Деформограф

 

09) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5Р Q 01 Y 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2807557/18-25 (22) 10.08.79 (46 ) 07.09.. 83. Бюл. М 33 (72) Е.И. Шемякин и Г.И. Кулаков (71) Институт горного дела Сибирско-, го отделения AH СССР (53) 550.834(088.8) (56) 1. Латынина Л.А. Кармалеева P.Ì.

Леформографические измерения. М., "Наука", 1978. с. 8-10.

2.Авторское свидетельство СССР

В 575595, кл. 0 01 V 1/18, 1976 (.црототип). (54 ) (57 ) ДЕФОРМОГРАФ, содержащий тру бу с зеркалом,расположенным на одном конце,и регистрирующее устройство, о тл и ч а ю шийся тем,что,с целью повышения информативности измерений, труба выполнена из оптически чувствительного материала и приклеена к стенкам скважины, задняя торцовая поверхность трубы выполнена со скосом в виде конуса и обе,ее торцовые по, верхности снабжены зеркальным слоем с кольцевыми прозрачными промежутками.

1040444

20

30

40

Изобретение относится к области сейсмометрии и может быть использовано для регистрации деформаций и напряжений земной коры, в том числе предвестников землетрясений.

Известны устройства для измерения деформаций земной коры, основанные на наблюдении эа изменением расстояния между двумя точками земной коры с помощью эталонной меры длины и датчика перемещений. B качестве эталонной меры при этом используется штанга иэ плавленного кварца, один конец которой жестко крепится к породе 1) .

Однако такие устройства измеряют только одну компоненту перемещений и имеют невысокую чувствительность °

Известен деформограф для измерения упругих линейных деформаций земной коры, содержащий трубу, изго товленную из кварцевого стекла, один конец которой жестко закреплен, а свободный конец контактирует с преобразователем, выполненным в виде датчика часового типа с зеркальцем (2) ..

Известный деформограф позволяет измерять только линейные деформации и не пригоден для одновременного измерения всех компонент тензора деформаций в заданной плоскости, а также не позволяет замерять направление и величину главных деформаций малой величины.

Цель изобретения — повышение информативности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в деформографе, содержащем трубу с зеркалом, расположенным на одном конце, и регистрирующее устройство, труба выполнена из оптически . чувствительного материала и приклеена к стенкам сважины, задняя торцо" вая поверхность трубы выполнена со скосом в виде конуса и обе ее торцовые поверхности снабжены зеркальным сло- 45 ем с кольцевыми прозрачными промежутками .

Повышение информативности достига, ется за счет одновременного измерения направления и величины главных деформаций малой величины, действующих в заданной плоскости.

Труба деформируется совместно со стенками скважины и окружающей породой, в результате в ней возникают внутренние механические напряжения.

Картина распределения последних по поперечному сечению трубы характеризуется двумя взаимно перпендикулярными осями симметрии, которые совпадают с направлениями главных деформаций, действующйх в плоскости, нормальной оси скважины. Наблюдая в поляризованном свете узор, соответствующий этим напряжениям .по направлению осей симметрии узора судят о направленчях главных деформаций или главных напряжений, а по концентрации напряженийв трубе —. о величине деформаций или напряжений в породе. Наличие скоса на одной иэ торцовых поверхностей трубы и зеркальных покрытий с кольцевыми просветами в них на обеих торцовых поверхностях трубы позволяет обеспечить многократное движение луча света в материале стенок трубы, что позволяет увеличить получаемый сигнал при измерениях малых деформаций.

На фиг. 1 представлен деформограф, общий вид; на фиг. 2 - труба, общий вид; на фи г. 3 — зеркальное покрытие.

Деформограф представляет собой трубу 1, размещенную в скважине 2, пробуренной в породе между двумя камераьы 3 и 4. По внешнему контуру труба .1 приклеена к стенкам скважины

2 с помощью слоя 5 клея. По концам трубы 1 размещена поляризационно-регистрирующая установка, состоящая из блоков 6 и 7. В блоке 6 смонтированы источники света 8 и поляризационный фильтр 9, в блоке 7 - поляризационный фильтр 10 и приемно-регистри" рующее устройство 11.

Труба 1 изготовлена иэ прозрачного оптически чувствительного материала, например оптического стекла. Торцовая поверхность трубы 1 со стороны приемного блока 7 выполнена со скосом 12 в виде усеченного конуса с малым углом при -основании и снабжена эер" кальным покрытием 13. Передняя торцовая поверхность снабжена зеркальным покрытием 14. Оба зеркальных покрытия имеют кольцевые просветы 15.

Последние на заднем зеркальном слое

13 сдвинуты по отношению просветов на переднем зеркальном слое 14.

Деформограф работает следующим образом.

В процессе деформирования породы совместно сней деформируется и труба

1. В ней возникают механические напряжения, характер распределения которых в поперечном сечении трубы 1 определяется величиной и направлением действия главных деформаций .или напряжений в породе. При этом оси симметрии узора картийы распределения напряжений в стенках трубы совпадают с направлениями дей.ствия главных деформаций в окружающей породе.

Съем информации осуществляется с помощью поляризованного луча 16 света. Луч 16 от источника 8 света проходит через поляриэационный фильтр

9 и в виде поляризованного луча проходит в стенку трубы 1 через кольцевой просвет 15 в зеркальном ggoe 14 переднего конца трубы 1. Проходя через стенку трубы, этот луч разлагается на два луча вследствие оптичес10404 44

Составитель Т.Райкова

Редактор Н.Кешеля Техред T.Ìàòî÷êà Корректор A.Çèìîêîñîâ, Заказ 6924/50 Тираж 710 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 кой анизотропии материала трубы, обусловленной механическими напряжениями в ней. Эти лучи распространяются с разными скоростями. Приобретае- мая ими разность хода пропорциональна напряжениям в материале трубы. Дойдя до второго зеркального слоя 13, луч 16 . отражается от него и вследствие скоса 12 идет под некоторым углом к своему прежнему направлению, пока не вернется к зеркальному слою 14. 10

Здесь луч, благодаря смещению кольцевых просветов 15 на зеркальных слоях 13 и 14, попадает на зеркальный участок, отражается и возвращается назад к зеркалу 13. На некотором эта-)5 пе Луч попадает в просвет 15 в зеркале 13 и, дойдя..через поляризационный фильтр 10, дает интерференционную картину, которая фиксируется в регй» стрирующем устройстве 11. Анализируя интерференционную картину, определяют направление и величину главных деформаций или главных напряжений .в породе.

Чувствительность деформографа обеспечивается подбором длины и толщины стенок трубы 1 и числом отражений луча света внутри стенок трубы.

Предлагаевйй деформограф позвОляет одновременно замерять величину.и направление главных деформаций иссле-З0 дуемого сейсмического сигнала в породе. Он также может быть использован для определения величины и направления главных напряжений в породе. В ! последнем случае жесткость трубы должна превышать жесткость пороши.

Деформограф позволяет проводить более детальные исследования закономерностей деформирования земной коры при землетрясениях и других динамических воздействиях.Он может исполь зоваться при изучении .деформаций земной коры в периоды, предшествующие землетрясению, а также для исследования приливных деформаций и напряжений в земной коре. При измерении приливных деформаций или напряжений длина трубы деформографа должна выбираться из условия обеспечения чувствительности.по деформациям не ниже

10 8 . При концентрации напряжений в. стенках трубы порядка 2 ° 10 кгс/см

1и использовании, рядовых оптических стекол для изготовления трубы, длина последней должна быть не менее 3 M при двух-трехкратном проходе луча.

Использование предлагаемого деформографа позволит упростить исследования малых сейсмических деформаций в тех случаях, когда необходима информация о всех компонентах тензора деформаций.