Устройство для измерения напряжений в горных породах

Устройство для измерения напряжений в горных породах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик (763595 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.12.74 (21) 2083443/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.

E 2l С 39/00

Гееударстеенный комитет

Опубликовано 15.09.80. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 23.09.80 (53) УДК 622.831..3 (088.8) пп делам нзебретеннй н открытнй (72) Авторы изобретения

Г. И. Кулаков и Г. Н. Миренкова

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

НАПРЯЖЕНИЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ

Изобретение относится к приборам для измерения напряжений в горных породах.

Известны гидравлические датчики давления, выполненные в виде цилиндрической резиновой оболочки, укрепленной между двумя торцовыми герметизирующими обоймами, и предназначенные для измерения напряжений в горных породах 11).

Известно устройство для измерения напряжений в горных породах, включающее тонкостенный металлический цилиндрический корпус с гофрами и заполненный жидкостью под давлением, переднюю и заднюю герметизирующие обоймы с распорными кольцами и розетку деформаций с тензометрическими элементами 12) .

Однако это устройство предназначено для измерения напряжений только в плоскости, нормальной к оси скважины, и не пригодно для измерения деформаций, действующих в направлениях, параллельных и касательных оси скважины.

Целью изобретения является измерение нормальных и касательных напряжений, действующих в плоскостях, параллельных к оси скважины.

Цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительными розетками деформаций, укрепленными на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, причем тензометрические элементы в каждой розетке ориентированы под острым углом к оси скважины.

Кроме того, внешняя поверхность корпуса вблизи его торцов выполнена рифленой.

На фиг. 1 приведено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А — А

1О на фиг. 1.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, передней 2 и задней 3 герметизирующих обойм, распорных колец 4 и 5, патрубка 6 с зажимной гайкой 7, болта 8 с зажимной гайкой 9, трех розеток 10 деформаций, расположенных под углом 120, уплотнительной втулки 11 и проводов 12.

Корпус выполнен из листовой меди толщиной 0,5 — 1,0 мм и снабжен тремя гофрами! 3, служащими для уменьшения диаметра устройства в нерабочем положении. Внешняя поверхность корпуса вблизи его торцов выполнена рифленой для увеличения сцепления со стенками скважины. Герметизирующие обоймы 2 и 3 совместно с кольцами 4 и 5, 763595 патрубком 6 с гайкой 7 и болтом 8 с гайкой 9 служат для герметизации корпуса 1.

Патрубок 6 снабжен осевым каналом, служащим для подвода жидкости во внутреннюю полость устройства. Каждая розетка 10 продольных деформаций выполнена из четырех тензометрических элементов, наклеенных крест на крест на внутреннюю поверхность корпуса 1. Форма и число розеток выбираются, исходя из конкретных условий измерения. Тензодатчики 14, наклеенные вдоль оси прибора, предназначенные для измерения продольной деформации стенок скважины, причем из трех тензодатчиков 14 один служит для измерения, а два других для контроля. Тензодатчики 15, наклеенные по окружности в плоскости, нормальной к оси прибора, предназначены для измерения окружных деформаций скважины. Тензодатчики 16 и 17, наклеенные под острым углом к оси прибора, предназначены для фиксирования перекосов корпуса 1 в процессе его деформирования и, следовательно, для замера сдвиговых деформаций в направлениях, параллельных оси прибора.

Втулка 11 служит для уплотнения проводов 12, идущих от тензометрических элементов розеток 10 деформаций.

Устройство работает следующим образом.

его внутренняя полость заполняется рабочей жидкостью, после чего оно присоединяется к трубопроводу, соединенному с гидронасосом, ориентируется и устанавливается в скважине, диаметр которой равен диаметру устройства в рабочем положении.

При повышении давления жидкости тонкостенный корпус 1 за счет гофр 13 несколько расширяется, плотно прилегает к стенкам скважины и в дальнейшем деформируется совместно с ними.

После создания предварительного распора, величина которого регулируется по манометру, снимаются начальные отсчеты как по манометру, так и по всем тензометрическим элементам розеток деформаций. При изменении напряженно-деформированного состояния породы, в которой установлен прибор, стенки скважины деформируются совместно с корпусом прибора. Вследствие этого изменяются давление жидкости внутри прибора и длина тензометрических элементов. Производя повторные отсчеты по манометру и тензодатчикам. вычисляют прирост давления жидкости и величину деформаций стенок скважин. По этим величинам, используя формулы теории упругости, вычисляют величину напряжений нормальных и касательных, действующих в плоскостях, параллельных оси скважины. Причем для вычисления последних необходимы одновременные замеры по двум тензометрам, по крайней мере один из которых наклеен под

iî острым углом к оси скважины.

Для вычисления обеих касательных напряжений, действующих в плоскостях, параллельных оси скважины, необходимы замеры по нескольким розеткам деформаций, ориентированным под углом друг к другу.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения напряже î ний в горных породах, включающее металлический тонкостенный цилиндрический корпус с гофрами и заполненный жидкостью под давлением, переднюю и заднюю герметизирующие обоймы с распорными кольцами и и розетку деформаций с тензометрическими элементами, отличающееся тем, что, с целью измерения нормальных и касательных напряжений, действующих в плоскостях, параллельных оси скважины, оно снабжено дополнительными розетками деформаций, ук$ц репленными на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, причем тензометрические элементы в каждой розетке ориентированы под острым углом к оси скважины.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внешняя поверхность корпуса вблизи его торцов выполнена рифленой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аксенов В. К. и Курленя М. В. Аппаратура для исследования напряженного

4> состояния массива горных пород методом разности давлений. Сб. «Измерение напряжений в массиве горных пород». Новосибирск, «Наука», 1968, с. 134 — 142.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 1993476/03, кл. Е 21 С 39/00, 08.02.74.

4$ (прототип).

763595

6 1 10

7 2

12 11

lk 1б 15 17

Фиг.l

Редактор Г. Мозжечкова

Заказ 6252/30

Составитель Е. Борисова

Техред К. Шуфрич Корректор М Дем«ик

Тираж 626 11одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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