Устройство для измерения параметров напряженного состояния грунта

 

Устройство для измерения параметров напряженного состояния грунта. Использование: в области измерительной техники, для измерения параметров напряженного состояния грунта при прохождении по нему сейсмовзрывных волн, вызванных взрывами . Сущность изобретения: устройство содержит три приемных элемента, оси которых расположены под углом 90°. Каждый приемный элемент состоит из диска, выполненного из резины и заполненного жидкостью , датчика давления. Один из приемных элементов выполнен с двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями, а два других с тремя пазами, каждый выполнен от периферии приемного элемента, при этом один паз каждого приемного элемента имеет длину до центра, а два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину, равную разности диаметра приемного элемента и длины одной прорези . При взрыве возникающие в грунте напряжения воздействуют через диск и жидкость на чувствительный элемент датчика давления. 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4856999/03 (22) 03.08.90 (46) 07.09.92. Бюл. гв 33 (72) В.И. Чекалин, В.В. Гуров и З.А, Чекалина (56) Авторское свидетельство СССР

М 301584, кл. G 01 (11/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

М 973835, кл. Е 21 С 39/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТА (57) Устройство для измерения параметров напряженного состояния грунта. Использование: в области измерительной техники, для измерения параметров напряженного состояния грунта при прохождении по нему сейсмовзрывных волн, вызванных взрываИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения параметров напряженного состояния грунта при прохождении по нему сейсмовзрывных волн, вызванных взрывами.

В настоящее время известны устройства для измерения параметров напряженного состояния грунта с использованием приборных скважин. В этих устройствах напряжение грунта на чувствительный элемент передается через жидкость.

Для измерения параметров напряженного состояния грунта применяют датчик давления по авторскому свидетельству М

301584. кл. G 01! 11/00.

ЯЛ 1760112 А1 ми. Сущность изобретения: устройство содержит три приемных элемента, оси которых расположены под углом 900. Каждый приемный элемент состоит из диска, выполненного из резины и заполненного жидкостью, датчика давления, Один из приемных элементов выполнен с двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями, а два других с тремя пазами, каждый выполнен от периферии приемного элемента, при этом один паз каждого приемного элемента имеет длину до центра, а два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину, равную разности диаметра приемного элемента и длины одной прорези. При взрыве возникающие в грунте напряжения воздействуют через диск и жидкость на чувствительный элементдатчика давления. 3 ил.

Этот датчик содержит тонкий слой иэ эластичного материала, например, реэины,пронизанный каналами, заполненными малосжимаемой жидкостью и соединенными с измерителем да вл ения.

Датчик давления помещается в приборную скважину, которая затем заполняется грунтоцементной смесью. Датчик позволяет измерять параметры напряженного состояния грунта на разных глубинах скважины.

Для получения более точной картины о характере напряженного состояния грунта в зависимости от направления относительно взрыва взрывчатого вещества (В В) в приборную скважину на заданных горизонтах, 1760112 как правило, устанавливают по три датчика с направлением чувствительных элементов под углом 90 друг к другу по осям х, у, z.

При такой установке датчики будут располагаться на разных горизонтах и сохранить их точное взаимное расположение приемных частей затруднительно, т.к. приходится ориентировать каждый прибор по отдельности. Все это вносит определенные погрешности в измерения и является недостатком данного датчика.

Кроме. того, процесс установки датчиков давления приходится повторять три ра-. за для измерения на одном горизонте и создавать для каждого датчика самостоятельную опорную забивку, что требует дополнительных затрат времени и материальных средств, Шестикомпонентный датчик напряжений, разработанный в отделении геодинамики взрыва Института геофизики им. С.И.

Субботина АН СССР, состоит из шести жестко скрепленных с помощью резьбовых. втулок и трубы однокомпонентных датчиков (1).

Тремя датчиками измеряют нормальные компоненты напряжений в произвольно выбранной системе координат х, у. z, а остальными — нормальные компоненты напряжений на трех площадках с нормалями

Fi)(I--1, 2, 3).

Наличие резьбовых втулок и трубы усложняет конструкцию датчика и увеличивает его размеры, что ведет к увеличению диаметра приборной скважины, а это вызывает дополнительные затраты. материальных средств и времени для установки датчиков, В качестве прототипа выбрано устройство для измерения давления в грунте по авторскому свидетельству М 973835, кл. Е

21 С 39/00.

Это устройство содержит корпус, три приемных элемента, расположенных подуг0 лом 90, датчики давления, размещенные в основании приемных элементов, заполненных жидкостью и закрытых мембранами из эластичного материала, пружинные скобы, резьбовые пальцы и резьбоаые втулки.

Наличие корпуса, резьбовых пальцев и втулок усложняет конструкцию устройства и увеличивает его размеры, что ведет к уаеличениюдиаметра приборной скважины, а это вызывает дополнительные затраты материальных средств и времени для установки датчиков, что является недостатком устройства.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и уменьшение габаритов за счет соединения приемных

25 элементов в общей центральной точке. Зто достигается тем, что в устройстве, содержащем при приемных эластичных элемента, заполненных жидкостью и расположенных под углом 900, датчики давления, закрепленные на каждом приемном элементе, один из приемных элементов выполнен с двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями, а два других с тремя пазами каждый, выполненными от периферии приемного элемента, при этом один паз каждого приемного элемента имеет длину до центра, а два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину, равную разности диаметра приемного элемента и длины одной прорези.

Существенными отличительными признаками от существующих устройств в известных технических решениях являются: приемные элементы выполнены с прорезями и пазами, что обеспечивает фиксацию приемных элементов и упрощает конструкцию устройства; выбор длин прорезей и пазов позволяет соединять приемные элементы в общей центральной точке, что обеспечивает минимальные размеры устройства.

Отличительные признаки отсутствуют у известных ранее подобных технических ре30 шений, что позволяет рассматривать ап> признаки, KGK соответствующие критерию

"существенные отличия".

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 — приемный элемент с

35 двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями; на фиг. 3 — приемный элемент с тремя пазами, выполненными от периферии приемного элемента.

Устройство для измерения параметров

40 напряженного состояния грунта включает. три приемных элемента, оси которых расположены под углом 90 и совладают с осями о ординат х, у, z. Камсдый приемный элемент состоит из диска 1, выполненного из резины

45 и заполненного жидкостью 2, датчика давления 3. Плотность жидкости подбирается близкой к плотности окружающего массива грунта. В качестве датчика давления может быть использован, например, индуктивный

50 датчик ДДИ-20, выпускаемый промышленностью.

Один из приемных элементов (см. фиг.

2) выполнен с двумя радиальными взаимно: перпендикулярными прорезями 4 длиной, 55 равной. например, 0,8 диаметра приемного элемента, а шириной, равной высоте приемного элемента. Два других приемных элемента (см. фиг. 3) выполнены с тремя пазами

5, 6, 7 длиной 0,2 и 0,5 диаметра приамного элемента. Такая форма приемных элемен1760112 тов получается при горячей вулканизации резины в пресс-форме.

Для измерения параметров напряженного состояния грунта устройство помещают в приборную скважину и заливают грунтоцементным раствором, При взрыве возникающие в грунте напряжения воздействуют через диск 1 и жидкость 2 на чувствительный элемент датчика давления 3. Сигнал от каждого приемного элемента по кабелю передается на соответствующую регистрирующую аппаратуру.

В организации-заявителе опытный образец, который подвергался испытанию, имел следующие характеристики: диаметр приемного элемента, мм — 100; высота приемного элемента, мм — 4; ширина прорези, мм — 4; длина прорези, мм -80; длина пазов, мм — 20, 20, 50.

Проведенные экспериментальные исследования разработанных устройств показали их высокую надежность в работе и полностью подтвердили положительный эффект, сформулированный в формуле предполагаемого изобретения, заключающийся в упрощении конструкции устройства и уменьшении габаритов.

Кроме того, за счет умен ьшения диаметра приборной скважины, из-за уменьшения размеров устройств, при неизменном диаметре и риемных элементов уменьшены вре5 менные и трудовые затраты на бурение скважин.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров

10 напряженного состояния грунта, содержащее три приемных эластичных элемента, "а"-полненных жидкостью и расположенных под углом 90О, датчики давления, закрепленные на каждом приемном элемен"à,,о т15 л ича ющееся тем,что, сцельюупрощения конструкции и уменьшении габаритов за счет соединения приемных элементов в общей центральной точке, один из приемных элементов выполнен с двумя радиаль20 ными взаимно перпендикулярными прорезями. а два других с тремя пазами каждый, выполненными от периферии приемного элемента; при этом паз каждого приемного элеме па имеет длину до центра, а

25 два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину, равную разности диаметра приемного элемента и длины одной прорези.

1760112 фиг. 2

Фиг. 5

Составитель Ю.Лупичева

Техред М.Моргентал Корректор М.Керецман

Редактор Г.Кулакова

Заказ 3167 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, 1 осква, Ж 35, Раушская наб., 4/5

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