Способ определения деформаций горных пород и устройство для его осуществления
Изобретение относится -к измерительной технике и может быть использовано при измерении деформаций горных пород в условиях наличия градиента температур по глубине скважины. Цель изобретения - повышение точности измерения деформаций за счет учета температурных деформаций мерных штанг и введения соответствующей поправки в результат измерения. Для этого измеряют интегральную температуру по длине каждой мерной штанги 3. Устройство снабжено закрепленным на каждой штанге 3 по всей ее длине терморезистивным датчиком 7 температуры, а фиксаторы 5 штанг 3 выполнены в виде приводимых в действие от винтовой пары рычажно-клиновых механизмов с распорными элементами. При этом гайка фиксатора 5 соединена с подвижным клиновым элементом и с подвижным шарниром одного из рычагов , опора вращения винта соединена с неподвижным клиновым элементом, и с неподвижным шарниром другого рычага, а распорный элемент - шарнирно соединен с общим шарниром обоих рычагов . Изобретение позволяет повысить точность измерения деформаций горных пород за счет более надежного крепления фиксаторов в скважине и учета изменения температуры каждого участка скважины. 2 с.п.ф-лы, 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУВЛ!!К
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4416844/28 (22) 15.03.88 (46) 15.12.93 Бюп. N!! 45-46 (75) Чайкин E.Ì.; Рязанцев Г.Е.; Зверев А.Б.; Усов В.И. (73) Государственный союзный проектный институт (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ
ГОРНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измеритепьной технике и может быть испопьзовано при измерении деформаций горных пород в условиях наличия градиента температур по глубине скважины. Цель, изобретения — повышение точности измерения деформаций за счет учета температурных деформаций мерных штанг и введения соответствующей поправки в результат измерения. Дпя этого измеряют интегральную температуру по длине каждой (В) SU (11) 1б30452 А3 (51) 5 G0185 30 мерной штанги 3. Устройство снабжено закрепленным на каждой штанге 3 по всей ее длине терморезистивным датчиком 7 температуры, а фиксаторы
5 штанг 3 выполнены в виде приводимых в действие от винтовой пары рычажно-кпиновых механизмов с распорными элементами При этом гайка фиксатора 5 соединена с подвижным клиновым эпементом и с подвижным шарниром одного из рычагов, опора вращения винта соединена с неподвижным клиновым элементом,и с неподвижным шарниром другого рычага, а распорный эпементшарнирно соединен с общим шарниром обоих рычагов. Изобретение позволяет повысить точность измерения деформаций горных пород за счет бопее надежного крепления фиксаторов в скважине и учета изменения температуры каждого участка скважины. 2 с.п.ф — пы, 5 ип.
1630452
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении деформаций горных пород в условиях наличия градиента температур по глубине скважины, Цель изобретения — повышение точности измерения деформаций за счет учета температурных деформаций мерных штанг и введения соответствующей поправки в результат измерения.
На фиг.1 показано предлагаемое устройство, опущенное в скважину„на фиг.2 — 4— соответственно сечения А — А, Б — Б,  — В на фиг.1; на фиг.5 — кинематическая схема рычажно-клинового механизма с распорным элементом, Устройство для измерения деформаций горных пород содержит корпус 1 с неподвижными марками 2 по числу секций устройства и нескольких секций для измерения деформаций горных пород на разных глубинах, каждая из которых включает в себя мерную штангу 3, защитную трубу 4, охватывающую штангу 3, фиксатор 5, закрепленный на конце мерной штанги 3 и соединенный с концом защитной трубы 4, подвижную марку 6, закрепленную на свободном конце мерной штанги 3, терморезистивный датчик 7 в виде обмотки из медной проволоки, размещенной по всей длине защитной трубы 4, и общий для всех секций измеритель перемещения концов мерных штанг 3 относительно корпуса 1 (на чертеже не показан), Фиксатор 5 каждой секции выполнен в виде закрепленного на конце защитной трубы 4 винта 8 с гайкой 9 и опорой 10 вращения, двух шарнирно соединенных между собой рычагов 11 и 12, подвижного и неподвижного клиновых элементов 13 и 14 распорного элемента 15, шарнирно соединенного с общим шарниром обоих рычагов 11 и 12. Гайка 9 соединена с подвижным клиновым элементом 13 или выполнена за одно целое с ним. Опора 10 вращения винта 8 соединена с неподви>кным клиновым элементом 14. Свободные концы рычагов 11 и l2 шарнирно соединены соответственно с подвижным и неподвижным клиновыми элементами 13 и 14, Способ осуществляют следующим образом, В пробуренную в горных породах скважину, например, ступенчатого профиля через отверстие в корпусе 1 опускают секции устройства, Корпус 1 закрепляют в устье скважины, Затем фиксаторы 5 секций последовательно закрепляют в скважине на требуемой глубине. Для этого опускают защитную трубу 4 и мерную штангу 3 с фиксатором 5 в сложенном состоянии на требуемую глубину и поворачивают защитную трубу 4 так, чтобы гайка 9 перемещалась по винту 8 в направлении опоры 10 вращения винта 8. При этом распорный элемент 15 перемещается в направлении стенки скважины, а подвижный клиновой элемент 13 скользит по неподви>кному клиновому элементу 14, отгибая его в сторону противопо"0 ложной стенки скважины, При касании распорным элементом 15 и неподвижным . клиновым элементом 14 стенок скважины происходит фиксация положения защитной трубы 4 по глубине скважины, а при дальнейшем расклинивании фиксатора 5 возникает натяг, предохраняющий фиксатор от смещения при изменении температуры горных пород в месте его установки. Аналогично первому фиксатору 5, соединенному с самой длинной защитной трубой 4, закрепляют фиксаторы 5 других секций в порядке убывания их длины, Измерителем перемещения измеряют расстояния между концом каждой мерной штанги 3 и корпусом 1, для чего используют базовые поверхности подвижной и неподвижной марок 6 и 2 каждой секции.
Измеряют также сопротивление каждого терморезистивного датчика 7, При
30 дальнейших измерениях по изменению сопротивления терморезистивного датчика 7 определяют среднее интегральное измененйе температуры по длине соответствующей секции и с учетом известного
35 температурного коэффициента линейного расширения материала мерной штанги 3 и ее длины находят значение температурной деформации этой штанги, Измеряют изменение расстояния между базовыми поверх40 ностями подвижной и неподвижной марок 6 и 2 и вычитают из него найденное значение температурной деформации штанги 3. Полученный результат характеризует абсолютное перемещение сечения скважины, в
45 котором установлен фиксатор 5, относительно устья скважины. Для определения деформаций отдельных слоев вычитают алгебраически значения перемещений отдельных сечений, расположенных на границах исследуемых слоев, Изобретение позволяет повысить точность измерения деформаций горных пород за счет более надежного крепления фиксаторов в скважине и учета изменения температуры каждого участка скважины, вызывающего соответствующее изменение длины мерной штанги. (56) Авторское свидетельство СССР
N 371432, кл. 6 01 С 15/04, 1971.
1630452
Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве, Под
Формула изобретения
1, Способ определения деформаций горных пород, заключающийся в том, что в исследуемом массиве горных пород бурят скважину, устанавливают в скважине несколько мерных штанг с фиксаторами на концах, закрепляют фиксаторы на заданных расстояниях от устья скважины и изеряют температуру в скважине и перемещения концов мерных штанг относительно мерной базы у устья скважины, по которым определяют деформации горных пород, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют ин- 2О тегральную температуру по длине каждой мерной штанги и формируют поправки на их температурные удлинения, а деформации горных пород определяют с учетом значений поправок. 25
2. Устройство для определения деформаций горных пород, содержащее корпус, ред. В.Д, Большакова. — М,: Недра, 1976, с.59-61. мерные штанги с охватывающими их защитными трубами и фиксаторами на концах и измеритель перемещения концов мерных штанг относительно корпуса, отличающееся тем, что, с цельЮ повышения точности и надежности, оно снабжено термореэистивными датчиками температуры, каждый из которых закреплен соответственно на одной из мерных штанг по всей ее длине, фиксаторы выполнены в виде винтов с гайками и опорами вращения и рычажно-клиновых механизмов с распорными элементами, у каждого из которых винт соединен с соответствующей защитной трубой, гайка соединена с подвижным клиновым элементом и с подвижным шарниром одного иэ рычагов, опора вращения винта соединена с неподвижным клиновым элементом и с неподвижным шарниром другого рычага, а распорный элемент шарнирно соединен с общим шарниром обоих рычагов. 630452
ФигХ
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Редактор Г.Бельская
Заказ 3352
Составитель Н.Тимошенко
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Филь
Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
