RU2478785C1 - Method to determine stresses in rock massif - Google Patents

Method to determine stresses in rock massif Download PDF

Info

Publication number
RU2478785C1
RU2478785C1 RU2011137658/03A RU2011137658A RU2478785C1 RU 2478785 C1 RU2478785 C1 RU 2478785C1 RU 2011137658/03 A RU2011137658/03 A RU 2011137658/03A RU 2011137658 A RU2011137658 A RU 2011137658A RU 2478785 C1 RU2478785 C1 RU 2478785C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
measuring
massif
disks
acoustic emission
Prior art date
Application number
RU2011137658/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Лазаревич Шкуратник
Петр Владимирович Николенко
Анатолий Дмитриевич Рубан
Алексей Алексеевич Кормнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ФГБОУ ВПО) Московский государственный горный университет (МГГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ФГБОУ ВПО) Московский государственный горный университет (МГГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования (ФГБОУ ВПО) Московский государственный горный университет (МГГУ)
Priority to RU2011137658/03A priority Critical patent/RU2478785C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2478785C1 publication Critical patent/RU2478785C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: method is based on using an acoustic emission memory effect in composite materials. A measurement device is formed by means of installation of two packets in a measurement well, between which epoxide resin is injected with a hardener and a filler of quartz sand. After resin hardening and completion of massif recovery deformations, the device is drilled with a circular slot, removed from the massif and cut into even discs. Produced discs are tested at press equipment under conditions of uniaxial compression with simultaneous registration of total count of impulses of acoustic emission, besides, each subsequent disc is turned by a fixed angle. As a result of tests the dependence is identified with maximum increase of acoustic emission count speed steepness as a certain level of test load is achieved, and on the basis of this level the maximum stress available in the massif is identified, and on the basis of the disc rotation angle the azimuthal angle of the specified stress action is determined.
EFFECT: higher accuracy and reduced labour intensiveness of detection of value and direction of maximum stress in a massif, acting in plane of orthogonal axis of a measurement well.
4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения напряжений в массиве горных пород.The invention relates to mining and is intended to determine stresses in a rock mass.

Известен способ определения напряженного состояния массива горных пород, включающий прозвучивание ультразвуковыми импульсами участков массива, расположенных между параллельными скважинами на разной их глубине, измерение длительности переднего фронта каждого их принятых ультразвуковых импульсов, по относительному изменению которой с глубиной судят о распределении напряжения в окрестностях горной выработки, при этом глубина, на которой отмечен минимум длительности переднего фронта ультразвукового импульса, соответствует максимуму зоны опорного давления [1].A known method for determining the stress state of a rock mass, including sounding with ultrasonic pulses sections of the massif located between parallel wells at different depths, measuring the duration of the leading edge of each of the received ultrasonic pulses, the relative change in depth of which determines the distribution of stress in the vicinity of the mine, the depth at which the minimum duration of the leading edge of the ultrasonic pulse is noted corresponds to a maximum reference pressure zone [1].

Недостатком известного способа является невозможность с его помощью определения абсолютных значений главных напряжений.The disadvantage of this method is the impossibility of using it to determine the absolute values of the main stresses.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения напряжений в массиве горных пород, включающий бурение исследовательской и соосной с ней измерительной скважин, размещение в последней измерительного устройства в виде цилиндра, обуривание измерительной скважины и извлечение из нее керна, разрезание керна на диски, по результатам последующих испытаний которых судят о напряженном состоянии массива [2].The closest in technical essence to the present invention is a method for determining stresses in a rock mass, including drilling research and coaxial measuring wells with it, placing in the last measuring device in the form of a cylinder, drilling a measuring well and extracting core from it, cutting the core into disks, according to the results of subsequent tests which judge the stress state of the array [2].

В указанном способе измерительное устройство выполняют в виде полого цилиндра из оптически чувствительного материала, закрепляют это устройство в скважине с помощью клеевого состава, а полученные из него диски разной толщины и разной ориентации к оси цилиндра исследуют на поляризационно-оптической установке, с помощью которой определяют напряжения, действующие в оптически чувствительном материале дисков, полученных из керна. Переход от этих напряжений к напряжениям, действующим в массиве по направлениям, совпадающим с плоскостью соответствующего диска, осуществляют, используя известный аппарат теории упругости.In this method, the measuring device is made in the form of a hollow cylinder of optically sensitive material, this device is fixed in the well with an adhesive composition, and disks of different thicknesses and different orientations to the axis of the cylinder obtained from it are examined on a polarization-optical installation, with which stresses are determined acting in optically sensitive material of disks obtained from core. The transition from these stresses to the stresses acting in the array in the directions coinciding with the plane of the corresponding disk is carried out using the known apparatus of the theory of elasticity.

Недостатком известного способа является низкая точность и большая трудоемкость определения величины и направления максимального напряжения в массиве, действующего в плоскости, ортогональной оси измерительной скважины. Это связано с тем, что указанное определение осуществляется косвенным путем на основе расчетных формул, в которые вводят полученные экспериментально значения оптического коэффициента напряжений, разности хода поляризованного света и упругих постоянных в оптически чувствительном материале измерительного устройства, а также упругие постоянные горных пород в области измерительной скважины. При этом общая погрешность результата косвенных измерений складывается из частных погрешностей измеренных величин. Поскольку сами частные погрешности относительно велики (особенно это касается погрешностей измерения упругих постоянных горных пород), то результирующая погрешность косвенного определения искомых параметров оказывается также весьма значительной. Кроме того, в известном способе нагрузка массива передается на измерительное устройство через некоторый склеивающий переходный слой, который заполняет пространство между указанным устройством и стенками измерительной скважины и который, обладая своими упругими свойствами и жесткостью, также вносит дополнительную погрешность в искомый результат.The disadvantage of this method is the low accuracy and high complexity of determining the magnitude and direction of the maximum voltage in the array, acting in a plane orthogonal to the axis of the measuring well. This is due to the fact that this determination is carried out indirectly on the basis of calculation formulas into which experimentally obtained values of the optical stress coefficient, the difference in the path of polarized light and elastic constants in the optically sensitive material of the measuring device, as well as the elastic constants of rocks in the region of the measuring well are introduced . In this case, the total error of the result of indirect measurements consists of partial errors of the measured values. Since the particular errors themselves are relatively large (especially with respect to the errors in measuring the elastic constants of rocks), the resulting error in indirectly determining the desired parameters is also very significant. In addition, in the known method, the load of the array is transferred to the measuring device through some adhesive transition layer that fills the space between the specified device and the walls of the measuring well and which, having its elastic properties and rigidity, also introduces an additional error in the desired result.

Трудоемкость известного способа предопределяется необходимостью экспериментального определения большого количества входящих в расчетные формулы указанных выше величин и прежде всего упругих модулей горной породы, получение которых связано с предварительным керновым бурением в области массива, где располагается измерительная скважина.The complexity of the known method is predetermined by the need for experimental determination of a large number of the above values included in the calculation formulas, and primarily elastic rock modules, the production of which is associated with preliminary core drilling in the array area where the measuring well is located.

В настоящей заявке решается задача создания способа, обеспечивающего повышение точности и снижение трудоемкости определения величины и направления максимального напряжения в массиве, действующего в плоскости, ортогональной оси измерительной скважины.This application solves the problem of creating a method that improves accuracy and reduces the complexity of determining the magnitude and direction of the maximum stress in the array acting in a plane orthogonal to the axis of the measuring well.

Для решения поставленной задачи в способе определения напряжений в массиве горных пород, включающем бурение исследовательской и соосной с ней измерительной скважин, размещение в последней измерительного устройства в виде цилиндра, обуривание измерительной скважины и извлечение из нее керна, разрезание керна на диски, по результатам испытаний которых судят о напряженном состоянии массива, измерительное устройство выполняют путем установки в измерительной скважине двух пакеров, диаметральные метки на внешних круговых поверхностях которых ориентируют в скважине горизонтально, в пространство между пакерам закачивают эпоксидную смолу с отвердителем и наполнителем из кварцевого песка, обуривание измерительной скважины проводят в непосредственной близости от ее границы с измерительным устройством после отвердения эпоксидной смолы и завершения деформаций восстановления массива вокруг измерительной скважины, причем извлеченный из скважины керн разрезают перпендикулярно его оси на n одинаковых по толщине дисков, которые подвергают тестовому нагружению вдоль диаметра, направление которого при переходе от диска к диску смещают на угол 180°/n, при этом в процессе нагружения регистрируют зависимости суммарного счета N импульсов акустической эмиссии в дисках, выделяют из них характерную зависимость с максимальным возрастанием крутизны при достижении определенного уровня тестовой нагрузки и по этому уровню судят о максимальном напряжении, действующем в массиве в плоскости, ортогональной оси измерительной скважины, а по углу между горизонтальной меткой на пакере и направлением тестового нагружения, при котором наблюдается эта характерная зависимость, судят об азимутальном угле действия указанного максимального напряжения.To solve the problem in a method for determining stresses in a rock mass, including drilling research and coaxial measuring wells with it, placing in the last measuring device in the form of a cylinder, drilling a measuring well and extracting a core from it, cutting the core into disks, according to the test results of which judge the stress state of the array, the measuring device is performed by installing two packers in the measuring well, diametric marks on the outer circular surfaces of They are oriented horizontally in the well, an epoxy resin with a hardener and a quartz sand filler is pumped into the space between the packers, the measuring well is drilled in the immediate vicinity of its boundary with the measuring device after the epoxy has solidified and the deformation of the array recovery around the measuring well is completed, the core wells are cut perpendicular to its axis into n disks of the same thickness, which are subjected to test loading along the diameter a, the direction of which during the transition from disk to disk is shifted by an angle of 180 ° / n, while in the process of loading, the dependences of the total count N of acoustic emission pulses in the disks are recorded, a characteristic dependence is distinguished from them with a maximum increase in slope when a certain level of test load is reached and this level judges the maximum stress acting in the array in a plane orthogonal to the axis of the measuring well, and by the angle between the horizontal mark on the packer and the direction of the test load, at this characteristic dependence is observed by otor; the azimuthal angle of action of the indicated maximum voltage is judged.

Предлагаемый способ базируется на использовании так называемого акустико-эмиссионного эффекта памяти в композитных материалах (эффект Кайзера), который заключается в скачкообразном увеличении крутизны суммарного счета импульсов акустической эмиссии деформируемого образца в момент, когда его нагружение достигает максимального уровня нагрузки предшествующего цикла деформирования. Причем степень проявления эффекта зависит, с одной стороны, от материала, из которого изготовлен образец, а с другой, - от степени совпадения направления его нагружения в первом (установочном) и втором (тестовом) цикле нагружения. В частности, проведенные авторами экспериментальные исследования показали, что эффект четко проявляется в цилиндрических образцах из эпоксидной смолы с отвердителем и наполнителем в виде кварцевого песка при условии, если эти образцы деформируются в одном и том же диаметральном направлении в первом и втором циклах нагружения. В то же время, чем больше отличается направление деформирования образца в первом и втором циклах нагружения, тем менее четко проявляется эффект Кайзера. Если же указанные направления ортогональны, эффект практически полностью пропадает.The proposed method is based on the use of the so-called acoustic emission effect of memory in composite materials (Kaiser effect), which consists in an abrupt increase in the steepness of the total count of acoustic emission pulses of a deformed sample at the moment when its loading reaches the maximum load level of the previous deformation cycle. Moreover, the degree of manifestation of the effect depends, on the one hand, on the material from which the sample is made, and on the other, on the degree of coincidence of the direction of its loading in the first (installation) and second (test) loading cycle. In particular, the experimental studies conducted by the authors showed that the effect is clearly manifested in cylindrical epoxy samples with a hardener and a filler in the form of quartz sand, provided that these samples are deformed in the same diametrical direction in the first and second loading cycles. At the same time, the more the direction of sample deformation differs in the first and second loading cycles, the less clearly the Kaiser effect is manifested. If the indicated directions are orthogonal, the effect almost completely disappears.

Способ определения напряжений в массиве горных пород иллюстрируется фиг.1-4, где на фиг.1 представлена схема, показывающая технологию создания измерительного устройства и его размещение в скважине, на фиг.2 показан вид извлеченного из массива керна и места его последующего разрезания на диски, на фиг.3 - схема нагружения образцов, на фиг.4 - зависимости суммарного счета акустической эмиссии от давления, соответствующие разным углам поворота дисков.The method for determining stresses in a rock mass is illustrated in Figs. 1-4, where Fig. 1 is a diagram showing the technology for creating a measuring device and its placement in a well, Fig. 2 shows a view of a core extracted from the massif and the place of its subsequent cutting into disks. , Fig.3 is a diagram of the loading of samples, Fig.4 is a plot of the total acoustic emission score versus pressure, corresponding to different angles of rotation of the disks.

Схема, представленная на фиг.1, включает исследовательскую скважину 1 и соосную с ней измерительную скважину 2, размещенные в измерительной скважине 2 глубинный пакер 3 и внешний пакер 4 с нанесенными на их внешние поверхности горизонтальными отметками 5 и 6, трубопровод 7, соединенный с внешним пакером 4 посредством штуцера 8, измерительное устройство 9 из эпоксидной смолы с отвердителем и наполнителем и контур обуривания кольцевой щелью 10.The scheme shown in Fig. 1 includes a research well 1 and a coaxial measuring well 2 located in the measuring well 2, a deep packer 3 and an external packer 4 with horizontal marks 5 and 6 applied to their outer surfaces, a pipeline 7 connected to the external packer 4 through the nozzle 8, the measuring device 9 is made of epoxy resin with a hardener and a filler and the loop contour ring gap 10.

На фиг.2 представлен вид извлеченного из массива керна, включающего внешний пакер 4 с вмонтированным в него штуцером 8, измерительное устройство 9 из эпоксидной смолы, отвердителя и наполнителя из кварцевого песка, подготовленное для разрезания его на равные диски 11-20, глубинный пакер 3 и перенесенную с внешних сторон пакеров на боковую поверхность измерительного устройства 9 отметку горизонтали 21.Figure 2 presents a view of the core extracted from the array, including an external packer 4 with a fitting 8 mounted in it, a measuring device 9 made of epoxy resin, a hardener and a filler of quartz sand, prepared for cutting it into equal disks 11-20, depth packer 3 and the horizontal mark 21 transferred from the outside of the packers to the side surface of the measuring device 9.

Схема на фиг.3 включает нарезанные из керна диски 11-20, верхний пуансон 22, нижний пуансон 23, нагрузка на которые передается от механического пресса (условно не показан), перенесенную на поверхность образца отметку горизонтали 24 и направление приложения тестовой нагрузки 25.The diagram in Fig. 3 includes disks 11-20 cut from a core, an upper punch 22, a lower punch 23, the load of which is transmitted from a mechanical press (not shown conditionally), the horizontal mark 24 transferred to the sample surface, and the direction of application of the test load 25.

Графики на фиг.4 отражают зависимости суммарного счета N импульсов акустической от давления для углов α=90° - кривая 26, α=45° - кривая 27 и α=0° - кривая 28.The graphs in figure 4 reflect the dependence of the total count of N acoustic pulses on pressure for angles α = 90 ° - curve 26, α = 45 ° - curve 27 and α = 0 ° - curve 28.

Способ определения напряжений в массиве горных пород осуществляют следующим образом: в массиве горных пород бурится разведочная скважина 1 и соосная с ней измерительная скважина 2, в измерительной скважине 2 последовательно устанавливают внутренний пакер 3 и внешний пакер 4 из эластичного материала с нанесенными на их внешних поверхностях горизонтальными отметками 5 и 6, между которыми посредством трубопровода 7, соединенного штуцером 8 с внешним пакером 4, закачивается эпоксидная смола с отвердителем и наполнителем из кварцевого песка, которые образуют измерительное устройство 9. После полного отвердения эпоксидной смолы и завершения деформаций восстановления массива отсоединяют трубопровод 7, а измерительную скважину 2 обуривают кольцевой щелью 10 в непосредственной близости от измерительного устройства, извлекают керн, содержащий измерительное устройство 9, переносят на его боковые поверхности отметку горизонтали 21, разрезают его на одинаковые по толщине диски 11-20 (в общем случае их количество будет n), которые нагружают вдоль диаметра на прессовом оборудовании с использованием верхнего пуансона 22 и нижнего пуансона 23 при тестовой нагрузке Ртест с одновременной регистрацией зависимости суммарного счета импульсов акустической эмиссии, при этом каждый последующий диск смещают на угол β=180°/n между направлением тестового нагружения Ртест и отметкой горизонтали 24. Далее выбирают из всех дисков тот, при испытании которого наблюдается максимальное возрастание крутизны суммарного счета акустической эмиссии при достижении тестовой нагрузкой

Figure 00000001
и которому соответствует угол α=0° и по этому уровню судят о максимальном напряжении, действующем в массиве в плоскости, ортогональной оси измерительной скважины, а по углу β, при котором наблюдается эта характерная зависимость, судят об азимутальном угле действия указанного максимального напряжения. Причем в случае, если измерительная скважина пробурена в направлении одного из главных напряжений в массиве, то указанное выше и полученное напряжение будет представлять собой также одно из главных напряжений.The method for determining stresses in a rock mass is carried out as follows: in the rock mass, an exploratory well 1 and a measuring well 2 coaxial with it are drilled, in the measuring well 2, an internal packer 3 and an external packer 4 of elastic material are applied with horizontal applied on their external surfaces marks 5 and 6, between which, through a pipe 7 connected by a nozzle 8 to an external packer 4, an epoxy resin is injected with a hardener and a filler of quartz sand, which which form a measuring device 9. After the epoxy resin has completely hardened and the deformation of the array is completed, the pipeline 7 is disconnected, and the measuring well 2 is drilled with an annular slot 10 in the immediate vicinity of the measuring device, a core containing the measuring device 9 is removed, the horizontal mark is transferred to its lateral surfaces 21, cut it into disks 11-20 of equal thickness (in general, their number will be n), which are loaded along the diameter on the press equipment using by using the upper punch 22 and the lower punch 23 at the test load P test with simultaneous recording of the dependence of the total acoustic emission pulse count, each subsequent disk is shifted by an angle β = 180 ° / n between the direction of the test load P test and the horizontal mark 24. Next, select of all the disks, the one when tested which shows a maximum increase in the slope of the total acoustic emission score when the test load is reached
Figure 00000001
and to which the angle α = 0 ° corresponds and by this level the maximum stress acting in the array in the plane orthogonal to the axis of the measuring well is judged, and the azimuthal angle of the indicated maximum voltage is judged by the angle β at which this characteristic dependence is observed. Moreover, if the measuring well is drilled in the direction of one of the main stresses in the array, then the above and the resulting voltage will also be one of the main stresses.

При лабораторных испытаниях предлагаемого способа в образце мраморного блока кубической формы с длиной грани 300 мм было пробурено отверстие (модель скважины) диаметром 40 мм. В отверстии последовательно устанавливались и закреплялись глубинный и внешний пакеры, изготовленные из эластичной резины, между пакерами посредством вмонтированной во внешний пакер трубки вводилась эпоксидная смола марки ЭД-20 с отвердителем и наполнителем из кварцевого песка крупностью 0.2-0.4 мм. Образец мрамора одноосно нагружали и выдерживали под нагрузкой до полной полимеризации эпоксидной смолы (24 ч). После этого измерительное устройство выбуривалось кольцевой щелью, затем извлекалось из блока и разрезалось на равные диски толщиной 10 мм. Полученные диски испытывались на одноосное сжатие вдоль диаметра с одновременной регистрацией суммарного счета импульсов акустической эмиссии N с помощью акустико-эмиссионного измерительного комплекса A-Line 32D, причем каждый последующий диск поворачивался на некоторый фиксированный угол относительно отметки горизонтали. Сопоставление величины и направления установочного силового воздействия, создаваемого прессом на блок мрамора с тестовым напряжением (полученным путем пересчета силы с учетом площади пуансонов), действующим в полученном из керна цилиндрическом образце, которому соответствует наибольшая крутизна возрастания суммарного счета акустической эмиссии, показало, что относительная погрешность определения величины максимального напряжения, действующего в плоскости, ортогональной оси измерительной скважины, не превышает 5%. В то же время погрешность определения азимутального угла действия указанного напряжения зависит от числа дисков, на которые был распилен керн. В частности, в рамках описанного эксперимента при числе дисков, равном 10, погрешность определения угла составила 18°.In laboratory tests of the proposed method, a hole (well model) with a diameter of 40 mm was drilled in a sample of a cubic marble block with a face length of 300 mm. Depth and outer packers made of elastic rubber were sequentially installed and fixed in the hole; between the packers, an ED-20 grade epoxy resin with a hardener and a filler of quartz sand with a size of 0.2-0.4 mm was introduced between the packers. A marble sample was uniaxially loaded and kept under load until the epoxy was fully polymerized (24 hours). After that, the measuring device was drilled with an annular slot, then it was removed from the block and cut into equal disks 10 mm thick. The obtained disks were tested for uniaxial compression along the diameter with simultaneous recording of the total count of acoustic emission pulses N using the A-Line 32D acoustic emission measuring complex, with each subsequent disk turning at a fixed angle relative to the horizontal mark. Comparison of the magnitude and direction of the installation force effect created by the press on the marble block with the test voltage (obtained by recalculating the force taking into account the punches area) acting in the cylindrical sample obtained from the core, which corresponds to the greatest steepness of the increase in the total acoustic emission count, showed that the relative error determining the magnitude of the maximum stress acting in a plane orthogonal to the axis of the measuring well does not exceed 5%. At the same time, the error in determining the azimuthal angle of action of the indicated voltage depends on the number of disks into which the core was sawn. In particular, within the framework of the described experiment, when the number of disks is 10, the error in determining the angle was 18 °.

Описанный выше способ определения напряжений в массиве горных пород обладает рядом преимуществ, связанных с тем, что, во-первых, при пересчете тестовых усилий, развиваемых прессом, в напряжения, действующие в массиве, не используются вспомогательные данные (упругие модули горных пород и др.), вносящие в конечный результат дополнительные погрешности, во-вторых, размещение измерительного устройства в скважине в жидком состоянии позволяет исключить технически сложную и трудоемкую операцию вклеивания в массив упругих элементов.The method of determining stresses in a rock mass described above has several advantages related to the fact that, firstly, when recalculating the test forces developed by the press into stresses acting in the mass, auxiliary data (elastic rock modules, etc.) are not used. ), introducing additional errors into the final result, and secondly, placing the measuring device in the well in a liquid state eliminates the technically difficult and time-consuming operation of gluing elastic elements into an array.

Таким образом, предложенный способ определения напряжений в массиве горных пород позволяет решить задачу повышения точности и снижения трудоемкости определения величины и направления максимального напряжения, действующего в плоскости, ортогональной оси измерительной скважины, за счет применения акустико-эмиссионного эффекта памяти в композитном материале, размещенном в массиве.Thus, the proposed method for determining stresses in a rock mass makes it possible to solve the problem of increasing accuracy and reducing the complexity of determining the magnitude and direction of the maximum stress acting in a plane orthogonal to the axis of the measuring well through the use of the acoustic emission effect of memory in a composite material placed in the mass .

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на изобретениеSources of information taken into account when drawing up an application for an invention

1. Авторское свидетельство СССР №1149010, кл. Е21С 3 9/00, опубл. в БИ №13 от 07.04.85 г.1. USSR author's certificate No. 1149010, cl. E21C 3 9/00, publ. in BI No. 13 dated 04/07/85

2. Авторское свидетельство СССР №889849, кл. Е21С 39/00, опубл. в БИ №46 от 25.12.81 г.2. Copyright certificate of the USSR No. 889849, class. E21C 39/00, publ. in BI No. 46 dated 12.25.81

Claims (1)

Способ определения напряжений в массиве горных пород, включающий бурение исследовательской и соосной с ней измерительной скважин, размещение в последней измерительного устройства в виде цилиндра, обуривание измерительной скважины и извлечение из нее керна, разрезание керна на диски, по результатам испытаний которых судят о напряженном состоянии массива, отличающийся тем, что измерительное устройство выполняют путем установки в измерительной скважине двух пакеров, диаметральные метки на внешних круговых поверхностях которых ориентируют в скважине горизонтально, в пространство между пакерами закачивают эпоксидную смолу с отвердителем и наполнителем из кварцевого песка, обуривание измерительной скважины производят в непосредственной близости от ее границы с измерительным устройством после отвердения эпоксидной смолы и завершения деформаций восстановления массива вокруг измерительной скважины, причем извлеченный из скважины керн разрезают перпендикулярно его оси на n одинаковых по толщине дисков, которые подвергают тестовому нагружению вдоль диаметра, направление которого при переходе от диска к диску смещают на угол 180°/n, при этом в процессе нагружения регистрируют зависимости суммарного счета импульсов акустической эмиссии в дисках, выделяют из них характерную зависимость с максимальным возрастанием крутизны при достижении определенного уровня тестовой нагрузки и по этому уровню судят о максимальном напряжении, действующем в массиве в плоскости ортогональной оси измерительной скважины, а по углу между горизонтальной меткой на пакере и направлением тестового нагружения, при котором наблюдается эта характерная зависимость, судят об азимутальном угле действия указанного максимального напряжения. A method for determining stresses in a rock mass, including drilling research and coaxial measuring wells with it, placing in the last measuring device in the form of a cylinder, drilling a measuring well and extracting a core from it, cutting the core into disks, according to the test results of which the mass is stressed characterized in that the measuring device is performed by installing two packers in the measuring well, the diametric marks on the outer circular surfaces of which are orientated comfort in the well horizontally, an epoxy resin with a hardener and a quartz sand filler is pumped into the space between the packers, the measuring well is drilled in the immediate vicinity of its boundary with the measuring device after the epoxy has solidified and the deformations of the array recovery around the measuring well are completed, and removed from the well the core is cut perpendicularly to its axis into n disks of the same thickness, which are subjected to test loading along the diameter, directed whose transition from disk to disk is shifted by an angle of 180 ° / n, while in the process of loading, the dependences of the total count of acoustic emission pulses in the disks are recorded, a characteristic dependence is distinguished from them with a maximum increase in slope upon reaching a certain level of test load and at this level judge the maximum stress acting in the array in the plane of the orthogonal axis of the measuring well, and by the angle between the horizontal mark on the packer and the direction of the test load, at which This gives a characteristic dependence on the azimuth angle is judged actions specified maximum voltage.
RU2011137658/03A 2011-09-14 2011-09-14 Method to determine stresses in rock massif RU2478785C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137658/03A RU2478785C1 (en) 2011-09-14 2011-09-14 Method to determine stresses in rock massif

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137658/03A RU2478785C1 (en) 2011-09-14 2011-09-14 Method to determine stresses in rock massif

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2478785C1 true RU2478785C1 (en) 2013-04-10

Family

ID=49152338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011137658/03A RU2478785C1 (en) 2011-09-14 2011-09-14 Method to determine stresses in rock massif

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2478785C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557287C1 (en) * 2014-06-17 2015-07-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of study of stressed state of rocks mass
RU2678919C1 (en) * 2017-12-29 2019-02-04 Владимир Николаевич Ульянов Method for determining elastically strength characteristics of rocks
RU2683288C1 (en) * 2018-05-21 2019-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of development of ore deposits with selective explosive preparation and extraction

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU620601A1 (en) * 1976-08-13 1978-08-25 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им.С.Орджоникидзе Method of evaluating stressed state of rock in massif
SU889849A1 (en) * 1980-03-24 1981-12-15 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Горной Геомеханики И Маркшейдерского Дела Вними Method of determining strain in rock body
SU1036924A2 (en) * 1982-04-06 1983-08-23 Ленинградский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Им.Г.В.Плеханова Method for determining stresses in rock mass
US4657306A (en) * 1985-10-18 1987-04-14 Robert Koopmans Hydraulic rock breaking tool
RU2292456C1 (en) * 2005-06-06 2007-01-27 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Method for estimating strained condition of rock masses and device for realization of method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU620601A1 (en) * 1976-08-13 1978-08-25 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Геологоразведочный Институт Им.С.Орджоникидзе Method of evaluating stressed state of rock in massif
SU889849A1 (en) * 1980-03-24 1981-12-15 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Горной Геомеханики И Маркшейдерского Дела Вними Method of determining strain in rock body
SU1036924A2 (en) * 1982-04-06 1983-08-23 Ленинградский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Им.Г.В.Плеханова Method for determining stresses in rock mass
US4657306A (en) * 1985-10-18 1987-04-14 Robert Koopmans Hydraulic rock breaking tool
RU2292456C1 (en) * 2005-06-06 2007-01-27 Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук Method for estimating strained condition of rock masses and device for realization of method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557287C1 (en) * 2014-06-17 2015-07-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of study of stressed state of rocks mass
RU2678919C1 (en) * 2017-12-29 2019-02-04 Владимир Николаевич Ульянов Method for determining elastically strength characteristics of rocks
RU2683288C1 (en) * 2018-05-21 2019-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of development of ore deposits with selective explosive preparation and extraction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Andersson et al. The Äspö pillar stability experiment: part II—rock mass response to coupled excavation-induced and thermal-induced stresses
Funato et al. A new method of diametrical core deformation analysis for in-situ stress measurements
CN110486007B (en) In-situ testing device and method for mechanical parameters of coal mine surrounding rock while drilling
Ljunggren et al. An overview of rock stress measurement methods
Schmitt et al. Crustal stress determination from boreholes and rock cores: Fundamental principles
US8984967B2 (en) Method for sampling jointed rock mass
US8082105B2 (en) Method and apparatus for measuring in-situ stress of rock using thermal crack
CN106917623B (en) Method and device for predicting stability of well wall of well
RU2478785C1 (en) Method to determine stresses in rock massif
CN104374827A (en) Measuring method of anisotropy coefficient of transverse isotropic rock in-situ dynamic elasticity modulus
CN103852379A (en) Method for measuring mechanical properties of rocks through replacing standard-sized rock cores with non-standard-sized rock cores
CN111366464A (en) Method for determining mechanical parameters of fractured formation rock
CN109086502B (en) Rock mass mechanical parameter rapid determination method based on rotary cutting penetration sounding technology
Chang et al. An experimental damage model and its application to the evaluation of the excavation damage zone
Gao et al. Experimental anelastic strain recovery compliance of three typical rocks
Ghazvinian et al. Challenges related to standardized detection of crack initiation thresholds for lower-bound or ultra-long-term strength prediction of rock
Nikolenko et al. Acoustic emission in composites and applications for stress monitoring in rock masses
CN111175128B (en) Compact sandstone tensile strength prediction method based on spectral analysis
Funato et al. Laboratory verification of the Diametrical Core Deformation Analysis (DCDA) developed for in-situ stress measurements
CN104713492B (en) A kind of buried prismatical joint rock mass tunnel relaxation circle depth measurement method
CN110926859A (en) Method for testing ground stress in deep part of coal mine
JP2004170210A (en) Measuring method and instrument for ground stress
Zhang et al. Prefabricated fractured rock under stepwise loading and unloading
Bewick et al. Influence of rock mass anisotropy on tunnel stability
CN111206923B (en) Testing method for determining modulus ratio and strength ratio of jointed rock mass by using drilling energy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160915