Способ измерения коэффициента бокового распора горной породы

О П И С А Н И Е ( )883433ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51)М. Кл. Е 21 С 39/00 Фкуеретваевй квмнтвт Сь. ВР ао деам аэеврвтвяий н етаращб.М. П. Зборщик и В. В. Назимко онецкий ордена Трудового Красного Знамени поститут Министерства высшего и среднего специалУкраинской ССР(71) Заявитель 4) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА БОК РАСПОРА ГОРНОЙ ПОРОДЫ11пособа -иизображен пример измерения бокового распора в толщине 1Изобретение относится.к испытаниям физи. ко-механических свойств материалов и может . быть использовано, в частности,для измерения коэффициентов бокового распора горных пород в массиве.Известен способ определения напряженного5 состояния горных пород, включающий бурение скважин и врезание в них комуфлектйых зарядов. По форме образовавшихся полостей судят о напряжении10Недостаток этого с невысокая точность измерений.Известен также способ измерения коэфф циента бокового распора горной породы, включающий бурение скважины, создание, и изме 15 рение горизонтальной и вертикальной составляющих давления в ней 12.Основной недостаток такого способа - неточность определения коэффициента бокового распора в массиве так как не полностью20 учитываются структурные особенности реального горного массива, поскольку испытания проводятся на образце, Если массив содержит трещины или другие неоднородности, значение коэффициента, полученное на образце, какправило завышенное, и при пересчете его длямассива горных пород необходимо вводитьпонравочный коэффициент.А это вносит существенную погрешность в действйтельное значениекоэффициента бокового распора. Эта погрешность зависит от неопределенности ннформа 1 тин,отражающей .неоднородность массива, и составляет от 20 до 100% и более.Цель изобретения - повышение .точностиизмерения коэффициента бокового распора.Цель достигается тем, что на равныхвзаимно перпендикулярных расстояниях от основной скважины бурят две дополнительныескважины, прн этом давление создают во всехскважинах по величине равное гидростатнческому давлению горного массива, затем в основной скважине сбрасывают давление ступенями и одновременно фиксируют давление востальных скважинах и по изменению давления в них судят о степени бокового распорагорной породы,На фиг, 1коэффициента883433 трешиноватого массива; на фиг. 2 и 3 - графики зависимости между изменением давлений в центральном и боковых шпурах.Напримерв трещиноватом горном массиве 1, разбитом трещинами в среднем через 0,03 мм, бурят центральный шпур 2 и на рав. ных взаимно перпендикулярных расстояниях от него бурят боковые шпуры 3 и 4. Все шнуры бурят диаметром 0,042 м с помощью колонковых перфораторов (на чертеже не указаны) на глубину 1 м, Расстояние от центрального пшура 2 до боковых 3 и 4 должно составлять не менее 1 О а, где а - средний размер элементарных блоков, из ко. торых состоит трещиноватый массив. Это позволяет учесть влияние трещиноватости на значение коэффициента бокового распора, В данном случае расстояние между цщурами 2, 3 и 2, 4 0,3 м. Для создания давления в шпурах используют скважинные гидродатчики, поскольку они передают на стенки шпура только нормальное давление. Поэтому во все птпуры вставляют гидродатчики 1 на чертеже не указаны) длиной 0,3 м, располагая их в средней части шнуров. При этом гидродатчики поочередно соединяют с помощью масло- проводов с насосом (маслопроводы и насОс на чертеже не указаны). Во всех гидродатчиках создают насосом давление, равное гидро- статическому. На глубине 500 м оно составляет 12,5 МПа Затем маслопроводы герметизируют, а насос отсоединяют. После этого в центральном гидродатчике стравливаюг давление ступенями до 2 МПа. Одновременно фиксируют во всех датчиках давление с помощью манометров (на чертеже не показаны), присоединенных на маслопроводах.Зафиксированные изменения давлений записывают в таблицу. Ч =0,6: 2,2 = 0,272 10 Изменение Изменение Изменение давленияв боковомдатчике 3,МПа давленияв боковомдатчике 4,МПа давленияв центральном датчике 2, МПА 2,5 4,5 6,5 8,5 10,5 12,5 2,2 3,7 5,0 6,4 7,6 8,7 061,0 1,5 1,9 2,2 25 Датчиком 3 фг сируется изменение горизонтальной компоненты, датчиком 4 - вертикальной. 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 в /55 Коэффициент бокового распора 2 определяют как соотношение горизонтальной нормальной компоненты напряжений к вертикальной, действующих в массиве лри условии отсутствия горизонтальньгх его деформапий, например как соотношение изменений напряжений, взятых на первой ступени Для устранения нелинейной зависимостимежду напряжениями и деформациями, имеющими место в реальном горном массиве,испытание коэффициента бокового распорацелесообразно вести на разгрузочной ветви. Кроме этого, условие отсутствия боковых деформаций имеет место лишь в самый начальныймомент испытаний, Поэтому коэффициентбокового распора определяется по соотношению давлений на первой ступени разгрузки.Для более точного определения коэффициентастроят зависимости между давлениями пардатчиков 2:3 и 2:4. Коэффициент боковогораспора 7 определяется как отношение тангенсов угла, образованных касательной к начальным участкам кривых и вертикалью9 9, 9 2,5г): - : -- = 0,2 ббд У, 1 ФОУглы, образованные этими касательнымис вертикалью, пропорциональны степени изменения компонент нормальных напряжений,Поэтому коэффициент бокового распора можно определить через их отношение.Погрешности при измерении коэффициентас помощью стабилометра содержат погрешностьизмерения давления, составляющую 1 - 2%, ипогрешность перехода от свойств породы вобразце к свойствам в массиве, Чем сильнеенеоднородность, тем больше погрешность. Вреальном горном массиве погрешность лерехода составляет 20 - 50% и более.Погрешность при измерении коэффициентабокового распора предлагаемым способомсостоит из погрешности измерения давления,равной 1 - 2% и погрешности определения угланаклона касательных, равной 5 - 8%, Такимобразом, общая погрешность не превьппает 10%.Главное преимущество нового способа измерения коэффициента бокового распора состоит в том, что оно производится в натурныхусловиях, Таким образом учитываются всеструктурные и деформационные особенностиреального горного массива, в результате чегополучают истинное значение коэффициента.не требующее корректировки. Это позволит свысокой степенью надежности рассчитыватьустойчивость подземных сооружений и оснований наземных конструкций.ВНИИПИ Заказ 10156/50Тираж 630 Подписно Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 5 Формула изобретенияСпособ измерения коэффициента бокового распора горной породы, включающий бурение скважины, создание и измерение горизонтальной и вертикальной составляющих давления вней, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, на равных взаимно перпендикулярных расстояниях от основной скважины бурят две допол. нительные скважины, при этом давление создают во всех скважинах по величине равное гидростатическому давлению горного мас.сива, затем в основной скважине сбрасываютдавление ступенями и одновременно, фиксируют давление в остальных скважинах и поизменению давления в них судят о степенибокового распора горной породы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Ме 4060131 о кл. Е 21 С 39/00, 1972,2. Авторское свидетельство СССР Мф 581278,кл. Е 21 С 39/00, 1969 (прототии),