механических свойств и напряженi ого состояния горных пород.

Известны фотоупругие датчики в виде цилиндра с осевым отверстием, изготовленные из оптического стекла и устанавливаемые в скважине (1).

Известен также фотоупругий датчик, выполненный в виде составного цилиндра, состоящего из двух соприкасающихся между собой полуцилиндров, изготовленных из разных оптически активных материалов, устанавливаемый в скважине и предназначснный для измерения модуля упругости горных пород (2).

Однако эти датчики не пригодны для измерения модуля упругости в крепких горных породах с необходимой для практических целей точностью и надежностью, так как известные оптически активные материалы, из которых изготовлены цилиндры датчиков, обладают малой прочностью.

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений.

Цель достигается тем, что датчик снабжен фотоупругим элементом, выполненным в виде кольцевого покрытия на одной из торцовых поверхностей цилиндра, причем диаметр кольцевого покрытия меньше, чем арпа.,

На фиг. 1 схематично изображен датчик, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, вид

5 сверху.

Датчик выполнен в виде цилиндра, состоящего из полуцилиндра 1, изготовленного из прочного материала, например стали, и полуцилиндра 2, изготовленного из

10 прочного материала, но с другим модулем упругости, чем первый полуцилиндр, например из алюминия. На одну из торцовых поверхностей полуцилиндров 1 и 2, обработанную до зеркального блеска, наклеены

15 фотоупругие покрытия 3 и 4, выполненные в форме полудисков, но меньшего радиуса, чем полуцилиндры 1 и 2. С другой стороны к полуцилиндрам 1 и 2 приклеен соединительный диск 5.

20 Датчик может быть снабжен осевым огверстием б для стабилизации оптической картины.

При измерении датчик устанавливают в скважине, пробуренной в горной породе, и

25 приклеивают к ее стенкам боковыми поверхностями полуцилиндров 1 и 2. При этом фотоупругие покрытия 3 и 4 остаются неприклеенными к стенкам скважины н не взаимодействуют с ними.

30 При нагружении массива пород вокруг скважины ее стенки в процессе деформи724732

УР Ф

Рив 1

Pve. 2

Составитель E. Борисова

Редактор А. Купрякова Техред А. Камышникова Корректоры: Е, Осипова и 3. Тарасова

Заказ 361/16 Изд. № 208 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобрстенпй п открытий

113035, Москва, rK-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 рования взаимодействуют с полуц1:лин <рами 1 и 2. В результате в них возки „ут пряжения, величина которых зависит от соотношения модулей упругости поро ь. к ..:..".териала полуцилиндров и поэтому будет различной в том и другом полуцилипдрах.

Соответственно напряжениям в полуцплпндрах 1 и 2 возникнут напряжения в приклеенных к их торцам фотоупругих покрытиях

3 и 4. Наблюдая оптическую картину в каждом из фотоупругих покрытий и сравнивая их между собой и с тарировочными образца ли, судят о величине модуля упругости породы.

Датчик следует ориентировать в скважине так, чтобы плоскость соприкосновения полуцилиндров совпадала с направлением одного из главных напряжений в породе.

В этом случае значительно упрощается процесс тарирования датчиков.

Формула изобретения

Датчик для измерения модуля упругости горных пород с осевым отверстием и зеркальным покрытием, включающий цилиндрический элемент из двух полуцилпндров, выполненных из материалов с разными модулями упругости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и наде>кности измерений, датчик снабжен фотоупрутим элементом, выполненным в виде кольцевого покрытия на одной из торцовых поверхностей цилиндра, причем диаметр

10 кольцевого покрытия меньше, чем диаметр цилиндрического элемента, а полуцилиндры цилиндрического элемента изготовлены из прочных материалов.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сенук Д. П. Анализ работы фотоупругих датчиков при измерении напряжений в горном массиве. — Сб. Измерение напряже20 ний в массиве горных пород. «Наука», 19б8, с. 93.

2. Авторское свидетельство СССР № 533720, кл. Е 21С 39/00, 04.12.73 (прототип).