Способ определения напряжений в исследуемом объекте

 

Изобретение относится к способам для определения напряженного состояния массива горных пород при подземной разработке месторождений, строительстве подземных сооружений Цель изобретения - повышение точности при исследовании массива горных пород в процессе ведения горных работ На поверхности исследуемого объекта наносят две точки Затем между этими точками измеряют расстояние и делают вырез в виде щели. После формирования выреза вновь измеряют расстояние между этими их точками В вырез размещают датчик давления, заполняют пространство щели твердеющим материалом и вновь измеряют расстояние между точками. По полученным данным определяют напряжения в исследуемом объекте. Способ позволяет суммировать исходные напряжения и их приращения во времени, что значительно повышает точность измерений . 3 ил

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС ТИ IЕГКИХ

РI-.С1IÓБЛИК (sI>s G01 В 5/3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848468/28 (22) 09.07.90 (46) 30.10.92. Бюл. ¹ 40 (71) Институт горного дела (72) А.B.Çóáêîâ, О.B.Зотеев, А.В.Крутиков и

Ю.Г.Феклистов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 464778, кл. G 01 В 11/18, 1973.

Авторское свидетельство СССР

N- 1193454. кл. G 01 В 7/18. 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ИССЛЕДУЕМОМ ОБЪЕКТЕ (57) Изобретение относится к способам для определения напряженного состояния массива горных пород при подземной разработке месторождений, строительстве

Изобретение относится к области определения контроля напряженного состояния и может быть использовано для определения напряженного состояния массива горных пород в горном деле, при подземной разработке месторождений, а также при строительстве подземных сооружений, например, в гидротехническом строительстве и т.п.

Известен способ контроля напряженного состояния строительных объектов и горных пород, включающий закрепление в скважине с помощью напрягающегося при твердении материала фотоупругого датчика и последующее определение изменения напряжений поляриметром, Фотоупругие датчики весьма чувствительны даже к незначительным изменениям напряжений в массиве (0,1 МПа), позволяют определять не только количественную, но и качественную картину изменения напря„„5IJ 1772594 А1 подземных сооружений. Цель изобретения — повышение точности при исследовании массива горных пород в процессе ведения горных работ. На поверхности исследуемого объекта наносят две точки. Затем между этими точками измеряют расстояние и делают вырез в виде щели. После формирования выреза вновь измеряют расстояние между этими их точками. В вырез размещают датчик давления, заполняют пространство щели твердеющим материалом и вновь измеряют расстояние между точками. По полученным данным определяют напряжения в исследуемом объекте.

Способ. позволяет суммировать исходные напряжения и их приращения во времени, что значительно повышает точность измерений. 3 ил. женного состояния. Недостатками способа являются; во-первых, возможность определения только дополнительных изменений напряжений, а не их абсолютных значений, во-вторых. при использовании скважин диаметром 4 — 10.см необходимо знать модуль упругости пород на базе 15-50 см, чего не обеспечивают испытание образцов породы, Следовательно, на точность определения напряжений будет влиять погрешность определения модуля упругости породы, вызванная масштабным фактором.

Наиболее близким к изобретению является способ определения напряжений в исследуемом объекте, заключающийся в том, что измеряют расстояние между точками по поверхности исследуемого объекта, делают в нем вырез, после чего измеряют расстояние между теми же точками и нагружают объект, измеряют величину нагрузки, измеряют расстояние между теми же точками и

1772594

В щель 2 размещают расширяющийся при твердении материал 4 (фиг. 1 и 2). к примеру — быстратвердеющий расширяющийся глиназемистый цемент. В центре щели по оси измерения до начала схватывания цемента устанавливают датчик регистрации давления 5;.например, фотоупругий датчик.

В процессе расширения материала при его твердении снимают одновременно показания деформации щели па реперам, а па дат- . чику величину .давления, вызвавшего зту . деформацию, Таким образом, получают истинный модуль упругости породы, который используют для определения величины напряженного состояния с большой точно-, стью.

Целесообразно до.размещения твердеющего материала.рэсширить центр щели на величину, равную диаметру датчика давления (фиг. 1). Это позволяет создать одинаковые условия для расширения твердеющего материала за счет его:одинаковой толщины по всей щели и, следовательно. упростить последующий расчет напряженного состояния. По окончании затвердевания и распирания материала датчик давления используют для измерения напряжений в массиве:парад в процессе выделения горных работ на данном участке. . Поскольку при обработке результатов измерений по фцтоупругим датчикам также требуется как можно точнее определить модуль упругости породы в месте установки датчиков, предложенный метод позволяет существенно повысить точность измерения изменений напряжений беэ дополнительных затрат, Выполняется за счет совмещения двух методов: определения исходных (первоначэльных) напряжений в нетронутом массиве.и дополнительных, вызванных ведением.горных рабат.

15

40

1, 2) и снимают второй замер Uz, Разницу между замерами U = Uz — U> используют в дальнейшем при расчете исходного напря- 55 женного состояния в направлении, перпендикулярном плоскости щели.

В предложенном способе модуль упругости породы определяют следующим образом. нагружают объект, измеряют величину нагрузки, измеряют расстояние между точками на поверхности исследуемого объекта после ега нагружения и по полученным дан. ным определяют напряжения в исследуемом образце.

Однако этот способ не позволяет. определять величины главных напряжений, которые могут изменяться ва времени как по величине, так и по направлению, чта свойственно массиву горных пород в процессе ведения горных рабат.

Цель изобретения — повышение -точности при исследовании массива горных пород в процессе ведения горных рабат.

Поставленная цель достигается тем, чта в известном способе определения напряжений в исследуемом обьекте, заключэющемся в там, что измеряют расстояние между точками нэ поверхности исследуемого абьекта, делают в нем вырез, после измеряют расстояние между теми же точками и нагружают абьект, измеряют величину нагрузки, измеряют расстояние между тачками на поверхности исследуе- 25 мого абьекта после его нагружения, по полученным данным определяют напряжения исследуемого обьекта, вырез выполняют в виде щели бурением исследуемого абьекта, точки располагают на краях будущего выреза, нагрузку прикладывают к стенкам выреза путем введения в вырез напрягающегося при твердении материала, для измерения нагрузки используют фотоупругий датчик давления, который размещают в центре щели в материале перед твердением материала.

На фиг. 1 приведен конкретный пример реализации предложенного способа в массиве горных пород; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1; нэ фиг. 3 — разрез Б-Б нэ фиг. 1.

В стенке 1 горной выработки (фиг. 1, 2), расположенной в массиве горных пород вне эоны влияния очистных работ, до выбуривания щели 2 бурят. шнуры 3 (фиг, 3), глубиной

7-10 см, в которых фиксируют реперы и снимают начальный замер между ними U>.

Расстояние между реперами определяется техническими условиями и составляет обычно 15 — 25 см. Затем между реперами выбуривают плоскую разгрузочную щель 2 (фиг, Формула изобретения

Способ определения напряжений в исследуемом обьекте, заключающийся в том, чта измеряют расстояние между точками на поверхности исследуемого объекта, делают в. нем вырез, после чего измеряют расстояние между теми же точками и нагружают объект, измеряют величину нагрузки, измеряют расстояние между точками на поверхности исследуемого обьекта после его нэгружения, по полученным данным определяют напряжения в исследуемом объекте. о т л и ч а ю щ и и c ÿ тем. что, с целью повышения точности при исследовании массива горных пород в процессе ведения горных рабат, вырез выполняют в виде щели бурением исследуемого объекта, точки располагают на краях будущего выреза, нагруз1772594 ку прикладывают к стенкам выреза путем введения в вырез напрягающегося при твердении материала, для измерения нагрузки используют фотоупругий датчик давления, который размещают в центре щели в материале перед твердением материала.