Способ определения направлений действия главных напряжений в массиве горных пород

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 0 4 Е 2 С 39/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ И. Павловск ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Турчанинов И. А., Панин В. И. Геофизические методы определения и контролянапряжений в массиве, Л.: Наука, 1976.(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЙ ДЕИСТВИЯ ГЛАВНЫХ НАПРЯЖЕНИИ В гЧАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД, заключагогцийся в том, что в массиве,801413243 возбужлают уирхгие волны, измеряют скорости распространения волн по ряду направлений и о направлении действия главных напряжений судят по параметрам анизотропии пород в массиве, от.гичаюшийся тем, что, с целью повышения надежности и точности результатов, получаемых в массивах с естественной анизотропией, определяют положение элементов ее симметрии, измеряют скорости распространения упругих волн в направлениях, отклоненных от элемента симметрии на один и тот же угол, для каждой пары таких направлений вычисляют разность скоростей и по наибольшей ее величине выделяют направления, соответствугощие осям действия главных напряжений.143243 111111 И 1)И Зцк 11 з 7,1,. .к ЧЗ 1111 цЗН К"ГВС 1 Н.;1 И 11 ц)1; , "1 тц Г, .;,: . ; Изобретение относится к методам акустического контроля напряженного состояния твердых материалов и может быть использовано в горном деле и сейсмологии для диагностики и Определения цапраВлснцй действия горизонтальных тектонических напряжений в массивах горных пород, обладающих естественной анизотропией упругих свойств.Целью изобретения является повышение надежности и точности результатов, получаемых в массивах с естественной анизотропией.Спо 16 заклкчаегся в том, что в массиВах гор х цо нх 1 естественной анизотропцсй о 1;р .и,1 я;От положение элементов ее 5 сцчгчегрци, возбуждают упругие волны, изч"."1 Нг кор 1 тц распространения волн в нал 1 ни ях, 1; гклонецных от элемента симм 11, цц ц; одц и тот же угол, для каждой пары таких ц;1 пра влеций вычисляют разность скорот, й и по наибольшей ее величине выделя 1 от направления, соответствуюН 1 ис осям действия главных напряжений.В качестве элементов симметрии естествсццой ацнзотроциц массива может выступать: плоскость симметрии (плоскость ца цластования слоев, плоскость системы трещин, плоскость преимущестьецного разворота минеральных зерен и т.д.) и ось симметрии (перпендикуляр к плоскости слоев, сцстеме грещиц, плоскости преимущественного разворота минеральных зерен и т.д.),В способе используется эффект искажения симметрии естественной анизотроции массива под влиянием напряжений. Рассмотрим этот эффект на примере одно;о:1 з типов анизотропии, обусловленной тонкослоистостью массивов. Если в таком массиве отсутствуют напряжения, то симметрия его ацизотропии, как известно не может быть цижс гексагональной. Это означает, что если взяты два направления, равцоотклонецные на один и тот же угол от элементов сич О метрии (в данном случае это плоскость ца.пластования и перпендикуляр к цей). то скорости упругих волн в этих направлениях будут равны. Если то 51 кослоитый массив попадает в негидростатичс скос напряженное состояние (бх 6 ФЯ ) и гла 1 цые напряжения действуот цод улом к слоистости, то отмеченное выше равенство скоростей исчезнет. Из двух равноотклонеццых направлений одно, которое ближе к оси действия наибольшего напряжения, оудет иметь 50 болыпую, другое чецьшу 1 о скорость. Разница в скоростяхучегоч того, что в ИНапряженном сото 1 Иц 111 Ива скорости В этих ц;Нравлецц 51 х гыли равны, оудет характеризовать именно цапряже 1:цос состояние массива, а цс его еегествеццую анизотропцю. Таким образом, изчеряя ск рости Вдоль нескольких пар раццоотклоненных 1 от элеменгов симметрии) ь,правлений, можно выделить то направление, скорость в котором отличается от скорости н парном направлении на наибольшую величину и, соответственно, находится ближе всего к оси действия наибольшего главного напряжения.При 1 ер. Определение направлений действия главных напряже Нй осуп;ествляют на участке массива, обладающем естественной анизотропией упругих свойств за счет тонкой слоистости пород В его пределах. Направление просгирания слс 1 ев, выявленное в результате анализа геологического строения участка, принимают за нулевой азимут.Измерение скоростей распространения упругих волн производят в сеисчическом диапазоне частот с использованием стандартной среднечастотной сйсмической станции СМП 24 и приемццков СВ - 1 30. Приемники располагают; опарцо таким образом, чтобы азимут р 11 Н 1 рострацс ция волн ца каждый из приемнцкоц;т 1 ччался от азимута линии простирац 15: ОСВ 1 а Один и тот же угол. Например, ази;ут первого приемника А, = 80, азцму 1 1 цестцадцатого А 1 = +80, А -- .70, А 1 = +70", А --- 60, А,= 60", Ао = - 50А,з -- 50", А,=40 Л,=40 Ас= 30 А=ЗО А= 20, А 1 о =20, А, = - - 0, Аэ -- -10".Затем Возбуждают и 1 риничают сейсмические волны; гц ределяют времена распространения и скорости во;ш вдоль указанных направлении.,)ля каждой пары приемников (азимутов) вычисляю г разницу скоростей Ь 1 и выявляют тот нрисчник (азичут), скорость для которого превышает скорость на соответствующем парном приемнике ца наибольшую величину цо сравнению с Ь других пар. Этот азимут принимают за направление дей 1 твия одного из главных цапряжецц и. Д л 51 ч т 11 ц е ц ц 51 0 р и с ц т и р О в к и О с с. и г л а В - ных ци 1 с;1 ий асив аналогцчцыч образомсу тяют оцрсделенцс направления дейтцц ь орого главного напряжения. л этого приемники располагают по ази. мутям, равноотклоценным от перпендцку:яра к лцццц простцрани 51 ГОрол. ПроВодят измерения скоротей и выявляют приемник, скорость для которого меньше скорости на парном приемнике и Йэтой пары имеет наиоольшую абсолютную величину. Аз;. мут этого приемника принимают за азих 1) дс йствця второго главного напряжения Затем его утоНяОт с учетом результатов по пер вомх эта .ш рсделс ц и й, а .: же требоВанц 1.Ч ОО, " ТЬЦОСТЦ Г ВВНЬХ Нанон 5 К 11