Способ измерения механических напря-жений b массиве горных пород

 

Союз Советсннв

Соцнапнетнчеаинк

Ркпубпии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >846736 (61.) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) 3as e o 09 ° 10. 79 (21) 2830448/22-03 с присоединением заявки М (5I)M, Кл, Е 21 С 39/00

Гевудврстввввьй квнвтет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.81 Бюллетень Рй 26

Дата опубликования описания 18 .07 .81 (5З) llew 622.35 (088,8) ао делан кзабратений в открытий (j2) Авторы изобретения

С. В. Кузнецов и Е. В.„ Савостьянов.

Институт проблем комплексного освоения недр

АН СССР

1 (?1) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

В МАССИВЕ ГОРНЬ)Х ПОРОД

Изобретение относится к технике измерения механических напряжений и может быть использовано прн исследовании и оценке напряженного состояния нелинейно-деформируемых упруго-: пластических сред, преимущественно массивов скальных пород.

Известен способ измерения напряжений грунта, включающий установку марок на боковой поверхности @унда10 мента, измерение расстояния между ними, образование между марками разгрузочной щели и установку в ней силовоэбудительного устройства, по усилию которого после прорезания вер-, тикальных сквозных щелей судят о напряжениях (1), Недостатком этого способа является невозможность его применения для определения напряжений на большом рас-щ стоянии от свободных поверхностей, в частности в глубине массива горных пород на большом расстоянии от поверхности выработки.

Известен также способ измерения механических напряжений в массиве горных пород путем измерения давления рабочего тела в полости компенсатора с подвижной плоской передающей площадкой помещенного в контролируеyw *o y (2)

Однако данный способ может быть использован только для определения величин приращения напряжений, а не для определения напряжений, существовавших в среде до установки компенсатора, что снижает точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что и массиве бурят по направлению к контролируемой зоне исследовательскую скважину, а из ее забоя в контролируемой зоне проходят соосную с ней измерительную скважину и размещают в ней тенводатчики для контроля за осевой деформацией массива, затем устанав730 4 заниям тензостанции за характером деформирования разгружаемой эоны, с помощью насоса 9 давление жидкости в полости компенсатора 4 изменяют

V таким образом, чтобы поддерживать ис» ходные показания тензостанции, а следовательно, и исходную деформацию участка в направлении продольной оси.

Разгрузочную щель бурят на глубину, равную 3"5 диаметрам скважины 2.

По полученному в результате таких измерений установившемуся давлению в полости компенсатора 4, площади передающей площадки и площадки сечения разгружаемой контролируемой зоны судят о средних нормальных напряжениях.

Использование предложенного спосо4 ба измерения механических напряжений обеспечивает по сравнению с иэвестньачи возможность измерения исходных напряжений на большом расстоянии от . свободных поверхностей; более высокую точность измерений, так как одновременное положение операций разгрузки и создание компенсатором компенсационного давления исключает изменение деформационных свойств разгружаемого участка среды в направлении прилоаения этого давления, в результате чего увеличивается точность измерения напряжений; возможность проводить измерения напряжений в горных породах в тех случаях, когда при использовании известных способов происходит разрушение керна. формула изобретения

3 846 ливают компенсатор на забой исследовательской скважины, после чего контролируемую зону разгружают от действующих в ней напряжений, одновременно давлением рабочего тела компен5 сатора воздействуют на передающую площадку до первоначальных показаний тензодатчиков и по давлению рабочего тела компенсатора судят о нормальных напряжениях в массиве, а l0 также тем, что контролируемув зону разгружают от действующих в ней напряжений бурением кольцевой щели, соосной с измерительной скважиной.

На чертеже представлена схема осу- д ществления способа.

Для измерения механических напряжений в массиве I горных пород бурят исследовательскую скважину 2 большого диаметра, а из ее забоя — соосную с ней измерительную скважину 3 малого диаметра. Компенсатор 4, типа гидродомкрата, состоящий из корпуса 5, днище которого является передающей

tIJIolllanKoA, устанавливают ца забоИ 25 скважины 2; Шток 7 фиксируется в скважине 3 таким образом, чтобы обеспечить неподвижность поршня 6 относительно точки фиксации. Полость компенсатора 4, заключенная между корпусом 5 и поршнем 6 н заполненная рабочим телом, в данном случае жидкостью, соединена с манометром 8 и насосом 9 таким образом, что это не препятствует работе бурового оборудования. Для контроля за осевой деформацией раэгружаемой контролируемой зоны на стенку скважины 3 наклеивают тензодатчики и подключают их к тензостанции (на чертеже не показаны).

Измерение нормальных напряжений осуществляют следующим образом.

Насосом 9 в полости компейсатора создают начальное избыточное давление Р, обеспечивающее плотное при45 жатие передающей площадки.к забою скважины 2. Величину начального избыточного давления Р выбирают равной

0,4-0,6 от ожидаемого исходного напряжения в контролируемой зоне. Для массивов горных пород вне зоны влияния горных выработок Pä =0,4-0,5 Н, - где " — средний удельный вес горных пород, Н вЂ” расстояние до дневной поверхности. После создания избыточного давления Го контролируемую so ну разгружают бурением кольцевой щели 10 и при этом, следя по покаСпособ измерения механических напряжений в массиве горных пород путем измерения давления рабочего тела в полости компенсатора с подвижной плоской nepepающей площадкой, помещенного в контролируемую зону, о тл и ч а в шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в массиве бурят по направлению к контролируемой зоне исследовательскую скважину, а из ее забоя в контролируемой зоне проходят соосную с ней измерительную скважину и размещают в ней тенэодатчики для контроля за осевой деформацией массива, затем устанавливают компенсатор на забой исследовательской скважины, после чего контролируемую зону раэгрукают от действующих в ней напряжений, одновременно давлением рабочего тела компенсатора воздействуют иа передающую площадку до первоначальных показаний тенэодатчиков и по давлению рабочего тела компенсатора судят о нормальных напряжениях в массиве.

2. Способ по п.l, о т л н ч а ющ н и с я тем, что контролируемую

846730 ь зону разгружают от действующих в ней напряжений бурением кольцевой щели, соосной с измерительной скважиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

У 417711, кл. С Ol М 3/10, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 246131, кл. С 01 Ь I/02, 1970 (прототип).

Составитель Е. Борисова

Редактор Л. Повхан ТехредН.Ковалева КорректорВ. Вутяга

Заказ 5414/44 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

II3035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент ° r. Ужгород, ул. Проектная,4