Способ регистрации вариаций напряжений земли

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 890296(23) П риорнтет Опубликовано 15, 12. 81., Бюллетень М 46 вв данаи нэабретеннй н отнрытнйДата опубликования описания 15.12,81(22) Авторы изобретения М. И. Шпоркин и Г. А, Соболев Ордена Ленина институт физик им. О. Ю, Шмидт(71) Заявит ОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ВАРИАЦИИ НАПРЯЖЕНИИ ЗЕМЛИе асши ении и сжа ороды при е р рии 11,Недостатком известного способ ениюпольефор"массплуатации обо вляется сложност рудования и нерений.Известен также способ регистрации вариаций напряжений Земли путем измерения деформаций в измерительной щели с помощью рабочего и компенсационного датчиков, установленных в горной породе, В этом способе уменьшено влияние температуры и влагонасыщенности на результаты измерения, Однако в связи с тем, что преобразователь деформаций регистрирует вариации деформаций на малой базе (расстояние между мембранами датчика напряжений составляет прибли зительно 10 мм), приходится увеличивать чувствительность регистрирующей электронной аппаратуры, что приводит к помехам, обусловленным сложностью электроники (усилитель, фильт Изобретение относится к измер напряжений Земли и может быть ис эовано для контроля напряженно-д мированного состояния регионов и сивов горных пород, вариаций механических напряжений, вызванных лунными приливами и отливами, а также тектоническими напряжениями в задачах прогноза сейсмических событий, и, кроме того, для регистрации напряжений в подземных горных выработках и бортах карьеров для разработки про" филактических мер борьбы с горными ударами, стрелянием и выбросами горных пород.Известен способ измерения деформаций Земли при помощи деформографа, представляющего собой трубу из кварцевого стекла длиной несколько метров, поддерживаемую в горизонтальном положении системой опорОдин конец трубы закреплен на породе с помощью постамента, а второй свободен и движется относительно высокая точность измея т.д,). В этом случае информативный сигнал оказывается трудновыделчмым.Кварцевые деформографы или проволочные фиксируют деформации. При реализации способа давление жидкости в преобразователе деформаций лищь обеспечивает контакт мембран преобразователя деформаций с горной породой. Однако в процессе образования щели происходит сброс напряжений массива за счет деформаций стенок щели в сторону полости, что,в конечном итоге может искажать картину вариаций напряжений. При регистрации напряжений в "мягкой щели", т,е, когда не восстанавливается первоначальное состояние массива, ведется контроль напряжений с учетом на невосстановление первоначального напряжения состоя-. ния. Б этом случае необходимо для определения истинного характера напряжений проводить комплекс как теоретических, так экспериментальных исследований.Целью изобретения является увеличение чувствительности; и точнос- ти способа.Лоставленная цель достигается тем, что согласно способу регистрации вариаций напряжений Земли путем изме" рения деформаций горных пород в измерительной щели, перед образованием измерительной щели со стороны ее противоположных близлежащих бортов устанавливают реперы 1 фиксируют расстояние между ними, затем вырезают щель, фиксируют изменение расстояния между реперами, создают в преобразователе деформаций избыточное давление, обеспечивающее церемещение бортов щели на величину разности расстояния между реперами до и после образования щели, при этом за базу измерения принимают площадь внутренней поверхности стенки щели и регистрируют вариации объема щели. Рассмотрим принцип регистрации напряжений Земли (горных пород) на следующей модели. Щель, образованную в массиве горных пород, рассечем вдоль ее длины и глубины. Такое же рассечение проведем и по массиву, в котором щель образована. Полученная модель является классической задачей сопротивления материалов балка, закрепленная на двух опорах (при рассмотрении в одной проекции).45 50 3 10 %3 20 2 30 33 В случае действия силы на такую балку, последняя будет деформироваться,Максимальный прогиб приходится нацентр балки, а величина прогиба зависит от силы и расстояния между опорами, т. е. длины балки. Величинудеформаций балки можно фиксироватьприращением длины непосредственнобалки, либо, если установить пневматический или гидравлический датчик между балкой и основанием и создать контактное давление между осно. ванием и создать контактное давлениемежду основанием и балкой, регистрировать изменение давления в пневматическом датчике, Измерения в такомслучае построены на силовой компенсации и более характеризуют напряжения,При одной и той же силе, действующей на балку, деформации, последниерастут с увеличением длины балки, амаксимальная деформация имеет местов ее центре. В измерительной щелидеформациям подвержена внутренняяповерхность ее стенок, Максимальныедеформации имеют место в центре щели. Вариации площади внутренней поверхности щели ведут к изменениюобъема щели, Увеличивая площадь внутренней поверхности стенок щели, можно увеличить базу измерений, а такжеповысить чувствительность измерений. Принимая площадь внутренней поверхности щели за базу измерений,можно уменьшить объем. подготовительных мероприятий.Способ реализуют следующим образом. Перед образованием щели между будущими двумя противоположными, близлежащими ее бортами устанавливают реперы,При этом расстояние между ними измеряют, Затем между реперами делают щель. После образования щели берега последней под действием нап ряженного состояния массива смещаются. Смещаются навстречу друг другу и реперы, что легко может быть определено измерением расстояния между ними до и после образования щели. После установки преобразователя деформаций в измерительной .щели давление в преобразователе доводят до давления, обеспечивающего движение берегов щели друг от друга, т.е. до того расстояния, которое было между реперами до образования щели. Эта5 890296 формула изобретения Составитель Э. Волконский Техред А. Бабинец Корректор М. Коста Редактор О.Персиянцева Подписное Заказ 10984/74 Тираж 735 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППГ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 операция позволяет довести напряженное состояние массива до величины, бывшей перед образованием щели. Восстановленное напряжение массива является естественной точкой отсчета напряжений при их вариациях как в сторону увеличения, так и уменьшения.Предлагаемый способ позволяет достигнуть увеличения чувствительности без введения сложных электронных высокочувствительных устройств, что позволяет использовать его в отделенных районах Способ регистрации вариаций напряжений Земли путем измерения деформаций горных пород в измерительной щели, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличении чувствительности и точности способа, перед образованием измерительной щели со сторо 4ны ее противоположных близлежащих бор,тов устанавливают реперы, фиксируют расстояние между ними, затем вырезают щель, фиксируют изменение расстоя ния между реперами, создают в преобразователе деформаций избыточное давление, обеспечивающее перемещение бортов щели не величину разбсти расстояния между реперами до 1 ф и после образования щели, при этомза базу измерения принимают. площадь внутренней поверхности стенки щели и регистрируют вариации обьема щели. Л Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Веп 1 оН Н . Гцзед-пцагйз ехуф. сепсвпейег Гог зесц 1 аг аль зе 1 в"ш 1 с зйга 1 пз. Вц 11. Сео 1. 5 ос. Авй"г 1 са, 1959, ч.70, У 8, р. 1019-1032.2. Авторское свидетельство СССРпо .заявке У 2687356/25,кл. С О 1 Ч 1/16, 1978 (прототип),