Устройство для измерения параметров напряженного состояния грунта Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения параметров напряженного состояния грунта при прохождении по нему сейсмовз- рывных волн, вызванных взрывами.

В настоящее время известны устройства для измерения параметров напряженного состояния грунта с использованием приборных скважин. В этих устройствах напряжение грунта на чувствительный элемент передается через жидкость.

Для измерения параметров напряженного состояния грунта применяют датчик давления по авторскому свидетельству № 301584. кл.О 01 L 11/00.

Этот датчик содержит тонкий слой из эластичного материала, например, резины, пронизанный каналами, заполненными малосжимаемой жидкостью и соединенными с измерителем давления.

Датчик давления помещается в приборную скважину, которая затем заполняется грунтоцементной смесью. Датчик позволяет измерять параметры напряженного состояния грунта на разных глубинах скважины.

Для получения более точной картины о характере напряженного состояния грунта а зависимости от направления относительно взрыва взрывчатого вещества (В В) в приборную скважину на заданных горизонтах.

-ч о о

ю

как правило, устанавливают по три датчика с направлением чувствительных элементов под углом 90° друг к другу по осям х, у, z.

При такой установке датчики будут располагаться на разных горизонтах и сохранить их точное взаимное расположение приемных частей затруднительно, т.к. приходится ориентировать каждый прибор по отдельности. Все это вносит определенные погрешности в измерения и является недостатком данного датчика.

Кроме того, процесс установки датчиков давления приходится повторять три раза для измерения на одном горизонте и создавать для каждого датчика самостоятельную опорную забивку, что требует дополнительных затрат времени и материальных средств.

Шестикомпонентный датчик напряжений, разработанный в отделении геодинамики взрыва Института геофизики им. С.И, Субботина АН СССР, состоит из шести жестко скрепленных с помощью резьбовых- втулок и трубы однокомпонентных датчиков

(1).

Тремя датчиками измеряют нормальные компоненты напряжений в произвольно выбранной системе координат х, у. г, а остальными - нормальные компоненты напряжений на трех площадках с нормалями ni(,2,3).

Наличие резьбовых втулок и трубы усложняет конструкцию датчика и увеличивает его размеры, что ведет к увеличению диаметра приборной скважины, а это вызывает дополнительные затраты материальных средств и времени для установки датчиков,

В качестве прототипа выбрано устройство для измерения давления в грунте по авторскому свидетельству № 973835, кл. Е 21 С 39/00.

Это устройство содержит корпус, три приемных элемента, расположенных под углом 90°, датчики давления, размещенные в основании приемных элементов, заполненных жидкостью и закрытых мембранами из эластичного материала, пружинные скобы, резьбовые пальцы и резьбовые втулки.

Наличие корпуса, резьбовых пальцев и втулок усложняет конструкцию устройства и увеличивает его размеры, что ведет к увеличению диаметра приборной скважины, а это вызывает дополнительные затраты материальных средств и времени для установки датчиков, что является недостатком устройства.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и уменьшение габаритов за счет соединения приемных

элементов в общей центральной точке. Это достигается тем, что в устройстве, содержащем при приемных эластичных элемента, заполненных жидкостью и расположенных

под углом 90°, датчики давления, закрепленные на каждом приемном элементе, один из приемных элементов выполнен с двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями, а два других с тремя

0 пазами каждый, выполненными от периферии приемного элемента, при этом один паз каждого приемного элемента имеет длину до центра, а два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину,

5 равную разности диаметра приемного элемента и длины одной прорези.

Существенными отличительными признаками от существующих устройств в известных технических решениях являются:

0 приемные элементы выполнены с прорезями и пазами, что обеспечивает фиксацию приемных элементов и упрощает конструкцию устройства;

выбор длин прорезей и пазов позволяет

5 соединять приемные элементы в общей центральной точке, что обеспечивает минимальные размеры устройства.

Отличительные признаки отсутствуют у известных ранее подобных технических ре0 шений, что позволяет рассматривать эти признаки, как соответствующие критерию существенные отличия.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - приемный элемент с

5 двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями; на фиг. 3 - приемный элемент с тремя пазами, выполненными от периферии приемного элемента.

Устройство для измерения параметров

0 напряженного состояния грунта включает три приемных элемента, оси которых расположены под углом 90°. и совпадают с осями ординат х, у, 2. Каждый приемный элемент состоит из диска 1, выполненного из резины

5 и заполненного жидкостью 2, датчика давления 3. Плотность жидкости подбирается близкой к плотности окружающего массива грунта. В качестве датчика давления может быть использован, например, индуктивный

0 датчик ДДИ-20, выпускаемый промышленностью.

Один из приемных элементов (см. фиг. 2) выполнен с двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями 4 длиной,

5 равной, например, 0,8 диаметра приемного элемента, а шириной, равной высоте приемного элемента. Доа других приемных элемента (см. фиг. 3) выполнены с тремя пазами 5, 6, 7 длиной 0,2 и 0,5 диаметра приемного элемента. Такая форма приемных элементов получается при горячей вулканизации резины в пресс-форме.

Для измерения параметров напряжен- ного состояния грунта устройство помещают в приборную скважину и заливают грунтоцементным раствором.

При взрыве возникающие в грунте напряжения воздействуют через диск 1 и жидкость 2 на чувствительный элемент датчика давления 3. Сигнал от каждого приемного элемента по кабелю передается на соответствующую регистрирующую аппаратуру.

В организации-заявителе опытный образец, который подвергался испытанию, имел следующие характеристики:

диаметр приемного элемента, мм - 100;

высота приемного элемента, мм - 4;

ширина прорези, мм - 4;

длина прорези, мм -80;

длина пазов, мм-20. 20,50.

Проведенные экспериментальные исследования разработанных устройств показали их высокую надежность в работе и полностью подтвердили положительный эффект, сформулированный в формуле предполагаемого изобретения, заключающийся в упрощении конструкции устройства и уменьшении габаритов.

Кроме того, за счет умен ьшения диаметра приборной скважины, из-за уменьшения размеров устройств, при неизменном диаметре приемных элементов уменьшены временные и трудовые затраты на бурение скважин.

Формула изобретения Устройство для измерения параметров напряженного состояния грунта, содержащее три приемных эластичных элемента, заполненных жидкостью и расположенных под углом 90°, датчики давления, закрепленные на каждом приемном элемеже, о т- личающеесл тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшении габаритов за счет соединения приемных элементов в обшей центральной точке, один из приемных элементов выполнен с двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями, а два других с тремя пазами каждый, выполненными от периферии приемного элемента, при этом паз каждого приемного элемента имеет длину до центра, а два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину, равную разности диаметра поиемного элемента и длины одной прорези.

Устройство для измерения параметров напряженного состояния грунта. Использование: в области измерительной техники, для измерения параметров напряженного состояния грунта при прохождении по нему сейсмовзрывных волн, вызванных взрывами. Сущность изобретения: устройство содержит три приемных элемента, оси которых расположены под углом 90°. Каждый приемный элемент состоит из диска, выполненного из резины и заполненного жидкостью, датчика давления. Один из приемных элементов выполнен с двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями, а два других с тремя пазами, каждый выполнен от периферии приемного элемента, при этом один паз каждого приемного элемента имеет длину до центра, а два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину, равную разности диаметра приемного элемента и длины одной прорези. При взрыве возникающие в грунте напряжения воздействуют через диск и жидкость на чувствительный элемент датчика давления. 3 ил. (Л С

ФиП 1

фиг. 2

Фиг. 3