Устройство для определения деформационных свойств и естественных напряжений массива горных пород

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ И ЕСТЕСТВЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД/ содержащее фигурный стержень и установленный на стержне съемный цилиндрический корпус, состоящий из нескольких пуансонов, имеющих ipoдольные пазы, образующие с пазами на стержне полости, в которых размещены эластичные камеры, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерений, пуансоны выполнены секционными по длине устройства и снабжены прокладками из пластичного материала, жестко прикрепленными к их наружным поверхностям . 2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что длина секций равна 0,2-0,5 диаметра корпуса . (П 4 М

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) g (5II E 2 1 С 3 9 /О 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3314087/22-03 (22) 03.07.81 (46) 07.09.83. Бюл. Р 33 (72) Г. С. Клецель, М. В. Курленя, l0. A. Лебедев и Ю. A. Фишман (71) Всесоюзный ордена Ленина проектно-изыскательский и научно-иссле.; довательский институт "Гидропроект" (53) 622.289(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 318802, кл. Е 21 В 49/00, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

9 827787, кл. Е 21 С 39/00, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ И ЕСТЕСТВЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, содержащее фигурный стержень и установленный на стержне съемный цилиндрический корпус, состоящий из нескольких пуансонов, имеющих продольные пазы, образующие с пазами на стержне полости, в которых размещены эластичные камеры, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, пуансоны выполнены секционными по длине устройства и снабжены прокладками из пластичного материала, жестко прикрепленными к их наружным поверхностям.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я . тем, что длина секций равна 0,2-0,5 диаметра корпу- I са.

1040147

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования напряженного состояния и деформационных свойств массива горных пород.

Известно устройство для определения деформаций стенок скважины и напряжений в горных породах, содержащее съемный цилиндрический корпус, фигурный стержень с фланцами и эластичные измерительные камеры (1j. 10

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная невозможностью создания в измерительных- камерах высокого давления. 15

Известно также устройство для определения деформационных свойств и естественных напряжений массива горных пород, содержащее фигурный стержень с пазами и выступами и установленный на стержне съемный цилиндрический корпус, выполненный в виде нескольких секторных пуансонов, имеющих продольные пазы, образующие с пазами на стержне полости, в которых размещены эластичные иэмерительно-силовые камеры (2) .

Однако известное устройство не обеспечивает достаточной точности измерений в скважине обычного качества, так как при измерениях в ЗО скважинах с неровными стенками пуан соны контактируют с массивом в отдельных точках,. что ведет к значительным ошибкам при определении параметров массива. .35

Цель изобретения — повышение точности измерений в скважинах обычного качества.

Указанная цель. достигается тем, что в устройстве для определения 4О деформационных свойств и естественных напряжений массива горных пород, содержащем фигурный стержень с пазами и выступами и установленный на стержне съемный цилиндрический кор- 45 пус, состоящий из нескольких секторных пуансонов, имеющих продольные пазы, образующие с пазами на стержне полости, в которых размещены эластичные иэмерительно-силовые камеры, пуансоны выполнены секционными по длине устройства и снабжены прокладками иэ пластичного материала, жестко прикрепленными к наружным поверхностям.

Кроме того, длина секций равна

0,2-0,5 диаметра корпуса.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, размещенное в скважине обычного качества, на фиг. 2 - разрез А-A на фиг. 1; на фиг. 3 — узел 60 на фиг. 2 (в рабочем положении), на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 2 (прокладка выполнена без разделения на секции).

Устройство состоит из фигурного стержня 1, корпуса, образованного несколькими пуансонами 2, разделенными по длине на секции 3, эластичных иэмерительно-силовых камер 4, расположенных в полостях, образованных продольными пазами в стержне 1 и пуансонах .2. При этом концы камер

4 герметизованы штуцерами 5 в обоймах б, жестко скрепленных со стержнем 1. между камерой 4 и пуансоном

2.имеется прокладка 7 из листового упругого материала (сталь, бронза), Кроме того, каждый пуансой снаружи покрыт прокладкой 8 из пластичного материала (свинец) толщиной 1-3 мм.

Пуансон может быть выполнен с несколькими прокладками, покрывающими ,каждую секцию отдельно.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают устройство на заданное расстояние от устья скважины, через штуцеры 5 подают рабочую жидкость (минеральное масло, водномасляная эмульсия) в камеры 4, которые, увеличиваясь в объеме, плотно прижимают секции 3 к стенкам скважины, после чего давление в камерах 4 поднимают до уровня 3-4 ИПй, при котором свинцовые прокладки В, деформируясь, обеспечивают контакт по всей площади секций 3. Затем, если определяют естественные напряжения, гидросистему герметиэируют и наблюдают по манометру (не показан) за изменением давления в камере в течение двух-трех суток. Если определяют деформационные характеристики массива (модуль деформации и коэффициент Пуансона), то поочередно в одной из противоположной камер 4 поднимают давление несколькими ступенями до максимально возможного для данной породы или модификации устройства, фиксируя изменение объема всех пар, и по ним определяют указанные параметры. Прокладка 7 необходима для защиты камер 4 от вытекания меж- ду секциями пуансонов 2 или межцу ними и стержнем 1.

Описанное устройство позволяет испольэовать стандартные буровые скважины без дополнительной обработки и повышает точность измерений в таких скважинах, расширяет область применения устройства на породы, в которых невозможно пробурить скважины с гладкими стенками.

1040147

Рир Ф

Составйтель Л. Березкина

Редактор О. Черниченко Техред« И. Гайду

Корректор М. Демчик

Заказ 6849/35 Тираж:б03 Подписное

ВНИИПИ Государственного« комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4