Способ измерения смещения массива насыпных пород и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

ром по высоте скважины размещены реперы. Каждый репер выполнен составным в виде жидкостного деформометра с четырьмя измерительными Ц 3 и камерой 5 и жидкостного инклинометра (И) 7 с корпусом в виде эллипсоида вращения. На внутренних стенках И 7 размещены измерительные электроды 9. С камерой 5 Ц 3 связаны капиллярными трубками и JQ

расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Между шлангом 2 и стенками скважины размещен консолидированный Ц 1. При смещении М стенки камеры 5 сжимаются, а Ц 1 искривляется . Величину смещения и искривления определяют по изменению уровня электропроводной жидкости в Ц 3 и И 7. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить точность и надежность измерения смещения массива (М) насыпных пород. Бурят скважины и устанавливают в них чувствительные к изменению величины давления М и угла искривления реперы, которые размещают в резиновом пневматическом шланге на расстоянии 1,0 - 1,5 м один от другого. Кольцевое пространство между шлангом и скважиной заполняют кварцевым песком и связующим компонентом с возможностью образования консолидированного цилиндра (Ц). Смещение М определяют по величине и направлению действия давления М на Ц, которые измеряют и фиксируют одновременно. Давление определяют в горизонтальной плоскости через каждые 90°. Устройство для осуществления способа включает резиновый пневматический шланг 2, в котором по высоте скважины размещены реперы. Каждый репер выполнен составным в виде жидкостного деформометра с четырьмя измерительными Ц 3 и камерой 5 и жидкостного инклинометра (И) 7 с корпусом в виде эллипсоида вращения. На внутренних стенках И 7 размещены измерительные электроды 8. С камерой 5 Ц 3 связаны капиллярными трубками и расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Между шлангом 2 и стенками скважины размещен консолидированный Ц 1. При смещении М стенки камеры 5 сжимаются, а Ц 1 искривляется. Величину смещения и искривления определяют по изменению уровня электропроводной жидкости в Ц 3 и И 7. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для измерения смещения массива насыпных пород, преимущественно массива насыпных плотин.

Цель изобретения - повышение точности и надежности измерения смещения массива.

На чертеже приведено устройство для осуществления способа измерения Смещения массива насыпных пород.

Устройство содержит консолидированный цилиндр 1, расположенный между стенками скважины и трубчатым элементом, выполненным в виде резинового пневматического шланга 2. В шланге 2 размещены расположенные по высоте скважины реперы, каждый из которых выполнен составным в виде жидкостного деформометра с четырьмя измерительными цилиндрами 3, электродами 4 и жидкостной камерой 5 давления. Цилиндры 3 размещены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и связаны капиллярными трубками с камерой 5, которая с внешней стороны ограничена резиновым цилиндром 6. Кроме того, в состав репера входит жидкостный инклинометр 7 с корпусом в виде эллипсоида вращения из изоляционного материала. На внутренних стенках эллипсоида размещены измерительные электроды 8, которые разомкнуты в верхней части и собраны в общую точку 9 в нижней части. Все коммутационные провода выведены через изолятор 10, который впрессован в верхнюю крышку 11. На поверхности шланга 2 по его длине установлены облегченные пластмассовые центраторы 12, с помощью которых шланг 2 устанавливается соос но в скважине..

Способ осуществляется следующим

образом.

5

20

25

30

35

40

45

50

55

В массиве насыпной плотины на расстоянии 2-3 м друг от друга бурят скважины. В каждой скважине в резиновом пневматическом шланге 2 на расстоянии 1,0-1,5 м друг от друга устанавливают реперы, чувствительные к изменению величины давления массива и угла искривления скважины в виде деформометра с цилиндрами 3 и инклинометра 7, показания которых регистрируют на поверхности. Кольцевое пространство между шлангом 2 и стенками скважины заполняют кварцевым песком и связующим компонентом с возможностью образования консолидированного цилиндра 1. Давление массива, которое при его смещении передается на цилиндр 1, измеряют и фиксируют в местах размещения реперов в горизонтальной плоскости через каждые 90° четырьмя измерительными цилиндрами 3.

Например, часть массива плотины (участок А), которая подвержена подвижкам, передает смещение цилиндру 1. Смещения цилиндра 1 воздействуют на камеру 5, стенки которой сжимаются в пределах упругой деформации. Электропроводящая жидкость из камеры 5 по закону сообщающихся сосудов вытесняется в измерительный цилиндр 3, в котором изменяется уровень погружения .измерительного электрода 4, что при- водит к разбалансу измерительного моста (не показан). По величине разбаланса судят о давлении массива на цилиндр 1, при этом величину смещения массива определяют по индикатору, который размещен на поверхности (не показан). Величина X (мм) измеряемого смещения массива связана с общим сопротивлением R (Ом) измерительного электрода зависимостью

Y - flR i

X „ ,

где ЛК - изменение сопротивления

измерительного электрода, вызванное изменением уровня жидкости при смещении массива, Ом;

1 - максимально возможное смещение массива мм. Одновременно с измерением давления, приходящегося на единицу площади (.часть цилиндра), например на участок А, измеряют и фиксируют направление действия этого давления, т. измеряют углы, под которыми действуют смещения по длине скважины. Эти измерения осуществляют инклинометрам 7, которые независимо от деформомет- ров реагируют только на изменение своего положения в пространстве. Начальной установочной позицией инклинометра 7 является вертикальное положение, при котором его вертикальная ось совпадает с осью скважины. В исходном положении указатель измерителя (не показан), находящегося на поверхности, указывает на нулевое положение. При смещениях массива, а рано и консолидированного цилиндра 1, все устройство подвергается смещению относительно вертикальной оси скважины, но электропроводящая жидкость в инклинометре 7 всегда сохраняет горизонтальное, положение. При наклоне инклинометра 7 изменяется уровень погружения пар измерительных электродов 8, что вызывает разбаланс измерительного моста. Величина тока в измерительной диагонали моста пропорциональна углу поворота инклинометра 7, а следовательно, и углу искривления скважины.

При смещениях массива происходит искривление скважины, причем среднее значение зенитного угла в- искривления скважины в интервале углов 0. и , измеренных соседними инклинометрами в последующих наблюдениях, определяют по формуле

и е -1-е

0i2

Зная величины угла 0; , сопоставляют результаты исходных и последующих наблюдений, строят профиль скважины и определяют направление смещения массива.

Применение данного технического решения позволяет повысить точность и надежность измерения смещения мас

0

5

0

5

0

5

0

сива за счет жесткой связи между массивом плотины и консолидированным цилиндром, исключающей смещение измерительных реперов.

Измерение смещений и искривлений, консолидированных цилиндров во времени и пространстве позволяет диагностировать поведение плотины во всем объеме насыпного массива.

Формула изобретения

а смещение массива определяют по величине и направлению действия давления массива на цилиндр, которые одновременно измеряют и фиксируют в местах размещения реперов, причем давление массива определяют в- горизонтальной плоскости через каждые 90°.

элементе,

отличающееся

0

5

5

тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, оно снабжено консолидированным цилиндром, расположенным между стенками скважины и трубчатым элементом, который выполнен в виде резинового пневматического шланга, а каждый репер выполнен составным в виде жидкостного деформомет- ра с четырьмя измерительными цилинд- рами и камерой, и жидкостного инклинометра с корпусом в виде эллипсоида вращения, на внутренних стенках которого размещены измерительные электроды, при этом измерительные цилиндры связаны с камерой капиллярными трубками и размещены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.