Способ измерения механических напряжений в массиве модели горных пород Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к технике исследования напряженного состояния и применяется преимущественно в технике измерения механических напряжений в массиве модели горных пород из эквивалентных глатериалов. -Известен способ измерения механических напряжений в массиве модели горных пород, включающий в себя изготовление массива из эквивалентных материалов, установку в массив элект рических микродинамометров, тарировку их и определение величины механических напряжений по изменению параметров чувствительных элементов при испытании модели l3 . Также известен способ измерения м ханичес:сих напряжений в массиве модели ropHblx пород, включающий изгото ление массива, монтаж электрических чувствителъных элементов, тарировку их и определение величины механических напряжений 21. Недостатком обоих способов являются сложность процесса измерения, недостаточная достоверность и точность измерений. Цель изобретения - упрощение процесса измерения и одновременное повышение достоверности и точности измерений механических напряжений.. . Цель достигается тем, что массив модели выполняют из полупроводникового материала, устанавливают к наружным противоположным сторонам исследуемых участков массива токоотводящие электроды, а величину механических напряжений определяют по изменению электрического сопротивления материала на исследуемых участках массива. Для изготовления массива модели используют смесь углеграфитовых зерен с цементирующим веществом. В зависимости от требований к электрическим и физико-механическим характеристикам массива модели в качестве исходных инертных материалов-эквиваленroB могут также служить такие полупроводниковые зернистые материалы,как магнетит, двуокись марганца, пятиокись ванадия, окись меди, окись олова и другие полупроводниковые оксиды, сульфиды и карбиды. Данный способ измерения механичес ких напряжений основан на определении зависимости контактного сопротивления между полупроводниковыми зернами R от их геометрических, электрических и силовь1х параметров по формуле Н P-k S . d где h - расстояние между электродами, см; площадь электродов, см; фракция зерен, см; удельное сопротивление зерен. Ом см; b - механические напряжения между зернами. Па; k - коэффициент контактного сопротивления. Па «см. На чертеже поясняется схемой выполнение способа. Массив модели 1 выполняют из полупроводникового зернистого материала с цементирующим веществом. Причем каждый слой массива выполняют по специальной рецептуре, исходя из требований к их физико-механическим характеристикам. К двум наружным противоположным сторо рам массива в процессе изготовления модели устанавливают требуемое количество пар электродов 2, которые прижимают к массиву стенками 3 корпуса модели. Выводные провода k от электро дов пропускают через специальные отверстия в стенке. Тарировка участков массива между электродами состоит в том, что изготавливают образец каждог слоя-массива, устанавливают его к тор цам токоотаодящие электроды, нагружают образец и измеряют на каждой сту пени нагружения электрическое сопро тивление данных чувствительных элементов. При испытании модели измеряют элек трическое сопротивление этих элементо и по тарировомным характеристикам определяют численные значения механических напряжений в массивемодели. Предлоыанный способ измерения меха нических напряжений,основанный на при ципе контактного сопротивления, позволяет использовать в качестве чувствительного элемента непосредственно массив модели Б целом и в любом его 8 84 сечении без применения специальных чувствительных элементов, встраиваемых в массив. Это упрощает процесс измерения за счет ликвидации операции по изготовлению чувствительных элементов и монтажа их внутри массива модели. Одновременно повышается точность измерений за счет исключения искажения поля напряжений массива встраиваемыми чувствительными элементами. Кроме того, повышение достоверности и точности измерений достигается также тем, что относительное изменение электрического сопротивления чувствительных элементов из полупорводниковых зернистых материалов .О ,9 почти в два порядка выше, проволочных тензорезисторов, а плотность тока этих чувствительных элементов значительно меньше, чем у тензорезисторов. Это, в свою очередь, уменьшает нагрев чувствительных элементов и повышает точность измерений. Формула изобретения 1.Способ измерения механических напряжений в массиве модели горных пород, включающий изготовление массива, монтаж электрических чувствительных элементов , тарировку их и определение величины механических напряжений, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения и одновременного повышения достоверности и точности измерений, массив модели выполняют из полупроводникового материала, устанавливают к наружным противоположным сторонам исследуемых участков массива токоотводящие электроды , а величину механических напряжений определяют по изменению электрического сопротивления материала на исследуе№1х участках массива. 2,Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что для изготовления массива модели используют смесь углеграфитовых зерен с цементирующим веществом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кузнецов Г.Н. и др. Моделирование проявлений горного давления. Л., НедраЧ 1968, с. li 9-l64. 2.Попов В.Л., Кацнельсон А.Ш. Измерение напряжений в моделях из эквивалентных материалов. Исследование по вопросам механизации и организации процессов добычи и использования угля. Сборник ПНИУИ. М., Недра , i 1966, вып. 10, с. 152-158.