Способ определения скорости развития трещины Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

со

00

Изобретение относится к горному делу и предназначено для изучения изменений скорости роста трещин в процессе разрущения горных пород. Цель - повышение точности и снижение трудоемкости определения. Исследуемый образец 1 горной породы нагружают до начала развития магистральной трещины. С помощью емкостной антенны 2 принимают импульс электромагнитного излучения, возникающий в процессе развития трещины. Принятый сигнал через усилитель 4 и блок 5 фильтров поступает на осциллограф 6, а через дифференцирующий блок 7 - на осциллограф 8. Осциллограф 6 записывает изменение скалярного потенциала φ(T) импульса электромагнитного излучения, а осциллограф 8 - изменение производной φ(T) потенциала по времени. По осциллограммам измеряют величину скалярного потенциала 98ф(T) импульса электромагнитного излучения в момент времени (T), значение производной 98ф(T) скалярного потенциала по времени и максимальное значение φ_макс скалярного потенциала за время развития трещины. Затем измеряют максимальный линейный размер H_макс трещины в образце после ее остановки. Скорость V(T) развития трещины на участке ее ускорения определяют по выведенной математической зависимости с учетом измеренных величин. Способ исключает предварительное определение максимальной скорости трещины по параметрам упругой волны, что снижает его трудоемкость. 2 ил.

фие-i

-Изобретение относится к горному делу и предназначено для изучения изменений скорости роста трещин в процессе разрушения горных пород.

Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости определения скорости развития трещины.

На фиг. 1 представлена схема измерений; на фиг. 2 - временные зависимости изменений скалярного потенциала ц импульса электромагнитного излучения и производной ср потенциала по времени, регистрируемые в процессе развития трещины.

Схема измерений (фиг. 1) содержит образец 1 горной породы, емкостную антенну 2, электрический изолятор 3, усилитель 4, блок 5 фильтров, регистрирующие устройства 6 и 7 и дифференцирующий блок 8.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемый образец 1 горной породы медленно нагружают до начала развития магистральной трещины. С помощью емкостной антенны 2, между обкладками которой размещен образец 1, принимают импульс электромагнитного излучения, возникающий в процессе развития трещины. Антенна 2 изолирована от нагружающего устройства с помощью изоляторов 3. Принятый сигнал через усилитель 4 и блок 5 фильтров поступает непосредственно на регистрирующее устройство 6, а через дифференцирующий блок 8 - на регистhMaKc(t)

2-е ;;;;- W при h

v(t)

макс

Л1Ј Ч макс

1макс

де v(t) - скорость развития трещины в момент времени t, м/с;

максимальный линейный размер трещины после ее остановки, м; (i(t) - значение производной по

времени скалярного потенциала импульса электро- магнитного излучения в момент времени t, В/с; величина скалярного потенциала импульса элект-

Cf(t)

5

Q

5

0

5

рирующее устройство 7. Регистрирую- щее устройство 6 записывает изменение скалярного потенциалас| (t) импульса электромагнитного излучения, а устройство 7 - изменение производной tp(t) потенциала по времени. Оба сигнала записываются в реальном Масштабе времени. В качестве регистрирующих устройств могут быть использованы осциллографы с чувствительностью порядка 1,5 мВ и разрешающей способностью . - На фиг. 2 представлены характерные кривые, записываемые в процессе раскола образцов горных пород. Участок I шириной tr характеризует процесс движения трещины вплоть до ее остановки (когда ф 0), а участок II - релаксацию заряда в процессе выравнивания электрического рельефа после остановки трещины.

По полученным осциллограммам изме ряют величину скалярного потенциала Cj(t) импульса электромагнитного излучения в интересующий момент времени t, значение производной CJ(t) по времени скалярного потенциала и максимальное значение Ц мдксскалярного потенциала импульса электромагнитного излучения за время развития трещины.

Кроме того, измеряют максимальный линейный размер пмакс трещины в образце после ее остановки.

Скорость развития трещины на участке ее ускорения определяют по формулам:

макс

6 ,

при h

ллакс

макс

0

5

ромагнитного излучения в момент времени t, В; максимальное значение скалярного потенциала импульса электромагнитного излучения за время развития трещины, В. Данный способ позволяет повысить точность определения скорости развития трещины, поскольку значение измеряемого параметра (скалярного потенциала излучения) существенно (на несколько порядков) превышает значения напряженности электрической составляющей импульса, а также исключить предварительное определение максимальной скорости трещины по -параметрам упругой волны, что снижает его трудоемкость.

Предлагаемый способ может быть использован для изучения динамики развития трещин в материалах с проводимостью менее 10 г Ом м . Формула изобрет ения

Способ определения скорости развития трещины, включающий нагружение

. Г Г„7кГ W Р

MCltCC

ш

Ч макс

ПР« Ь

де v(t)

макс

q(t) скорость развития трещины в момент времени t, м/с;

максимальный линейный размер трещины после ее остановки, м; значение производной по времени скалярного потенциала импульса электромагнитного излучения в момент времени t, В/с;

образца горной породы и регистрацию импульса электромагнитного излучения, возникающего в процессе развития, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости определения, измеряют величину скалярного потенциала импульса электромагнитного излучения, значение производной потенциала по времени и максимальный линейный размер трещины после ее остановки, а скорость развития трещины на участке ее ускорения определяют по формулам

«НО

,-i

м.

ПР« Ьмакс 10

м,

tf(t)

5

f

Макс

0

величина скалярного потенциала импульса электромагнитного излучения в момент времени t, В;

максимальное значение скалярного потенциала импульса электромагнитного излучения за время развития трещины, В.

Составитель К.Лыков Редактор М.Петрова Техред Л.Сердюкова

Заказ 255

Тираж 393

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор М.Кучерявая

Подписное