Устройство для измерения напряжений в горных породах

Устройство для измерения напряжений в горных породах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

+ М м4йи л ен не. тел и ичко к ни

ОП ИСА

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.02.74 (21) 1993476/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Е 21 С 39/00

Гасударственный комитет

СССР (53) УДК 622.831..3 (088.8) Опубликовано 23.09.80. Бюллетень №35

Дата опубликования описания 27.09.80 ие делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Г. И. Кулаков, В. П. Писарев и В. К. Федоренко (71) Заявитель

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (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 (1).

Известно также устройство для измерения напряжений в массиве горных пород, содержащее эластичную цилиндрическую оболочку с рабочей полостью, заполненной жидкостью, переднюю и заднюю герметизирующие обоймы, обратный клапан, тензометрический датчик давления и стяжной болт (2).

Однако эти устройства дают информацию только о сумме главных напряжений в массиве горных пород. Кроме того, наличие толстой резиновой оболочки приводит к значительным погрешностям при измерениях.

Целью изобретения является разделение компонент напряжений и повышение точности и надежности измерений.

Это достигается тем, что оболочка устройства выполнена тонкостенной, например из меди и снабжена продольными гофрами, а внутри нее размещена розетка поперечных деформаций, измерительные элементы которой контактируют со стенками оболочки через продольные планки.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 дан разрез

А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 2; на фиг. 4 показано предлагаемое устройство, вариант выполнения с обратным клапаном.

Устройство состоит из оболочки 1, перед10 ней 2 и задней 3 герметизирующих обойм, распорных колец 4 и 5, стяжного болта 6 с зажимной гайкой 7, розетки деформаций 8 с тензометрическими элементами 9, уплотнительной втулки 10, проводов 11, планок 12, тензометрического датчика 13 давления жидкости и обратного клапана, состоящего из шарика 14, упора 15 и распорной пружины 16.

Оболочка выполнена в виде цилиндра из листовой меди толщиной 0,5 — 1,0 мм или другого аналогичного материала и снабжена двумя продольными гофрами 17, служащими для уменьшения диаметра устройства в нерабочем положении. Передняя 2 и задняя 3 обоймы совместно с кольцами 4 и 5, 765505 стяжным болтом 6 и гайкой 7 служат для герметизации торцов оболочки 1. Передний конец стяжного болта 6 выполнен в виде торцовой гайки, которая навинчивается на свободный конец осевого прилива обоймы 2, зажимая при этом распорное кольцо 4.

Вблизи заднего конца стяжной болт 6 снабжен буртиком для зажима распорного кольца 5. Осевой прилив передней обоймы 2 и распорное кольцо 4 снабжены осевым и радиальным отверстиями, служащими для прохода рабочей жидкости из подводящего трубопровода (не показан) во внутреннюю полость устройства. Розетка деформаций 8 выполнена в виде обоймы, надетой на стяжной болт, в которой укреплены радиально расположенные измерительные элементы из упругого, но легко деформируемого материала.

Вторые концы измерительных элементов крепятся к планкам !2, укрепленным на внутренней поверхности оболочки 1. На измерительные элементы розетки деформаций наклеиваются тензометрические элементы 9.

Втулка 10 служит для уплотнения проводов 11, идущих от тензометрических элементов 9 и датчика 13 давления жидкости.

Измерение напряжений осуществляется в следующей последовательности.

Бурится скважина, диаметр которой больше диаметра прибора в нерабочем положении, но несколько меньше, чем его диаметр при полностью расплавленных за счет давления жидкости гофрах 17. Затем внутренняя полость прибора заполняется рабочей жидкостью и он присоединяется к трубопроводу, соединенному с гидронасосом, ориентируется и устанавливается в скважине. Под давлением жидкости оболочка 1 за счет гофр 17 несколько расширяется и плотно прилегает к стенкам скважины. После этого снимают показания датчика давления жидкости и начальные отсчеты по розетке деформаций 8.

В процессе изменения напряженно-деформированного состояния породы стенки скважины деформируются совместно с оболочкой

1, в результате чего изменяется давление рабочей жидкости и длина лучей розетки деформаций 8. Проводя повторные замеры показаний тензометрических элементов 9 и датчика 13, определяют смещения стенок скважины и прирост давления жидкости. По этим величинам, используя формулы теории упругости, вычисляют и направление глав<о ных напряжений, действующих в породе в плоскости измерения.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения напряжений в горных породах, содержащее цилиндрическую оболочку, переднюю и заднюю герметизирующие обоймы, обратный клапан, тензометрический датчик давления и стяжной болт, отличающееся тем,что, с целью разделения компонент напряжений и повышения точности и надежности измерений, оболочка устройства выполнена тонкостенной, внутри которой размещена розетка поперечных деформаций, измерительные элементы которой контактируют со стенками оболочки через продольные планки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оболочка снабжена продольными гофрами.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что оболочка выполнена из меди.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аксенов В. К., Курленя М. В. Аппаратура для исследования напряженного состояз» ния массива горных пород методом разности давлений. В сб. «Измерение напряжений в массиве горных пород». — Новосибирск, Наука", 1968, с. 134 — 142.

2. Авторское свидетельство СССР

Хо 473828, кл. Е 21 С 39/00, 06.06.73.

765505

Составитель Е. Борисова

Редактор Т. Смирнова Техред К. Шу фрич Корректор О. Билак

Заказ 6473/34 Тираж 626 Подписное

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