Способ определения напряжений в массиве горных пород Советский патент 1991 года по МПК E21C39/00 

2

А

7

V..A..,.....,

лОчХХ у

г

1

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение точности определения напряжений. На обнажении массива бурят измерительные скважины (ИС) 1, которые располагают в вершинах равностороннего треугольника. В ИС 1 устанавливают кольцевые фотоупругие преобразователи (КФП) 3 напряжений и приклеивают их к стенкам ИС 1. В осевых отверстиях 5 КФП 3 закрепляют реперы (Р) 6, между которыми размещают механические тензометры, и бурят центральную скважину. По показаниям КФП 3 определяют направления и приращения главных напряжений. По показаниям тензометров определяют смещение Р 6 и приращения деформаций. Зная приращения деформаций и напряжений, определяют упругие параметры пород массива. С помощью аналитических зависимостей теории упругости определяют полные напряжения в массиве как по показаниям КФП 3, так и тензометров. Усреднение значений полных напряжений, полученных двумя независимыми методами, позволяет повысить точность определения напряжений. 2 ил. Ё

./

V

Фиг. I

Изобретение относится к горному делу.

Цель изобретения - повышение точности определения напряжений.

На фиг. 1 представлена схема измерительной станции; на фиг. 2 - схема установки преобразователей в измерительных скважинах.

На схемах обозначены измерительные скважины 1, деревянные втулки 2, кольцевые фотоупругие преобразователи 3 напряжений, клеевой слой 4, осевые отверстия 5 преобразователей 3, реперы 6, эластичные втулки 7, механические тензометры 8 и центральная скважина 9.

Способ осуществляется следующим образом.

Выбирают участок для проведения измерений. Размечают места для трех измерительных скважин, которые располагают в вершинах равностороннего треугольника и в этих точках бурят три измерительные скважины 1 (фиг. 1) глубиной 100-150 мм. В донную часть скважин устанавливают деревянные втулки 2, а затем кольцевые фотоупругие преобразователи 3 (фиг. 2). Преобразователи 3 должны быть одинаковыми, чтобы не осложнять процедуру расшифровки их показаний. В процессе установки преобразователи 3 тщательно приклеивают к стенкам скважины 1 с помощью самотвердеющего клея, образующего клеевой слой 4 между преобразователем 3 и стенками скважины 1. Диаметр измерительных скважин 1 выбирают с учетом диаметра d фотоупругого преобразователя 3 и принимают на (1-2) мм больше последнего, т.е. (1-2)MM.

Глубину измерительной скважины 1 1 150-250 мм выбирают так, чтобы между дном преобразователя 3 и дном скважины 1 оставался промежуток, равный 3 d, а расстояние между передней поверхностью датчика и устьем сважины 1 составляло (0,5-1) d. Первое из этих условий позволяет исключить влияние торца скважины 1 на работу преобразователя 3, второе позволяет исключить случайные повреждения передней его поверхности. Длину И втулки 2, обеспечивающей заданное расстояние между дном датчика 3 и дном скважины 1, определяют из условия И 3d.

После установки преобразователей 3 в их осевых отверстиях 5 закрепляют реперы 6 с помощью эластичных втулок 7. Длину реперов 6 определяют из условия . Между реперами 6 размещают механические тензометры 8 в виде металлических пластинок с наклеенными на них тензосоп- ротивлениями.

После полного затвердевания клеевого слоя 4 и набора им необходимой прочности приступают к бурению центральной скважины 9. Последнюю бурят в центре равносто- роннего треугольника, образованного измерительными скважинами 1.

Диаметр D центральной скважины 9 составляет D(2-3)d.

Глубину L центральной скважины 9 принимают больше длины измерительных сква- жин 1, чтобы обеспечить передачу деформаций возмущения к преобразователям 3 и при этом исключить влияние торца скважины 9 на их показания. Глубину центральной скважины 9 можно определить из условия

(1-2)D.

Расстояние а между центрами измери- тельных скважин 1 следует принимать из условия

a

Условие равенства в этом соотношении соответствует случаю касания скважиной 9

сторон равностороннего треугольника, в вершинах которого находятся измерительные скважины 1.

После проведеия центральной скважины 9 определяют возникшие в фотоупругих

преобразователях 3 напряжения и, используя их, определяют величину и направления главных напряжений в массиве, а также их приращения. Одновременно по показаниям механических тензорезисторов 8 определяют смещения реперов 6 и по ним вычисляют приращения деформаций. По данным приращениям напряжений и деформаций определяют упругие параметры пород массива, что позволяет оценить величины полных напряжений на участке измерений.

В результате, полные напряжения в массиве определены как по показаниям фотоупругих преобразователей 3, так и по деформациям, измеренным с помощью реперов 6. Используя значения напряжений, измеренные двумя независимыми методами, вычисляют средние напряжения, величина которых более точная, чем найденная только одним из методов.

Формула изобретения Способ определения напряжений в массиве горных пород, включающий установку реперов в измерительных скважинах, пробурённых в углах равностороннего треугольника, установку между реперами механических тензометров, частичную разгрузку массива путем бурения центральной скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения

напряжений, предварительно устанавливают в измерительные скважины кольцевые фотоупругие преобразователи напряжений. в осевых отверстиях которых закрепляют реперы, а после частичной разгрузки масси8

Фиг.1

ва измеряют дополнительно величину и направление главных напряжений и определяют упругие параметры пород массива.