Устройство для измерения параметров напряженного состояния грунта

(51)5 Е 21 С 39/ ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕН НЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕН ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИД ЛЬСТВ, Чекали уро льство СССР1/00, 1967,льство СССР9/00, 1982. Я ИЗМЕ ЕННОГО НИЯ ПА- СОСТОЯмерения параметров ия грунта. Использоерительной техники, етров напряженного прохождении по нему , вызванных взрываИзобретение относится ной технике и предназначе ния параметров напряжен грунта при прохождении по рывных волн, вызванных взВ настоящее время изве ва для измерения параметр го состояния грунта с ис приборных скважин. В этих пряжение грунта на чувств мент передается через жидкДля измерения парамет ного состояния грунта при давления по авторскому св 301584, кл. 0 01 3 11/00.(54) УСТРОЙСТВО ДЛРАМЕТРОВ НАПРЯЖНИЯ ГРУНТА(57) Устройство для изнапряженного состоянвание; в области измдля измерения парамсостояния грунта присейсмовзрывных волн к измеритель- но для иэмереного состояния нему сейсмовзры вами.стны устройстов напряженно- пользованием устройствах наительный элеость,ров напряжен- меняют датчик идетельству М, 1 Т 60112 А 1 ми. Сущность изобретения: устроиство содержит три приемных элемента, оси которых расположены под углом 90 О, Каждый приемный элемент состоит из диска, выполненного иэ резины и заполненного жидкостью, датчика давления, Один из приемных элементов выполнен с двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями, а два других с тремя пазами, каждый выполнен от периферии приемного элемента, при этом один паз каждого приемного элемента имеет длину до центра, а два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину, равную разности диаметра приемного элемента и длины одной прорези. При взрыве возникающие в грунте напряжения воздействуют через диск и жидкость на чувствительный элементдатчика давления. 3 ил. Этот датчик содержит тонкий слой иэ С эластичного материала, например, резины, пронизанный каналами, заполненными ма- д лосжимаемой жидкостью и соединенными с Я измерителем давления,Датчик давления помещается в приборную скважину, которая затем заполняетсяевер грунтоцементной смесью. Датчик позволяет измерять параметры напряженного состояния грунта на разных глубинах скважины.Для получения более точной картины о характере напряженного состояния грунта в зависимости от направления относительно взрыва взрывчатого вещества (ВВ) в приборную скважину на заданных горизонтах,как пранило, устанавливают по три датчика с направлением чувствительных элементов под углом 90 друг к другу по осям х, у, чПри такой установке датчики будут располагаться на разных горизонтах и сохранить их точное взаимное расположение приемных частей затруднительно, т.к. приходится ориентировать каждый прибор по отдельности. Все это вносит определенные погрешности в измерения и является недостатком данного датчика.Кроме. того, процесс установки датчиков давления приходится повторять три раза для измерения на одном горизонте и создавать для каждого датчика самостоятельную опорную забивку, что требует дополнительных затрат времени и материальных средств,Шестикомпонентный датчик напряжений, разработанный в отделении геодинамики взрыва Института геофизики им. С.И. Субботина АН СССР, состоит из шести жестко скрепленных с помощью резьбовых втулок и трубы однокомпонентных датчиков 1).Тремя датчиками измеряют нормальные компоненты напряжений н произвольно выбранной системе координат х, у, , а остальными - нормальные компоненты напряжений на трех площадках с нормалями й(1=1, 2, 3).Наличие резьбовых втулок и трубы усложняет конструкцию датчика и увеличивает его размеры, что ведет к увеличению диаметра приборной скважины, а это вызывает дополнительные затраты. материальных средств и времени для установки датчиков,В качестве прототипа выбрано устройство для измерения давления в грунте по авторскому свидетельству М 973835, кл. Е 21 С 39/00.Это устройство содержит корпус, три приемных элемента, расположенных подуголом 90, датчики давления, размещенные в основании приемных элементов, заполненных жидкостью и закрытых мембранами из эластичного материала, пружинные скобы, резьбовые пальцы и резьбоные втулки.Наличие корпуса, резьбовых пальцев ивтулок усложняет конструкцию устройства и увеличивает его размеры, что ведет к увеличениюдиаметра приборной скважины, а это вызывает дополнительные затраты материальных средств и времени для установки датчиков, что является недостатком устройства,Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и уменьшение габаритов за счет соединения приемных10 элементов в общей центральной точке. Зто достигается тем, что н устройстве, содержащем при приемных эластичных элемента, заполненных жидкостью и расположенных под углом 90 О, датчики давления, закрепленные на каждом приемном элементе, один из приемных элементов выполнен сдвумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями, а два других с тремя пазами каждый, выполненными от периферии приемного элемента, при этом один пазкаждого приемного элемента имеет длинудо центра, а два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину,15 равную разности диаметра приемного элемента и длины одной прорези.Существенными отличительными признаками от существующих устройств в известных технических решениях являются:20 приемные элементы выполнены с прорезями и пазами, что обеспечивает фиксацию приемных элементов и упрощает. конструкцию устройства;выбор длин прорезей и пазов позволяет25 соединять приемныеэлементы н общей центральной точке, что обеспечивает мини-мальные размеры устройства.1Отпииитвпвныв признаки отсутствуют у (известных ранее подобных технических ре-;30 шений, что позволяет рассматривать этипризнаки, как соответстнующие критерию"существенные отличия",На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг, 2 - приемный элемент с35 двумя радиальными взаимно перпендикулярными прорезями; на фиг. 3 - приемныйэлемент с тремя пазами, выполненными отпериферии приемного элемента.Устройство для измерения параметров40 напряженного состояния грунта включает.три приемных элемента, оси которых расположены под углом 90 и совладают с осямиординат х, у, л. Каждый приемный элементсостоит из диска 1, выполненного из резины45 и заполненного жидкостью 2, датчика давления 3. Плотность жидкости подбираетсяблизкой к плотности окружающего массивагрунта. В качестве датчика давления можетбыть использован, например, индуктивный50 датчик ДДИ, выпускаемый промышлен-ностью,Один из приемных элементов (см, фиг.2) выполнен с двумя радиальными взаимноперпендикулярными прорезями 4 длиной,55 равной, например, 0,8 диаметра приемногоэлемента, а шириной, равной высоте приемного элемента. Два других приемных элемента(см. фиг. 3) выполнены с тремя пазами5, 6, 7 длиной 0,2 и 0,5 диаметра приамногоэлемента. Такая форма приемных элемен 17 б 0112тов получается при горячей вулканизации резины в пресс-форме.Для измерения параметров напряженного состояния грунта устройство помещают в приборную скважину и заливают грунтоцементным раствором,При взрыве возникающие в грунте напряжения воздействуют через диск 1 и жидкость 2 на чувствительный элемент датчика давления 3. Сигнал от каждого приемного элемента по кабелю передается на соответствующую регистрирующую аппаратуру,В организации-заявителе опытный образец, который подвергался испытанию, имел следующие характеристики:диаметр приемного элемента, мм - 100; высота приемного элемента, мм - 4; ширина прорези, мм - 4;длина прорези, мм -80;длина пазов, мм - 20. 20, 50.Проведенные экспериментальные исследования разработанных устройств показали их высокую надежность в работе и полностью подтвердили положительный эффект, сформулированный в формуле предполагаемого изобретения, заключающийся в упрощении конструкции устройства и уменьшении габаритов. Кроме того, за счет уменьшения диаметра приборной скважины, из-за уменьшения размеров устройств, при неизменном диаметре приемных элементов уменьшены вр.- 5 менные и трудовые затраты на бурениескважин. Формула изобретения Устройство для измерения параметров 10 напряженного состояния грунта, содержащее три приемных эластичных элемента, заполненных жидкостью и расположенных. под углом 90 О, датчики давления, закрепленные на каждом приемном элементе, о т лича ющееся тем,что,сцельюупрощения конструкции и уменьшении габаритов за счет соединения приемных элементов в общей центральной то ке, один из приемных элементов выполнен с двумя радиаль ными взаимно перпендикулярнымипрорезями, а два других с тремя пазами каждый, выполненными от периферии при.емного элемента; при этом паз каждого приемного элемепа имеет длину до центра, а 25 два других паза расположены перпендикулярно первому и имеют длину, равную разности диаметра поиемного элемента и длины одной прорези.1760112 г,5 иг Составитель Ю.ЛупичевэТехред М.Моргентал Коррект Редактор Керецман лак ак оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, у ина,3167 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Ьосква, Ж, Раушская наб 4/б