Способ определения оползневых смещений в массиве Советский патент 1985 года по МПК E21C39/00 E21B47/22 

Изобретение относится к измерению оползневых смещений массива горных пород, например естественных склонов., откосов различных земляцых сооружений, бортов карьеров, и предназначено для установления нижней границы оползневых смещений в массиве.

Определение мощности захваченной оползнем толщин горных пород, т.е. установление положения в массиве нижней границы оползневых смещений, является необходимым условием для правильной оценки устойчивости откосов и назначения эффективных противооползневых мероприятий.

Целью изобретения является повыщение точности за счет определения мощности оползающего массива.

На чертеже схематически изображен профиль деформирующегося откоса, положение границ зоны деформирования примыкающего к откосу горного массива и наблюдательная скважина с заклиненным в месте искривления удлиненным грузом.

На чертеже приняты следующие обозначения: исходный контур 1 откоса; контур 2сдеформированного откоса; нижняя 3 и верхняя 4 границы зоны деформирования примыкающего к-откосу горного массива; исходное положение наблюдательной скважины 5; положение сквашены 6 в сдеформированном откосе; удлиненный

цилиндрический груз 7; мерный трос 8j лебедка 9. Способ осуществляется следующим образом. Устанавливают наличие смещений в массиве. С этой целью в обсаженную гибкими трубами (например, полиэтиленовыми) наблюдательную скважину, расположенну10 в деформирующем ся массиве, периодически опускают удлиненный цилиндрический груз до момента его заклинивания при опуска нии Б искривлении обсадной трубы от оползневых смещений у верхней границы зоны оползневого деформировани массива. Длину опускаемого груза 1 рассчитывают по формуле, -м: 8а 180

где а - разность между внутренним диаметром обсадной трубы и диаметром заклиненного цилиндрического груза, м;

,11

AS;, чувствительность цилиндрического груза к начальным искривлениям скважины интенсивность зенитного искривления (удельное зенитное искривление) обсадной трубы от начальных сме щений в массиве, уже фиксируемых цилиндрическим грузом выбранной дпины 1 , град/м.

После обнаружения заклинивания в скважИне цилиндрического груза длиной 1д в сквалсину последовательно опускают цилиндрические грузы того же диаметра длиною &, 2й1l(j-3ul и т.д. (где U 1 - выбранный шаг уменьшения длины цилиндра), уменьшая длину опускаемого груза до размера, обеспечивающего свободную без заклинивания проходимость груза через искривленный участок скважины определяют максимальную длину цилидрического груза - 1 |с«хс проходящего через искривленный участок

скважины. I Затем на дно скважины на тонком мерном тросе опускают цилиндрический груз заданной длины, определяем по зависимости, м:

(2)

6 1

MQXC где Л 9 - интенсивность зенитного искривления обсадной трубы у нижней границы смещений, которая обнаруживается цилиндрическим грузом заданной длины 1 , град/м; установленная максимальная длина цилиндрического груза данного диаметра, свободно проходящего искривленный участок скваж шы, м, Опущенный цилиндрический груз заданной длины 1а периодически подтягивают кверху до момента его заклинивания в вместе искривления обсадной трубы у нижней границы оползневых смещений и по мерному тросу определяют нижнюю границу смещений в оползающем массиве с интенсивностью искривления скважины под влиянием сдвигающегося окру кающего ее массиваьбуд. 3 Далее для обеспечения условий по проведеинга в скважине других наблюд ний (гидрогеологических, инклиномет рических, замеров положения верхней границы зоны деформирования и др,) трос натягивают до усилия, при кото ром соединительное звено, имеющее сопротивляемость разъединению соеди няемых им мерногр троса и груза, меньшую прочности тросав 5 раз, разъединяется, освобождая трос от груза, и извлекают из скважипы. Соединительное звено может быть выполнено, например, в виде серьги или отрезка проволоки, сопротивляемость которых разъединению соединяе мых ими мерного троса и груза не менее чем в 5 раз меньше прочности на разрыв троса. При натяжении троса с усилием, превышающим сопротивляемость разъединению соединительного звена, сое динительное звено (серьга или отрезок проволоки) разгибается (или рве ся), разъединяя мерный трос с грузо Способ опёспечивает возможность в течение всего периода наблюдений использовать наблюдательную скважину для производства комплексных наб людений за глубинными деформациями массива и другими геомеханическими процессами, происходящими в деформи рующемся массиве, а также определят кроме нижней границы смещений, и верхнюю границу оползневых деформаций массива и оконтурить зону интенсивных деформаций с заданной интенсивностью искривления скважины (скашивания массива). Приме р. Дл.я предварительного обнарузкения наличия смещений в массиве в пробуренную наблюдательную сквалшну, обсаженную полиэтиленовыми трубами с внутренним диаметром 90 мм, периодически опускают удлиненный цилиндрический груз (отрезок трубы) диаметром 80 мм, чуйсвительностью к начальным искривлениям скважины Д9ид- 1 град/м и длиной, рассчитанной по формуле (1) 1 8 (0,09 - 0,08) .180 , . ,1 и убеждаются в проходимости его вдоль всего ствола .Произв дят промеры скважины на проходимост груза с принятой регулярностью. Про ходимость опускаемого груза свиде1.4 тельствует. о том, что П1тенсивностЬ| зенитного искривления и б ид на всем протяженш скважины не превышает 1 град/м. Одновременно в скважине могут проводиться гидрогеологические, геофизические и другие виды наблюдений. Момент возникновения искривления скважины от смещений в массиве, превышающего 1 град/м, фиксируют по заклиниванию цилиндрического груза. После обнаружения возникновения искривления скважины от начальных смещений в массиве длину цилиндри-. ческого грузавыбранной длины 1д 2,1 м последовательно уменьшают на заданную величину л 1 -0,2 i и, опуская в Скважину цилиндры шегпюй длины, определяют максимальную длину груза IMOKC °ободно проходящего через искривление скважины. Пусть, например, опущенные в скважину отрезки трубы длиною 2,1; 1,9 и 1,7 м заклинились, а отрезок трубы длиной 1,5 м прошел искривленный участок. В рассматриваемом примере максимальная длина цилиндрического груза, свободно проходящего через искривленный участок скважины IMOKC- составляет 1,5 м.На дно скважины на тонком мерном . тросе опускают цилиндрический груз диаметром также 80 мм и заданной длины, устанавливаемой по зависимоети (2): . . г - 8..0,01 180 , - . ,5м, где Qij 3 град/м - интенсивность зенитного искривления обсадной трубы, оконтуривающая тшнюю границу смещений и обнаруживаемая отрезком трубы . длиной 1 1,2 м. Опущенный на мерном тросе цилиндрический груз периодически подтягивают кверху. При заклинивании груза в скважине по мерному тросу отмечают глуби}1у искривления нижней границы смещения. При этом заклиннва- ние отрезка трубы длиной 1„ 1,2 м свидетельствует: о том, что обсадная труба наблюдательной скважнны у нижней границы смещений в массиве имеет интенсивность зенитного искривления не менее 3 град/м.

Итак, установлена нижняя граница оползневых смещений в массиве с интенсивностью искривления (сдвига массива) не менее 3 град/м.

Для обеспечения возможности проведения в скважине д ругих наблюдений (например, гидрогеологических, геофизических и др) , а также для продолжения наблюдения за дапьней1Ш1м искривлением наблюдательной скважины (например, с помощью инклинометрических измерений) ствол скважины освобождают от мерного троса. Дпя этого трос натягивают до усилия, при котором соединяющее трос с грузом звено, вьтолненное в виде отрезка проволоки с прочностью на разрыв не менее, чем в 5 раз меньшей прочности мерного троса, разрывается,отсоединяя трос от груза. Трос извлекают из скважины, а заклинившийся отрезок трубы проталкивают сверху какимлибо грузом на дно скважины.

После извлечения троса из скважины к нему присоединяют цилиндрический груз длиною 1 1,2 м и опускают в скважину. При заклинивании груза по мерному тросу отмечают глубину

верхней границы зоны оползневого деформирования, а по разности отметок верхней и нижней границ определяют мощность зоны деформаций массива, оконтуренной интенсивностью искривления в 3 град/м.

Кроме того, при необходимости в освобожденной от троса скважине производят инклинометрические, геофизические, гидрогеологические (измерение

уровня грунтовых вод) и другие измерения .

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПОЛЗНЕВЫХ СМЕЩЕНИЙ В МАССИВЕ, включающий периодическое опускание и поднимание из скважины обсаженной гибкими трубами удлиненного груза и определение нижней границы, оползневых смещений по заклиниванию груза в скважине, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыщения точности за счет определения мощности оползающего массива, определяют верхнюю границу оползневых смещений по заклиниванию дополнительно периодически опускаемого и поднимаемого груза заданной g длины, а по разности верхней и нижней границ судят о мощности ополз(Л невых смещений в массиве. с о втЛ