Способ определения деформаций массива горных пород

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД в условиях плоского деформированного состояния на участках, представленных горными породами однородного состава, включающий измерение удельного электрического сопротивления горных пород в массиве,отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения деформаций, определяют главные компоненты тензора удельного сопротивления, а деформации массива горных пород f2 Ej вычисляют по формулам гг -1 11 f. 11 главная компонента тензора где f 11 удельного электросопротивления в направлении, соответствующем перпендикуляру к плоскости деформирования; j N р - главные компоненты тензора удельного электросопротивления соответствующие направлениям плоскости деформирован я .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 15ц E 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H ABT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

УХ

L 22

Ši — -1;

1 „1

Е - -1, Г Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И OYHPblTHA (21) 3381006/22-03 (22) 08. 01 . 82 (46) 30.10.84. Бюл. У 40 (72) В.В. Дырдин, В.В. Иванов, Б.Г. Тарасов и А.Н. Зюзин (71) Кузбасский политехнический институт (53) 622.35(088.8) (56) 1. Кораблев А.А. Современные методы и приборы для изучения напряженного состояния массива горных пород. М., Наука, 1969, с. 66-101.

2. Ямщиков В.С. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. М., МГИ, 1977, с. 75-79 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМА.ЦИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД в условиях плоского деформированного состояния на участках, представленных горными породами однородного состава, включающий измерение удельного электрического сопротивления горных пород.„SU„„1121427 A в массиве, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения деформаций, определяют главные компоненты тензора удельного с опротивле ния, а дефо рмации мас сив а горных пород Г и вычисляют по формулам где — главная компонента тензора 11 удель ного эле к трос опротивления в направлении, соответствующем перпендикуляру к плоскости деформирования; м p — главные компоненты тензора

22 ЭЭ удельного элек тросопротивления соответствующие направ- лениям плоскости деформирования . фрау

IawL

1121427 поненты тензора удельного сопротивления, а деформации массива горных пород с и F вычисляют по формулам г 22 б = — -! 11

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при определении деформаций массива горных пород в условиях плоского деформирования на участках, представленных горными породами однородного состава.

Известен метод определения деформаций массива горных пород по изучению, поперечных и продольных деформаций скважин, пройденных в данном массиве .

Деформации скважин измеряют деформометрами, которые предварительно помещают в измерительные скважины Г1 3.

Метод пРименим при долговременных измерениях и при измерениях на больщих площадях в условиях сухих скважин и соответствия метрологических характеристик деформометров физико-механическим характеристикам горной породы. При необходимости измерения деформаций на ограниченном. участке в определенный момент времени он неприменим, если заблаговременно не прошли скважину в исследуемом массиве и не установили в ней деформометр.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения деформаций массива горных пород в условиях плоского ! еформированного состояния на участках, представленных горными породами однородного состава, включающий изме-35 рение удельного электрического сопротивления горных пород в массиве.

Данный способ основан на корреляционной зависимости между удельным электросопротивлени6м массива горньк 40 пород и его напряжению — деформированным состоянием 23.

Однако на величину удельного электросопротивления горных пород оказывает влияние влажность, трещино-45 ватость и другие факторы, что снижает точность определения деформаций.

Цель изобретения — повышение точности

Указанная цель достигается тем, 50 что согласно способу определения деформаций массива горных пород в условиях плоского деформирования на участках, представленных горными породами однородного состава, вклю- 55 чающему измерение удельного электрического сопротивления горных пород в массиве, определяют главные комгде Еги Ез — деформации массива в глав нык напр авле ниях — главная компонента тенэо11 ра удельного электросопротивления в направлении, соответствующем перпендикуляру к плоскости деформирования; р и у — главные компоненты тенэора гг 3> удельных электросопротивлений, соответствующие направлениям плоскости деформирования.

На фиг. 1 показана схема измерения составляющих тензора удельного электросопротивления параллельно оси ОХ ; на фиг. 2 — то же, под углом 70 к оси OZ

Способ реализуется следующим образом.

В исследуемом массиве бурят три параллельные скважины »а необходимую глубину таким образом, чтобы линии, соединяющие устья этих скважин, образовали прямой угол, причем линия, соединяющая скважины О и 1, должна быть перпендикулярна к плоскости деформирования. Измерение удельного электрического сопротивления (УЭС) массива в скважинах производят по схеме потенциал-зонда, т.е ° электроды В и П заземляют в удаленной точке, а электроды А и М помещают в исследуемые скважины.

Измерительный электрод M помещают в скважину О, а питающий электрод А— в сважину 1 (фиг. 1). Перемещая одновременно электроды в скважинах через 15-25 см измеряют ток 1 и разность потенциалов Л 9 . Затем электрод M помещают в скважину 2, а электрод А - a скважину О и производят измерение как и в предыдуших скважинах. Третье измерение производят в скважине О. Электроды А и !"! укрепляют на непроводящем штоке д иной

1,5 м и, перемещая их по c êíàæèí», производят аналогичные изм»p(иия.

Четвертое измерение прои. вопят »о

1121427

О1 ог 9

3 2

01(- 6

3 схеме, когда электрод М помещен в скважину 2, а электрод А — в скважину О, таким образом, чтобы угол между горизонталью и линией, соединяющей электроды А и М, составлял 60 . Перемещая .одновременно электроды с тем же шагом, производят измерения тех же параметров, что и в предыдущих случаях.

Определение деформаций массива 10 осуществляют по следующим формулам

C0S c(, f 5г tl Qf, 1 2

Е=

922

2 P1Ä

cos 2

C0S Ы,-ф Яегг С

2 . 2

Р =

933

Р11

1, cos 2* — деформации массива в

3 главных направлениях 2 20 и 3, а компоненты тенэора УЭС определяются из формул

07) ) о„0 У c0s 2

rpe f2 и

Положительным эначе ниям о..2 и отвечают сжимающие напряжения, отрицательным — растягивающие; 4. — угол, ! который составляет с осью OZ глав25 ное нормальное направление тенэора

УЭС, соответствующим значению

Поскольку деформация Е в направлении оси ОХ равна нулю, то р„ в этом направлении соответствует удельному

30 электросопротивлению в разгруженном состоянии массива, с которым следует сравнивать УЭС нагруженных участков массива.

Экономический эффект от изобретения обусловлен более высокой точностью определения деформированного состояния горных пород, что позволяет рационально проводить крепление выработок.

911

22 ог

9ы

01. 2

ill 2c(, где еУР,еvоД(г Дооо с/.-г sin d.)

8%Я bV (g соз2aL- y Sin d, 01 02 01, 01 01 00

1 = — arCt 2 ° 2

1 г о ((р -г„)егоге (Tг у "" е

-е сое 8)I где R,R,R< — расстояния между

60 о1 02 электродами помещаемыми в соответствующие скважины; и aV> — результаты четвертого измерения.

Цифрами у букв 1 и д Ч отмечены номера скважин, между которыми измерялся данный параметр.

1121427

Фиг2

Составитель Г. Алексеева

Редактор А. Долини4 Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Синицкая.

Заказ 7951/26 Тирак 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г; Ултород, ул. Проектная, 4