УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В КРЕПКИХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

I

Изобретение относится к приборам цпя измерения напряжений в массиве горных пороц.

Известны фотоупругие датчики напряжений, выпопненные в вице стеклянного ципинцра с осевым отверстием, устанавливаемые в скважине и приклеиваемые к ее стенкам flj.

Оцнако известные аатчики позволяют измерять напряжения только в плоскости нормальной оси скважины, и не обеспечивают проведения аистанционных измерений.

Известно также устройство для измерения напряжений в крепких горных породах, вкпючаюшее металлический цилиндр и тензометрические элементы, укрепленные на внутренней поверхности цилиндра 2.

Недостатками указанного устройства являются невысокие точность измерения напряжений и надежность работы устройства, сложность конструкции прибора, а также высокая его стоимость.

2

Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что цилиндр выполнен толстостенным из высокомодульного материала.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1..

Устройство состоит из тоистостеаной трубки 1 с двумя герметизирующими гайками 2 и 3. Внутри трубки 1 размешены измерительные тензометры 4, ориентированные в плоскости, перпендикулярной продольной оси прибора, измерительные тензометры 5, ориентированные в направлении продольной оси прибора, и ппастинка 6 с компенсационным .тензометром 7. Отсек с тензометрами герметизируется платой 8 из изоляционного материала, в которой установлены штырьки 9. Провода 10 от тензометров (крепятся к штырькам 9. С другой стороны платы 8 к штырькам 9 крепятся

провода от кабепя 11, который герметичяо зажимается в гайке 3.

Три тензометра 4 установлены по окружности трубки 1 под углом 45 цруг к другу, а два тензометра 5 размешены под угпом 90° цруг к другу.

Чтобы исключить впияние модуля упругости породы на показания прибора, трубка 1, служащая чувствительным элементом устройства, выполнена из ма- териаяа, модуль упругости которого больше модули упругости породы по крайней мере в 4 раза, например из стали или латуни. Длина трубки определяетс расчетом.

При измерениях прибор устанавливается в скважине, пробуренной в породе, и приклеивается к ее стенкам. При изменении напряженно-цеформированного состояния породы вокруг скважины трубка 1 деформируется совместно со стенками скважины. Деформации внутренней поверхности стенок трубки 1 регистрируются тензометрами 4 и 5, при этом тензометры 4 реагируют на деформации трубки в плоскости, перпендикулярной оси прибора и скважины, а тензометры 5 реагируют на деформации трубки в направлении оси прибора и скважины. По показаниям трех тензометров 4 определяют величину и

направление цвух главных напряжений в плоскости, перпендикулярной оси скважины. По показаниям тензометров 5 определяют напряжение в плоскости, параллелной оси скважины.

Для снятия отсчетов по тензометрам как в процессе тарирования прибора, так и при измерениях используется измерительный прибор, например, типа ИИД-3, выполненный по мостовой схеме. Тензометры 4 и 5 совместно с компенсационным тензометром 7 поочередно подключаются к измерительному плечу прибора ИИД-3, Измерения производят в следующей последовательности. После установки прибора в скважине и полного затвердевания клея по всем измерительным тензометрам берут начальные отсчеты. Затем носле изменения напряженного состояния породы производят повторные отсчеты. По разности повторных и начальных отсчетов судят о величине напряжений в породе.

Предлагаемое устройство позволяет получить больший объем информации при измерениях напряжений в крепких горных породах, сНимаемой с одного прибора.

Кроме того, благодаря использованию толстостенного цилиндра упрощается конструкция прибора (исключается использование жидкости, насоса), что приводит к снижению стоимости предлагаемого устройства по сравнению с известным на 20-50 р. Преимущества предлагаемого прибора особенно ошутимы при установке его на длительное время (полгоаа, год и более), поскольку практически невозможно исключить утечки жидкости в известном устройстве, а при длительной установке они становятся заметными.

Использование предлагаемого устройства при измерениях напряжений в крепких породах позволяет .более правильно определять действительные нагрузки на крепи, а также более обоснованно производить расчеты на прочнодть целиков и других элементов систем разработки.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряжений в крепких горных породах, включающее металлический цилиндр и тензометрические элементы, укрепленные на внутренней поверхности цилиндра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы устройства, цилиндр выполнен толстостенным из высокомодульного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 342049, кл. Е 21 С 39/00, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2083443/22-03,

кл. Е 21 С 39/00, 1974.