Устройство для измерения напряжений в массиве горных пород

1 и 735773 ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Ф. ъ з еФМщ еОпубликовано 25.05.80, Бюллетень19 по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 10.06.80(7) Заявитель Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД1Изобретение относится к горному делу, в частности к приборам для исследования напряжений в горных породах.Известно устройство для измерения напряжения в массиве горных пород 1.Однако такое устройство не пригодно для определейия концентрации напряжений в разных участках датчика.Известно устройство для измерения на. пряжений в массиве горных пород, содержащее последовательно расположенные фотоупругие цилиндрические элементы одина ковых внешнего диаметра и осевых отверстий с зеркальным слоем по задней торцовой поверхности 12.Целью изобретения является определение концентрации напряжений в различных участках цилиндрических включенийЭто достигается тем, что зеркальный слой выполнен на части торцовой поверхности каждого из элементов так, что зеркальные участки разных элементов не перекрывают друг друга, при этом элементы 2 О выполнены из одного и того же материала.На фиг. 1 показано предлагаемое устройство общий вид; на фиг, 2-дан разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б - Б 2на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В - В на фиг. 1; на фиг. 5 - вид по стрелке Г на фиг. 1; на фиг. 6 - условный вид оптичес,- кой картины в датчике при гидростатической нагрузке,Датчик состоит из четырех элементов 1, 2, 3 и 4, выполненных в виде цилиндров с одинаковым внешним диаметром и осевым отверстием. Длина элементов 1, 2, 3 и 4 может быть либо различной, либо одинаковой. Все элементы выполнены из одного и того же оптически чувствительного материа- ла, например полистирола СД. По задней торцовой поверхности каждый элемент снабжен зеркальным слоем в виде сектора с центральным углом 90 (см. позиции 5, 6, 7 и 8). Элементы 1, 2, 3 и 4, составляющие датчик, размещены последовательно один за другим вплотную друг к другу (например, могут быть склеены) и установлены так, что зеркальный участок каждого последующего элемента повернут на угол 90 относительно предыдущего, благодаря чему зеркальные участки не перекрывают друг друга.Устройство работает следующим образом.Датчик размещают в скважине, образуемой в исследуемом материале, например3в образце горной породы, и приклеивают к ее стенкам с помощью самотвердеюгдего клея, При нагружении образца с датчиком вешней нагрузкой в последнем за счет совместного деформ ировация материала образца и датчика возникают напряжения, распределение которых по длине датчика будет различно вследствие влияния его торцов. При наблюдении в поляризованном свете с использованием полярископа одностороннего действия в датчике видна оптическая картина, по которой можно судить о напряжециях в нем.В качестве примера на фиг. 6 приведена оптическая картина в описываемом датчике, установленном в образце, находящемся под гидростатической нагрузкой. Оптическая картина состоит из четырех участков 9, 10, 11 и 12, соответствующих четырем зеркальным секторахц В секторе 9 оптическая картина будет наименьшей, так как она обусловлена ходом луча света только по одному элементу 1 до зеркального слоя 5 и обратно. Соответственно в секторе 12 оптическая картина будет наибольшей,так как здесь она обусловлена прохождением света по всем четырем элементам датчика до зеркального слоя 8 и обратно. По оптической картине, наблюдаемой в секторе 9, опредеЛяют среднюю величину напряжений в элементе 1, по оптической картинев секторе 10 можно определить величину напряжений, усредненную по длине элементов 1 и 2, по оптической картине в секторе 11 можно определить величину напряжений, усредненных по общей длине элементов 1, 2 и 3, Наконец, по оптической картине в секторе 12 можно определить величину напряжений, усредненных по всей длине датчика.Зная найденные таким способом величины напряжений, можно расчетным путем 4найгп напряжения, действующие в каждом из элементов, а затем определить и концентрацию этих напряжений в каждом элементе по отношению, например, к внешней нагруз ке. При равномерно распределенной внешней нагрузке, приложенной к образцу с датючиком, распределение напряжении в датчике будет симметрично относительно его геометрического центра. В результате этого концентрация напряжений в отдельных участках элемента 4 будет такой же, как в эле 1 р ментах 1, 2 и 3. Число элементов в датчикеи длина каждого элемента определяется, исходя из задачи исследования и требуемой точности. Чем больше число элементов в датчике и, следовательно, меньше длина каждого элемента, тем выше точность.1 йФорм г)га изобретенияУстройство для измерения напряжений вмассиве горных пород, содержащее последовательно расположенные фотоупругие цилиндрические элементы одинаковых внешнего диаметра и осевых отверстий с зеркальным слоем по задней торцовой поверхности,отличающееся тем, что, с целью определения концентрации напряжений в различныхучастках цилиндрических включений, зеркальный слой выполнен на части торцовойповерхности каждого из элементов так, чтозеркальные участки разных элементов неперекрывают друг друга, при этом элементы выполнены из одного и того же материала,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР440488, кл. Е 21 0 21/00, 1972.35 2. Авторское свидетельство СССР533730, кл. Е 21 С 39/00, 1973 (прототип).итель 1:. АнтнпеК. Шуфрич626ного комитетаний и открытРау шская набж город, ул. П СоставТекредТиражГосударственам изобретеква, Ж - 35,Патент, г. У нова Корректор Т. Скворцов Подписное СССР ий д. 45 роектная, 4