Способ определения напряжений в массиве горных пород Советский патент 1989 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам определения действующих напряжений массиве горных пород на стадии разведочных работ и эксплуатащш.

Цель изобретения - повьшение точности.

Способ осуществляют следздащим образом.

После отрыва от забоя и подъема образца керна на дневную поверхность измеряют температуру образца и проводят его термовлагостатирование. Затем проводят измерения деформации

разгрузки образца во времени и строят зависимость скорости деформации (6;) разгрузки от времени (сГ;) в координатах 1f, - . По. графику этой зависимости определяют эмпирический коэффициент К зависимости скорости деформации разгрузки от времени. За отсчет времени принимают время отрыва образца керна от забоя скважины. Дополнительно в лабораторных условиях определяют кинематические параметры прочности материала образца данной горной породы; начальную энергию активации (V,, ) и

4 СК

структурно-чувствительный коэффициент (у).

На основании ползгченных данньпс определяют напряжение (&Q) в массиве горних пород по формуле

GC

(In + Kt;)RT + ,

де , - скорость деформации разгруз- О ки образца для времени б - , . 1/мин;

Eg- величина, обратная периоду тепловьгх колебаний атомов, 1/мин;55

К - коэффициент зависимости скоро сти деформации разгрузки от времени, 1/мин,;

R U 96-10 ----мольград.

постоянная Больцмана; Т - температура образца. К;

- начальная энергия актива

iдии/е ал

Iмоль

;. У - структурно-чувствительный

коэффициент, iSK§3lMM

моль КГ

Пример, Образцы различных ма териалов и горных пород (полиметил- метакрилат, известняк, мрамор) вьщер живают под нагрузкой Р, моделирующей ; действующее напряжение в массиве, I в течение нескольких часов (десятков часов), затем нагрузку снимают, обра I зец устанавливают на стенд для измерения деформаций разгрузки, фикси- руют .йремя, затраченное на установку образца. Точность датчика переме щения - 0,001 мм. Измерения проводят при постоянной температуре и влажности. Кривую деформации разгрузки записывают в течение первых десятков минут, затем измерения прекращают.

Кинетические параметры прочности -(Уо J данного материала или породь определяют, например, в опытах по измерениям скорости установившейся ползучести.

Обработка опытных данных и расче- ть1,сводятся к построению графиков TR Е -ч., определению эмпирического коэффициента (К) и расчету напряже - НИИ по указанной формуле.

Так, для полиметилметакрилата,J используемого в качестве модельного материала и вьщерживаемого под начальной нагруякой 5 кг/мм , пара О

55

5

0 5 0 5

метры, входящие в указанную формулу, составляют К 2,МО 1/мин; Т 295 К; Ei 3,3.10- 1/мин для

УЧ.. f f

. :

60 мин; v 30 ккал/моль,

у о 9 « моль трад

Вычисленное напряжение G-

(In - + + VoJ/ для

полиметилметакрилата составляет GO 5,7 кг/мм.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять напряжения в массиве f начальные напряжения) с точностью 10-15%.

Формула изобретения

Способ определения напряжений в массиве горннх пород, включающий отрыв от забоя образца керна и подъем его на дневную поверхность, опреп деление в полевых условиях зависимости деформации разгрузки образца керна от времени и расчет напряжений Б массиве, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения точности, после подъема образца измеряют его температуру, термовлагостатиру- ют образец и определяют кинетические параметры прочности породы, составляющей образец, а напряжение G в массиве рассчитывают по формуле

а„ (In -|i + кг;) RT + vj /у ,

где с - измеренная в полевых условиях скорость деформации разгрузки образца для врег . мени tj , 1/мин; Со - величина, обратная периоду тепловых колебаний атомов, 1/мин;

К - коэффициент зависимости скорости деформации от времени, 1/мин;

,-эккал

- пос1,96.10

моль tград

тоянная Больцмана; температура образца. К; энергетическая константа материала образца - начальная энергия активации, ккал/моль; - структурно-чувствительньй

коэффициент, 2 S3lMMf моль., кг

Изобретение относится к горному делу, в частности к методам опрег деления действующих напряжений в массиве горных пород. Цель изобретения - повышение точности. Образец керна отрывают от забоя скважины и поднимают на дневную поверхность. Измеряют температуру образца, термо- влагостатируют его и определяют в полевых условиях зависимость деформации разгрузки образца от времени. Определяют кинетические параметры породы, составляющей образец. Напряжение (5о в массиве рассчитывают по формуле G; ( + K-fj/RT + + , ; скорость деформации разгрузки образца для времени бо - величина, обратная периоду тепловых колебаний атомов; К - коэффициент зависимости скорости деформации от времени; R - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура образца; V - начальная энергия активации; J - структурно-чувстви- тельный коэффициент. с (Л