Устройство для определения деформационных свойств и естественных напряжений массива горных пород

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования напряженного состояния и деформационных свойств массива горных пород.Известно устройство для определе ния деформаций стенок скважины и напряжений в горных породах, содержащее съемный цилиндрический корпус, фигурный стержень с фланцами и эластичные измерительные камеры 1. 10Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная невозможностью создания в измерительных камерах высокого давления. 15Известно также устройство для определения деформационных свойств и естественных напряжений массива горных пород, содержащее фигурный стержень с пазами и выступами и установленный на стержне съемный цилиндрический корпус, выполненный в виде нескольких секторных пуансонов, имеющих продольные пазы, образующие с пазами на стержне полости, в которых размещены эластичные иэмерительно-силовые камеры 2.Однако известное устройство не обеспечивает достаточной точности измерений в скважине обычного качества, так как при измерениях в 30 скважинах с неровными стенками пуансоны контактируют с массивом в отдельных точках,. что ведет к значительным ошибкам при определении параметров массива..35Цель изобретения - повышение точности измерений в скважинах обычного качества.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения 40 деформационных свойств и естественных напряжений массива горных пород, содержащемфигурный стержень с пазами и выступами и установленный на стержне съемный цилиндрический кор" 45 пус, состоящий из нескольких секторных пуансонов, имеющих продольные пазы, образующие с пазами на стержне полости, в которых размещены эластичные иэмерительно-силовые камеры, пуансоны выполнены секционными по длине устройства и снабжены прокладками иэ пластичного материала, жестко прикрепленными к наружным поверхностям.Кроме того, длина секций равна 0,2-0,5 диаметра корпуса.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, размещенное в скважине обычного качества, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 60 на фиг, 2 (в рабочем положении), на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг. 2 (прокладка выполнена без разделения на секции).Устройство состоит из фигурного стержня 1, корпуса, образованного несколькими пуансонами 2, разделенными по длине на секции 3, эластичных иэмерительно-силовых камер 4, расположенных в полостях, образованных продольными пазами в стержне 1 и пуансонах .2. При этом концы камер 4 герметизованы штуцерами 5 в обоймах б, жестко скрепленных со стержнем 1. между камерой 4 и пуансоном 2 имеется прокладка 7 из листового упругого материала (сталь, бронза), Кроме того, каждый пуансой снаружи покрыт прокладкой 8 из пластичного материала (свинец) толщиной 1-3 мм. Пуансон может быть выполнен с несколькими прокладками, покрывающими каждую секцию отдельно.Устройство работает следующим образом.Устанавливают устройство на заданное расстояние от устья скважины, через штуцеры 5 подают рабочую жидкость (минеральное масло, водно- масляная эмульсия) в камеры 4, которые, увеличиваясь в объеме, плотно прижимают секции 3 к стенкам скважины, после чего давление в камерах 4 поднимают до уровня 3-4 ИПй, при котором свинцовые прокладки В, деформируясь, обеспечивают контакт по всей площади секций 3. Затем, если определяют естественные напряжения, гидросистему герметиэируют и наблюдают по манометру (не показан) за изменением давления в камере в течение двух-трех суток. Если определяют деформационные характеристики массива (модуль деформации и коэффициент Пуансона), то поочередно в одной из противоположной камер 4 поднимают давление несколькими ступенями до максимально"возможного для данной породы или модификации устройства, Фиксируя изменение объема всех пар, и по ним определяют указанные параметры. Прокладка 7 необходима для защиты камер 4 от вытекания меж- ду секциями пуансонов 2 или межцу ними и стержнем 1.Описанное устройство позволяет испольэовать стандартные буровые скважины без дополнительной обработки и повышает точность измерений в таких скважинах, расширяет область применения устройства на породы, в которых невозможно пробурить скважины с гладкими стенками.1040147 91 7 Фир. Р Составйтель Л. Березкинаедактор О. Черниченко Техред И. ГайдУ Корректор М. ДемчикПодписное та ССС бд ктная, 4 иал ППП "Пат Заказ 6849/35ВНИИПИ Госупо делам113035, Москв Тираж:б 03ственного комиобретений и отЖ, Раушскаяют", г. Ужгород