Устройство для измерения давления в грунте

Опт бликовано 15.11.82. Ьюллетень42 оо делам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 25.11.82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ГРУНТЕ1Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для измерения давлений в заданном направлении по времени в грунте с использованием приборных скважин, например, при производстве взрывов.Известны устройства для измерения давлений в грунте с использованием приборных скважин, которые включают жесткое в виде диска с полостью основание, закрытое резиновой мембраной. На основании установлен датчик давления. Полость основания между датчиком и мембраной заполнена жидкостью. С основанием жестко соединен цилиндрический корпус, который снабжен механизмом для ориентированного закрепления устройства в скважине. Этот механизм имеет выдвижной упор и взаимодействующие с ним спусковое устройство. Устройство опускают в скважину, при достижении дна скважинь 1 срабатывает спусковое приспособление, упор выдвигается из корпуса, а устройство фиксируется в определенном положении 1 .Недостатком этих устройств является сложность конструкции механизма закрепления в скважине, который содержит семь 2фигурных деталей, связанных функционально между собой. Кроме того, при опускании устройства в скважину, в результате случайного задевания опорного штока за стенку скважины или за кабели, проходящие в 5 скважине, возможно срабатывание спускового механизма и выдвижение упора до опускания устройства на заданную глубину.Известно также устройство для измерения давления в грунте, включающее кор Опус, приемный элемент с датчиком давления, размещенным в его основании, заполненным жидкостью и закрытым мембраной из эластичного материала, резьбовой палец для монтирования приемного элемента и пружинные скобы 2.15 Недостатком устройства является низкая чувствительность прибора, поэтому в приборную скважину на заданных горизонтах устанавливают по три датчика с направлением чувствительных элементов под 20углом 90 друг к другу по осям Х, У, Х.Целесообразность такой установки приборов регламентируется соответствующей методикой проведения экспериментальных измерений. При такой установке приборы располагаются фактически на разных горизонтах и сохранить их точное взаимное расположение приемных частей затруднительно, так как приходится ориентировать каждый прибор по отдельности, Все это вносит определенные погрешности в измерения, При этом процесс установки устройств приходится повторять три раза для измерения на одном горизонте и создавать для каждого прибора самостоятельную опорную забивку, что требует дополнительных затрат времени и материальных средств.Кроме того, изготовление трех самостоятельных приборов для измерения по трем направлениям удорожает их стоимость, так как в этом случае необходимо иметь три пары пружинных скоб и три переходника,Цель изобретения - повышение точности измерений путем обеспечения возможности проведения измерений по трем направлениям.Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено двумя приемными элементами, резьбовыми пальцами и резьбовыми втулками, при этом оси резьбовых пальцев с размещенными на них приемными элементами и пружинные скобы ориентированы под углом 90 по отношению друг к другу, а резьбовые втулки установлены на резьбовых пальцах со стороны, противоположной приемным элементам. с возможностью взаимодействия с пружинными скобами.На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид Л на фиг. 1; на фиг. 3 показаны устройства, установленные в скважине; на фиг. 4 - то же, вид сверху.Устройство содержит корпус 1, снабженный тремя приемными элементами, оси которых расположены под углом 90 и совпадают с осями координат Х, У, Х. Каждый приемный элемент включает основание 2, резиновую мембрану 3, датчик 4 давления, жидкость 5. Плотность жидкости подбирается близкой к плотности окружающего массива, С основанием жестко соединен цилиндр 6. Полость цилиндра, в которой находится датчик, заполнена герметиком, что предохраняет датчик от воздействия влаги. Основание выполнено в виде диска с полостью. Мембрана по периметру прижимается к основанию кольцом 7. В качестве датчика может быть использован, например, индуктивный датчик ДДИ - 20,Корпусимеет резьбовые пальцы 8, расположенные на всех его боковых поверхностях по осям Х, У, Х. К этим выступам крепятся приемные части устройства и резьбовые втулки 9, к которым в направлениях Х и Х прикреплены пружиняцие скобы 10, а в направлении У - переходник 11 для подсоединения устройства к несущему элементу 12. Для стопорения втулок 9 предусмотрены гайки 13.20 Скобы 10 имеют форму эллипса и выполнены из пружинящей стальной проволоки.Скругленные верхние и нижние края скобпредохраняют их от врезания в грунт стенкинеобсаженной скважины при опускании или5низвлечении устроиства. Скобы выполненытакими, что обеспечивают усилие прижатияприемных частей устройства к скважине внаправлении Х и 7 не менее веса устройствав целом, что обеспечивает надежную фиксацию устройства в заданном положении дажебез опоры на забой. Необходимое усилие прижатия основания к стенке обеспечиваетсяза счег того, что размеры устройства со скобами в горизонтальной плоскости большеразмеров сечения скважины, а также за счетф 5 диаметра и пружинящих свойств материаласкоб.Усилие прижатия обеспечивается за счетпрогиба 1 скоб (фиг. 3), величину которогоопределяют из известного выражениягде 1 - расстояние от точки загцемленияскобы до места соприкосновенияее со стенкой скважины;Р - требуемое усилие прижатия;д - диаметр материала скоб;Е - модуль упругости материала.При этом диаметр материала скоб беретсяне менее 4 - 5 мм, чтобы они не врезалисьв грунт стенок скважины.Таким образом при упругой деформацииодной из скоб на величину ( обеспечиваетсяусловие фиксации устройства в скважине,а так как используется две скобы, то этоусилие больше, а закрепление устройстваболее надежно.В предлагаемом устройстве благодаря35 резьбовому сочленению втулок 9 с пальцами8 можно осуществлять регулировку размеровустройства в горизонтальной плоскости, чтопозволяет обеспечить необходимое усилиеприжатия устройства к скважине, а также4 Оустанавливать устройства в скважины разных диаметров,Перед измерениями устройство при помощи переходника 11 соединяют с несущимэлементом 2, снабженным электромагнитным отцепом, и опускают в скважину.45 При опускании скобы сжимаются и скользят по стенке скважины. При прекращенииопускания и отсоединения несущего элемента устройство удерживается на заданном го.ризонте за счет упругих свойств скоб. Приэкспериментальных измерениях в каждойскважине устанавливают таким образом понескольку устройств (обычно 5 - 8 шт) наразличных горизонтах. После этого в скважину заливают грунтоцементный раствор,который со всех сторон плотно прилегает кустройству и к стенкам скважины.При взрыве давление от стенки скважинычерез мембрану .3 и жидкость 5 передаетсяна чувствительный элемент датчика 4 давления. Сигнал от каждого датчика по кабелюпередается на соответствующую регистрирующую аппаратуру, установленную в приборном сооружении.Затраты на изготовление комплекта из трех устройств (для измерений по трем направлениям Х, У, Х) снижаются на 10% за счет исключения двух пар скоб и переходников. Сокращается время на установку устройств в скважине вместо трех технологических операций на установку трех устройств требуется всего одна.Повышается точность измерений за счет того, что предлагаемое устройство обеспечивает измерения по трем направлениям в одной точке, тогда как использование трех устройств это обеспечить не могут. В предлагаемом устройстве сохраняется строгое взаимное положение приемных элементов.В предлагаемом устройстве измеряемые давления по трем направлениям в одной точке составляют 1400 кПа, а диаметр скважин, в которых возможна надежная фиксация, - 180 - 250 мм.Формула изобретенияУстройство для измерения давления в грунте, включающее корпус, приемный элемент с датчиком давления, размещенным вего основании, заполненным жидкостьюи закрытым мембраной из эзастичного материала, резьбовой палец для монтирования приемного элемента и пружинные скобы,5 отлиающееся тем, что, с целью увеличе.ния точности измерений путем обеспечениявозможности проведения измерений по тремнаправлениям, устройство дополнительноснабжено двумя приемными элементами,резьбовыми пальцами и резьбовыми втул 10ками, при этом оси резьбовых пальцев с размещенными на них приемными элементами ипружинные скобы ориентированы под углом90 по отношению друт к другу, а резьбовые втулки установлены на резьбовых паль 15 цах со стороны, противоположной приемным элементам, с возможностью взаимодействия с пружинными скобами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Авторское свидетельство СССР590453, кл. Е 21 С 39/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССР по заявке2822728/03, кл. Е 21 С 39/00, 1979с,от; Тек р Тиран ск акина ларстве изобре Ж 35 д. 4/5 роектная, Рслак-.ор П. вылкаяЗакан 8251/40ВНИИГИ Гос)по де.1 дм3035, Москва,Филиал ПГП Пате китель,1. ЬИ. Берге623нного комитетагений и оч крытРа инская набУ к город, ул. Г орректор Л. Фернлнисное СР