Устройство для измерения напряжения в массиве горных пород Советский патент 1974 года по МПК E21D21/00 G01N21/00 

1

Известны устройства для измерения напряжений в массиве горных пород, содержащие фотоупругий чувствительный элемент с зеркальным слоем и осевым отверстием.

Предлагаемое устройство отличается о г известных тем, что оно снабжено дополнительным фотоупругим чувствительным элементом, выполненным из материала с другим модулем упругости, расположенным последовательно с первым и соединенным с ним эластичной связью.

Это позволяет значительно упростить определение напряжений в массиве горных пород.

На чертеже приведен общий вид устройства.

Устройство имеет соосно расположенные фотоупругие чувствительные элементы 1 и 2, выполненные в виде цилиндров, изготовленных из оптически прозрачных материалов с разными модулями упругости и соединенных между собой с помощью эластичной прокладки 3. С задней стороны чувствительных элеiMeHTOB 1 и 2 нанесен зеркальный слой 4 и 5. Для обеспечения визуального паблюдения оптической картины в обоих чувствительных элементах устанавливаемый со стороны устья скважины чувствительный элемент 1 выполнен с осевым отверстием большого диаметра, чем осевое отверстие второго чувствительного элемента. В случае необходимости чувствительный элемент 2, расположенный со стороны дна скважины, может быть выполнен и сплошным.

При измерениях в условиях осадочных горных пород один из чувствительных элементов, например чувствительный элемент 1, может изготавливаться из органического стекла, а второй чувствительный элемент - из силикатного стекла. В качестве эластичной прокладки может использоваться резиновое кольцо, приклеиваемое к обоим цилиндрам.

Датчик устанавливается в скважину, пробурённую в породе, и приклеивается к ее стенкам. После затвердевания клея породный массив в месте установки измерительного устройства нагружается, например с помощью давильной установки, что вызывает изменение напряжений в породе и в чувствительных элементах измерительного устройства. Это приводит к появлению оптической картины в обоих цилиндрах, которую можно наблюдать с помощью полярископа. При этом в цилиндре 2 будет видна только часть оптической картины, расположенная между стенками отверстий обоих цилиндров. Так как модули упругости материала цилиндров 1 и 2 различны, то оптическая картина в них будет различной.

По разности отсчетов по обоим цилиндрам, используя, например тарировочный график, определяют модуль упругости породы. Затем, используя отсчет по более жесткому цилиндру 2, по второму тарировочному графику определяют напряжение в породе.

Наконец, используя отсчет по цилиндру I и определенную выше .величину модуля упругости породы, по третьему тарировочному графику, построенному при различных значениях модуля упругости породы, определяют деформацию породы в месте измерения.

Предмет изобретения

Устройство для измерения напряжений в массиве горных пород, содержащее фотоулругий чувствительный элемент с зеркальным слоем и осевым отверстием, отличающее€ я тем, что, с целью упрощения измерений, оно снабжено дополнительным фотоупругим чувствительным элементом, выполненным из материала с другим модулем упругости, расположенным последовательно с первым и соединенным с ним эластичной связью.