Устройство для определения деформацийи напряжений b горных породах

Устройство для определения деформацийи напряжений b горных породах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сеез Сееетскнх

Сецмалнстнчеаких

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

796421

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 190379 (21) 27386 22/22-03 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.81. Бюллетень No 2

Дата опубликования описания 150181 (51) M. Кл.

Е 21 С 39/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 622. 35 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.К.Аксенов, Г.С.Кузин, M.B.Kóðëåíÿ, В.К.Федоренко и Л.П.Томашевский

Институт горного дела Сибирского отделения

AH СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

И НАПРЯЖЕНИЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ

Изобретение относится к приборам экспериментальной механики горных пород, используемым для оценки напряжений и деформаций горных пород путем измерений в скважинах.

Известно устройство для определения напряжений в массиве, включающее эластичную оболочку с заключенной в ней жидкостью (1).

Недостатком устройства яВляется ограниченная область применения,вклю1 чающая слабые грунты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для определения деформаций и напряжений 15 в горных породах, включающее стержень, цилиндрическую эластичную оболочку, одетую на стержень, соединенные с ним стаканы, в которые вмонтированы концевые части эластичной обо- 20 лочки (2).

Недостатком устройства является заполнение материалом оболочки каверн .и трещин в стенках скважины, а также . техническ:;x зазоров между стенками 25 скважины и стаканами устройства при некотором давлении жидкости во внутренней полости устройства, что приводит к уменьшению достоверности получаемых результатов и существенно огра-30 ничивает технические возможности устройства при измерениях в трещиноват тых породах. Кроме того, область применения устройства ограничена максимальным техническим. зазором между диаметром стакана и скважины, что позволяет использовать устройство для измерений в скважине только одного определенного размера.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, а также повышение надежности измерений и долговечности его использования.

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено составной оболочкой иэ жесткого материала, установленной поверх эластичной и состоящей, как минимум, из двух одинаковых частей с возможностью их радиального перемещения и взаимодействия с торцами каждого стакана, при этом составная оболочка по всей длине имеет пазы, в которых размещены перекрывающие пластинки, а на наружной поверхности составной оболочки выполнены кольцевые выточки и установлены в них упругие кольцевые элементы.

На фиг.1 дано устройство, общий вид, на фиг. 2 — устройство в нерабочем состоянии. оазоеэ; на Фиг. 3

796421 устройство в рабочем состоянии, разрез.

Устройство включает металлический стержень 1, соединенные с ним стаканы 2, эластичную оболочку 3, составную оболочку 4 с перекрывающими пластинками 5 и кольцевыми высточками с уста5 новленными в них упругими кольцевыми элементами 6. Для создания рабочего давления в полости между стержнем и эластичной оболочкой устройство снабжено штуцером 7.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают в пробуренной скважине на заданной глубине. По напорному трубопроводу !5 от напорной установки через штуцер

7 в него под давлением подают рабо чую жидкость, которая заполняет пространство между стержнем 1 и эластичной оболочкой 3. По мере 20 увеличения объема жидкости внутри устройства эластичная оболочка 3 радиально перемещается, передавая давление на составную оболочку 4 (указанная на фигурах оболочка

25 состоит из трех одинаковых частей) до тех пор, пока последняя своей наружной поверхностью вступит в контакт с поверхностью скважины и передаст ей заданное давление (фиг.3 и фиг. 1 — пунктир). ЗО

Составная оболочка 4, перемещаясь радиально, постоянно взаимодействует с торцами стаканов, препятствуя выдавливанию эластичной оболоч-. ки в зазор между стаканами и стенками скважины. Образующиеся в результате радиальных перемещений зазоры между элементами составной оболочки

4 перекрываются пластинками 5, раз-. мещенными в пазах элементов состав- 40 ной оболочки по всей длине и препятствующими выдавливанию эластичной оболочки в зазор между элементами оболочки.

По окончании работ отключают напорную установку, при этом под действием упругой силы эластичной оболочки рабочая жидкость выталкивается в систему и оболочка возвращается в исходное положение. Возвращение к исходному положению составной оболочки осуществляется при помощи упругих кольцевых элементов 6.

Давление на стенки скважины передается через эластичную и составную оболочки без потерь, за исключением потерь на трение внутри устройства.

При этом гарантируется работа устройства, пока разность диаметров скважины и обойм. устройства будет хотя бы на 1 мм меньше толщины составной оболочки, исключается возможность заполнения материалом эластичной оболочки каких-либо технических зазоров, а также коверн или трещин в стенках шпура, что значительно улучшает метрологические характеристики и функциональные возможности устройства, повышает его надежность и дол-. говечность, снижает требования к объекту исследования.

Формула изобретения

1. Устройство для определения деформаций и напряжений в горных породах, включающее стержень, цилиндрическую эластичную оболочку, одетую на стержень, соединенные с ним стаканы, в которые вмонтированы концевые части эластичной оболочки, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено составной оболочкой из жесткого материала, установленной поверх эластичной и состоящей, как минимум, из двух одинаковых частей с воэможностью их

5 радиального перемещения и взаимодействия с торцами каждого стакана.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что составная оболочка по всей длине имеет пазы, в которых размещены перекрывающие пластинки.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а io щ е е с я тем, что на наружной поверхности составной оболочки выполнены кольцевые выточки и установлены в них упругие кольцевые элементы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 304854, кл. G 01 N 3/10, 1970.

2. Ямщиков В.С. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. М., МГИ, 1977, с. 55-56, рис. 19 (прототип).

796471

Р07.Я

Составитель Л.Березкина

Редактор М.Недолуженко Техред Т.Маточка Корректор Г.. Назарова

Заказ 9736/45 Тираж 636 Подписное

ВНИИПИ ГосударствеНного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4