Деформограф Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и геофизике и предназначено для измерения деформаций горных пород. Известно устройство для измерения деформаций, содержащее чувствительный элемент и отсчетное устройство С 1 . Недостаток данного устройства заключается в его сложности и громоздкости. Известен деформограф, содержащий неподвижные репера, два проволочных чувствительных элемента с различными коэффициентами линейного расширения, соединенные с устройством посто янного натяжени;я чувствительных эле,ментов, и отсчетное устройство С2. Недостатком известного устройства является низкая точность измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем что в деформографе, содержащем непод вижные репера, два проволочных чувст вительных элемента с различными коэф фициентами линейного расширения, соединенные с устройством постоянного натяжения чувствительных элементов, и отсчетное устройство, он снабжен неравноплечим рычагом, установленньм на одном из реперов и соединенным с отсчетным устройством, а чувствительные элементы прикреплены к рычагу, при этом длины плеч рычага выбираются из соотношения cLy d - cL, где d и dj - длины плеч рычага; oi - коэффициент линейного расширения земной поверхности;oi.2 и olj - коэффициенты линейного 45 расширения проволок. На чертеже представлен деформограф. Устройство состоит из неподвижного репера 1, жестко соединенного с исследуемой горной породой, прово лочных чувствительных элементов 2 и 3, рычага 4, оттяжек 5 и 6, репера 7 закрепления оттяжек, отсчетного устройства 8 и регистратора 9. Принцип действия устройства заключается в следующем. 1 вся ны вер рас тел мер где Г2 На исследуемом участке земной поверхности закрепляются два репера. К одному из них жестко присоединяются одним концом оба проволочных чувствительных элемента. На втором ре пере закрепляются устройство постоянного натяжения проволок и отсчетное устройство. Рычаг 4, к которому крепятся проволоки,.устанавливается на катке или подвешивается на кронштейны таким образом, что он может следовать за температурным изменением проволочных элементов. Проволоки крепятся к рычагу. К этому же рычагу крепится подвижная часть отсчетного устройства. Устройство полностью температурно скомпенсировано при выполнении следующего условия: , В первом приближении температурное удлинение исследуемого участка земной коры можно представить в видеДЬ Ц(1 +d, ЛТ) - LO, (1) где ДЬ-, - удлинение участка земной поверхности под действием температурных изменений; L(, - исходная длина участка; d. - коэффициент линейного расширения земной поверхности;ДТ - величина температурных : изменений. В дальнейшем будем считать, что кое дополнительное изменение длиисследуемого участка земной похности является его деформацией. Если над исследуемым участком положен один проволочный чувствиьный элемент, удлиняющий при изении температуры по закону 4L2 LO(I -t-ot T) - L, (2) flLj, - удлинение проволоки под действием температурных изменений; L - исходная длина проволочного чувствительногоэлемента; - коэффициент линейного расширения проволоки; ДТ - величина температурных изменений.

то разность удлинений cfA L будет пропорциональна изменению температуры

4Ц-4Ь2 Ьд4Т()

(3)

I «

Для того чтобы сЛлЬ О, необходимо применять чувствительный элемент с коэффициентом линейного расширения, равным коэффициенту линейного расширения исследуемого участка поверхности земли, что осуществит практически невозможно. Если, в дефррмограф ввести еще один проволочный чувствительный элемент с коэффициентом линейного расширения oC-j, отличным от коэффициентов линейного расширения земной поверхности исследуемого участка и основного проволочного чувствительного элемента, то температурное удлинение такого дополнительного чувствительного элемента имеет также вид

ДЬэ LO(I +ot,,4T) - LO, . (4) где - удлинение дополнительной проволоки под действием температурных изменений; L - исходная длина дополнительного проволочного чувствительного элемента; о(.3 - коэффициент линейного

расширения дополнительной проволоки;

ДТ - величина температурных

изменений. Разность уравнений (1) и (4) дает

ЛЬ -аЬз LodTW -o), (5) а отношение вьфажения (Д) к вьфажению (5)

d; ЛЬ ЛЪ - 4L2 с,.. (6)

где С - постоянная величина, не зависящая от температурных изменений.

Из формулы (6) видно, что любая комбинация отношений разностей линейно расширяющихся от температуры неодинаковых элементов дает возможность исключить температурные влияния из наблюдений. Действительно, если измерить величины оС.-od и d.-cL и взять их отношение, то всякое отклонение величины С от исходной величины С в формуле (6), характеризует деформацию исследуемого участка земной поверхности. Кроме того, раз берется отношение изменения длин проволок, то это позволит уменьшить и влияния крипа.

ДЕФОРМОРРАФ, содержащий неподвижные репера, два проволочных чувствительных элемента с различными коэффициентами линейного расширения, соединенные с устройством постоянного натяжения чувствительных элементов, и отсчетное устройство, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен, неравноплечим рычагом, установленным на одном из рейеров и соединенным с отсчетным устройством, а чувствительные элементы, прикреплены к рычагу, при этом длины плеч рычага выбираются из соотношения di ot. , , § где d и dj длины плеч рычага; оС-, - коэффициент линейного (/} расширения земной поверхности; С csC-и 063,,- коэффициенты линейного расширения проволок. §