Способ определения напряжений в исследуемом объекте Советский патент 1992 года по МПК G01B5/30 

Изобретение относится к области определения контроля напряженного состояния и может быть использовано для определения напряженного состояния массива горных пород в горном деле, при подземной разработке месторождений, а также при строительстве подземных сооружений, например, в гидротехническом строительстве и т.п.

Известен способ контроля напряженного состояния строительных объектов и горных пород, включающий закрепление в скважине с помощью напрягающегося при твердении материала фотоупругого датчика и последующее определение изменения напряжений поляриметром.

Фотоупругие датчики весьма чувствительны даже к незначительным изменениям напряжений в массиве (0,1 МПа), позволяют определять не только количественную, но и качественную картину изменения напряженного состояния Недостатками способа являются: во-первых, возможность определения только дополнительных изменений напряжений, а не их абсолютных значений, во-вторых, при использовании скважин диаметром 4-10 см необходимо знать модуль упругости пород на базе 15-50 см, чего не обеспечивают испытание образцов породы. Следовательно, на точность определения напряжений будет влиять погрешность определения модуля упругости породы, вызванная масштабным фактором.

Наиболее близким к изобретению является способ определения напряжений в исследуемом объекте, заключающийся в том, что измеряют расстояние между точками по поверхности исследуемого объекта, делают в нем вырез, после чего измеряют расстояние между теми же точками и нагружают объект, измеряют величину нагрузки, измеряют расстояние между теми же точками и

сл

с

XI

М ю

сл чэ

4

нагружают объект, измеряют величину нагрузки, измеряют расстояние между точками на поверхности исследуемого объекта после его нагружения и по полученным данным определяют напряжения в исследуемом образце.

Однако этот способ не позволяет определять величины главных напряжений, которые могут изменяться во времени как по величине, так и по направлению, что свойственно массиву горных пород в процессе ведения горных работ.

Цель изобретения - повышение точности при исследовании массива горных пород в процессе ведения горных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения напряжений в исследуемом объекте, заключающемся в том, что измеряют расстояние между точками на поверхности исследуемого объекта, делают в нем вырез, после измеряют расстояние между теми же точками и нагружают объект, измеряют величину нагрузки, измеряют расстояние между точками на поверхности исследуемого объекта после его нагружения, по полученным данным определяют напряжения исследуемого объекта, вырез выполняют в виде щели бурением исследуемого объекта, точки располагают на краях будущего выреза, нагрузку прикладывают к стенкам выреза путем введения в вырез напрягающегося при твердении материала, для измерения нагрузки используют фотоупругий датчик давления, который размещают в центре щели в материале перед твердением материала.

На фиг. 1 приведен конкретный пример реализации предложенного способа в массиве горных пород; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

В стенке 1 горной выработки (фиг. 1, 2), расположенной в массиве горных пород вне зоны влияния очистных работ, до выбуривания щели 2 бурят шнуры 3 (фиг. 3), глубиной 7-10 см, в которых фиксируют реперы и снимают начальный замер между ними Ui. Расстояние между реперами определяется техническими условиями и составляет обычно 15-25 см. Затем между реперами выбуривают плоскую разгрузочную щель 2 (фиг, 1, 2) и снимают второй замер 1)2. Разницу между замерами U Ua - Ui используют в дальнейшем при расчете исходного напряженного состояния в направлении, перпендикулярном плоскости щели.

В предложенном способе модуль упругости породы определяют следующим образом.

В щель 2 размещают расширяющийся при твердении материал 4 (фиг. 1 и 2), к примеру - быстротвердеющий расширяющийся глиноземистый цемент. В центре щели по оси измерения до начала схватывания цемента устанавливают датчик регистрации давления 5, например, фотоупругий датчик. В процессе расширения материала при его твердении снимают одновременно покззания деформации щели по реперам, а по датчику величину давления, вызвавшего эту деформацию. Таким образом, получают истинный модуль упругости породы, который используют для определения величины напряженного состояния с большой точно- к стью.

Целесообразно до размещения твердеющего материала расширить центр щели на величину, равную диаметру датчика давления (фиг, 1). Это позволяет создать одинаковые условия для расширения твердеющего материала за счет его одинаковой толщины по всей щели и, следовательно, упростить последующий расчет напряженного состояния. По окончании затвердевания и распи- рания материала датчик давления используют для измерения напряжений в массиве пород в процессе выделения горных работ на данном участке.

Поскольку при обработке результатов измерений по фотоупругим датчикам также требуется как можно точнее определить модуль упругости породы в месте установки датчиков, предложенный метод позволяет

существенно повысить точность измерения изменений напряжений без дополнительных затрат. Выполняется за счет совмещения двух методов: определения исходных (первоначальных) напряжений в нетронутом

массиве и дополнительных, вызванных ведением горных работ.

Формула изобретения Способ определения напряжений в исследуемом объекте, заключающийся в том, что измеряют расстояние между точками на поверхности исследуемого объекта, делают в нем вырез, после чего измеряют расстояние между теми же точками и нагружают

объект, измеряют величину нагрузки, измеряют расстояние между точками на поверхности исследуемого объекта после его нагружения, по полученным данным определяют напряжения в исследуемом объекте,

5 отличающийся тем, что, с целью повышения точности при исследовании массива горных пород в процессе ведения горных работ, вырез выполняют в виде щели бурением исследуемого объекта, точки рас- прлагают на краях будущего выреза, нагрузку прикладывают к стенкам выреза путем грузки используют фотоупругий датчик дав- введения в вырез напрягающегося при ления, который размещают в центре щели в

твердении материала, для измерения на- материале перед твердением материала.

Изобретение относится к способам для определения напряженного состояния массива горных пород при подземной разработке месторождений, строительстве подземных сооружений Цель изобретения - повышение точности при исследовании массива горных пород в процессе ведения горных работ На поверхности исследуемого объекта наносят две точки Затем между этими точками измеряют расстояние и делают вырез в виде щели. После формирования выреза вновь измеряют расстояние между этими их точками В вырез размещают датчик давления, заполняют пространство щели твердеющим материалом и вновь измеряют расстояние между точками. По полученным данным определяют напряжения в исследуемом объекте. Способ позволяет суммировать исходные напряжения и их приращения во времени, что значительно повышает точность измерений. 3 ил