DE1573731A1

DE1573731A1 - Messgeraet zum Bestimmen von Deformationen im Massivgestein

Info

Publication number: DE1573731A1
Application number: DE19661573731
Authority: DE
Inventors: Perkov Jury R; Prigozhin Evgeny S; Ruppeneit Konstantin V
Original assignee: NII OSNOWANIJ I PODSEMNYCH SOO
Current assignee: NII OSNOWANIJ I PODSEMNYCH SOO
Priority date: 1966-08-29
Filing date: 1966-08-29
Publication date: 1970-05-21
Also published as: DE1758725A1

Description

Meßgerät zum Bestimmen von Deformationen im Massivgestein Die Erfindung bezieht sich auf Meßgeräte zum Bestimmen von Deformationen im Massivgestein mittels ausfahrbarer taststifte des Meßfühlers durch Messung der unter der Wirkung eines von einer das Gerätegehäuse überziehenden Hülle übertragenen Flüssigkeits- bzw. Gasdruckes entstehenden Lochwandverschiebungen.
Die Erfindung betrifft insbesondere diejenigen Meßgeräte, die in ein ins Massivgestein gebohrtes Meßloch gesenkt werden und darin einen hydrostatischen Druck auf die Lochwände ausüben.
Die Deformationen im Massivgestein werden dabei durch Messung der durch die Druckwirkung hervorgerufenen Lochwandverschiebungen bestimmt.
Meßgeräte solcher Art besitzen meist ein mit einer elastischen Hülle überzogenes Gehäuse und einen Meßfühler. Während der Messung wird unter die Hülle ein Druckgas bzw. eine Druckflüssigkeit eingeleitet. Dabei erfaßt der Meßfühler mit Hilfe ausfahrbarer Taststifte entweder die Radialverschiebung oder die UmSangsänderung der Lochwandung.
Der Nachteil der bekannten Meßgeräte liegt darin, daß sie bei Felsgestein infolge der geringen Iiochwandverschiebung des Ivießloches (siewird in Mikron gemessen), eine ungenügende Meßgenauigkeit liefern, insbesondere bei Messungen in Meßlöchern mit kleinen (in der Größenordnung von einigen Zentimetern) Durchmessern.
Versuche, die zu messenden Lochwandverschiebungen durch Steigerung des Spreizdruckes zu vergrößern, stoßen auf die Schwierigkeiten der Abdichtung des Luftspaltes zwischen Gerät und Lochwand.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Meßgeräte liegt darin, daß der Meßfühler noch den zum Einbau des Meßgerätes erforderlichen Montageluftspalt zwischen Meßgerät und Lochwand zu durchfahren hat, der das Tausendfache von der zu messenden Lochwandverscniebung ausmachen kann.
Die die Meßlochwand berührenden Taststifte des Meßfühlers müssen von dem unter der Hülle herrschenden Gas- bzw. Flüssigkeitsdruck entlastet werden, damit eine groebe durch die schlechten Ber£iiirungsverhältnisse zwischen Taststiften und Gestein verursachte Verfälschung der Meßergebnisse vermieden wird.
Untersuchungen zeigten, daß sich das Gerätegehäuse im Meßloch mit ansteigendem Flüssigkeits- bzw. Gasdruck unter der Tülle verschiebt. Der Betrag dieser Verschiebungen kant die zu messenden Lochwandverschiebungen um das Mehrfache überschreiten. Dadurch wird die Anzeige der ganzen Meßeinrichtung in starkem Maße beeinträchtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile und Schwierigkeiten der-beKannten Meßgeräte zu beseitigen und ein Meßgerät zur Messung von Deformationen im Massivgestein von hinreichender Genauigkeit zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Meßgerät gelöst, bei welchem der die Iiochwandverschiebungen erfassende Meßfühler mit dem Gehäuse des Gerätes durch eine während der Messung die Greifverrichtung Verbindung zwische Mekfühler und Gehäuse lösende Greifvorrichtung verbunden ist. Dadurch wird erreicht, daß der Meßfühler Yiätlrend der Messung schwebt und über seine ausfanrbarenTaststifte nur mit der Meßlochwand in Berührung steigt.
Nach einer vorzugsweisen Ausführungsvariante der Erfindung stellt die Greifvorrichtung zwei Drehliebel dar, die den Meßfühler ein-@@annen und ilin für die Meßzeit freigeben.
Um zu erreichen, daß die ausfahrbaren Taststifte des Meßfühlers den Montageluftspalt ohne Beeinsrächtigung der Meßgenauigkeit durchfahren können, wird der Meßfühler erfindungsgemäß in Form eines aus elastischen mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Blechstreifen zusammengesetzten Rahmens ausgebildet. Die Taststifte werden in der Mitte der Blechstreifen angebracht. Beim Einspannen des Rahmens durch die Greifarme der Drehhebel verformt sich dieser federnd und die Taststifte werden in das Gehäuse des Meßgerätes eingezogen. Wird der Rahmen freigegeben, so strecken sich die Blechstreifen aus. Dabei durchfahren die -Taststifte den Luftspalt zwischen Gehäuse und Lochwand und schlagen an das Gestein an.
Die zum Einspannen des Rahmens erforderliche Drehung der Drehhebel wird durch eine an anderen Hebelenden angreifende Feder bewirkt. Zur Freigabe des Rahmens wird der zwischen Hülle und Gehäuse herrschende Flüssigkeits- bzw. Gasdruck ausgenutzt.
Hierbei drückt der im Gehäuse angeordnete Plunger die Hebelenden und die dort angreifende Feder zusammen. Die gleiche Xirkung kann beispielsweise auch durch einen Elektromagneten erreicht werden.
Das Gerät kann weiterhin mit einer Spreizvorrichtung in For von zwei anden Gehäusestirnseiten befestigten Spreizhülsen versehen werden. Zum Festspannen des Meßgerätes im Meßloch mit Hilfe dieser Vorrichtung läßt man den Flüssigkeit-s- bzw. Gasdruck über die Hülle die Spreizhülsen betätigen.
Die Vorteile der Erfindung liegen in einer hinreichenden Genauigkeit und dem geringen Raumbedarf des Meßgerätes.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
Es zeigt: Fig. 1 das im Meßloch frei aufgehängte Meßgerät im Längsschnitt; Fig. 2 einen Teil des Meßgerätes nach Fig. 1 mit eingezogenen Taststiften; Fig. 3 einen Teil des Meßgerätes nach Fig. 1 mit ausgefahrenen Taststiften.
Das Gehäuse 1 (Fig.1) des Meßgerätes ist mit einer elastischen Hülle 2 überzogen. Sie wird an beiden Gehäuse stirnseiten mit Ringen 3 und den die Gehäuseenden umgebenden Spreizhülsen 4 eingespannt. Die Spreizhülsen 4 gehören zur Spreizvorrichtung und weisen an ihren Zylinderflächen Längsschlitze auf.
Das Festspannen des Meßgerätes im Meßloch mit Hilfe der Spreizvorrichtung und die Belastung der Meßlochwände erfolgt durch Einleitung einer Druckflüssigkeit bzw. eines Druckgases unter die Hülle 2 durch den Kanal 5 im Gehäusekörper. Um ein Ausbuchten der Hülle 2 in den Iiuftsralt zwischen den Zylinderflächen der Spreizhülsen 4 und der Meßlochwand zu verhindern, sind die zwischen der Hülle 2 und den Spreizhülsen 4 eingespannten Abdichtungen 6 aus steifem Gummi vorgesehen.
Im Gehause 1 und in der Hülle 2 sind C)ffnungen 7 zum Durchgang der Taststifte 8 vorhanden. Die Taststifte 8 sind ein.Bestandteil des Meßfühlers 9, der die Verschiebungen der Laohwände, auf die ein Flüssjgkeits- bzw. Gasdruck über die Hülle 2 ausgeübt wird, erfaßt.
Der Meßfühler 9 (Fig. 2 bzw. 3) enthält federnde Blechstreifen 10 mit darauf aufgeklebten Dehnungsmeßstreifen 11, die zu einer Brückenschaltung zusammengefaßt sind und über die durch den Kanal 12 (Fig. 1) im Gehäuse 1 geführten Leitungen mit Meßgeräten an der Meßlochmündung verbunden sind. Die Blechstreifen 10 sind an ihren EndQu durch ein Gelenk miteinander verbunden und bilden einen federnden Rahmen. Die Taststifte 8 sind in der Mitte der Blechstreifen 10 gegenüber den bffnungen 7 im Gehäuse 1 angeordnet.
Außerhalb der Meßzeit ist der Meßfühler 9 mit dem Gehäuse 1 das Meßgerätes über die Greifvorrichtung 13 (Fig. 1, 2, 3) verbunden, deren um die Achsen 15 drehbare Hebel von der Feder 16 gespreizt werden und die Blechstreifen 10 einklemmen. hierbei biegen sich die Blechstreifen 10 elastisch durch und nehmen die in Fig. 2 gezeigte Lage ein. Die Taststifte 8 werden hierbei in das Gehäuse 1 des Meßgerätes hineingezogen.
In dieser Lage wird das Meßgerät in das Meßloch abgesenkt. Danach wird unter die Hülle 2 ein Druckgas bzw. eine Druckflüssigkeit eingeleitet. Die Hülle 2 dehnt sich unter der Druckwirkung aus, spannt hierbei die in die Lochwand eingreifenden Spreizhülsen 4 der Spreizvorrichtung und überträgt die Druckbelassung auf die Lochwand. Gleichzeitig verhindern die Abdichtungen 6 das Ausbuchten der Hülle 2 in den Luft spalt zwischen der Lochwand und den Spreizhülsen 4.
Dann wird der Meßfühler 9 von den Drehhebeln 14 der Greifvorrichtung 13 durch die Einwirkung des Flüssigkeits- oder aes Gasdruckes auf die im Gehäuse 1 angeordneten Plunger 17 (Fig. 1-3) freigegeben, welche die Enden der Hebel 14 und gleichzeitig die Feder 16 zusammendrücken.
Die Blechstreifen 10 des Meßfühlers 9 strecken sich soweit aus, bis die durch die Öffnung 7 im Gehäuse 1 herausfahrenden Da-ststifte 3 bis an die Meßlochwand anschlagen. Der Meßfühler 9 wird somit für die Meßzeit vom Gehäuse 1 und der Hülle 2 freigegeben und steht nur mit der Meßlochwand unmittelbar über die Taststifte 8 in Berührung.
Das den Gegenstand der Erfindung betreffende Meßgerät läßt eine ausreichende Meßgenauigkeit erreichen. Ein weiterer Vorteil dieses Meßgerätes besteht darin, daß es in Meßlöchern mit 40-50 mm Durchmessern eingesetzt werden kann, während die bekannten Meßgeräte Meßlochdurchmesser von 180 bis 24o mm verlangen, deren Herstellung umständlich und kostspielig ist.

Claims

Patentansprüche 1. Meßgerät zum Bestimmen von Deformationen im blassivgestein mittels ausfahrbarer Taststifte des Meßfühlers durch Messung der unter der Wirkung eines von einer das Gerätegehäuse überziehen, den Hülle übertragenen Flüssigkeits- bzw. Gadruckes entstehenden Lochwandverschiebungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (9) zur Messung von Lochwandverschiebungen mit dem Gerätegehäuse (1) durch eine das Freigeben des Meßfühlers vom Gehäuse (1) für die Zeit der Messung sichernde Greifvorrichtung (13) verbunden ist.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifvorrichtung (13) zwei drehbar gelagerte den Meßfühler (9) einspannende Hebel (14) besitzt.
3. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (9) ein Rahmen aus federnden durch die Hebel (14) der Greifvorrichtung (13) eingeklemmten Blechstreifen (10) mit daran angebrachten Dehnungsmeßstreifen (11) ist.
4. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen der Greifarme der Hebel (14) der Greifvorrichtung (13) eine die Hebelenden auseinander drückende Druckfeder (1G) und zum Öffnen der Greifarme im Gerätegehäuse (1) angeordnete und durch einen unter der Hülle (2) erzeugten Mlüssigkeits- bzw. Gasdruck angetriebene Plunger (17) verwendet werden.
5. Meßgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einer Spreizvorrichtung (4) zum Festspannen des Gerätes im Meßloch während der Messung versehen ist.
6. Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekenazeichaet, daß die Spreizvorrichtung aus zwei an den Gehäusestirnseiten angebrachten Spreizhülsen (4) besteht, die bei Einleitung einer Druckflüssigkeit bzw. eines Druckgases unter die Hülle (2) gegen die Meßlochtvand gespreizt werden.

L e e r s e i t e