Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

(для измерения напряжений ЧЭ должен обладать максимальной жесткостью) с объектом контроля при измерении изменения напряжений в грунтах и слабых горных породах. Различие модуля упругости ЧЭ и модуля деформации грунта приводит к тому, что при изменении напряженного состояния объекта контроля после внедрения устройства возникает концентрация напряжений в прилегающей к устройству области, приводящая к уплотнению грунта. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет обеспечения согласования деформационных характеристик ЧЭ и грунта или юрной породы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах содержащее ЧЭ в виде полого цилиндра с наклеенными на его внутренней поверхностиТР, эластичные демпфирующие кольца, установленные на торцах цилиндра, и два ГЭ, согласно изобретению содержит штангу с рассредоточенными по ее длине зарядами ВВ и цилиндрический полый корпус, разделенный перегородкой с отверстием на две камеры, одна из которых имеет осесимметричное отверстие в дне корпуса, а вторая сквозное ортогональное оси корпуса отверстие, в котором установлена с возможностью осевого перемещения штанга, ГЭ выполнены в виде стаканов, один которых установлен с зазором внутри цилиндра и сцентрирован относительно последнего демпфирующими кольцами, его открытый конец выполнен в виде кольцевого, со скошеннмми внутрь кромками, режущего выступа, наружный диаметр которого равен наружному диаметру цилиндра, второй ГЭ охватывает донную часть первого ГЭ и жестко соединен с последним, а ЧЭ зажат между ГЭ через демпфирующие кольца, ЧЭ и ГЭ размещены с возможностью осевого перемещения в свободной камере корпуса, этом режущий выступ первого ГЭ установлен в отверстии дна корпуса.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно снабжено оболочкой из материала, характеристики упругости которого близки к характеристикам упругости исследуемого грунта, при этом оболочка охватывает наружную поверхность чувствительного элемента, ее торцы выполнены свободными, наружный диаметр равен наружному диаметру кольцевого режущего выступа герметизирующего элемента.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено устройство в рабочем положении.

Устройство содержит корпус 1 с установленным в нем сборкой из ЧЭ 2 с наклеенными на его внутренней поверхности тен- зорезисторами 3 и первого ГЭ 4 и второго ГЭ 5, сцентрированными относительно ЧЭ 2 эластичными демпфирующими кольцами

6. Наружная поверхность ЧЭ 2 по всей длине образующей охвачена оболочкой 7, наружный диаметр которой равен наружному диаметру режущего выступа ГЭ 4 и между ним и торцом оболочки 7 образован зазор А.

0 В корпусе 1 также расположена штанга 8 с рассредоточенными определенным образом по ее длине зарядами ВВ 9.

Устройство работает следующим образом, Производя подрыв заряда ВВ 9, ЧЭ 2,

5 охватываемый оболочкой 7, внедряется в массив через стенки скважины. Процесс внедрения происходит следующим образом. Энергия продуктов взрыва выталкивает из корпуса 1 второй ГЭ 5. который

0 скреплен с первым ГЭ 4 и сцентрированным на них ЧЭ 2 с оболочкой 7 через эластичные демпфирующие кольца 6, образуя сборку, внедряющуюся в массив за счет скалывания породы режущим выступом ГЭ 4 и заполне5 ния породой внутренней полости ГЭ 4, причем для обеспечения внедрения наружный диаметр оболочки 7 должен быть равен наружному диаметру режущего выступа ГЭ 4. Сборка замещает разрушенный участок

0 массива и ЧЭ 2 получает на себя давление (напряжение) массива через оболочку 7, ЧЭ 2 деформируется за счет наличия воздушного гарантированного зазора между ним и ГЭ 4, образованным эластичными демпфирую5 щими прокладками 6, при этом деформация внутренней поверхности ЧЭ 2 регистрируются тензорезисторами 3, соединенными кабелем с измерительным прибором (не показано). Затем по специальной методике

0 эти деформации расшифровываются с получением величии напряжений.

Формула изобретения Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах по авт ев № 1629534,

5 отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено оболочкой из материала, характеристики упругости которого близки к характеристикам упругости исследуемого грунта, при этом

0 оболочка охватывает наружную поверхность чургтпинэльного элемента, ее торцы выполнены свободными, наружный диаметр равен наружному диаметру кольцевого режущего выступа герметизирующего

5 элемента, а отношение наружного радиуса оболочки к внутреннему ее радиусу определяют из равенства

rn.±(J.JZJiA)/LU /il

2

m

1

Е/(1

1747693

,j Erp/(1-,«rp),

E - модуль упругости материала оболочки, МПа,

где m - отношение наружного внутренне- v rp Коэффициент Пуассона контроли му радиусу оболочки, мм,руемой среды (породы, грунта)

// - коэффициент Пуассона материала 5ЕГр - моду/ib упругости контролируемой

оболочки:среды (породы, грунта), МПа

ZZZZZ A

ZZZZZZZZZ/s

I

-JУ

А