RU2120132C1

RU2120132C1 - Device for measuring of parameters of seismoblat waves

Info

Publication number: RU2120132C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Гуров; В.С. Басов; М.М. Пикалова; В.М. Чернышев
Original assignee: Войсковая часть 51105
Priority date: 1991-05-07
Filing date: 1991-05-07
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: geophysics. SUBSTANCE: device has spherical container provided with three spring clamps positioned vertically and capable of rotation around container in horizontal plane. Device also includes single-component velocity transducers connected to measuring and recording equipment through cable and balance platform mounted for turning around horizontal axis. Balance platform accommodates velocity transducers and electromagnet for setting load. Container has seat for holding the setting load. EFFECT: enhanced accuracy of measurement. 1 dwg

Description

Изобретение относится к экспериментальным исследованиям параметров сейсмовзрывных волн (СВВ) и предназначено для измерения массовой скорости движения грунта в зонах, прилегающих к воронке взрыва. The invention relates to experimental studies of parameters of seismic blast waves (UHV) and is intended to measure the mass velocity of soil in zones adjacent to the explosion funnel.

Анализ параметров движения грунта при взрывах показывает, что в зонах, прилегающих к воронке взрыва, наблюдаются существенные развороты грунта преимущественно в вертикальной плоскости, проходящей через центр взрыва. An analysis of the parameters of soil motion during explosions shows that in zones adjacent to the explosion funnel, significant turns of the soil are observed mainly in a vertical plane passing through the center of the explosion.

Изучение результатов испытаний показывает, что по мере приближения к эпицентру взрыва, углы разворота грунта увеличиваются, поэтому проведение измерений параметров движения грунта в областях, примыкающих к воронке взрыва, требует учета влияния разворота грунта на достоверность измерений. The study of the test results shows that as approaching the epicenter of the explosion, the angle of rotation of the soil increases, therefore, measurements of the parameters of movement of the soil in areas adjacent to the funnel of the explosion require taking into account the effect of the rotation of the soil on the reliability of measurements.

Разворот приборного контейнера может существенно исказить результаты измерений и его необходимо учитывать при анализе и обработке экспериментальных данных. Turning the instrument container can significantly distort the measurement results and it must be taken into account when analyzing and processing experimental data.

Вопрос повышения достоверности измерений в областях больших разворотов грунта может решаться путем создания устройств, позволяющих сохранить ориентацию датчиков в пространстве. The issue of increasing the reliability of measurements in areas of large turns of the soil can be solved by creating devices that allow preserving the orientation of the sensors in space.

Известные устройства для измерения параметров СВВ отличаются большим разнообразием применяемых в них типов датчиков и различных форм контейнеров - уголковых, цилиндрических, сферических (Методики измерения и аппаратура для исследования взрыва. "Взрывное дело". Сборник N 83/40, М., "Недра", 1982). Known devices for measuring the UHV parameters are distinguished by a wide variety of types of sensors used in them and various forms of containers - angular, cylindrical, spherical (Measurement techniques and equipment for exploring the explosion. "Blasting". Collection N 83/40, M., "Nedra" , 1982).

Недостатком указанных устройств является малая достоверность измерений параметров СВВ в зонах, прилегающих к воронке взрыва, из-за влияния разворотов приборного контейнера на результаты измерений. The disadvantage of these devices is the low reliability of the measurements of UHV parameters in the areas adjacent to the explosion funnel, due to the influence of instrument container turns on the measurement results.

Известное устройство для измерения параметров СВВ - сейсмодатчик СД-1Ф (скважинный вариант) служит для измерения вертикальной составляющей колебаний грунта (Сейсмические приборы, вып. 9, М., "Недра", 1976, с. 21-24). Устройство имеет приборный контейнер, снабженный прижимным приспособлением для прижима контейнера к стенкам измерительной скважины. Сейсмодатчик через свечной мост связан кабелем с измерительно-регистрирующей аппаратурой. The known device for measuring the parameters of the UHF - seismic sensor SD-1F (borehole version) is used to measure the vertical component of the soil vibrations (Seismic instruments, issue 9, M., "Nedra", 1976, S. 21-24). The device has an instrument container equipped with a clamping device for clamping the container to the walls of the measuring well. A seismic sensor through a candle bridge is connected by a cable to the measuring and recording equipment.

Недостатками данного устройства являются его большие габариты (90•1860 мм), а также влияние на результаты измерений разворота грунта в зонах, прилегающих к воронке взрыва. The disadvantages of this device are its large dimensions (90 • 1860 mm), as well as the effect on the results of measurements of the turn of the soil in the areas adjacent to the explosion funnel.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для измерения параметров сейсмовзрывных волн (Экспонат Центральной выставки ярмарки НТТМ-87, г. Москва 1987 г. регистрационный N 12.03.014 Басов В.С. и др.), выбранное в качестве прототипа. Устройство состоит из сферического контейнера, снабженного тремя вертикально расположенными пружинными скобами с возможностью вращения вокруг контейнера в горизонтальной плоскости, однокомпонентных датчиков скорости, связанных кабелем с измерительно-регистрирующей аппаратурой. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed device is a device for measuring the parameters of seismic blast waves (Exhibit of the Central Exhibition Fair NTTM-87, Moscow 1987 registration N 12.03.014 Basov S.S. and others), selected in as a prototype. The device consists of a spherical container equipped with three vertically arranged spring brackets with the possibility of rotation around the container in a horizontal plane, one-component speed sensors connected by a cable to the measuring and recording equipment.

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает необходимую достоверность измерений в зонах грунта, примыкающих к воронке взрыва, из-за влияния разворота приборного контейнера под действием СВВ вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной направлению на взрыв. The disadvantage of this device is that it does not provide the necessary reliability of measurements in the soil zones adjacent to the explosion funnel, due to the influence of the rotation of the instrument container under the action of UHV around a horizontal axis perpendicular to the direction of the explosion.

Техническим результатом, на которое направлено предлагаемое изобретение является повышение достоверности измерений параметров СВВ в зонах грунта, прилегающих к воронке взрыва, за счет уменьшения разворота датчиков вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной направлению на взрыв. The technical result to which the present invention is directed is to increase the reliability of measurements of UHV parameters in soil zones adjacent to the explosion funnel by reducing the rotation of the sensors around a horizontal axis perpendicular to the direction of the explosion.

Это достигается тем, что устройство для измерения параметров СВВ, содержащее сферический контейнер, снабженный тремя вертикально расположенными пружинными скобами с возможностью вращения вокруг контейнера в горизонтальной плоскости, однокомпонентные датчики скорости, связанные кабелем с измерительно-регистрирующей аппаратурой, снабжено сбалансированной платформой, имеющей возможность поворота вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной направлению на взрыв. Датчики скорости установлены ортогонально на платформе, причем горизонтальный датчик соориентирован перпендикулярно на вертикальную ось, проходящую через центр взрыва, а вертикальный - параллельно ей. Для фиксации платформы в исходном положении при установке контейнера в грунт в платформу встроен электромагнит с установочным грузом, с целью смещения ее центра масс в направлении, параллельном оси вертикального датчика, а в нижней части корпуса контейнера размещено гнездо для закрепления установочного груза. This is achieved by the fact that the device for measuring the UHV parameters, comprising a spherical container equipped with three vertically arranged spring brackets with the possibility of rotation around the container in a horizontal plane, one-component speed sensors connected by a cable to the measuring and recording equipment, is equipped with a balanced platform that can be rotated around horizontal axis perpendicular to the direction of the explosion. The speed sensors are mounted orthogonally on the platform, and the horizontal sensor is oriented perpendicular to the vertical axis passing through the center of the explosion, and the vertical one parallel to it. To fix the platform in the initial position when installing the container in the ground, an electromagnet with a mounting weight is built into the platform in order to shift its center of mass in the direction parallel to the axis of the vertical sensor, and a socket for securing the installation weight is placed in the lower part of the container body.

Из изложенного следует, что новизну предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом характеризуют следующие отличительные признаки. It follows from the foregoing that the novelty of the proposed technical solution in comparison with the prototype is characterized by the following distinctive features.

Устройство снабжено сбалансированной платформой для датчиков, которая имеет возможность поворота вокруг горизонтальной оси, ориентируемой перпендикулярно к направлению на взрыв. При развороте приборного контейнера под действием СВВ платформа, ввиду ее сбалансированности, а следовательно, и датчики скорости сохраняют свою ориентацию, тем самым уменьшается влияние разворота контейнера в вертикальной плоскости, проходящей через центр взрыва, за счет чего повышается достоверность измерений параметров СВВ. The device is equipped with a balanced platform for sensors, which has the ability to rotate around a horizontal axis, oriented perpendicular to the direction of the explosion. When turning the instrument container under the action of the UHV platform, due to its balance, and consequently, the speed sensors retain their orientation, thereby reducing the influence of the turn of the container in the vertical plane passing through the center of the explosion, thereby increasing the reliability of measurements of UHV parameters.

Поворотная платформа содержит электромагнит для установочного груза, при помощи которого осуществляется временный разбаланс платформы, вследствие чего происходит ее фиксация в исходном положении при установке контейнера в грунт. The turntable contains an electromagnet for the installation weight, with the help of which a temporary imbalance of the platform is carried out, as a result of which it is fixed in its original position when the container is installed in the ground.

Гнездо в корпусе контейнера служит для размещения в нем установочного груза. Оно позволяет после отключения электромагнита по завершении установки контейнера в грунт жестко связать установочный груз с корпусом контейнера, чем устраняется случайное влияние груза на платформу в процессе измерения. The slot in the container body serves to accommodate the installation load. It allows, after disconnecting the electromagnet, upon completion of the installation of the container in the ground, to rigidly tie the installation weight to the container body, thereby eliminating the accidental effect of the load on the platform during the measurement process.

Вышеперечисленные отличительные признаки отсутствуют у известных ранее аналогичных технических решений, что позволяет рассматривать эти признаки как соответствующие критерию "изобретательский уровень". The above distinguishing features are absent in previously known similar technical solutions, which allows us to consider these features as meeting the criterion of "inventive step".

Устройство для измерения параметров сейсмовзрывных волн представлено на фиг. 1. Оно состоит из контейнера 1, изготовленного из стали 30, с внутренним диаметром 180 мм и толщиной стенки 3 мм, однокомпонентных жидкостных измерителей скорости (ЖИС) 2, связанных кабелем (КГ7-70-180) 3 с пультом управления (ПУ ЖИС-3) 4 и регистратором (осциллограф Н 117) 5. На контейнере установлено кольцо 6 с вертикально расположенными пружинными скобами 7, которые имеют возможность вращения вокруг контейнера в горизонтальной плоскости. Устройство снабжено сбалансированной платформой 8 в виде диска для размещения датчиков 2, установленной в контейнере на горизонтальной оси 9 при помощи шарикоподшипников 10, за счет которых платформа 8 с датчиками 2 имеет возможность поворота вокруг горизонтальной оси, которая при установке контейнера 1 в грунт ориентируется перпендикулярно направлению на взрыв. В платформе 8 размещен электромагнит 11 для установочного груза 12 в форме цилиндра. В нижней части корпуса контейнера выполнено гнездо 13 для размещения установочного груза 12, которое заполняется эпоксидным компаундом 14 в жидком состоянии непосредственно перед установкой контейнера в грунт. A device for measuring parameters of seismic blast waves is shown in FIG. 1. It consists of a container 1, made of steel 30, with an internal diameter of 180 mm and a wall thickness of 3 mm, one-component liquid velocity meters (LSI) 2, connected by a cable (KG7-70-180) 3 with a control panel (PU ZhIS- 3) 4 and a recorder (oscilloscope H 117) 5. A ring 6 is mounted on the container with vertically arranged spring brackets 7 that can rotate around the container in a horizontal plane. The device is equipped with a balanced platform 8 in the form of a disk for accommodating sensors 2 installed in the container on the horizontal axis 9 using ball bearings 10, due to which the platform 8 with sensors 2 can be rotated around a horizontal axis, which, when the container 1 is installed in the ground, is oriented perpendicular to the direction to the explosion. In the platform 8 is placed an electromagnet 11 for the installation load 12 in the form of a cylinder. In the lower part of the container body, a socket 13 is made for accommodating installation weight 12, which is filled with an epoxy compound 14 in a liquid state just before the container is installed in the ground.

Работает устройство следующим образом. Перед установкой контейнера 1 включается электромагнит 11, установочный груз 12 притягивается к нему - платформа 8 занимает исходное положение. Гнездо 13 заполняется жидким эпоксидным компаундом 14 и закрепляется с помощью резьбы на контейнере. Затем контейнер с датчиками спускается в измерительную скважину, при этом горизонтальная ось 9 платформы 8 устанавливается перпендикулярно направлению на взрыв. Скважина заполняется цементным раствором, который после затвердевания надежно связывает приборный контейнер с окружающим грунтовым массивом. По завершении установки контейнера, электромагнит 11 отключается и установочный груз 12 попадает в гнездо 13 и после затвердевания эпоксидного компаунда 14 замоноличивается в нем. The device operates as follows. Before installing the container 1, the electromagnet 11 is turned on, the installation weight 12 is attracted to it - the platform 8 is in its original position. The socket 13 is filled with liquid epoxy compound 14 and secured with thread on the container. Then the container with the sensors descends into the measuring well, while the horizontal axis 9 of the platform 8 is set perpendicular to the direction of the explosion. The well is filled with cement mortar, which, after solidification, reliably connects the instrument container with the surrounding soil mass. Upon completion of the installation of the container, the electromagnet 11 is turned off and the installation weight 12 falls into the socket 13 and after hardening the epoxy compound 14 is monolithic in it.

При взрыве грунт приходит в движение, вместе с ним перемещается контейнер 1 с датчиком 2. При развороте контейнера под действием СВВ в вертикальной плоскости, проходящей через центр взрыва, изменение ориентации датчиков будет незначительным и сигналы, поступающие от датчиков, будут достаточно достоверно отражать соответствующие составляющие массовой скорости движения грунта. Сигналы от датчиков 2 преобразуются пультом управления 4 и поступают на регистратор 5. По полученной массовой скорости грунта определяются параметры СВВ. In the event of an explosion, the soil moves, with it container 1 moves with sensor 2. When the container is rotated under the action of UHV in a vertical plane passing through the center of the explosion, the change in the orientation of the sensors will be insignificant and the signals from the sensors will adequately reflect the corresponding components mass velocity of the soil. The signals from the sensors 2 are converted by the control panel 4 and fed to the recorder 5. Based on the obtained ground mass velocity, the UHV parameters are determined.

Предлагаемое устройство успешно прошло лабораторные и полевые испытания совместно с прототипом. Испытания подтвердили его работоспособность и достижение технического результата. The proposed device has successfully passed laboratory and field tests in conjunction with the prototype. Tests have confirmed its performance and the achievement of a technical result.

Разработанное устройство имеет следующие технические характеристики:
количество ортогонально устанавливаемых датчиков скорости 3 шт.;
габаритные размеры:
контейнера d=186 мм;
датчика вертикального l=160 мм, d=33 мм;
датчика горизонтального l=120 мм, d=33 мм;
диапазон измерения скорости 0,5-100 м/с;
допускаемая нагрузка 3000 кгс/см²;
длина соединительной линии 1000 м;
температура окружающей среды от -20 до +50^oC.The developed device has the following technical characteristics:
number of orthogonally mounted speed sensors 3 pcs .;
dimensions:
container d = 186 mm;
vertical sensor l = 160 mm, d = 33 mm;
horizontal sensor l = 120 mm, d = 33 mm;
speed measuring range 0.5-100 m / s;
permissible load of 3000 kgf / cm ² ;
connecting line length 1000 m;
ambient temperature from -20 to +50 ^o C.

Предложенное устройство для измерения параметров СВВ успешно используется в организации-заявителе на испытательном полигоне части. The proposed device for measuring the UHV parameters is successfully used in the applicant organization at the test site of the unit.

Claims

A device for measuring parameters of seismic blast waves, containing a spherical container, equipped with three vertically arranged spring brackets with the possibility of rotation around the container in a horizontal plane, one-component speed sensors connected by a cable with measuring and recording equipment, characterized in that, in order to increase the reliability of measurements in zones soil adjacent to the explosion funnel, by reducing the turn of the sensors, the device is equipped with a balanced platform installed with the possibility of rotation around a horizontal axis, in which speed sensors and an electromagnet are placed for the installation load, and in the container there is a socket for accommodating the installation load.