Способ определения деформационных свойств массива горных пород и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК E21C39/00 E21B49/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам определения деформационных свойств массива горных пород. Известен способ определения деформационных свойств массива горных пород, включающий бурение скважин большого диаметра, бетонирование участка их поверхности, помещение в скважину гидравлических штампов, подачу в них давления и измерение перемещения стенок скважины 1 J, Недостатками данного способа являются необходимость бурения сква жин большого диаметра и невозможность создания в них достаточно высоких давлений, что снижает надежность измерения в крепких скальных породах. Известен способ определения дефо мационных свойств массива горных по род, включающий бурение скважины, помещение в нее на заданное расстоя ние от устья прессиометра с секционированной рабочей поверхностью, подачу давления в рабочую полость прессиометра и замер перемещений ра бочей поверхности и давления. Устройство для определения деформацион ных свойств массива содержит корпус с рабочей полостью, рабочую поверхность, выполненную в виде подпружиненных стальных поршней, и измерители перемещений . Недостаток известных способа и устройства состоит в том, что в заданной точке можно провести только одно измерение, что обусловливает низкую надежность результатов измерений. Цель изобретения - повьшение надежности результатов измерений. Поставленная цель достигается тем, что рабочую полость разделяют на несколько гидравлически независимых одинаковых полостей, а подачу давления производят в каждую из них, при этом в одну из полостей (измерительную) подают повьш1енное давление, замеряют его и перемещение рабочей поверхности в каждой полости, после чего выравнивают давление во всех остальных (базовы полостях до начального значения и замеряют происшедшие при этом пе ремещения рабочих поверхностей, причем процесс . повторяют, поочере но заменяя одну из базовых полостей на измерительную. Способ осуществляют следующим образом. Прессиометр, реализующий способ, помещают на заданное расстояние от устья скважины. Во всех полостях создают небольшое (1,0-3,0 МПа) базовое давление Р, затем в одной из рабочих полостей создают измерительное давление q, превышающее базовое (30,0-40 МПа), фиксируют по манометрам и деформаторам изменения объема и давления во всех рабочих полостях, которые зависят от положения данной полости относительно измерительной и модуля деформации породы, так как поле напряжений, создаваемое зондом вокруг скважины, неоднородно. С помощью нагрузочно-разгрузочных устройств вновь устанавливают во всех полостях, кроме той, в которой поддерживают измерительное давление, базовое давление и снова фиксируют изменение перемеп1ений, затем снижают давление в измерительной полости до базового значения и вновь фиксируют показания деформаторов. Затем процесс измерения повторяют, поочередно заменяя одну из базовых полостей на измерительную. Для реализации предлагаемого способа используется устройство, в котором с целью повышения надежности результатов измерений рабочая полость имеет несколько одинаковых гидравлически независимых полостей, выполненных в виде резиновых оболочек и объединенных посредством центрального фигурного стержня с пазами и лепестками в поперечном сечении, при этом оболочки уложены в пазы стержня без зазора, а их концы загерметизированы посредством стальных конических штуцеров, жестко скрепленных со стержнем. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 то же, поперечный разрез. Прессиометр состоит из фигурного стержня 1, восьми гидравлически независимых одинаковых полостей 2, выполненных в виде резиновых оболочек, уложенных в пазы стержня 1 без зазора, концы которых загерметизированы стальными конически и штуцерами 3, имеющими центральные отверстия для подачи давления в полос31150ти и резьбу под гайки 4 для жесткого скрепления со стержнем 1, рабочих поверхностей 5, выполненных в виде поршней, внешний радиус которых соответствует диаметру скважины, стяжных j пружин 6 и троса 7, для подъема и опускания зонда, neper измерениями через штуцера 3 удаляют воздух из оболочек, надежно перекрывают их накидными гайками 8 ю и с помощью троса 7 опускают устройство на заданную отметку. С помощью прессов- расходомеров |Поднимают давление до базового значения Р равного 3,0-4,0 МПа, Затем t5 последовательно в одной из секций поднимают давление пятью-шестью ступенями до q 30-40 МПа, на каждой ступени фиксируя изменение давления во всех напорных трубопроводах по 20 манометру, и поддерживая в измерительной секции давление q с помощью прессов-расходомеров, доводят давление во всех остальных камерах до базового значения Р, также фикси- 25 руя показания деформометров или определяя перемещения поршней по изменению объема, считываемого со шкал пресса-расходомера. Обработку результатов ведут по зо формуле: F - q(HK)+(P-q) Е - Дj-j. , где Р - базовое давление, МПа; q - измерительное давление, МПа; f - коэффициент Пуассона; - - перемещение i-й .пары штампов друг относительно друга, м; d - диаметр скважины, м; Ц; - коэффициент,, зависящий от положения базовой пары поршней относительно измерительной пары; - модуль деформации породы, МПа. еличина коэффициента V. в зависти от номера пары i и коэффита Пуассона л дана в таблице. рименение предлагаемого спосоозволяет увеличить количество рений в каждой точке и повысить жность результатов.

1. Способ определения деформационных свойств массива горных пород, вкгаочакнций бурение скважины, помещение в нее на заданное расстояние от устья прессиометра с секционированной рабочей поверхностью, подачу давления в рабочую полость прессиомет эа, а также замер перемещений рабочей поверхности и давления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности результатов измерений, рабочую полость разделяют на несколько гидравлически независимых одинаковых полостей, а подачу давления производят в каждую из них, при этом в одну из полостей (измерительную) подают повышенное давление, замеряют его и перемещение рабочей поверхности в каждой полости, после чего выравнивают давление во всех остальных (базовых) полостях до начального значения и замеряют происшедшие при этом перемещения рабочих поверхностей, причем процесс повторяют, поочередно заменяя одну из базовых полостей на измерительную. 2. Устройство для определения деформационных свойств массива горных пород, включающее корпус с рабочей полостью, рабочую поверхность, выполненную в виде подпружиненных стальных поршней, и измерители перемещений, отличающее ся тем, что, с целью повышения надежности результатов измерений, рабочая полость имеет несколько одинаковых гидравлически независимых полостей, высд полненных в виде резиновых оболочек и объединенных посредством центральсо ного фигурного стержня с пазами и О5 лепестками в поперечном сечении, CD при этом оболочки уложены в пазы стержня без зазора, а их концы загерметизированы посредством стальных конических штуцеров, жестко скрепленных со стержнем.

ФагГ

Фиг. 2