Способ измерения деформаций горных пород

Способ измерения деформаций горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

нс

I с „„„„, " - о п н с ГКЧП

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Советских

Социапистичееннк

Республик н1177 1 587

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6f) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 20.11. 78 (21) 2687335/18-25 с присоединениеызаявки М— (23) Приоритет

Опубликоввно15.1080. Бюллетень 9 38

Дата опубликованию описания 17.10. 80 (51)м. Кпп.з

G 0E Ч 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5 ) УД (550.834 (088. 8) (72) Авторы изобретения

М. И. Шпоркин и Г. A. Соболев

Ордена Ленина институт физики Земли им. О. И. Шмидта AH СССР (71) Заявитель (54)СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ГОРНЫХ

ПОРОД

Изобретение относится к технике измерения деформаций твердых тел,например горных пород,и .может быть использовано. для измерения деформаций

Земли с целью прогнозирования сейсмических событий,а также горных ударов и обвалов деформации твердых тел, например горных пород, и может быть использовано для измерения деформаций Земли с целью прогнозирования сейсмических событий, а также горных ударов и обвалов.

Известен способ измерения дефор-. в маций горных пород, при котором вводят датчики в щель горной породы под давлением, превышающим давление горных пород в спокойном, неразгруженном состоянии f1) .

Наиболее близким техническим реше- 2О нием к предложейному является способ измерения деформаций горных пород с. помощью регистратора, рабочего и компенсационного датчиков, установленных в щели горной породы. Рабочие мембраны компенсационного датчика заключены между двумя жесткими пла;стинами, упруго соединенными с рамкой датчика упругими элементами, что позволяет вводить в результаты изморе- gp

2 иий температурную компенсация. Однако температурная компенсация ограничена объемом жестких пластин компенсационного датчика, несоизмеримым с температурными характеристиками измеряемого объекта — горной породой.

Разность коэффициентов линейного расширения горной породы и материала является помехой, соизмеримой с измеряемой величиной при регистрации малых деформаций(10 -10 M).Кроме тбго, деформация горной породы связана с влагонасыщенностью породы.- Влагонасыщенность горной породы и материала жестких пластин(например,ста,ли)несопоставимы.

Цель изобретения — расширение диа пазона измерений за счет уменьшения влияния температурных вариаций и влагонасыщенности горных пород на результаты измерений.

Указанная цель достигается тем, что рабочий и компенсационный датчики размещают в двух пространственно разнесенных щелях,а вокруг щели с компенсационным датчиком выполняют дополнительно четыре цели, . попарно"симметричные относительно указанной щели, причем щели одной пары вы771587 полняют перпендикулярно щели с компенсационным датчиком, а щели другой пары — под острым углом к ней, и расстояние между их торцами в нижней ча= сти не более трех толщин щели с компенсационным датчиком.

На фиг, 1 показано устройство,реализующее данный способ, и расположение щелей, вырезанных в исследуемой горной породе, вид сверху; на

:фиг. 2 — разрез по щелям.

В щели 1 расположен рабочий датчик

2, на некотором расстоянии от них выполняют цель 3, в которую помещают компенсационный датчик 4. < ель 3 окружена разгрузочными щелями 5 — 8, попарно симметричными относительно щели

3, причем щели 5,6 выполняют под острым углом к щели 3, а щели 7,8 перпендикулярно к щели 3. Датчики 2 и

4 соединены с регистратором 9.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий датчик 2 деформации, установленный в щели 1, представляет собой мембранное устройство, заполненное жидкостью под давлением. Давление жидкости обеспечивает прижатие мембран к стенкам щели. Напряжения Земли ведут к деформации последней, и соответственно изменяется давление жидкости в мембранном датчике,что фиксируется регистратором.

Для расширения диапазона измерений деформаций от 1 мк,когда влияние помех слабо заметно, до 0,001 мк необходимо отделение деформаций, вызванных основными причинами — перераспределением напрях<ений в период подготовки землетрясения или в процессе очистных работ в горных выработках, от вторичных(помех)- температурных колебаний, влагонасыщения.

С этой целью образованы разгрузочные щели 5-8, гасящие напряжения вокруг щели 3 и компенсационного датчика деформации 4, в ней установленного. Разгруженный массив между компенсационной и разгрузочными щелями деформируется. только от температуры и водонасыщения. Зная деформации ограниченного массива, подверх<енного определенным деформациям, можно экстраполировать указанные деформации в зоне регистрации рабочей щели и рабочего датчика путем использования дифференциальной .схемы.

Полная .разгрузка компенсационной щели возможна, когда отсутствуют напряжения между разгрузочными щелями.

С этой целью перпендикулярно компенсационной и двум разгрузочным щелям образованы щели, исключающие деформации в одном из направлений и в комплексе движение в горизонтальном направлении.

Вертикальные деформации исключаются тем, что разгрузочные щели 5,6 выполнены под острым углом(от 1 до

89 ) по отношению к компенсационной, 35

Формула изобретения

Способ измерения деформаций горных пород с помощью рабочего и компенсационного датчиков, соединенных с регистратором и установленных в горной породе, о т л и ч а ю щ и и .с я

4 .тем, что, с целью расширения диапазона измерений за счет уменьшения влияния температурных вариаций и вла-. гонасыщенности горных пород, рабочий и компенсационный датчики размещают в

50 двух пространственно разнесенных щелях,а вокруг щели с компенсационным (датчиком выполняют дополнительно четы-. ре щели, попарно симметричные относительно указанной щели, причем. щели одной пары выполняют перпендикулярно щели с компенсационным датчиком,а щели другой пары — под острым углом к ней и расстояние между их торцами в нижней части не более трех толщин-щели с компенсационным датчиком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

25 чем сохраняется значительный объем породы в зоне компенсационной щели.

Размеры разгрузочных щелей, превышающие размер компенсационной, исключают возможность замыкания деформаций на компенсационную щель.

Значительный объем породы между разгрузочными и компенсационной целями при малом расстоянии между торцами компенсационной 3 и разгрузочных щелей 5,6 может привести к обрушению разгруженного массива, Большее расстояние между торцами указанных щелей в их нижней части приводит к тому, что деформации в вертикальном направлении и частично в горизонтальном замыкаются на компенсационную щель 3, вызывая тем самым ее деформацию от напряженного состояния Земли. Для исключения влияния деформаций разгрузочные щели 5,6 вырезаются на расстоянии между их торцами в нижней части не более трех толщин компенсационной щели 3.

Предложенный способ позволяет расширить диапазон измерений с одновременным увеличением точности.

Расширение диапазона измерений обеспечивает регистрацию процессов, характеризующих период перед землетрясениям, горными ударами и обвалами.

Использование изобретения на горных предприятиях уменьшает затраты на укрепительные работы не менее чем на ЗЪ.

1. Кораблев A. A. Современные методы и средства для изучения напря771587 горных с. 93! юг. 7

Рог. 2

Составитель Т. Райкова

I е Н.Ковалева Корректор И. Муска

Ре актор Т. Орловская Техред

Тираж 649 Подписное

Заказ 6689 7 тета СССР

ВНИ ос

ИПИ Государственного комитета по делам изобретений и ры отк тий

113035,, Москва, Ж-35, Раушская ская наб., д. 4 л. П оектная, Филиал П а

ПП"П тент" r. Ужгород, ул. р нного состояния массива пород. М., "Наука

101.

2. Авторское свидетельство ССС

P заявке Р 2687335/25 кл ° G 0 У 1/16,1977(пРототнп)