Способ определения деформаций горных пород и устройство для его осуществления

) 5 601 В 5 30 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТ 11 ОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕН 5-46ев Г.Е., Зверев А.Б.; Усов В.И.оюзный проектный институтЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО(46) 15.12.93 Бюп. М 4 (75) Чайкин Е.М.; Рязанц (73) Государственный с (54) СПОСОБ ОПРЕД ГОРНЫХ ПОРОД И У ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение отно нике и может быть и деформаций горных по диента температур по изобретения - повыше формаций за счет учет ций мерных штанг и поправки в результат и ряют интегральную те сится к измеритепьнои техспользовано при измерении род в условиях наличия граглубине скважины. Цель ние точности измерения деа температурных деформа- введения соответствующей змерения. Для этого измемпературу по длине каждой мерной штанги 3. Устройство снабжено закрепленным на каждой штанге 3 по всей ее длине терморезистивным датчиком 7 температуры, а фиксаторы 5 штанг 3 выполнены в виде приводимых в действие от винтовой пары рычажно-клиновых механизмов с распорными элементами При этом гайка фиксатора 5 соединена с подвижным клиновым элементом и с подвижным шарниром одного из рычагов, опора вращения винта соединена с неподвижным клиновым элементом,и с неподвижным шарниром другого рычага, а распорный элемент . шарнирно соединен с общим шарниром обоих рычагов. Изобретение позволяет повысить точность измерения деформаций горных пород за счет более надежного крепления фиксаторов в скважине и учета изменения температуры каждого участка скважины. 2 с.п.ф - лы,5 ип.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении деформаций горных пород в условиях наличия градиента температур по глубине скважины,Цель изобретения - повышение точности измерения деформаций за счет учета температурных деформаций мерных штанг и введения соответствующей поправки в результат измерения.На фиг,1 показано предлагаемое устройство, опущенное в скважинуна фиг.2 - 4 - соответственно сечения А - А, Б - Б, В - В на фиг,1; на фиг.5 - кинематическая схема рычажно-клинового механизма с распорным элементом,Устройство для измерения деформаций горных пород содержит корпус 1 с неподвижными марками 2 по числу секций устройства и нескольких секций для измерения деформаций горных пород на разных глубинах, каждая из которых включает в себя мерную штангу 3, защитную трубу 4, охватывающую штангу 3, фиксатор 5, закрепленный на конце мерной штанги 3 и соединенный с концом защитной трубы 4, подвижную марку 6, закрепленную на свободном конце мерной штанги 3, терморезистивный датчик 7 в виде обмотки из медной проволоки, размещенной по всей длине защитной трубы 4, и общий для всех секций измеритель перемещения концов мерных штанг 3 относительно корпуса 1 (на чертеже не показан),Фиксатор 5 каждой секции выполнен в виде закрепленного на конце защитной трубы 4 винта 8 с гайкой 9 и опорой 10 вращения, двух шарнирно соединенных между собой рычагов 11 и 12, подвижного и неподвижного клиновых элементов 13 и 14 распорного элемента 15, шарнирно соединенного с общим шарниром обоих рычагов 11 и 12, Гайка 9 соединена с подвижным клиновым элементом 13 или выполнена за одно целое с ним. Опора 10 вращения винта 8 соединена с неподвикным клиновым элементом 14. Свободные концы рычагов 11 и 12 шарнирно соединены соответственно с подвижным и неподвижным клиновыми элементами 13 и 14,Способ осуществляют следующим образом,В пробуренную в горных породах скважину, например, ступенчатого профиля через отверстие в корпусе 1 опускают секции устройства, Корпус 1 закрепляют в устье скважины, Затем фиксаторы 5 секций последовательно закрепляют в скважине на требуемой глубине. Для этого опускают защитную трубу 4 и мерную штангу 3 с фиксатором 5 в сложенном состоянии на требуемую глубину и поворачивают защитную трубу 4 так, чтобы гайка 9 перемещалась повинту 8 в направлении опоры 10 вращения5 винта 8, При этом распорный элемент 15перемещается в направлении стенки скважины, а подвижный клиновой элемент 13скользит по неподвикному клиновому элементу 14, отгибая его в сторону противопо"0 ложной стенки скважины, При касаниираспорным элементом 15 и неподвижным. клиновым элементом 14 стенок скважиныпроисходит фиксация положения защитнойтрубы 4 по глубине скважины, а при даль 15 нейшем расклинивании фиксатора 5 возникает натяг, предохраняющий фиксатор отсмещения при изменении температуры горных пород в месте его установки. Аналогично первому фиксатору 5, соединенному с20 самой длинной защитной трубой 4, закрепляют фиксаторы 5 других секций в порядкеубывания их длины,Измерителем перемещения измеряютрасстояния между концом каждой мерной25 штанги 3 и корпусом 1, для чего используютбазовые поверхности подвижной и неподвижной марок б и 2 каждой секции.Измеряют также сопротивление каждого терморезистивного датчика 7, При30 дальнейших измерениях по изменению сопротивления терморезистивного датчика 7определяют среднее интегральное измененйе температуры по длине соответствующей секции и с учетом известного35 температурного коэффициента линейногорасширения материала мерной штанги 3 иее длины находят значение температурнойдеформации этой штанги, Измеряют изменение расстояния между базовыми поверх 40 ностями подвижной и неподвижной марок би 2 и вычитают из него найденное значениетемпературной деформации штанги 3, Полученный результат характеризует абсолютное перемещение сечения скважины, в45 котором установлен фиксатор 5, относительно устья скважины, Для определениядеформаций отдельных слоев вычитают алгебраически значения перемещений отдельных сечений, расположенных на50 границах исследуемых слоев,Изобретение позволяет повысить точность измерения деформаций горных породза счет более надежного крепления фиксаторов в скважине и учета изменения температуры каждого участка скважины,вызывающего соответствующее изменениедлины мерной штанги.(56) Авторское свидетельство СССРМ 371432, кл. 6 01 С 15/04, 1971,1630452 15 Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве, Под Формула изобретения 1, Способ определения деформаций горных пород, заключающийся в том, что в исследуемом массиве горных пород бурят скважину, устанавливают в скважине несколько мерных штанг с фиксаторами на концах, закрепляют фиксаторы на заданных расстояниях от устья скважины и измеряют температуру в скважине и перемещения концов мерных штанг относительно мерной базы у устья скважины, по которым определяют деформации горных пород, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют ин О тегральную температуру по длине каждой мерной штанги и формируют поправки на их температурные удлинения, а деформации горных пород определяют с учетом значений поправок. 252. Устройство для определения деформаций горных пород, содержащее корпус,ред. В.Д, Большакова, - М,: Недра, 1976,с.59-61. мерные штанги с охватывающими их защитными трубами и фиксаторами на концах и измеритель перемещения концов мерных штанг относительно корпуса, отличающееся тем, что, с цельЮ повышения точности и надежности, оно снабжено термореэистивными датчиками температуры, каждый из которых закреплен соответственно на одной из мерных штанг по всей ее длине, фиксаторы выполнены в виде винтов с гайками и опорами вращения и рычажно-клиновых механизмов с распорными элементами, у каждого из которых винт соединен с соответствующей защитной трубой, гайка соединена с подвижным клиновым элементом и с подвижным шарниром одного иэ рычагов, опора вращения винта соединена с неподвижным клиновым элементом и с неподвижным шарниром другого рычага, а распорный элемент шарнирно соединен с общим шарниром обоих рычагов.