Способ определения главных напряжений в массиве

(19) ( 1) я)с Е 21 С 39/ ИСАНИ И Изобретение отн и предназначенодля го состояния массивЦель изобретени осится к контрол а горных я повь горному делу напряженнопород, шение точнонструкция уст оба и размее; на фиг.2 -Устроист, ный корпус 1 дричес кими нагружения плунжерами возврата и д,Ор пряж ,меща лос гд ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт физики и механики горных пород АН КиргССР(56) Ямщиков В.С, Контроль процессов горного производства. - М.: Недра, 1989, с.85-87.Турчанинов И.А. и др. Основы техники горных пород, - Л.: Недра, 1989, с,107-108. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛАВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ На фиг,1 представлена кройства для реализации спощение устройства в скважиазрез А-А на фиг.1. во содержит жесткии р с подвижной частью 2,выточками 3, кана с отверстиями 5, сил 6 с уплотнением 7, кан атчиком акустической эм уществляют следующим обранаправлении одного из главных наний бурят скважину. Устройство разется в скважине таким образом, чтобы ость разьема между корпусом 1 и его(57) Изобретение относи Цель изобретения - повы измерительную скважин ют нагрузочное устройст щее проводить напра поверхности ИС. Повыш до образования разрыв его значение, Изменяя о ществляют направленны ности ИС в нескдльких из которых взаимно пер полученным значениям определяют величину и ных напряжений. 2 ил. тся к горному делу, шение точности, В у (И С) устанавливаво (НУ), позволяювленный разрыв ают давление в НУ а ИС и фиксируют риентацию НУ, осуй разрыв поверх- направлениях, двапендикулярны, По давления разрыва направление главподвижной частью 2 совпала с плоскостью действия определяемого напряжения. Подают жидкость (масло) под давлением под силовой плунжер 6 по каналу 4 нагружения и производят направленный разрыв поверхности скважины. Момент разрыва поверхности скважины фиксируется методом акустической эмиссии (АЭ) и ри помощи датчика АЭ закрепленного в корпусе устройства. После первого разрыва поверхности скважины, сняв нагрузку в устройстве, его поворачивают на определенный угол и производят аналогичным образом еще два разрыва. При этом для упрощения расчетов два ,направления разрыва должны быть взаимно перпендикулярными, Каждый раз в момент разрыва поверхности скважины фиксируют величину давления р в устройстве, а затем определяют величину разрывающей нагрузки Р=рЯп,лощадь плунжера устройства;оличество плунжеров.Напряжение, при котором происходитразрыв стенки скважины, определяется извыраженияо - ГГ-;., (1)где- рабочая длина устройства;и - глубина трещины разрыва,Глубину и определяют на основаниисвязи между энергией (длительностью)акустических сигналов, эмитируемых привозникновении и развитии трещин, и их линейным размером, или по извлекаемомувпоследствии трубчатому керну.Вычисляемые напряжения (1) состоятиз суммы двух напряжений, одно из которых является пределом прочности породына разрыв ор при отсутствии нагрузки наее поверхности, а второе - напряжениемоож, действующим в измеряемом месте массива в заданном направлении:о =Ор+Осж (2)Напряжение ор определяют путем испытания кернов горной породы на одноосное растяжение, Тогда напряжение;действующее на поверхность скважины,перпендикулярно к плоскости проведенного разрыва, определяется какОсж = 0 - Ур . (3)В результате проведения трех направленных разрывов получаем три значенияосж в одной скважине, ох,оу содтветственно в направлении, перпендикулярномосям Х и У,о - в плоскости, направленнойпод углом о к одной из осей,Вычисления величин и направленияглавных напряжений сводится к решениюзадачи о плоском напряженном состоянии вточке, для которой уравнения равновесияимеют вид:д = ох сов р+ оу з пр + хх2 р: (4)т = -у (ох - оу ) з 1 п 2 р - 7 х соз 2 р .(5)1Подставив полученные в экспериментевеличины о х, о у, оу и р в (4), определяют значение касательного напряжения гх. Подставив значение тх в уравнение (5) и приравняв его к нулю, получают направление главных напряжений59 2 фо -2 гх(6)Величина главных напряжений о 1 ио 2 на внутренней стенке скважины определяется по формуле (4), заменяя угол рна 10Лфо и фо+-уПоскольку скважина, на поверхностикоторой определяются о 1 и с, явля ется концентратором напряжений, то напряжения в массиве в два раза меньше, чем вычисленные.Для определения главных напряженийв массиве при обьемном напряженном состоянии необходимо пробурить 3 ортогональных скважины и для каждой скважины произвести по 3 разрцва. Полученные при этом парные значения определяемых напряжений ах, ау, аповышают достоверность полученных значений напряжений, ,25 что особенно важно при определении напряжений в элементах систем разработок, имеющих конечные размеры, совпадающие по порядку о областью проведения измерений.Преимущество способа состоит в егопростоте, точности и оперативности,Формула изобретения Способ определения главных напряжений в массиве, включающий приложение нагрузки на поверхность скважины вплоть до ее разрыва, определение величины разрывающей нагрузки и последующее вычисление главных напряжений, о т л и ч а ю щ и й О с я тем, что, с целью повышения точности,осуществляют направленный разрыв участка поверхности скважины по нескольким направлениям, два из которых взаимно перпендикулярны.1694894Составитель К. Лыковдактор Л, Пчолинская Техред М,Моргентал Корректор М. Кучерява Заказ 4142 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,