Устройство для измерения напряжений в массиве горных пород

Устройство для измерения напряжений в массиве горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(iiI 735773

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик .

Ф-. м (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.11.77 (21) 2544469/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

E 21 С 39/00

Государственный комитет

СССР (53) УДК 622,23,05 (088.8) Опубликовано 25.05.80. Бюллетень № 19

> по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 10.06.80 (72) А втор, изобретения

Г. И. Кулаков (71) Заявитель

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯ5КЕНИЯ

В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горному делу, в частности к приборам для исследования напряжений в горных породах.

Известно устройство для измерения напряжения в массиве горных пород (1}.

Однако такое устройство не пригодно для определейия концентрации напряжений в разных участках датчика.

Известно устройство для измерения на. пряжений в массиве горных пород, содержащее последовательно расположенные фотоупругие цилиндрические элементы одина- 10 ковых внешнего диаметра и осевых отверстий с зеркальным слоем по задней торцовой поверхности (2).

Целью изобретения является определение концентрации напряжений в различных участках цилиндрических включений..

Это достигается тем, что зеркальный слой выполнен на части торцовой поверхности каждого из элементов так, что зеркальные участки разных элементов не перекрывают друг друга, при этом элементы 2О выполнены из одного и того же материала.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство общий вид; на фиг. 2-дан разрез

А — А на фиг. 1; на фиг . 3 — разрез Б — Б

2 на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез  — В на фиг. 1; на фиг. 5 — вид по стрелке Г на фиг. 1; на фиг. 6 — условный вид оптичес,кой картины в датчике при гидростатической нагрузке.

Датчик состоит из четырех элементов 1, 2, 3 и 4, выполненных в виде цилиндров с одинаковым внешним диаметром и осевым отверстием. Длина элементов 1, 2, 3 и 4 может быть либо различной, либо одинаковой. Все элементы выполнены из одного и того же оптически чувствительного материа- ла, например полистирола СД-5. По задней торцовой поверхности каждый элемент снабжен зеркальным слоем в виде сектора с центральным JIoM 90 (см. позиции 5, 6, 7 и

8) . Элементы 1, 2, 3 и 4, составляющие датчик, размещены последовательно один за другим вплотную друг к другу (например, могут быть склеены) . и установлены так, что зеркальный участок каждого последующего элемента повернут на угол 90 относительно предыдущего, благодаря чему зеркальные участки не перекрывают друг друга.

Устройство работает следующим образом.

Датчик размещают в скважине, образуемой в исследуемом материале, например

7357, 3

3 в образце горной породы, и приклеивают к ее стенкам с помощью самотвердеющего клея. При нагружении образца с датчиком вешней нагрузкой в последнем за счет совместного деформ ирования материала образца и датчика возникают напряжения, распределение которых по длине датчика будет различно вследствие влияния его торцов.

При наблюдении в поляризованном свете с использованием полярископа одностороннего действия в датчике видна оптическая картина, по которой можно судить о напряжениях в нем.

В качестве примера на фиг. 6 приведена оптическая картина в описываемом датчике, установленном в образце, находящемся под гидростатической нагрузкой. Оптическая картина состоит из четырех участков 9, 10, 11 и 12, соответствующих четырем зеркальным секторам. В секторе 9 оптическая картина будет наименьшей, так как она обусловлена ходом луча света только по одному элементу 1 до зеркального слоя 5 и обратно.

Соответственно в секторе 12 оптическая картина будет наибольшей,так как здесь она обусловлена прохождением света по всем четырем элементам датчика до зеркального слоя 8 и обратно. По оптической картине, наблюдаемой в секторе 9, опредеЛяют среднюю величину напряжений в элементе 1, по оптической картине в секторе 10 можно определить величину напряжений, усредненную по длине элементов 1 и 2, по оптической картине в секторе 11 можно определить величину напряжений, усредненных по общей длине элементов 1, 2 и 3. Наконец, по оптической картине в секторе 12 можно определить величину напряжений, усредненных по всей длине датчика.

° Зная найденные таким способом величины напряжений, можно расчетным путем

4 найгп напряжения, действующие в каждом из элементов, а затем определить и концентрацию этих напряжений в каждом элементе по отношению, например, к внешней нагруз ке. При равномерно распределенной внешней нагрузке, приложенной к образцу с датS ю чиком, распределение напряжении в датчике будет симметрично относительно его геометрического центра. В результате этого концентрация напряжений в отдельных участках элемента 4 будет такой же, как в эле р ментах 1, 2 и 3. Число элементов в датчике и длина каждого элемента определяется, исходя из задачи исследования и требуемой точности. Чем больше число элементов в датчике и, следовательно, меньше длина каждого элемента, тем выше точность.

1S

Форлщла изобретения

Устройство для измерения напряжений в массиве горных пород, содержащее последовательно расположенные фотоупругие цилиндрические элементы одHHBKQBblx внешнего диаметра и осевых отверстий с зеркальным слоем по задней торцовой поверхности, отличающееся тем, что, с целью определения концентрации напряжений в различных участках цилиндрических включений, зеркальный слой выполнен на части торцовой поверхности каждого из элементов так, что зеркальные участки разных элементов не перекрывают друг друга, при этом элементы выполнены из одного и того же материала, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 440488, кл. Е 21 D 21/00, 1972.

3s 2. Авторское свидетельство СССР № 533730, кл. Е 21 С 39/00, 1973 (прототип).

735773

Б-b

А-А

„ аймыа«

Риг 3

Составитель t. Антнпенкова

Редактор Т. Смирнова Текред К. Шуфрнч Корректор Т. Скворнова

Заказ 2386/25 Тираж 626 Подписное

ЦНИИГ!И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, уК вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4