Способ определения направлений действия главных напряжений в массиве горных пород

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 Е 2! С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3940720/22-03 (22) 26.07.85 (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (71) Кольский филиал им. С. M. Кирова

АН СССР (72) С. И. Рубинраут, В. И. Павловский и A. А. Козырев (53) 622.1.528.09 (088.8) (56) Турчанинов И. А., Панин В. И. Геофизические методы определения и контроля напряжений в массиве. Л.: Наука, 1976. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЙ ДЕИСТВИЯ ГЛАВНЫХ НАПРЯЖЕНИИ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД, заключагощийся в том, что B массиве

ÄÄSUÄÄ 1418243 А 1 возбуждают l èð ï c волны, измеряют скорости распространения волн по ряду направлений и о направлении действия главHblx напряжений судят lго параметрам анизотропии пород в массиве, от.гичаюшийся тем, что, с целью повышения надежности и точности результатов, получаемых в массивах с естественной анизотропией, определяют положение элементов ее симметрии, измеряют скорости распространения упругих волн в направлениях, отклоненных от элемента симметрии на один и тот же угол, для каждой пары таких направлений вычисляют разность скоростей и по наибольшей ее величине выделяют направления, соответствугощие осям действия главных напряжений.

1413243 (3!)(!И((И 3;)ннн !37,) I «." «: .l) -! )! l

I (1)<)ll«l!» 1«ГВ(ll>l)) li(>lit i»;<(>l )) ) )..; Г) .. >> l I l .(!)! . >; ) ; >

Изобретение относится к методам акустического контроля напряженного состояния твердых материалов и может быть использовано в горном деле и сейсмологии для диагностики и определения направлений действия горизонтальных тектонически напряжений в массивах горных пород, обладающих естественной анизотропией упругих свойств.

13ель!0 изобретения является повышение надежности и точности результатов, получаемых в массивах с естественной анизотро»пей.

Спо«< 6 заклн>чаегся в том, что в массивах гор(,:,х по >0,1 « естественной анизотроtIIfc» 0!.,> .ц,!ягот»оложение элементов ее сич.,егрии, возбуждают упругие волны, изii("."ii<>i кор(н ти распространения волн в наtI;H л< ни их, <;гклоненных от элемента симiI(I, ип II од» и тот же угол, для каждой пары таких it i!ipdвлений вычисляют разность скоро«т, >, и пo наибольшей ее величине выделя!от направления, соответствую-!

1tH« осям действия главных напряжений.

В качестве элементов симметрии естественной аннзотропии массива может выступать; плоскость симметрии (плоскость на- 25

»ластования слоев, »лоскость системы трещин, »лоскость»реимущестьенного разворота минера lbflhlx зерен и т.д.) и ось симметрии (перпендикуляр к плоскости слоев, системс гре!цин, плоскости преимущественного разворота минеральных зерен и т.д.).

В способе используется эффект искажения симметрии естественной анизотропии массива под влиянием напряжений. Рассмотрим этот эффект на примере одно...о:1«

THHOB 3HH3OTpO»HH, Oбу C10B.BCHHOft слоистостью массивов. Если в таком массиве отсутствуют»апряжсния, то симметрия его анизотро»ии, как известно не может быть ниже гексагональной. Это означа T, что если взяты два направления, равноотклоненные Н3 один и тот же угол от элементов сич- 4О метрии (в данном случае эт<> плоскость»апластования и пери«»дикуляр к»ей). то скорости упруги во ill в этих на>(равле»< 46„+5 ) и гла 3»ые напряжения действун)т 1103, уfë.îì к слоистости, то отмеченное выше равенство скоростей исчезнет. Из двух равноотк Io»pkfffhlx направлений одно, которое ближе к оси действия наибольше о напряжения, оудет иметь 0 болыную, другoc ченьшуlo скорость. Разница в скоростях «учегоч того, что в »«напряженном с<>стоянии 13««ива скорости в этих и правлен!1ях < ыли рав»ы, оу (ет харакТ<. p èçî«3 1 ь им еll но I l3!1p51 жеl)! Н)е со«Toя I i è( массива, а нс его естественную анизотро»ию.

Таким образом, »«черня ск<.рости в (оль нескольких пар ра:чоотклоненных (от элеменгов симметрии) 1,>правлений, можно вы(елить то направление, скорость в котором отличается от скорости н парном направлении на наибольшую величину и, соответственiio, находится ближе всего к оси действия наибольшего главного напряжения.

При,>(ер. Определепи(направлений действия главных напряже>ий осу»;ествляют на участке массива, обладающем естественной анизотропией упругих свойств за счет rof;кой слоистости пород в егo пределах. Направление просгирания слоев, выявленное в результате анализа геологического строения участка. »ринимают за нулевой азимут.

Измерение скоростей распространения упругих волн производят в сейсчическом диапазоне частот с ис»ользованием стандартной среднечастотной «ей«мической станции СМП24 и приемников С — 1 30.

Приемники располагают; о»арно таким 00разом, чтобы азимут ра) i!nocTp3(ц !(ия волн на каждый из приемников;т.1» !ался от ази:)!УTd ЛИНИИ IIPОСТИРанl!5: )".. ОЕВ lid ОДИН И тoT же угол. Например.;-;ш,>ут первого приемника А, =--80, аз»му) шестнадцатого

А, = +80, А = — ---70, А„ = +70", А = — 60, А> = 00 Aî = — 50 ° А в = 00

А -— ---40, >>„=40 А(=- 30, А„=30

А„= ---20, А)<) =--- 20, А, = — -10"", А<) =- 10".

Затем 1303<;уждают и !!риничают сейсмические волны; <; pere;15IIoT времена распространения и скоро«ти волн вдоль указанны, направлени!1.,),.

>>1) и выявляют тот»рисчник (азичут), скорость для которого превышает скорость на соответствующеi парном приечнике на H3itбольшую величину !tO сравнению с h K друIHx пар. Этот азимут принимают за направление пей< твия одног0 и"-, главных напряжен и и.

ДГ!5! i"T<) IIICIIII51 ОРИ«» (»РОБКИ OC(H Г.1dBHbIx на I, . с!!ий «ча«сив(аналогичныч 06 разом <)«i.:.: !HI0T о»рсдсленttc»а»равления дей«твин орого главного напряжения.

1ля этого приемники pdctioлагают по азимутам, равноотклоненным от перпенднку-!яра K;i»fili» Ilp<)CTIipdHH5i НОр03. Проводят измерения скоро«тей и выявляют приемник, скорость для которого меньше скорости на парном»риемнике и и 3 этой пары имеет наиоольшую абсолк>тную величину. Аз» чут этого приемника принимают за азим) д(йствпя второго главного напряжения

Затем его уT<>»рсделений, а .-: же требов IIIH()÷ 06; . " . »1н «ти г.тавных HBllpH

)Н (" t l ..