Деформограф

А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 8 ц.6 0 АНИ й ЕНИЯ ОБРЕТЛЬСТВУ РСКОМУ СВИД( б 8 3Кулаковла Сибирско 3, Бюл. Ммякин и Г,Ит горного дАН СССР(088. 8) ина Л,А, К еские измес, 8-10. е свидетелО 01 Ч 1/ рмалее ения. М ство СССР8, 1976 4 Ъ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 2807557 (22) 10,08,7 (46) 07.09,.8 ( 72) Е.И, Ше ( 71) Институ го отделения (53) 550,834 (56) 1, Латы Леформографи "Наука ф, 19 72.Авторск 9 575595, кл (.црототип). 54)(57) ДЕФОРМОГРАФ,содержащий тру- у с зеркалом,расположенным на одном конце,и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что,с целью повы щения инФормативности измерений, труба выполнена из оптически чувствительного материала и приклеена к стенкам скважины, задняя торцовая поверхность трубы выполнена со скосом в виде конуса и обе,ее торцовые поверхности снабжены зеркальным слоем с кольцевыми прозрачными промежуткам1040444 10 15 20 25 Труба 1 изготовлена иэ прозрачного оптически чувствительного материала,З 0 например оптического стекла. Торцовая 35 40 50 60 Изобретение относится к области сейсмометрии и может быть использовано для регистрации деформаций и напряжений земной коры, в том числе предвестников землетрясений.Известны устройства для измерения деформаций земной коры, основанные на наблюдении эа изменением расстояния между двумя точками земной коры с помощью эталонной меры длины и датчика перемещений. В качестве эталонной меры при этом используется штанга иэ плавленного кварца, один конец которой жестко. крепится к породе 1 .Однако такие устройства измеряют только одну компоненту перемещений и имеют невысокую чувствительностьИзвестен деформограф для измерения упругих линейных деформаций земной коры, содержащий трубу, изго товленную из кварцевого стекла, одинконец которой жестко закреплен, асвободный конец контактирует с преобразователем, выполненным в видедатчика часового типа с зеркальцем2 .,Известный деформограф позволяетизмерять только линейные деформациии не пригоден для одновременногоизмерения всех компонент тензорадеформаций в заданной плоскости, атакже не позволяет замерять направление и величину главных деформациймалой величины,Цель изобретения - повышение инФормативности измерений,Поставленная цель достигаетсятем, что в деформографе, содержащемтрубу с зеркалом, расположенным на одном конце, и регистрирующее устройство, труба выполнена из оптическичувствительного материала и приклеена к стенкам сважины, задняя торцо"вая поверхность трубы выполнена со скосом в виде конуса и обе ее торцовые поверхности снабжены зеркальным слоем с кольцевыми прозрачными промежутками . Повышение информативности достига,ется за счет одновременного измерения направления и величины главных деформаций малой величины, действующих в заданной плоскости,Труба деформируется совместно со стенками скважины и окружающей породой, в результате в нейвозникают внутренние механические напряжения. Картина распределения последних по поперечному сечению трубы характеризуется двумя взаимно перпендикулярными осями симметрии, которые совпадают с направлениями главных деформаций, действующйх в плоскости, нормальной оси скважины. Наблюдая в поляризованном свете узор, соответствующий этимнапряжениям .по направлению осейсимметрии узора судят о направленчях главных деформаций или главных напряжений, а по концентрации напряжений"в трубе - . о величине деформаций илинапряжений в породе. Наличие скосана одной иэ торцовых поверхностейтрубы и зеркальных покрытий с кольцевыми просветами в них на обеихторцовых поверхностях трубы позволяет обеспечить многократное движениелуча света в материале стенок трубы,что позволяет увеличить получаемыйсигнал при измерениях малых деформаций,На фиг. 1 представлен деформограф,общий вид; на фиг. 2 - труба, общийвид; на Фиг. 3 - зеркальное покрытие.Деформограф представляет собойтрубу 1, размещенную в скважине 2,пробуренной в породе между двумякамераьы 3 и 4. По внешнему контурутруба .1 приклеена к стенкам скважины2 с помощью слоя 5 клея, По концамтрубы 1 размещена поляризационно-регистрирующая установка, состоящаяиз блоков 6 и 7. В блоке 6 смонтированы источники света 8 и поляризационный фильтр 9, в блоке 7 - поляризационный Фильтр 10 и приемно-регистри" Рующее устройство 11,поверхность трубы 1 со стороны приемного блока 7 выполнена со скосом 12в виде усеченного конуса с малымуглом при основании и снабжена эер"кальным покрытием 13. Передняя торцовая поверхность снабжена зеркальным покрытием 14, Оба зеркальных покрытия имеют кольцевые просветы 15. Последние на заднем зеркальном слое13 сдвинуты по отношению просветовна переднем зеркальном слое 14.Деформограф работает следующимобразом.В процессе деформирования породы совместно сней деформируется и труба 1. В ней возникают механические напряжения, характер распределения которых в поперечном сечении трубы 1 определяется величиной и направлением действия главных деформаций .или напряжений в породе, При этом оси симметрии узора картийы распределения напряжений в стенках трубы совпадают с направлениями дей.ствия главных деформацийв окружающей породе,Съем информации осуществляется с помощью поляризованного луча 16 света. Луч 16 от источника 8 света проходит через поляриэационный фильтр 9 и в виде поляризованного луча проходит в стенку трубы 1 через кольцевой просвет 15 в зеркальном даже 14 переднего конца трубы 1, Проходя через стенку трубы, этот луч разлагается на два луча вследствие оптичес1040444 оставитель Т.Р ехред Т.Маточк ов ктор А.Зимокосов еда кто еля 924/50 Тираж 710 ВНИИПИ Государствеиног по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Зака Подписное омитета СССР открытий ушская наб., д. 4/5йРа Филиал ППП "Патент".,Г. Ужгород, ул, Проектна кой анизотропии материала трубы, обусловленной механическими напряжениями в ней, Эти лучи распространяются с разными скоростями. Приобретае- мая ими разность хода пропорциональна напряжениям в материале трубы, Дойдя до 5 второго зеркального слоя 13, луч 16 отражается от него и вследствие скоса 12 идет под некоторым углом к своему прежнему направлению, пока не вернется к зеркальному слою 14. 10 Здесь луч, благодаря смещению кольцевых просветов 15 на зеркальных слоях 13 и 14, попадает на зеркальный участок, отражается и возвращается назад к зеркалу 13. На некотором этапе Луч попадает в просвет 15 в зеркале 13 и, дойдя,.через поляризационный Фильтр 10, дает интерференционную картину, которая фиксируется в регй . стрирующем устройстве 11. анализируя интерференционную картину, определяют направление и величину главных деформаций или главных напряжений.в породе.Чувствительность деформографа обеспечивается подбором длины и толщины стенок трубы 1 и числом отражений луча света внутри стенок трубы.Предлагаемяй деформограф позвОляет одновременно замерять величину.и направление главных деформаций иссле-З 0 дуемого сейсмического сигнала в породе. Он также может быть использовандля определения величины и направления главных напряжений в породе, В последнем случае жесткость трубы должна превышать жесткость пороши.Деформограф позволяет проводить более детальные исследования закономерностей деформирования земной коры при землетрясениях и других динамических воздействиях,Он может исполь" фзоваться при изучении .деформаций земной коры в периоды, предшествующие землетрясению, а также для исследования приливных деформаций и напряжений в земной коре. При измерении приливных деформаций или напряжений длина трубы деформографа должна выби. раться из условия обеспечения чувствительности по деформациям не ниже 108 . При концентрации напряжений в.стенках трубы порядка 210 кгс/см 1 и использовании, рядовых оптических стекол для изготовления трубы, длина последней должна быть не менее 3 м при двух-трехкратном проходе луча.Использование предлагаемого деформографа позволит упростить исследования малых сейсмических деформаций в тех случаях, когда необходима информация о всех компонентах тензора деформаций,