Датчик для измерения напряжений горных пород Советский патент 1989 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для измерения напряжений в массиве горных пород.

Цель изобретения - повышение точности и информативности измерений.

На фиг.1 представлен датчик, поперечный разрез; на фиг.2 - зависимость изменения отношения магнитной восприимчивости от нагрузки.

Датчик для измерения напряжений горных пород содержит цилиндрический корпус 1 с центральным отверс- , тием, глубиной менее высоты цилиндрического корпуса 1. Корпус выполнен из оптически активного вещества, например из эпоксидной смолы или боросиликатного стекла с модулем упругости Ek« (0,3-0,82)-105 МПа, с наполнителем 2 в виде ферромагнитных волокон с модулем упругости, превышающем модуль упругости материала корпуса. Ферромагнитные волокна наполнителя 2, имеющие начальную магнитную восприимчивость &0 , ориентированы радиально относительно оси корпуса 1 и расположены так, что образуют по высоте цилиндра плоскости, проходящие через его ось и составляющие друг с другом угол не более 45°.

Датчик для измерения напряжений горных пород работает .следующим образом.

Датчик размещается в скважине так, чтобы с помощью цементирующего состава обеспечивался контакт со стенками скважины. Напряжения в массиве горных пород приводят к деформации стенок скважины и, соответственно, цилиндрического корпуса 1.

При этом изменяется магнитная восприимчивость zp ферромагнитных волокон наполнителя 2, Ее изменение в каждой из плоскостей зависит от положения данной плоскости в напряженно-деформированном массиве горных пород. В плоскости, расположенной вдоль направления нагружения,

изменение магнитной восприимчивости максимально, в плоскости, расположенной перпендикулярно направлению нагружения, минимально. Измерение магнитной восприимчивости производят последовательно в каждой из п плоскостей. По расположению плоскостей, в которых изменения &рI %0 максимальны и минимальны, определяют главные оси напряжения в мас0 сиве, а по величине изменений - величину напряжений в каждом направлении.

Формула изобретения

Датчик для измерения напряжений горных пород, содержащий цилиндрический корпус с центральным отверстием, выполненный из оптически активного вещества с наполнителем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности измерений, наполнитель выполнен в виде ферромагнитных волокон с модулем упругости, превышающем модуль упругости материала корпуса, при этом волокна ориентированы радиально относительно оси корпуса и образуют по высоте цилиндра плоскости, проходящие через его ось и расположенные равномерно относительно друг друга под углом не более 45°.

Изобретение относится к области горной промышленности и предназначено для измерения напряжений в массиве горных пород. Цель изобретения - повышение точности и информативности измерений. Датчик для измерения напряжений горных пород содержит цилиндрический корпус /ЦК/ 1 из оптически активного вещества. В ЦК 1 имеются ферромагнитные волокна наполнителя /ФВН/ 2, расположенные радиально относительно продольной оси ЦК 1 и образующие по его высоте плоскости, составляющие друг с другом угол не более 45°. Датчик размещается в скважине так, чтобы с помощью цементирующего состава обеспечивался всесторонний контакт ЦК 1 с ее стенками. Напряжения в породах приводят к деформации ЦК 1 и изменению первоначального магнитной восприимчивости ФВН 2. Магнитная восприимчивость ФВН 2, расположенных вдоль направления нагружения, изменяется максимально, а ФВН 2, расположенных перпендикулярно направлению нагружения, - минимально. По величине изменения магнитной восприимчивости в каждой из плоскостей определяют величину напряжений, действующих в каждом направлении. 2 ил.