Способ определения напряжений в массиве горных пород Советский патент 1980 года по МПК E21C39/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ

ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение касается измерения напряжений и может использоваться в горной промышленности для определения напряжений в массиве горных пород при подземной выемке полезных ископаемых.

Известен способ определения напряжений в массиве горных пород, включающий бурение скважин и вдавливание пуансона в стенки скважин, замер контактной прочности напряженных пород и определение напряжений 1.

Недостатком способа является то, что напряжения могут быть определены только в однородных по механическим свойствам горных породах, поскольку в неоднородных породах прочность ненапряженного массива оказывается величиной переменной, поэтому известный способ оценки напряжений имеет ограниченную область применения.

Цель изобретения - увеличение точности измерений путем определения напряжений в неоднородных по химическим свойствам пород.

Это достигается тем, что проводят дополнительный замер ненапряженных пород, сравнивают отношения модулей упругости пород и их контактной прочности и определяют контактную прочность и величину напряжений неоднородных пород в ненапряженном состоянии в каждой точке вдавливания пуансона в скважине.

Для осуш,ествления способа выбуривают две взаимно перпендикулярные разгрузочные щели в краевой части массива, бурят шпур на расстоянии 25 см от щелей и вдавливают пунсон в стенки шпура через 5-10 см. Замеряют контактную прочность ненапряженных разновидностей породы и одновре10менно замеряют упругие и общие деформации разновидностей породы вплоть до разрушения, а также замеряют максимальные усилия вдавливания пуансона на пропорциональных участках деформирования.

В напряженном массиве бурят шпур,

15 вдавливают в стенки щпура пуансон, например через 20 см, и замеряют контактную прочность напряженных разновидностей породы, упругие и общие деформации и максимальные усилия вдавливания пуансона на 20 пропорциональных участках деформирования.

Под действием горного давления происходит реформирование пород в массиве и уменьшение прочности, поэтому при вдавливании пуансона в напряженный массив замеряют только остаточную часть деформаций и уменьшающуюся прочность. Исследованиями установлено, что величина общих деформаций одинакова для пород, имеющих любые значения модуля упругости и контактной прочности, но равные их отношения, а разность общих деформаций ненапряженных и напряженных пород с одинаковым отнощением модуля упругости к контактной прочности пропорциональна величине горного давления.

Модули упругости определяют по значениям упругих деформаций и максимальным усилиям вдавливания пуансона на пропорциональном участке деформирования в каждой точке вдавливания пуансона. По общим деформациям ненапряженных и напряженных разновидностей породы, имеющих равные отношения модулей упругости к контактной прочности, и известной контактной прочности породы в данной точке массива определяют величину контактной прочности этой разновидности породьЕ в ненапряженном состоянии и величину напряжении в данной точке массива.

Формула изобретения

Способ определения напряжений в массиве горных пород, включающий бурение скважин, вдавливание пуансона в стенки скважины, замер контактной прочности напряженных пород и определение напряжений, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений путем определения напряжений в неоднородных по химическим свойствам пород, проводят дополнительный замер ненапряженных пород, сравнивают отношения модулей упругости пород и их контактной прочности и определяют контактную прочность и величину напряжений неоднородных пород в ненапряженном состоянии в каждой точке вдавливания пуансона в скважине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 402662, кл. Е 21 С 39/00, 1969 (прототип) .