Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах

 

1.-- !

j»«

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК

| !

t !,.-: -!

»«»»««l«: " "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ !

=- -:- - ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ! 4ЙЙмж «Мй»»»«»."й и» »»а « й»й «» »».»» »» »";»,"»»»»«»»,. =. «» =.=. =;. =.ч:. ф» . !..-,==,, ПРИ ГКНТ СССР

== ОП И САН И Е И ЗОБ Р !

""-"- - -.- -- -- К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь;«» |. »;«ы:,« »»м »@як »»»»»» Вн »« йе »ж ч»:»й .1 (61) 1629534 (21) 4827029/03 (22) 17,05.90 =-:«-= -::- --=*- (46) 15,07.92. Бюл. М 26, ..:=,:.-: (71) Институт угля СО АН СССР

:- —. --,- (72) В.В.Вербилов и Jl.M.Ðèñîâåð (53) 622.23.05 (088.8) :-..-=. --- (56) Авторское свидетельство СССР

М 1629534, кл. Е 21 С 39/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТАХ И ГОРНЫХ ПОРОДАХ

:::"-. ::=-"-:= -: (57) Использование . горное дело для измеренйя« йайр«яж»енного сос гоянйя массива из

:.— :, -. -": -" »скважин ii грунтах и горййх породах. Сущ -,,:.-;- мбст!ь изобретения; устройство для измере -- "-";--.- нйя й«ай ряж»е«ний в грунтах и горных породах

"--=--- содержит чувствительный элемент в виде пол«ого цилиндра с наклеенными на его

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для измерения .: .:найр«яж«ен»ного состояния массива из сква"." :. - жйн в грунтах и горн« йх породах."

Известно устройство для измерения на "-.—:-;--- —: йряжейий в грунтах и горных породах, со,:-"-- ;"=:- держащее чувствительный элемент (ЧЭ) в виде полого цилиндра с наклеенными на его внутренней поверхности тенэорезисторами ." (ТР), эластичныедемпфирующие кольца,установле«нные на торцах цилиндра и два гер: " "ме1«изирую@их элемвн«та (ГЭ); устройство

1: ::-. -";;- Снабжено штангой с рассредоточенными по ее длине зарядами взрывчатого вещества (ВВ) и цилиндрическим полым корпусом, разделенными перегородкой с отверстием на две камеры, одна из которых имеет осесимметричное отверстие в дне корпуса. а вторая сквозное, ортогойал«ьное-осй корпу» ЫЙ.«»«« =. «»«»., - ««. %»»»»»,« ФЬХ4"; М .»Ж.*М»»»;..« » В:.». - i:- »-»»»«-..-.- -:.

Я2 1747693 А2 (я)5 Е 21 С 39/00 ! t j()g

Г ф

- ° ..:; !,1 .ф. д, з 4 ° »Ф ф»«-",е»- <

2 внутреннюю поверхность тензорезисторами, который установлен:через эластичные кольца в двух герметизирующих элементах, Образованная сборка расположена в цилиндрическом полом корпусе, содержащем штангу с рассредоточенными по ее длине зарядами ВВ, При подрыве зарядов ВВ сборка выталкивается из корпуса и внедряется в стенки скважины, пройденной в массиве. Новым в устройстве является наличие оболочки иэ материала, характеристики упругости которого близки к характеристикам упругости исследуемого грунта, при этом оболочка охватывает наружную поверхность чувствительного элемента, ее торцы выполнены свободными, наружный диаметр равен наружному диаметру кольцевого режущего выступа герметизирующего элемента. 1 ил. са отверстие; в которой усТановлена с:воз можностью осевого перемещения штанга, ГЭ выполнены в виде стаканов, один из которых установлен с зазором внутри цилиндра и сцентрирован- относительно последнего демпфирующими кольцами, его открытый торец выполнен в виде кольцевого, со скошенными вйугрь кромками, режущего выступа, наружный диаметр которого равен наружному диаметру цилиндра, второй ГЭ охватывает донную часть первого ГЭ и жестко соединен с последним, а ЧЭ зажат между ГЭ через демпфирующие кольца, ЧЭ и ГЭ размещены с воэможностью осевого перемещения в свободной камере корпуса, при этом режущий выступ первого ГЭ установлен в отверстий дна корпуса, Недостатком устройства является несогласованность деформативных свойств его чЭ

1747693 (для измерения напряжений ЧЭ должен обладать максимальной жесткостью) с объектом контроля при измерении изменения напряжений в грунтах и слабых горных породах, Различие модуля упругости ЧЭ и модуля деформации грунта приводит к тому, что при изменении напряженного состояния объекта контроля после внедрения устройства возникает концентрация напряжений в прилегающей к устройству области, приводящая к уплотнению грунта, Целью изобретения является повышение точности измерений за счет обеспечения согласования деформационных характеристик ЧЭ и грунта или горной породы.

Поставленная цель достигаетСя тем, что устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах, cîäåðæàùåå ЧЭ в виде полого цилиндра с наклеенными иа его внутренней поверхности ТР, эластичные 20 демпфирующие кольца, установленные иа торцах цилиндра, и два ГЭ, согласно изобретению содержит штангу с рассредоточенными по ее длине зарядами ВВ и цилиндрический полый корпус, разделенный перегородкой с отверстием иа две .камеры, одна из которых имеет осесимметричное отверстие в дне корпуса, а вторая сквозное ортогональное оси корпуса отверстие, в котором установлена с возможностью осевого перемещения штанга, ГЭ выполнены в виде стаканов, один которых установлен с зазором внутри цилиндра и сцентрирован относительно последнего демпфирующими кольцами, его о крытый конец выполнен в виде кольцевого, со скошенными внутрь кромками, режущего выступа, наружный диаметр которого равен наружному диаметру цилиндра, второй ГЭ охватывает донную часть первого ГЭ и жестко соединен с последним, .а ЧЭ зажат между ГЭ через демпфирующие кольца, ЧЭ и ГЭ размещены с воэможностью осевого перемещения в свободной камере корпуса, прл этом режущий выступ первого

ГЭ установлен в отверстии дна корпуса, Предлагаемое устройство отличается тем, что оно снабжено оболочкой из материала, характеристики упругости которого близки к характеристикам упругости исследуемого грунта, при этом оболочка охватывает наружную поверхность чувствительного элемента, ее торцы выполнены свободными, наружный диаметр равен наружному диаметру кольцевого режущего выступа герметизирующего элемента, Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено устройство в рабочем положении, Устройство содержит корпус 1 с установленным в ием сборкой из ЧЭ 2 с наклеенными на его внутренней поверхности тензорезисторами 3 и первого ГЭ 4 и второго

ГЭ 5, сцантрированными относительно ЧЭ

2 эластичными демпфирующими кольцами

6. Наружная поверхность ЧЭ 2 по всей длине образующей охвачена оболочкой 7, наружный диаметр которой равен наружному диаметру режущего выступа ГЭ 4 и между ним и торцом оболочки 7 образован зазор А.

В корпусе 1 также расположена штанга 8 с рассредоточенными определенным образом по ее длине зарядами ВВ 9.

Устройство работает следующим образом, Производя подрыв заряда ВВ 9, ЧЭ 2, охватываемый оболочкой 7, внедряется в массив через стенки скважины. Процесс внедрения происходит следующим образом. Энергия продуктов взрыва выталкивает из корпуса 1 второй ГЭ 5, который скреплен с первым ГЭ 4 и сцентрированным на них ЧЭ 2 с оболочкой 7 через эластичные демпфисующие кольца 6, образуя сборку, виедряющуюся в массив за счет скалывания породы режущим выступом ГЭ 4 и заполнения породой внутренней полости ГЭ 4, причем для обеспечения внедрения наружный диаметр оболочки 7 должен быть равен наружному диаметру режущего выступа ГЭ 4.

Сборка замещает разрушенный участок массива и ЧЭ 2 получает на себя давление (напряжение) массива через оболочку 7, ЧЭ

2 деформируется за счет наличия воздушного гарантированного зазора между ним и ГЭ

4, образованным эластичными демпфирующими прокладками 6, при этом деформация внутренней поверхности ЧЭ 2 регистрируются тензорезисторами 3, соединенными кабелем с измерительным прибором (ие показано), Затем по специальной методике эти деформации расшифровываются с получением величин напряжений, Формула, изобретения

Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах по авт,св, N 1629534, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено оболочкой иэ материала, характеристики упругости которого близки к характеристикам упругости исследуемого грунта, при этом оболочка охтатывает наружную поверхность чувстви ельного элемента, ее торцы выполнены свободными, наружный диаметр равен наружному диаметру кольцевого режущего выступа герметизирующего элемента, а отношение наружного радиуса обола- ки к внутреннему ее радиусу опре- деля!oT из pdвенства

m +(1 — и )б(1 + и

m — 1

I!

I ю

1 !

j,,- .,:.,-,; .-...:, „. =. Еп,/(1 — у ! :: -::-;:: =:= "где m отн ! .-;.-., - му радиусу р- ко ошенив оболочк эффицие!

I ! ! ! ..- - ., :I, ! !

I !

Составитель

В, Вербилав

Редактор Н. Каменская Техред M.Mîpãåíòàë Корректор Э, Лончакова

Заказ 2483 Тираж Подписное

ВНЙИПИ«ГосударСтве«нного ко«митета rio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Пройзводственйо- издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

3 оболочки; ! е . . - : .- . . д ! 4ж .3;, ъ !

1 !

1 !,." .

I ! !.е -.:-." -; "; - -:;. уМ:-!

: -:. ":::. -:-=:- j

I !

I ! ! !

1 (.=..:: . л !

„: -..: .,;; р.,-;; - .. -; М= ! !

1 ! ! ! —.:: .- ".;" -"- у !

":" . "=" ":. л --"

; @ . t..

=;аФИ Ф .=. ь-=-..= р ч ЯВЯММрууЯах-- .фВВЬР ЛаайВ 4« зама-:.--.: .:У:.;:,=..=:::":":...л.;; «л ::=ж.- " ы

5 1747693 6 игр), Š— модуль упругости материала оболочки, МПа; нэружйого к внутренне - " " " ppp коэффицйент Пуассона контролии, мм, руемой среды (породы, грунта); нт Пуассона материала 5 Егр — модуль упруго ти контролируемой среды (породы, грунта), МПа.