Способ определения величин главных напряжений в массиве пород

(51) 5 С 3 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ(57) Использование: контроль напряженного состояния горных пород в массиве. Сущность изобретения: на исследуемом участке массива определяют направление действия главных напряжений. Бурят скважину, и в ее стенках прорезают две трещины в направлении главных напряжений, Нагружают стенки скважины в данных направлениях. Определя 1 от нагрузку начала разрушения породы. Величины главных напряжений определяют из выражения 01,2 =2 Р 1,2 агсэи (г/ )/,1 Г - Ксl Ул, где Р 1,2 - величины нагрузки, при которой начинается разрушение, МПа; г - радиус скважины, м;- половина длины трещины, м; К 1 с - коэффициент трещиностойкости пород, МПа . У м, 2 ил,хническии инсов, Б,А.Т А,Д. Иэмерени епких скальны - 10,во СССР О, 1989,ИЯ ВЕЛИЧИН МАССИВЕ ПОустройства, но и наличиемтуры горных пород на поверны. фектов струк- ости сквэжиКроме того, образовавшейся так как в процес исходит рост тре рации, Опр образовавшейся акустического и в лабораторных ет точность.Цель изобрет- повышение то оставленная обе, включа грузочного ус разрушен довательное в двух вэаим лениях до еление давл стигается тем, что становку в скважива для наПравленнок скважины, ение стенок сквапендикулярных наразрушения и азрушения, по коцель д ющем у тройс ия ст нагруж но пер в спас не на ного после жины прав ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕГЛАВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ.РОД Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения величин напряжений в массиве пород, .преимущественно крепких.Известен способ определения главных напряжений в массиве горных пород, основанный на полной или частичной разгрузке исследуемого участка массива,Наиболее близким по технической сущности является способ определения величин главных напряжений, включающий установку в скважине нагрузочного устройства для направленного разрушения стенок, последовательное нагружение стенок скважины в двух взаимно перпендикулярных направлениях до их разрушения и определение давлений разрушения,Недостатком известного способа является его недостаточная точность,.Это объясняется тем, что место разрушения стенок скважины может определяться не только расположением нагрузочного определить точную длину трещины затруднительно, се выбуривания керна прощины, например, из-за вибеделение же длины трещины по длительности мпульса требует тарировки условиях, что также снижаторым устанавливают величины главных напряжений; предварительно определяют направления действия главных напряжений на исследуемом участке, в стенках скважины вдоль этих направлений выполняют две трещины, перпендикулярные поверхности скважины, нагружение стенок скважины производят в направлении действия определяемого главного напряжения до начала разрушения породы в вершине трещины, а величины главных напряжений определяют из выражения2 Р 1,2 ГСВГ012 - , - - , - (1) где Р 1,2 - величины давлений нагрузочного устройства, при котором начинается разрушение нарезанных трещин, МПа;г - радиус скважины, м;1 - половина длины трещины, м;Кс - коэициент трещиностойкости пород, МПа чмНа фиг.1 представлен участок исследуемого массива с использованием предлагаемого способа (на участке известны направления действия главных напряжений); на фиг,2 - расчетная схема для опре- ДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ 01.Изобретение осуществляется следующим образом,На исследуемом участке массива 1 определяют каким-либо известным способом направление действия главных напряжений д 1 и а . Бурят скважину 2, в стенках которой по диаметру нарезают трещины 3 и 4, Плоскость трещины 3 перпендикулярна направлению действия ст 1, плоскость трещины 4 - о 2 . В скважину 2 вставляют нэгружающее устройство 5 так, чтобы в случае определения величины а 1 усилия б были направлены в направлении действия п 1 . При нагруженйи возрастающими усилиями стенок скважины 2 до величины Р 1 произойдет росттрещины 3, Этот момент фиксируется попоявлению сейсмоакустического импульса, после чего устройство 5 разгружают, ориен.-тируют в скважине 2 для определения вели чины а 2 так, чтобы усилия б былиориентированы в направлении действия 02, вновь нагружают до значения Р 2, при котором произойдет рост трещины 4, который также фиксируется по появлению сейс моакустического импульса.Формула изобретения Способ определения величин главныхнапряжений в массиве пород, включающий установку в скважине нагрузочного устрой ства для направленного разрушения стенокскважины, последовательное нагружение стенок скважины в двух взаимно перпендикулярных направлениях до их разрушения и определение давлений разрушения, по ко торим устанавливают величины главных напряжений, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, предварительно определяют направления действия главных напряжений на исследуемом участке, в 25 стенках скважины вдоль этих направленийвыполняют две трещины, перпендикулярные поверхности скважины, нагружение стенок скважины производят в направлении действия определяемого главного на пряжения до начала разрушения породы ввершине трещины, а величины главных напряжений определяют из выражения2 Р 1.2 агсз 1 п -1 С12 -где Р 1,2 - величины давлений нагрузочного устройства, при которых начинается разрушение нарезанных трещин, МПа;г - радиус скважины м40- половина длины трещины, м;К 1 с - коэффициент трещиностойкостипород, МПа ф Ч М