Способ оценки напряженного состояния массива горных пород

 

Способ оценки напряженного состояния массива горных пород. Сущность: на исследуемом участке массива возбуждают упругие коле&ания, регистрируют сейсмические и сейсмоэлектрические колебания в точках заданного профиля и вблизи источника упругих колебаний, измеряют величины электрической напряженности сейсмоэлектрических колебаний и механического напряжения сейсмических колебаний , определяют по полученным данным относительную величину модуля сейсмоэ- Лектрической чувствительности, измеряют частоты максимумов спектральной плотности сейсмического сигнала в точке возбуждения других колебаний и в точках заданного профиля, определяют величину отношения этих частот и по изменению величины отношения частот судят о знаке объемной деформации пород. 1 ил. (Л С

COt03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,, Я „„1752951 А2 я)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "-,",,,", ;."=-".;.;,,- ";:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

Изобретение относится к горному делу, лебаний, определении по полученным дан- О предназначено для оценки напряженно-де- . ным относительной величины модуля сейс- Л формированного состояния массива оса- моэлектрическойчувствительности. автм дочных горных пород и является усовер- Однакоизвестныйспособработоспосошенствованием изобретения по авт:св. N. бен только в области упругих деформаций и )Р

1208241. :не обеспечивает контроль напряженно-де-

Известен способ оценки напряженного формированного состояния пород в области состояния массива горных пород, заключв- малых напряжений, а также вблизи и за ющийся в возбуждении упругих колебаний пределом прочности; поскольку предполав массиве, одновременной регистрации гает прямо пропорциональную связь между сейсмических и сейсмоэлектрических коле- напряжением ((7) и объемной деформабаний в точках заданного профиля, измере- . цией пород. Известно, также, что полные ния величины электрической напряжен- кривые напряжение-деформации имеют ности сейсмоэлектрических колебаний и ме- вид, представленный на чертежеь где введехаыического напряжения сейсмических ко- ны обозначения: я — поперечные, е„= (61) 1208241 (21) 4789535/03 (22) 07.02.90 (46) 07.08.92. Бюл. % 29 (71) Институт геотехнической механики АН

УССР (72) Б.М.Усаченко, С.И.Скрипочка, В,Н.Сергиенко и А.А.Кокорев (56) Яланский А.А., Скипочка С.И., Паламарчук Т.А. Контроль трещиноватости пород при их нагружении. Трещиноватость материалов и элементов конструкций. /Тезисы докл. Всесоюзн.конференции. — Житомир, 1985, ч. 2, с. 56.

Скипочка С.И. Сейсмоэлектрический эффект предельно напряженных пород.—

Изв. АН СССР, Физика Земли, 1989, М 5, с.

88-92.

Авторское свидетельство СССР

М 1208241, кл. Е 21 С 39/00; 1986.

2 (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО

СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД (57) Способ оценки напряженного состояния массива горных пород, Сущность: на исследуемом участке массива возбуждают упругие колебания, регистрируют сейсмические и сейсмоэлектрические колебания 8 точках заданного профиля и вблизи источника упругих колебаний, измеряют величины электричеСкой напряженности сейсмоэлектрических колебаний и механического напряжения сейсмических колебаний, определяют по полученным данным относительную величину модуля сейсмоэлектрической чувствительности, измеряют частоты максимумов спектральной плотности сейсмического сигнала в точке возбуждения других колебаний и в точках заданного профиля, определяют величину отношения этих частот и по изменению ве личины отношения частот судят о знаке объемной деформации пород. 1 ил.

1752951 дольные деформации. На начальной стадии роста напряжения (область 1) происходит уменьшение обьемной деформации, т.е, уплотнение пород, В области упругих деформаций (область II) действует закономерность, положенная в основу известного способа, В запредельной области напряжений (область 111) рост обьемной деформации происходит при одновременном уменьшении напряжения. С учетом этих закономерностей, а также того факта, что в реальном массиве горные породы подвержены воздействию объемного напряжения, приводящего к частичному запрещению поперечных деформаций и, следовательно, увеличению размеров области i за счет области И, можно сделать вывод об узком диапазоне работоспособности известного способа, Цель изобретения — расширение области контроля на все стадии изменения напряженно-деформировайного состояния за счет определения знака обьемной деформации пород.

Поставлеййая цель достигается тем, что в способе оценки напряженного состояния массива горных пород, включающем возбуждение упругих колебаний в массиве, регистрацию сейсмических и сейсмоэлектрических колебаний в точках заданного профиля, измерение величины электрической напряженности сейсмоэлектрических колебаний и механического напряжения сейсми ческих колебаний, определение по полученным значениям относительной величины модуля сейсмоэлектрической чувствительности, дополнительно в точке возбуждения упругих колебаний регйстрируют сейсмические колебания, измеряют.. частоты максимумов их спектральной плотности и сейсмоэлектрических сигналов в точках заданного профиля, определяют величину отношения этих частот и по изменению величины отношения частот судят о знаке обьемной деформации пород.

В основу предлагаемого способа положены следующие физические закономерности. С ростом количества трещин и их раскрытием, т.е. объемной деформации пород, происходит пропорциональное смещение в область более низких частот максимума спектральной плотности сейсмоэлектрического сигнала в точке приема относительно сейсмического в точке излучения упругих колебаний. Спектральные характеристики первичных сейсмических и сейсмоэлектрических колебаний в зоне возникновения сейсмоэлектрического эффекта совпадают, Способ осуществляется следующим образом, 50

Способ оценки напряженного состояния массива горных пород по авт.св, М

1208241, отличающийся тем, что, с целью расширения области контроля на все стадии измерения напряженно-деформированного состояния за счет определения знака обьемной деформации пород, в точке возбуждения упругих колебаний дополнительно регистрируют сейсмические колебания, измеряют частоты максимумов их спектральной плотности и сейсмоэлектрических сигналов в точках заданного профиМа исследуемом участке массива горных пород размещают измерительный профиль с фиксированными точками наблюдения, в которых устанавливают приемники

5 сейсмических и сейсмоэлектрических колебаний, подключаемые к многоканальной аппаратуре. Причем приемники сейсмоэлектрических сигналов подключают через блок полосовых, например третьоктавных, 10 фильтров со средними частотами f1,f2, fn

Осуществляют возбуждение упругих колебаний источников взрывного типа, вблизи которого предварительно устанавливают . дополнительный приемник сейсмических

15 колебаний, подключаемый к аппаратуре аналогично приемникам сейсмоэлектрических сигналов. Измеряют амплитуды электрической напряженности (Е) сейсмоэлектрического эффекта и механического напря20 жения (P) сейсмической волны, а также частоты с максимальным значением амплитуды сейсмического сигнала (от приемника, установленного в пункте возбуждения упругой волны) 11с и сейсмоэлектрического сигнала

25 fis в точке профиля. Определяют величину сейсмоэлектрической чувствительности

s=E/Р и параметр д =fic/f1ý, вычисляют отношения текущих к начальным значениям . s/s„ in д/до, По изменению s/so судят .об

30 изменении механического напряжения, а по изменению величины д/до — о характере деформации пород. Причем комбинация з/зо>1 и д/до>1 указывает на увеличение напряженного состояния пород в области

35 малых напряжений (область I), комбинация з/sp>1 и д/до<1 — в области упругих деформаций (область 11), а комбинация s/so<1 и д/д <1 указывает на уменьшение напряженного состояния пород за пределом прочно40 сти (область III).

В сравнении с известным предлагаемый способ расширяет область применимости на все стадии изменения напряженно-деформированного состояния.

Формула изобретения

1752951 ля, определяют величину отношения этих ниячастотсудятознакеобьемнойдеформачастот и по изменению величины отноше- ции пород.

Составитель С,Скипочка

Техред М,Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор Н,Яцола

Заказ 2743 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101