CS269888B1 - Způsob měření vnitřní napjatosti v horninách - Google Patents

Abstract

Způsob měřeni vnitřní napjatosti v horninách se využívá při určování existujících napětí v horninovém masivu, v němž má být například prováděn výlom tunelu, kaverny pro strojovnu PVE apod. Způsob měřeni napjatosti v hornině, který je předmětem vynálezu vychází ze známé metody uvolňováni napěti - metoda doorstopper, ale modifikuje ji o kompenzační měřeni pomoci segmentových lisů. V důsledku toho není třeba pro výpočet vnitřních napěti znát deformační konstanty horninového masivu. Metody, kterých se pro tento účel až dosud využívá nutně vyžadují znalost těchto konstant, což představuje dosti náročné laboratorní zkouSky na vzorcích horniny. Zde uvedený způsob měření vnitřní napjatosti lze s úspěchem použít i u betonových přehrad a tunelových obezdivkách.

Description

Vynález se týká způsobu máčení vnitřní napjatosti v horninách, v současné době se pro tyto účely používá způsob měření, který je založen na principu uvolňování napětí odvrtáním jádra ve vrtech - metoda Doorstopper. Na základě změn poměrných přetvoření před a po odvrtání jádra lze pomocí vzorců z technické pružností vypočíst směr a velikost hlavních napětí za předpokladu, že jsou nám známy příslušné deformační konstanty hornin. V praktických případech však tyto deformační konstanty nejsou obvykle známy a je třeba dalěích zkoušek a laboratorních měřeni pro stanovení jejich velikosti. . .

Tato doplňující měřeni na odvrtaných jádrech věak umožňuji stanovit deformační konstanty pouze ve směru osy vrtu,· kdežto napjatost určujeme v rovině kolmé k ose vrtu. To má za následek sníženi přesnosti měřeného napěti na čele vrtu.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob měřeni vnitřní napjatostí v horninách podle vynálezu, vyznačujícího se tím, že do odvrtaného prostoru mezi jádrem vrtu a horninou se vloží segmentové lisy, a to postupně ve směrech jednotlivých tenzometrů růžice, přičemž se měří změny poměrných přetvořeni v růžici od jednotkového tlaku v segmentových lisech a změřené změny poměrných přetvoření tvoři potom absolutní pravé strany systému lineárních algebraických rovnic pro výpočet vnitřních napětí.

Výhody způsobu měření vnitřní napjatosti v horninách podle vynálezu lze spatřovat v tom, že se eliminuje nutnost znát deformační konstanty horniny, aby bylo možno určit všechny složky vnitřní nspjatosti na čele vrtu. Navíc tento způsob měřeni umožňuje určovat deformační konstanty horniny ve směru skutečného namáhání. To je důležité zejména v případech, kdy horninový masiv vykazuje výraznou anlzotropii deformačních konstant, vzhledem k tomu, že k určeni napjatosti v daném bodě - střed čela vrtu za stavu rovinné napjatosti postačí znalost 3 složek normálních napětí Ca, Cb, &c v obecně různých směrech, lze využit princip superpozice jednotkových zatíženi a vlastni kompenzaci provést numerickou cestou jako řešení systému lineárních algebraických rovnic o třech nezněných, zde za neznámé považujeme původní napěti P_a, P_b, P , která ve vyšetřovaném místě existovala před odvrtáním jádra. 3áko kritérium pro c .

výpočet neznámých napětí uvažujeme návrat poměrných přetvoření do původního stavu před odvrtáním. Naměřená přetvoření v tenzometrické růžici po odvrtáni představuji v tomto systému rovnic absolutní členy pro výpočet kořenů rovnic. Na obr. 1 a 2 je schematicky znázorněn postup při použití tohoto způsobu měření.

Ns urovnané čelo vrtu se do středu čelní plochy nelepí tenzometrická růžice 1 a změří základní čtení na tenzometrech nalepených ve směrech a, b, c . Nyní se jádrovou korunkou vrt prodlouží o 1,2 násobek průměru vrtu. Tím dojde k uvolnění vnitřního napětí, které bylo v hornině před odvrtáním jádra. Na tenzometrické růžici £ ae změří změny poměrných přetvořeni ve směrech a, b, c . Mezi jádro vrtu a horninu se nyní vloží dva segmentové lisy 3, neplněné olejem nebo jinou kapalinou. Do obou segmentových lisů 3 se současně zavede jednotkový tlak p₀ 2 až 4 MPa a v jednotlivých tenzometrech růžice 1 ae změří změny poměrných přetvoření. Toto ae provede při polohách segmentových lisů 3 ve směrech a, b, c . ·

Na základě takto zjištěných přetvořeni lze sestavit systém lineárních algebraických rovnic o třech neznámých, kde poměrná přetvoření od jednotkových tlaků p₀ určují tuhostní matici a poměrná přetvoření změřená po odvrtání jádra představujT^absolutní členy tohoto systému rovnic, aeho řeSením získáme kořeny X p', p_b a p' , které po vynásobení hodnotou jednotkového tlaku p₀ určují hledaná napěťlp_a, p^~ a p_c , která existovala v hornině před odvrtáním. “

Fyzikální význam tohoto způsobu měření spočívá v tom, že pomocí segmentových lisů 3 vyvozujeme ve středu čela takovou napjatost, která vrátí čtení na tenzometrické růžici 1 do původního stavu. Možnost využití tohoto způsobu měření napjatosti není omezena pouze na oblast inženýrsko-geologického průzkumu, ale s úspěchem jej lze vyCS 269888 81 užít například pro zjištění vnitřních sil v obezdívkéch starých tunelů, které se nají rekonstruovat a je třeba určit skutečné namáháni tunelové obezdívky. Další možnost uplatnění se naskýtá i v přehradním stavitelství, a to při zjišťováni napjatosti ve starých betonových nebo zděných gravitačních přehradách, které v době jejich výstavby nebyly vybaveny měřicím zařízením pro sledování vnitřních napětí v tělese hráze.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob měření vnitřní napjatosti v horninách, vyznačující se tím, že do odvrtaného prostoru (2) mezi jádrem vrtu a horninou se vloží dva segmentové lisy (3), a to postupně ve směrech jednotlivých tenzometrů tenzometrické růžice (1), přičemž se měří změny poměrných přetvoření v tenzometrické růžici (1) od jednotkového tlaku (p₀) i v segmentových lisech (3) a změřené změny poměrných přetvoření tvoří pak absolutní pravé strany systému lineárních algebraických rovnic pro výpočet vnitřních napětí.