Способ измерения механических напря-жений b массиве горных пород

Сотоз СоветсннвСоцнапнетнчкинкРкпубпии ЬП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 846736во делан кзабретений в открытий(72) Авторы изобретения С. В. Кузнецов и Е. В,Савостьяйов. Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР(71) Заявитель 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЬХ ПОРОД Изобретение относится к техникеизмерения механических напряженийи может быть использовано прн исследовании и оценке напряженного состояния нелинейно-деформируемых упруго-:пластических сред, преимущественномассивов скальных пород.Известен способ измерения напряжений грунта, включающий установкумарок на боковой поверхности Фунда 10мента, измерение расстояния междуними, образование между маркамиразгрузочной щели и установку в нейсиловоэбуднтельного устройства, поусилию которого после прорезания вер-,тикальных сквозных щелей судят онапряжениях 11,Недостатком этого способа являетсяневозможность его применения дляопределения напряжений на большом рас-щстоянии от свободных поверхностей, вчастности в глубине массива горныхпород на большом расстоянии от поверхности выработки. 2Известен также способ измерения механических напряжений в массиве горных пород путем измерения давления рабочего тела в полости компенсатора с подвижной плоской передающей площадкой помещенного в контролируеиу воу 2Однако данный способ может быть использован только для определения величин приращения напряжений, а не для определения напряжений, существовавших в среде до установки компенсатора, что снижает точность измерений.Цель изобретения - повышение точности измерений.Цель достигается тем, что в массиве бурят по направлению к контролируемой зоне исследовательскую скважину, а из ее забоя в контролируемой зоне проходят соосную с ней измерительную скважину и размещают в ней тенводатчики для контроля за осевой деформацией массива, затем устанав730 фзаниям тензостанции за характером деформирования разгружаемой эоны, с помощью насоса 9 давление жидкости в полости компенсатора 4 изменяют таким образом, чтобы поддерживать ис ходные показания тензостанции, а следовательно, и исходную деформацию участка в направлении продольной оси.Разгрузочную щель бурят на глубину, равную 3"5 диаметрам скважины 2.По полученному в результате такихизмерений установившемуся давлению в полости компенсатора 4, площади передающей площадки и площадки сечения разгружаемой контролируемой зоны судят о средних нормальных напряжениях.Использование предложенного спосо-ба измерения механических напряженийобеспечивает по сравнению с иэвестньачи возможность измерения исходных напряжений на большом расстоянии от . свободных поверхностей; более высокую точность измерений, так как одновременное положение операций разгрузки и создание компенсатором компенсационного давления исключает изменение деформационных свойств разгружаемого участка среды в направлении приложения этого давления, в результате чего увеличивается точность измерения напряжений; возможность проводить измерения напряжений в горных породах в тех случаях, когда при использовании известных способов происходит разрушение керна. формула изобретения 3 846ливают компенсатор на забой исследовательской скважины, после чего конт"ролируемую зону разгружают от действующих в ней напряжений, одновременно давлением рабочего тела компен 5сатора воздействуют на передающуюплощадку до первоначальных показаний тензодатчиков и по давлению рабочего тела компенсатора судят о нормальных напряжениях в массиве, а 10также тем, что контролируемую зонуразгружают от действующих в ней напряжений бурением кольцевой щели, соосной с измерительной скважиной.На чертеже представлена схема осу- иществления способа,Для измерения механических напряжений вмассивегорных пород бурятисследовательскую скважину 2 большогодиаметра, а из ее забоя - соосную сней измерительную скважину 3 малогодиаметра. Компенсатор 4, типа гидродомкрата, состоящий из корпуса 5,днище которого является передающейплощадкой, устанавливают на забойскважины 2; Шток 7 фиксируется в скважине 3 таким образом, чтобы обеспечить неподвижность поршня 6 относительно точки фиксации. Полость компенсатора 4, заключенная между корпусом 5 и поршнем 6 н заполненная рабочим телом, в данном случае жидкостью, соединена с манометром 8 инасосом 9 таким образом, что это непрепятствует работе бурового оборудования, Для контроля за осевой деформацией раэгружаемой контролируемойзоны на стенку скважины 3 наклеиваюттензодатчики и подключают их к тензостанции (на чертеже не показаны).40Измерение нормальных напряженийосуществляют следующим образом.Насосом 9 в полости компейсатора создают начальное избыточное давление Р , обеспечивающее плотное при 45жатие передающей площадки к забоюскважины 2. Величину начального избыточного давления Ровыбирают равной0,4-0,6 от ожидаемого исходного напряжения в контролируемой зоне. Длямассивов горных пород вне зоны влияния горных выработок Ро =0,4-0,5 Н,где Я - средний удельный вес горныхпород, Н - расстояние до дневнойповерхности. После создания избыточного давления Го контролируемую зону разгружают бурением кольцевойщели 10 и при этом, следя по покаСпособ измерения механических напряжений в массиве горных пород путем измерения давления рабочего тела в полости компенсатора с подвижной плоской передающей площадкой, помещенного в контролируемую зону, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повваения точности измерений, в массиве бурят по направлению к контролируемой зоне исследовательскую скважину, а из ее забоя в контролируемой зоне проходят соосную с ней измерительную скважину и размещают в ней тенэодатчики для контроля за осевой деформацией массива, затем устанавливают компенсатор на забой исследовательской скважины, после чего контролируемую зону раэгру.846730 ьзону разгружают от действующих в нейнапряжений бурением кольцевой щели,соосной с измерительной скважиной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРУ 417711, кл. С 01 М 3/О, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 24631, кл. С 01 Ь /021970(прототип). кают от действующих в ней напряжений, одновременно давлением рабочего тела компенсатора воздействуют иа передающую площадку до первоначальных показаний тенэодатчиков и по давлению рабочего тела компенсатора судят о нормальных напряжениях в массиве,2. Способ по п.1, о т л н ч а ющ н й с я тем, что контролируемую О/44Тираж ВНИИПИ Государственнопо делам изобретени 3035, Москва, Ж,627 Подписноо комитета СССРи открытийРауаская наб., д. 4/5 каз 544 Филиал ППП "Патентг. Ужгород, ул. Проектна Составитель Е. Борисоваедактор Л. Повхан Техред НЛовалева Корректор В. Вутяга