Способ регистрации вариаций напряжений Земли Советский патент 1981 года по МПК G01V1/00 

(54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ВАРИАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЙ ЗЕМЛИ

1

Изобретение относится к измерению напряжений Земли и может быть использовано для контроля напряженно-дефор.мированного состояния регионов и массивов горных пород, вариаций механических напряжений, вызванных лунными приливами и отливами, а также

тектоническими напряжениями в задачах прогноза сейсмических событий, и, кроме того, для регистрации напряжений в подземных горных выработках и бортах карьеров для разработки профилактических мер борьбы с горными ударами, стрелянием и выбросами горных пород.

Известен способ измерения деформаций Земли при помощи деформографа, представляющего собой трубу из кварцевого стекла длиной несколько метров, поддерживаемую в горизонтальном положении системой опор. Один конец трубы закреплен на породе с помощью постамента, а второй свободен и движется относительно

породы при ее расширении и сжатии i3,

Недостатком известного способа является сложность эксплуатации оборудования и невысокая точность измерений.

Известен также способ регистрации вариаций напряжений Земли путем измерения деформаций в измерительной щели с помощью рабочего

10 и компенсационного датчиков, установленных в горной породе. Б этом способе уменьшено влияние температуры и влагонасыщенности на результаты измерения. Однако в связи с тем, что

15 преобразователь деформаций регистрирует вариации деформаций на малой базе (расстояние между мембранами датчика напряжений составляет прибли зительно 10 мм), приходится увеличи20вать чувствительность регистрирующей электронной аппаратуры, что приводит к помехам, обусловленным сложностью электроники (усилитель, фильтр и т.д.). в этом случае информативный сигнал оказывается трудновыделчмым. Кварцевые деформографы или проволочные фиксируют деформации. При реализации способа давление жидкости Е преобразователе деформаций лишь обеспечивает контакт мембран преобразователя деформаций с горной породой. Однако в процессе образования щели происходит сброс напряжений массива за счет деформаций стенок щели в сторону полости, что.в конечном итоге может искажать картину вариаций напряжений. При регистрации напряжений в мягкой щели, т.е. когда не восстанавливается первоначальное сос тояние массива, ведется контроль нап ряжений с учетом на невосстановление первоначального напряжения состояния. В этом случае необходимо для определения истинного характера напряжений проводить комплекс как теоретических, так экспериментальных исследований. Целью изобретения является увеличение чувствительности;- и точности способа, доставленная цель достигается -тем что согласно способу регистрации вариаций напряжений Земли путем измерения деформаций горных пород в изме рительной щели, перед образованием измерительной щели со стороны ее про тивоположных близлежащих бортов уста навливают реперы фиксируют расстояние между ними, затем вырезают щель, фиксируют изменение расстояния между реперами, создают в преобразователе деформаций избыточное давление, обес печивающее церемещение бортов щели н величину разности расстояния между реиерацк до и после образования щели, при этом за базу измерения принимают площадь внутренней поверхности стенки щели и регистрируют вариации объемА щели. Рассмотрим принцип регистрации напряжений Земли (горных пород) на следующей модели. Щель, образованную в массиве горных пород, рассечем вдоль ее длины и глубины. Такое же рассечение проведем и по массиву в котором щель образована. Полученная модель является классической задачей сопротивления материалов балка, закрепленная на двух опорах (при рассмотрении в одной проекции) .4 В случае действия силы на такую балку, последняя будет деформироваться. аксимальньй прогиб приходится на центр балки, а величина прогиба зави ит от силы и расстояния между опорами, т. е. длины балки. Величину деформаций балки можно фиксировать приращением длины непосредственно балки, либо, если установить пневматический или гидравлический датчик между балкой и основанием и создать контактное давление между основанием и создать контактное давление между основанием и балкой, регистрировать изменение давления в пневматическом датчике. Измерения в таком случае построены на силовой компенсации и более характеризуют напряжения. При одной и той же силе, действующей на балку,деформации, последние растут с увеличением длины балки, а максимальная деформация имеет место в ее центре. В изме1: ительной щели деформациям подвержена внутренняя поверхность ее стенок. Максимальные деформации имеют место в центре щели. Вариации площади внутренней поверхности щели ведут к изменению объема щели. Увеличивая площадь внутренней поверхности стенок щели, можно увеличить базу измерений, а также . повысить чувствительность измерений. Принимая площадь внутренней поверхности щели за базу измерений, можно уменьшить объем.подготовительных мероприятий. Способ реализуют следующим образом. Перед образованием щели между будущими двумя противоположными, близ.Лежащими ее бортами устанавливают реперы.При этом расстояние между ними измеряют. Затем между реперами дела-: ют щель. После образования щели берега последней под действием напряженного состояния массива смещаются. Смещаются навстречу друг другу и реперы, что легко может быть определено измерением расстояния между ними до и после образования щели. После установки преобразователя деформаций в измерительной .щели давление в преобразователе доводят до давления, обеспечивающего движение берегов щели друг от друга, т.е. до того расстояния, которое было между реперами до образования щели. Эта операция позволяет довести напряженное состояние массива до величины, бывшей перед образованием щели. Восстановленное напряжение массива является естественной точкой отсчета напряжений при их вариациях как в сторону увеличения, так и уменьшения. Предлага:емый способ позволяет достигнуть увеличения чувствительности без введения сложных электронных высокочувствительных устройств что позволяет использовать его в отделенных районах.

Формула изобретения

Способ регистрации вариаций напряжений Земли Путем измерения деформаций горных пород в измерительной щели, отличающийся тем, что, с целью увеличении чувствительности и точности способа, перед образованием измерительной щели со стороИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 01 V 1/16, 1978 прототип). 64 ны ее противоположных близлежащих бортов устанавливают реперы, фиксируют расстояние между ними, затем вырезают щель, фиксируют изменение расстояния между реперами, создают в преобразователе деформаций избыточное давление, обеспечивающее перемещение бортов щели не величину разнбсти расстояния между реперами до и после образования щели, при этом за базу измерения принимают площадь внутренней поверхности стенки щели и регистрируют вариации объема щели,