Устройство для измерения напряжений в крепких корных породах

 

Изобретение относится к области горной промьгашенности и предназначено для измерения напряжения в массиве горных пород. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения погрешности, обусловленной концевыми эффектами. Устройство содержит толстостенный цилиндр (ТЦ) 1, длина которого соизмерима с диаметром , и два герм)етизирую1цих элемента (ГЭ) 2 и 3. На внутренней поверхности ТЦ 1 закреплены эластичные у/////////// ;-: - и т е г; Jt 13 5 7 Ю демпфирующие кольца (ЭДК) 7. Внутри ЭДК 7 с натягом размещены рабочие части ГЭ 2 и 3. Между фланцами ГЭ 2 и 3 и торцами ТЦ 1 установлены эластичные прокладки 8. В отверстиях фланцев ГЭ 2 и 3 размещены демпфирующие втулки 9, в которых установлены винты 10 для крепления ГЭ 2 и 3 к ТЦ 1. Внутри ТЦ 1 размещены измерительные тензометры 11 и 12 и компенсационный тензометр 14. При измерениях устройство приклеивается к стенкам скважины и ТЦ 1 деформируется вместе с породами. Деформации внутренней поверхности ТЦ 1 регистрируются тензометрами 11 и 12, которые поочередно подключаются к измерительному прибору. За счет ЭДК 7, прокладок 8 и втулок 9 все устройство можно рассматривать при расчетах, как открытий ТЦ 1. При одном и том же внешнем воздействии радиальные смещения внутренней поверхности открытого ТЦ 1 больше, чем закрытого, что позволяет повысить чувствительность устройства и точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 8 9 (Л 4ii СП Од сд ел N) /5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А2 (51)4 Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Q S 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ.ГКНТ СССР (61) 825945 (21) 4253408/23-03 (22) 01.06.87 (46) 07.02.89. Бюл. В 5 (71) Институт угля СО АН,СССР (72) В.В.Вербилов, Ф.Ф.Гаман, Г.И.Кулаков, В.Т.Сидоров и Н.Е.Яковлев (53) 622.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 825945, кл. Е 21 С 39/00, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯ)КЕНИЙ В КРЕПКИХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ (57) Изобретение относится к области горной промьппленности и предназначено для измерения напряжения в массиве горных пород. Цель изобретения— повьппение точности измерения за счет исключения погрешности, обусловленной концевыми эффектами. Устройство содержит толстостенный цилиндр (ТЦ)

1, длина которого соизмерима с диаметром, и два герметизирующих элемента (ГЭ) 2 и 3. На внутренней поверхности ТЦ 1 закреплены эластичные демпфирующие кольца (ЭДК) 7. Внутри

ЭДК 7 с натягом размещены рабочие части ГЭ 2 и 3. Между фланцами ГЭ 2 и 3 и торцами ТЦ 1 установлены эластичные прокладки 8. В отверстиях фланцев ГЭ 2 и 3 размещены демпфирующие втулки 9, в которых установлены винты 10 для крепления ГЭ 2 и 3 к

ТЦ 1. Внутри ТЦ 1 размещены измерительные тензометры 11 и 12 и компенсационный тензометр 14. При измерениях устройство приклеивается к стенкам скважины и TI(1 деформируется вместе с породами. Деформации внут" ренней поверхности ТЦ 1 регистрируются тензометрами i 1 и 12, которые поочередно подключаются к измерительному прибору. За счет ЭДК 7, прокла- док 8 и втулок 9 все устройство можно рассматривать при расчетах, как птк- С рытий ТЦ 1. При одном и том же внешнем воздействии радиальные смещения внутренней поверхности открытого

ТЦ l больше, чем закрытого, что позволяет повысить чувствительность уст- бфЬ ройства и точность измерений. 1 s.ï. (Д ф-лы, 2 ил. ©) 1456565

Изобретение относится к области горной промышленности и предназначено для измерения напряжений в массиве горных пород и является усовершен- ствованием известного устройства по авт. св. 9 825945.

Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет исключения погрешности, обусловленной 10 концевыми эффектами.

На фиг.. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - вид

А на фиг. 1 °

Устройство для измерения напряже- 15 ний в крепких горных породах содержит толстостенный цилиндр 1, длина которого соизмерима с диаметром, два герметизирующих элемента. Наружный диаметр рабочей части герметизирую- 20 щих элементов 2 и 3 меньше внутреннего диаметра цилиндра. На верхнем герметизирующем элементе 3 установлена плата 4 с контактами. 5 и разъемом 6.

Эластичные демпфирующие кольца 7 (на- 25 пример, резиновые) закреплены на внутренней поверхности цилиндра 1.

Внутри колец 7 с натягом размещены рабочие части герметизирующих элементов 2 и 3. Между фланцами герметизи- 30 рующих элементов 2 и 3 и торцами цилиндра 1 помещена эластичная прокладка 8 (например, резиновая). Демпфирующие втулки 9 (например, резиновые) размещены в отверстиях фланцев герметизирующих элементов 2 и 3.

Винты 10, размещенные в демпфирующих втулках 9, служат для крепления герметизирующих элементов 2 и 3 к торцам цилиндра 1, с которыми винты 10 40 связаны резьбой. Внутри цилиндра. 1 размещены измерительные тензометры

11, ориентированные в плоскости, перпендикулярной продольной оси прибора, измерительные тензометры 12, 45 отриентированные в направлении продольной оси устройства, и пластинка

13 с компенсационным тензометром !4.

Провода 15 от тензометров крепятся к штырькам 5. С другой стороны платы 4 к контактам 5,крепятся провода 15 от разъема 6. Полость В между платой 4 и разъемом 6 заливается герметиком (не показан).

Три тензометра 11 установлены по о окружности цилиндра 1 под углом 45 друг к другу, а два тензометра 12 а размещены под углом 90. друг к другу.

Чтобы исключить влияние модуля упругости породы на показания прибора, цилиндр 1, служащий чувствительным элементом устройства, выполнен иэ материала, модуль упругости которого больше модуля упругости породы «е менее чем в 4 раза, например иэ стали или латуни. Длина цилиндра 1 определяется исходя из удобства установки тензометров 11, 12 и 14, а также размерами герметизирующих элементов 2 и 3 и платы 4 с контактами 5.

Устройство работает следующим образом.

При измерениях устройство устанавливается в скважине, пробуренной в породе, и приклеивается к ее стенкам. При изменении напряженно-деформированного состояния породы вокруг скважины цилиндр 1 деформируется совместно со стенками скважины. Деформации внутренней поверхности стенок цилиндра 1 регистрируются тензометрами 11 и 12, при этом тензометры

11 реагируют на деформации цилиндра в плоскости, перпендикулярной оси прибора и скважины, а тенэометры 12 реагируют на деформации цилиндра в направлении оси прибора и скважины.

По показателям трех тензометров 11 определяют величину и направление двух. главных напряжений в плоскости, перпендикулярной от скважины, По показателям тензометров 12 определяют напряжение в плоскости, параллельной оси скважины.

Для снятия отсчетов по тензометрам как в процессе тарирования устройства, так и при измерениях, используется измерительный прибор, выполненный по мостовой схеме. Тензометры 11 и 12 совместно с компенсационным тензометром 14 поочередно подключаются к измерительному плечу прибора. Измерения проводят в следующей последовательности. После установки устройства в скважине и полного затвердевания клея по всем измерительным тензометрам берут начальные отсчеты. Затем, после изменения напряженного состояния породы, производят повторные отсчеты. По разности повторных и начальных отсчетов судят о величине напряжений в породе.

При расчетах устройство можно рассматривать как открытый толстостенный цилиндр за счет введения в его

145656.5

4 чувствительность устройства и точность измерений. конструкцию демпфирующих колец и в тулок из низ комодульно го эластично го материала. В этом случае радиальные смещения внутренней поверхности цилиндра рассчитываются по формуле

Формула изобретения

1. Устройство для измерения напряжений в крепких горных породах по авт. св. Â 825945, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения погрешности, обусловленной концевыми эффектами, оно снабжено эластичными демпфирующими кольцами, 15 укрепленными на внутренней поверхности цилиндра у торцов, при этом герметизирующие элементы установлены внутри эластичных демпфирующих колец с натягом.

2п 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено эластичными прокладками, отделяющими торцы цилиндра от фланцев герметизируюцих элементов, демпфирую25 щими втулками, размещенными в отверстиях фланцев герметизирующих элемен- тов, и винтами для крепления герметизирующих элементов, размещенных в демпфирующих втулках и связанных

Зб резьбой с торцами цилиндра. где Ц вЂ” радиальное смещение внутренней поверхности цилиндра;

P — давление, распределенное по внешней поверхности цилиндра;

Š— модуль упругости:материа-; ла цилиндра; р — коэффициент Пуассона материала цилиндра; г;», г — средний, внутренний и наружный радиусы цилиндра.

При одном и том же внешнем воздействии радиальные смешения внутренней поверхности открытого толстостенного цилиндра будут больше, чем закрытого, следовательно, повысятся

Составитель В.Петрушин

Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Редактор Л.Гратилло

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 75!9/28 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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