Устройство для измерения напряжений в массиве горных пород — SU 891922 (original) (raw)
(51) М. Кл,з Е 21 С 39/00 Гееударстееиимй кемитет СССР до делам изееретеиий и открытий(088.8) Дата опубликования описания 28.12.81. Гаман, Г. И, Кулаков, Н. К. Плахов и Д. П. Т нститут горного дела Сибирского отделения АН и Опытный завод Сибирского отделения АН СС 1) Заявители 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙГОРНЫХ ПОРОД СИВ приборам для ссиве горных включения в зрезанного по ины, На внутоловин в спеикулярно проельный тензоика вдоль его онный тензо- устанавливаетается к ее Однако этот датчик позволяет измерять только одну компоненту напряжений.Известно устройство для измерения напряжений в массиве горных пород, включающее толстостенную трубку из высокомодульного материала и тензометры, которые установлены на внутренней поверхности трубки 2.Недостаток этого устройства, несмотря на простоту конструкции и обеспечение необходимой точности при массовых замерах, - непригодность для измерений в тех случаИзобретение относится кизмерения напряжений в мапород.Известен датчик упругоговиде латунного цилиндра, рапродольной оси на две половренней поверхности одной изциальном углублении перпенддольной оси наклеен измеритметр, а в хвостовой части датчпродольной оси - компенсациметр. При измерениях датчикся в скважине и приклеивстенкам 1 . ях, когда требуется повышенная точность измерений.Цель изобретения - повышение точности измерений и надежной герметичности.Для достижения этой цели устройство снабжено дополнительными тензометрами, установленными на внешней стороне трубки, и тонкостенным стаканом для размещения в нем трубки с тензометрами, при этом зазор между стенками стакана и трубки заполнен клеем, а тензометры с внешней стороны трубки установлены и ориентированы по осям тензометров, расположенных с внутренней стороны трубки.На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А - А на фиг. 1.Устройство состоит из тонкостенного металлического стакана 1, в котором размещена толстостенная трубка 2 из высокомодульного материала, например стали. На внутренней и внешней поверхности трубки 2 размещены строго друг против друга тензометры 3 и 4, ориентированные нужным образом. Провода 5 от тензометров 4, укрепленных на внешней поверхности трубки 2, выведены к ее торцу со стороны дна стака3на 1 и по внутренней полости трубки проведены до платы 6. Сюда же проведены провода 7 от тензометров 3, укрепленных на внутренней поверхности трубки 2. Плата 6 установлена со стороны свободного конца трубки 2, изготовлена из изоляционного ма териала и обеспечивает герметичность внутренней полости трубки 2. В плате 6 укреплены штырьки 8 (по числу проводов) . Свободный конец устройства закрыт гайкой 9, в осевом отверстии которой герметично укреплен кабель 10. Провода 5 и 7 крепятся к штырькам 8 с внутренней стороны 6, а с внешней стороны к штырькам 8 крепятся провода от кабеля 10. Для герметизации всего устройства при С 5 его сборке стакан 1 и трубка 2 склеиваются эпоксидным клеем. Этим же клеем плата 6 крепится к стенкам трубки 2.После сборки прибор тарируется.Принцип работы датчика поясняется на примере его работы в массиве пород, подверженном воздействию одноосного внешнего поля напряжений.Если датчик склеен со стенками скважины, в которой он установлен то он де 7 25 формируется совместно с окружающим его массивом пород. При этом, как следует из теории упругого кольцевого включения, в нем возникает неравномерное распределение напряжений, а следовательно, и деформаций. На внутренней поверхности датчи- зо ка, вблизи его вертикального сечения, возникает область растягивающих деформаций, а вблизи горизонтального сечения область сжимающих деформаций, На внешней поверхности датчика, наоборот, вблизи вертикального сечения появляются сжимаю щие деформации, а вблизи горизонтального сечения - растягивающие, Если тензодатчики установить в одном и том же сечении датчика с внутренней и внешней стороны упругого кольцевого элемента, то один из них будет испытывать деформации сжатия,40 а другой примерно такие же по величине деформации растяжения. Это обстоятельство позволяет обеспечить термокомпенсацию и повысить точность измерений. Чтобы обеспечить нормальную работу датчика за зор в нем между стенками стакана 1 и трубкой 2 должен отсутствовать. Измерения выполняются в следующей последовательности.Датчик ориентируется относительно вертикальной или горизонтальной плоскости, устанавливается в скважине и приклеивается к ее стенкам. По тензометрам датчика снимаются начальные отсчеты. Повторные отсчеты снимаются после изменения напряженного состояния массива пород вблизи скважины с датчиком. Для снятия отсчетов можно использовать любой измерительный прибор, работающих по мостовой схеме, например, ИИД - 3, По разности отсчетов судят о приросте напряжений в массиве.Повышенная точность измерения напряжений необходима при научных работах по исследованию закономерностей деформирования горных пород в зонах ведения очистных и подготовительных работ на горных предприятиях. Знание таких закономерностей крайне необходимо для обеспечения нормальной работы предприятий,Формула изобретения1. Устройство для измерения напряжений в массиве горных пород, включающее толстостенную трубку из высокомодульного материала и тензометры, которые установлены на внутренней поверхности трубки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и надежной герметичности, устройство снабжено дополнительными тензометрами, установленными на внешней стороне трубки, и тонкостенным стаканом для размещения в нем трубки с тензометрами, при этом зазор между стенками стакана и трубки заполнен клеем.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тензометры с внешней стороны трубки установлены и ориентированы по осям тензометров, расположенных с внутренней стороны трубки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Широков А. П. и Захаров В. И. Приборы для исследования напряжений в массиве. Измерение напряжений в массиве горных пород. Новосибирск, Наука, с. 144,2, Авторское свидетельство СССР ЛЪ 2180016/22-03, кл. Е 21 С 39/00, 30.09,75.891922 иг А Составитель Л. ПрошинаТехред А. Бойкас КорректорТираж 630 Подписноедарственного комитета СССРизобретений и открытийЖ - 35, Раушская наб., д. 4/5нт, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тец ПИ Росуо делам Москва,ПП Пате дактор А. Козоказ 11173/46ВНИИ13035,филиал П р у 1 О