Устройство для измерения напряжений в массиве горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к приборам для исследования напряжений в горных породах, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1067212.

Цель изобретения - повышение точности определения направления главных напряжений в массиве горных пород.

На фиг. изображено предлагаемое устройство, обпАий вид; на фиг. 2 - фотоупругий элемент с коническим зеркало.м и направляющим конусом; на фиг. 3 - головная часть подвижного зопда.

Устройство состоит из серии датчиков 1, выполненных в виде цилиндров с диаметром осевого отверстия, несколько превышающим внешний диаметр подвижного зонда 2. Датчики 1 состоят из элементов 3, выполненных из оптически чувствительного материала, например, полистирола СД-5. Задняя торцовая часть элементов 3 покрыта зеркальным слоем 4. Перед элементом 3 вплотную к нему на эластичной кольцевой прокладке 5 установлено коническое зеркало 6 с внутренней зеркальной поверхностью. Для направленного движения и ориентировки в устройстве подвижного зонда передняя торцовая часть конического зеркала выполнена в виде конуса. Все датчики совместно с коническими зеркалами закрепляются внутри гибкой тонкостенной трубы 7, которая вводится в цилиндрическое включение.

Головная часть подвижного зонда - наконечник 8 имеет конусообразную поверхность. Внутри наконечника 8 установлено коническое зеркало 9 с внешней зеркальной поверхностью. Наконечник крепится к гибкой трубе 10, внутри которой находится световод 11. В замкнутом пространстве между коническим зеркалом 9, торцовой поверхностью световода 11 и гладкой внутренней цилиндрической поверхностью наконечника 8 находится подвижная марка в виде шари

5

0

5

0

5

ка 12 из материала, не прилипающего к поверхности, с которой он контактирует (например, металл, капля ртути).

Устройство работает следуюш,им образом.

Гибкая тонкостенная труба 7 с размеш;ен- ными в ней датчиками 1 устанавливается в цилиндрическом включении, образованном в исследуемом материале, например в горной породе, и укрепляется к стенкам включения с помощью самотвердеющего клея. При на- гружении массива горных пород в датчиках 1 за счет совместного их деформирования с породами возникают напряжения, которые различны по своей величине в каждом датчике вследствие неоднородности пород и неравномерности распределения напряжений в породе по длине включения. Для снятия показаний подвижной зонд 2 вводят в осевое отверстие датчиков 1 и устанавливают так, что видна оптическая картина в датчике 1. Это достигается тем, что луч поляризованного света проходит по световоду 11, последовательно отражаясь от зеркал 6 и 9, проходит сквозь фотоупругий эле.мент 3, отражаясь от зеркальной поверхности 4, вновь проходит через фотоупругий элемент 3 и, отражаясь от зеркал 6 и 9, проходит по светоноду к наблюдате. по. Часть луча, встретившая на своем пути шарик, который всегда находится в самой нижней части полостк наконечника 8, отражается (или поглощается), в результате чего наблюдатель видит оптическую картину.

По оптическим картинам, полученным с датчиков 1, определяется концентрация напряжений с учетом их положения в пространстве в каждом фотоупругом датчике 1 по отношению, например, к внешней нагрузке. Чем больше число датчиков 1 в скважине, тем точнее и качественнее определяется рас- 1 ределение напряжений в массиве горных пород по длине включения.

,

f 35 V 7

fuz 2

fuz. 3

Составитель И. Якимозич

Редактор О. ГоловачТехред И. ВересКорректор В. Бутя1-а

Заказ 1306/44Тираж470Подпиеное

ВНИИПИ Государетненного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент, г. Ул;город, ул. Проектная, 4