Датчик для измерения модуля упругости горных пород

О П И С"А- Н,И Е 11724732И ЗОЬР Е 1 Ей И Я Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.03.80 53) УДК 622.831.372) Автор изобретения Г. И. Кулаков 71) Заявите Институт горного дела Сибирского отделения АН ССС 54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ГОРНЫХ ПОРОДвокруг форми 1Изобретение относится к области горного дела, точнее к устройствам для изучения физико-механических свойств и напряженного состояния горных пород.Известны фотоупругие датчики в виде 5 цилиндра с осевым отверстием, изготовленные из оптического стекла и устанавливаемые в скважине 111.Известен также фотоупругий датчик, выполненный в виде составного цилиндра, со О стоящего из двух соприкасающихся между собой полуцилиндров, изготовленных из разных оптически активных материалов, устанавливаемый в скважине и предназначснный для измерения модуля упругости 5 горных пород 21.Однако эти датчики не пригодны для измерения модуля упругости в крепких горных породах с необходимой для практических целей точностью и надежностью, так 20 как известные оптически активные материалы, из которых изготовлены цилиндры датчиков, обладают малой прочностью.Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений, 25Цель достигается тем, что датчик снабжен фотоупругим элементом, выполненным в виде кольцевого покрытия на одной из торцовых поверхностей цилиндра, причем диаметр кольцевого покрытия меньше, чем З 0 арпа.,етр цилиндрического элемента, а полуцилиндры цилиндрического элемента изготовлены из прочных материалов.На фиг. 1 схематично изображен датчик, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.Датчик выполнен в виде цилиндра, состоящего из полуцилиндра 1, изготовленного из прочного материала, например стали, и полуцилиндра 2, изготовленного из прочного материала, но с другим модулем упругости, чем первый полуцилиндр, например из алюминия. На одну из торцовых поверхностей полуцилиндров 1 и 2, обработанную до зеркального блеска, наклеены фотоупругие покрытия 3 и 4, выполненные в форме полудисков, но меньшего радиуса, чем полуцилиндры 1 и 2, С другой стороны к полуцилиндрам 1 и 2 приклеен соединительный диск 5.Датчик может быть снабжен осевым отверстием б для стабилизации оптической картины.При измерении датчик устанавливают в скважине, пробуренной в горной породе, и приклеивают к ее стенкам боковыми поверхностями полуцилиндров 1 и 2. При этом фотоупругие покрытия 3 и 4 остаются неприклеенными к стенкам скважины и не взаимодействуют с ними.При нагружении массива пород скважины ее стенки в процессе де724732 У,ф Ф Е. Борисова амышников оста витез Техред А Корректоры; Е, Осипова и 3. Тарасоваактор А. К ова Изд.208 Тираж 626 осударствепного комитета СССР по делам изобрстенп 113035, Москва, )К, Раушская иаб., д. 4/5Заказ 361/16НПО Пои Подписноеоткрытии пография, пр. Сапунова рования взаимодействуют с полуц 1;линдрами 1 и 2. В результате в них возни.: ут пряжения, величина которых зависит от соотношения модулей упругости поро-ы и ",. териала полуцилиндров и поэтому будет различной в том и другом полуцилипдрах. Соответственно напряжениям в полуцплпндрах 1 и 2 возникнут напряжения в приклеенных к их торцам фотоупругих покрытиях 3 и 4. Наблюдая оптическую картину в каждом из фотоупругих покрытий и сравнивая их между собой и с тарировочными образцами, судят о величине модуля упругости породы.Датчик следует ориентировать в скважине так, чтобы плоскость соприкосновения полуцилиндров совпадала с направлением одного из главных напряжений в породе. В этом случае значительно упрощается процесс тарирования датчиков. Формула изобретения Датчик для измерения модуля упругостигорных пород с осевым отверстием и зеркальным покрытием, включающий цилпнд.рический элемент из двух полуцилпндров, выполненных из материалов с разными модулями упругости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 5 что, с целью повышения точности и надекности измерений, датчик снабжен фотоупругим элементом, выполненным в виде кольцевого покрытия на одной из торцовых поверхностей цилиндра, причем диаметр 1 О кольцевого покрытия меньше, чем диаметрцилиндрического элемента, а полуцилиндры цилиндрического элемента изготовлены из прочных материалов. 15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сенук Д. П. Анализ работы фотоупругих датчиков при измерении напряжений вгорном массиве, - Сб. Измерение напряже 20 ний в массиве горных пород. Наука, 19 б 8,с. 93.2. Авторское свидетельство СССР533720, кл. Е 21 С 39/00, 04.12,73 (прототип).