Способ определения величин главных напряжений в массиве пород

 

Использование: контроль напряженного состояния горных пород в массиве. Сущность изобретения: на исследуемом участке массива определяют направление действия главных напряжений, бурят скважину, и в ее стенках прорезают две трещины в направлении главных напряжений, Нагружают стенки скважины в данных направлениях. Определяют нагрузку начала разрушения породы. Величины главных напряжений определяютизвыражения ffi.a 2 Р 1,2 arcsin ( r/l )/тг - Kic/Vjrl , где Pi,2 - величины нагрузки, при которой начинается разрушение, МПа; г - радиус скважины, м; 1 - половина длины трещины, м; Kic коэффициент трещиностойкости пород , МПа . М 2 ил.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4825938! 03 (22) 23.04.90 (46) 30.09.92. Бюл. № 36 (71) Карагандинский политехнический институт (72) Х.Халманов, M.Ê.Kàìèäåíoâ, Б,А.Тлеулин и У.С,Коянбаев (56) Влох Н.П. и Сашурин А,Д. Измерение напряжений в массиве крепких скальных пород. М.: Недра, 1970, с, 9-10.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1694894, кл, Е 21 С 39/00, 1989, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИН

ГЛАВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ПО. РОД

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения величин напряжений в массиве пород, .преимущественно крепких.

Известен способ определения главных напряжений в массиве горных пород, основанный на полной или частичной разгрузке исследуемого участка массива, Наиболее близким по технической сущности является способ определения величин главных напряжений, включающий установку в скважине нагрузочного устройства для направленного разрушения стенок, последовательное нагружение стенок скважины в двух взаимно перпендикулярных направлениях до их разрушения и определение давлений разрушения, Недостатком известного способа является его недостаточная точность,.

Это объясняется тем, что место разрушения стенок скважины может определяться не только расположением нагрузочного (57) Использование: контроль напряженного состояния горных пород в массиве. Сущность изобретения: на исследуемом участке массива определяют направление действия главных напряжений. Бурят скважину, и в ее стенках прорезают две трещины в направлении главных напряжений, Нагружают стенки скважины в данных направлениях.

Определяют нагрузку начала разрушения породы. Величины главных напряжений определяют из выражения (г1,2 = 2 P 1,2 агсэ п (гав! )11à — K(gl &l где Р1,2 — величины нагрузки, при которой начинается разрушение, МПа; г — радиус скважины, м; 1 — половина длины трещины, м; К с — коэффициент трещиностойкости пород, МПа . Чм, 2 ил, устройства, но и наличием дефектов структуры горных пород на поверхности скважины. ф

Кроме того, определить точную длину образовавшейся трещины затруднительно, так как в процессе выбуривания керна происходит рост трещины, например, из-за вибрации. Определение же длины образовавшейся трещины по длительности акустического импульса требует тарировки в лабораторных условиях, что также снижает точность.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем установку в скважине нагрузочного устройства для наПравленного разрушения стенок скважины, последовательное нагружение стенок скважины вдвух взаимно перпендикулярных направлениях до их разрушения и

-определение давлений разрушения, по ко1765397 торым устанавливают величины главных напряжений; предварительно определяют направления действия главных напряжений на исследуемом участке, в стенках скважины вдоль этих направлений выполняют две трещины, перпендикулярные поверхности скважины, нагружение стенок скважины производят в направлении действия определяемого главного напряжения до начала разрушения породы в вершине трещины, а величины главных напряжений определяют из выражения г

2 Р1,г агс п К

<т1,г — „ -- ; — (1) где Р,г — величины давлений нагрузочного устройства, при котором начинается разрушение нарезанных трещин, МПа;

r — радиус скважины, м;

1 — половина длины трещины, м;

Klc — коз )ициент трещиностойкости пород, МПа ч м

На фиг.1 представлен участок исследуемого массива с использованием предлагаемого способа (на участке известны направления действия главных напряжений); на фиг,2 — расчетная схема для определения величины 01.

Изобретение осуществляется следующим образом.

На исследуемом участке массива 1 определяют каким-либо известным способом направление действия главных напряжений

<71 и . Бурят скважину 2, в стенках которой по диаметру нарезают трещины 3 и 4. Плоскость трещины 3 перпендикулярна направлению действия о1, плоскость трещины 4— ог . В скважину 2 вставляют нагружающее устройство 5 так, чтобы в случае определения величины о1 усилия 6 были направлены в направлении действия a . При нагруженйи возрастающими усилиями стенок скважины 2 до величины Р1 произойдет рост трещины 3, Этот момент фиксируется по появлению сейсмоакустического импульса, после чего устройство 5 разгружают, ориен.- ... тируют в скважине 2 для определения вели5 чины а так, чтобы усилия 6 были ориентированы в направлении действия

0г, вновь нагружают до значения Рг, при котором произойдет рост трещины 4, который также фиксируется по появлению сейс10 моакустического импульса.

Формула изобретения

Способ определения величин главных напряжений в массиве пород, включающий установку в скважине нагрузочного устрой15 ства для направленного разрушения стенок скважины, последовательное нагружение стенок скважины в двух взаимно перпендикулярных направлениях до их разрушения и определение давлений разрушения, по ко20 торим устанавливают величины главных напряжений, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, предварительно определяют направления действия главных напряжений на исследуемом участке, в

25 стенках скважины вдоль этих направлений выполняют две трещины, перпендикулярные поверхности скважины, нагружение стенок скважины производят в направлении действия определяемого главного на30 пряжения до начала разрушения породы в вершине трещины, а величины главных напряжений определяют из выражения г

2 Р 1,г агсз1п—

I ic

,г— где Р,г — величины давлений нагрузочного устройства, при которых начинается разрушение нарезанных трещин, МПа;

r — радиус скважины, м;

40 t — половина длины трещины, м;

К с — коэффициент трещиностойкости пород, МПа ° v M

1765397

Составитель М. Камиденов

Техред М.Моргентал Корректор M.Òêà÷

Редактор 3.Ходакова

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

Заказ 3364 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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