Способ определения полных напряжений в горных породах

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл,Е 21 С 39/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытии(088,8) Дата опубликования описания 250180(71) Заявитель Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ Изобретение относится к способам измерения напряжений в горных породах.Известны способы измерения напряжений в массиве горных пород методом разгрузки, методом разности давлений, методом буровых скважин, геофизическими методами 1 .Недостатками указанных способов являются их сложность и в большинстве случаев недостаточная точность.Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ определения полных напряжений пород, включающий бурение измерительной скважины и параллельно ей, по крайней мере, одной разгрузочной скважины 2. При этом по деформациям измерительной скважины, вызванным бурением разгрузочной скважины, судят о полных напряжениях в горной. породе.Основные недостатки этих способов в том, что в случаях, когда направления действия главных напряжений в породе неизвестны, разгрузочную скважину приходится располагать произвольно относительно этих направлений, в результате чего точность измерений оказывается низкой, Кроме того, дляпересчета замеренных деформацийпороды требуется специально определять модуль упругости и коэффициентПуансона породы в месте измерения,что усложняет измерения.Целью изобретения является упрощение способа и повышение точностиизмерений.Это достигается тем, что в измерительную скважину устанавливаюткольцевой фотоупругий датчик напряжений и по оптической картине, возникающей за счет бурения разгрузочной скважины, определяют направленияглавных напряжений в породе, послечего бурят вторую измерительную скважину, параллельную первой, в которуюустанавливают кольцевой Фотоупругийдатчик напряжений, затем вблизи второй измерительной скважины параллельно ей бурят, по крайней мере, ещеодну дополнительную разгрузочную скважину в направлении одного из главныхнапряжений в породе, после чего попоказаниям второго фотоупругого датчика определяют величину главныхнапряжений в массиве,На чертеже приведено расположениеизмерительных и разгрузочных скважин711287 Формула изобретения в случае бурения по одной разгрузочной скважине у каждой иэ измерительных,Сущность способа заключается втом, что в месте измерений, .напримерв стенке горной выработки, бурят двеизмерительные скважины 1 и 2, располагая их в одинаковых условиях относительно исследуемого поля напряжений (на одинаковой, высоте от кровлии почвы, на одинаковую глубину ит.п.) . Расстояние между скважинами1 и 2 выбирается иэ условия, чтобыисключить их взаимное влияние однуна другую, так и влияние дополнительных скважин, пробуриваемых у однойиэ них на другую. В измерительной 5скважине 1 устанавливают кольцевойфотоупругий датчик напряжений 3,приклеивая его к ее стенкам. Аналогичный датчик 4 устанавливают в скважине 2 и приклеивают к стенкам послед ней. Затем вблизи измерительной скважины 1 бурят разгрузочную скважину5, что приводит к перераспределениюнапряжений в породе вокруг скважины1 с установленным в ней датчиком 3. д 5Вследствие этого в последнем возникают механические напряженияпропорциональные полным напряжениям в породе. По наблюдаемой в датчике 3оптической картине, обусловленнойвозникшими в нем напряжениями, опрецеляют направления главных напряженийв породе, например, путем сравнения наблюдаемой оптической картины с наборомстандартных фотографий такой же картины, полученных при лабораторном тарировании,По направлению меньшего из главных напряжений, действующих в породе, бурят дополнительную разгрузочную скважину 6 вблизи измерительной 40скважины 2, В результате вызванногоэтим перераспределения напряженийи породе в датчике 4 возникают напряения, пропорциональные полным напряжениям в пороце. По оптической картине в этом датчике судят о величиненапряжений в массиве горной породы,ПосколЬку дополнительная разгру-зочная скважина б расположена отно-ительно измерительной скважины 2.-ак, что линия, соединяющая их центры, совпадает с направлением меньшего главного напряжения в породе, тодатчик 4 оказывается в области наибольших концентраций напряжений,вызванных бурением разгрузочной скважины б и поэтому в нем возникаютнаибольшие возможные в данных ус-.Рловиях напряжения. Это позволяетболее точно определить величину напря-жений в породе,Точность измерений можно дополнительно повысить, если бурить не одну дополнительную разгрузочную скважину б, а две такие скважины, располагая их по разные стороны от измерительной скважины 2 на одинаковомот нее расстоянии,Способ определения полных напряжений в горных породах, включающийбурение измерительной скважины и параллельно ей, по крайней мере, одной разгрузочной скважины, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощеняя способа и повышения точности измерений, в измерительную скважину устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений и по оптической картине, возникшей за счет бурения разгрузочной скважины, определя -ют направления главных напряженийв породе, после чего бурят вторуюизмерительную скважину, параллельнуюпервой, в которую устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений,затем вблизи второй измерительнойскважины параллельно ей бурят, покрайней мере, еще одну дополнительнуюразгрузочную скважину в направленииодного иэ главных напряжений в породе, после чего по показаниям второгофотоупругого датчика определяют величину главных напряжений в массиве.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кораблев А.А. Современные методы и приборы для изучения напряженного состояния массива горных пород.М., Наука, 1969, с. 13-14,2. Авторское свидетельство СССР9368402, кл. 21 С 39/00, 03.03.70,ЦНИИПИ Зак аз 89 79/2 3Тираж 626 Подписное Филиал ППП Патент,г. Ужгород, ул. Проектная,4