RU2485314C1 - Method to determine variation of stressed condition of rock massif - Google Patents
Method to determine variation of stressed condition of rock massif Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485314C1 RU2485314C1 RU2011147713/03A RU2011147713A RU2485314C1 RU 2485314 C1 RU2485314 C1 RU 2485314C1 RU 2011147713/03 A RU2011147713/03 A RU 2011147713/03A RU 2011147713 A RU2011147713 A RU 2011147713A RU 2485314 C1 RU2485314 C1 RU 2485314C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diameter
- well
- rings
- acoustic line
- textolite
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения изменения напряженного состояния массива горных пород.The invention relates to mining and is intended to determine changes in the stress state of the 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 изменения напряженного состояния горного массива, включающий размещение в скважине цилиндрического звукопровода, прием и анализ параметров распространяющихся в нем ультразвуковых сигналов [2].Closest to the technical nature of the present invention is a method for determining changes in the stress state of a rock mass, including placing a cylindrical sound duct in a well, receiving and analyzing parameters of ultrasonic signals propagating in it [2].
В указанном способе в звукопровод излучают ультразвуковые импульсы и измеряют скорость их распространения, значение которой сравнивают со скоростью опорного сигнала, при этом об изменении напряжений в массиве судят по относительному изменению скорости в звукопроводе.In this method, ultrasonic pulses are emitted into the sound pipe and the speed of their propagation is measured, the value of which is compared with the speed of the reference signal, while the change in voltage in the array is judged by the relative change in speed in the sound pipe.
Недостатками данного способа являются низкая чувствительность и невозможность получения количественной оценки степени изменения действующих в массиве напряжений. Это связано с тем, что с увеличением напряжений в исследуемом массиве и соответственно давления на звукопровод скорость распространения ультразвуковых импульсов в нем будет изменяться весьма незначительно (обычно не более 10% даже при нагрузке порядка 100 МПа). Связь между скоростью распространения ультразвуковых импульсов в звукопроводе и величиной действующих в массиве напряжений неоднозначна и нелинейна, а поэтому количественная оценка степени изменения напряжений в массиве известным способом не реализуется.The disadvantages of this method are the low sensitivity and the inability to obtain a quantitative assessment of the degree of change in the stress array. This is due to the fact that with an increase in stresses in the studied array and, accordingly, pressure on the sound duct, the propagation velocity of ultrasonic pulses in it will change very slightly (usually no more than 10% even with a load of the order of 100 MPa). The relationship between the propagation velocity of ultrasonic pulses in the sound duct and the magnitude of the stresses acting in the array is ambiguous and non-linear, and therefore, a quantitative assessment of the degree of change in stresses in the array in a known manner is not implemented.
В настоящей заявке решается задача создания способа, обеспечивающего высокую чувствительность и получение количественных оценок при определении изменения напряженного состояния горного массива.This application solves the problem of creating a method that provides high sensitivity and obtaining quantitative estimates in determining changes in the stress state of the rock mass.
Для решения поставленной задачи в способе определения изменения напряженного состояния горного массива, включающем размещение в скважине цилиндрического звукопровода, прием и анализ параметров распространяющихся в нем ультразвуковых сигналов, предварительно на звукопроводе соосно с ним и на некотором расстоянии друг от друга закрепляют не менее двух колец из текстолита, внутренний диаметр которых совпадает с диаметром звукопровода, а внешний - с диаметром скважины, подвергают каждое из них индивидуальному уровню механического нагружения в одинаковом и совпадающем с диаметром направлении, при этом размещение звукопровода в скважине осуществляют так, чтобы это направление совпадало с направлением максимального главного напряжения в массиве, а об изменении напряженного состояния судят по скачкообразным увеличениям крутизны нарастания суммарного счета принимаемых из звукопровода ультразвуковых сигналов акустической эмиссии, возникающих в кольцах текстолита.To solve the problem, in a method for determining changes in the stress state of a rock mass, including placing a cylindrical sound duct in the well, receiving and analyzing the parameters of the ultrasonic signals propagating in it, at least two textolite rings are fixed coaxially with it and at some distance from each other , the inner diameter of which coincides with the diameter of the sound duct, and the outer one with the diameter of the well, each of them is subjected to an individual level of mechanical loading live in the same direction that matches the diameter, and the sound duct is placed in the well so that this direction coincides with the direction of the maximum principal stress in the array, and changes in the stress state are judged by spasmodic increases in the steepness of the total increase in the total score of ultrasonic acoustic emission signals received from the sound duct arising in the rings of the PCB.
Предлагаемый способ базируется на использовании так называемого акустико-эмиссионного эффекта памяти в композитных материалах, 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. В частности, проведенные авторами экспериментальные исследования показали, что наблюдается устойчивый акустико-эмиссионный эффект памяти в текстолите в диапазоне давлений 10-100 МПа. При этом «память» об испытанных текстолитом давлениях сохраняется не менее двух недель. Следует отметить, что выбор текстолита в качестве «носителя памяти» обуславливается, с одной стороны, высокой его прочностью, что позволяет использовать данный материал для определения широкого диапазона напряжений в массиве, а с другой - простотой механической обработки, необходимой для изготовления соответствующих колец.The proposed method is based on the use of the so-called acoustic emission effect of memory in composite materials, which consists in a stepwise 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. In particular, the experimental studies conducted by the authors showed that a stable acoustic emission memory effect in the PCB is observed in the pressure range 10-100 MPa. In this case, the “memory" of the pressure tested by the textolite is stored for at least two weeks. It should be noted that the choice of PCB as a “memory medium" is determined, on the one hand, by its high strength, which allows the use of this material to determine a wide range of stresses in the array, and on the other hand, the simplicity of the machining necessary for the manufacture of the respective rings.
Способ определения изменения напряженного состояния массива горных пород иллюстрируется фиг.1 и фиг.2, где на фиг.1 представлена технология создания измерительного устройства и его размещение в скважине, а на фиг.2 - представлена зависимость суммарного счета акустической эмиссии от давления, соответствующая последовательному «срабатыванию» текстолетовых колец.The method for determining changes in the stress state of a rock mass is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, where FIG. 1 shows the technology for creating a measuring device and its placement in the well, and FIG. 2 shows the dependence of the total acoustic emission count on pressure corresponding to a sequential “Triggering” of text-fly rings.
Схема, представленная на фиг.1, включает измерительную скважину 1, звукопровод 2, выполненный, например, из стали, текстолитовые кольца 3, 4, 5, на боковых поверхностях которых нанесены диаметральные отметки 6, 7, 8 направления предварительного нагружения 8, приемный преобразователь 9 акустической эмиссии, направление 10 максимального главного напряжения в массиве.The circuit shown in Fig. 1 includes a measuring well 1, a
На фиг.2 представлена зависимость 11 суммарного счета N импульсов акустической эмиссии на выходе приемного преобразователя 9 акустической эмиссии от давления Р, оказываемого массивом на кольца 3, 4, 5 и иллюстрирующая их последовательное «срабатывание» при давлениях P1, P2 и P3, соответственно.Figure 2 presents the
Способ определения изменения напряженного состояния горного массива осуществляют следующим образом: на металлическом звукопроводе 2 на некотором расстоянии друг от друга закрепляют текстолитовые кольца 3-5, внутренний диаметр которых равен диаметру звукопровода, а внешний - диаметру измерительной скважины 1. Причем между текстолитовыми кольцами 3, 4, 5 и волноводом 2 обеспечивают надежный акустический контакт за счет использования, например, клеевого соединения. Поочередно нагружают указанные кольца вдоль направления диаметральных отметок 6-8 до заданных уровней установочных напряжений соответственно. Затем закрепляют на торцевой поверхности звукопровода 2 приемный преобразователь 9 акустической эмиссии. Далее размещают звукопровод 2 с текстолитовыми дисками 3, 4, 5 и приемным преобразователем 9 акустической эмиссии в измерительной скважине 1 таким образом, чтобы направление диаметральных отметок 6-8 на текстолитовых кольцах 3-5 совпадало с направлением 10 максимального главного действующего в массиве напряжения. Под действующим в массиве естественным полем напряжений контур измерительной скважины начинает деформироваться, при этом нагрузка передается на текстолитовые кольца 3-5. При достижении в кольце 3 уровня нагрузки P1, равного , в нем наблюдается резкое возрастание крутизны графика суммарного счета N акустической эмиссии, регистрируемого с помощью приемного преобразователя 9 акустической эмиссии, по которому судят о достижении в массиве уровня напряжений P1. Таким же образом последовательно срабатывают кольца 4 и 5 при достижении оказываемым массивом на текстолитовые кольца 4, 5 давлением значений и соответственно. При этом по заранее заданным установочным давлениям , и получают количественную оценку значений изменяющихся в горном массиве напряжений.The method for determining changes in the stress state of the rock mass is carried out as follows: textolite rings 3-5 are fixed on a
При лабораторных испытаниях предлагаемого способа три кольца из текстолита с внешним диаметром 40 мм, внутренним диаметром 10 мм и толщиной 15 мм закреплялись с использованием клеевого соединения на стальном цилиндрическом волноводе диаметром 10 мм и длиной 800 мм. Первый диск подвергали установочному механическому нагружению до уровня , второй - до уровня , а третий - до уровня . Затем указанный волновод с закрепленными на нем текстолитовыми кольцами снабжали приемным преобразователем акустической эмиссии и помещали в модель скважины, представляющую собой пробуренное в кубическом образце мрамора с длиной ребра равной 250 мм, сквозное цилиндрическое отверстие диаметром 40 мм, обеспечивая при этом плотный механический контакт между стенками отверстия и текстолитовыми кольцами. Далее указанный образец мрамора подвергали тестовому одноосному нагружению до уровня P*=70 МПа с одновременной фиксацией скорости счета акустической эмиссии с помощью акустико-эмиссионного измерительного комплекса A-Line 32D. На заключительном этапе на полученной зависимости, представленной на фиг.2, выделяли точки P1, P2 и P3, резкого возрастания крутизны суммарного счета N акустической эмиссии и сравнивали полученные значения давлений с установочными значениями давлений , и . Сопоставление установочных давлений с измеренными показало, что погрешность определения напряжений в горном массиве с использованием описанного выше способа не превышает 6%. Кроме того, резкое возрастание счета акустической эмиссии N (в 6 и более раз) при достижении установочного давления в текстолитовом диске обеспечивает высокую чувствительность данного метода.In laboratory tests of the proposed method, three PCB rings with an external diameter of 40 mm, an internal diameter of 10 mm, and a thickness of 15 mm were fixed using an adhesive joint on a steel cylindrical waveguide with a diameter of 10 mm and a length of 800 mm. The first disk was subjected to adjusting mechanical loading to a level , the second - to the level and the third to the level . Then, the specified waveguide with PCB rings mounted on it was equipped with an acoustic emission receiving transducer and placed in a well model, which was drilled in a cubic marble sample with a rib length of 250 mm, a through cylindrical hole with a diameter of 40 mm, while providing tight mechanical contact between the walls of the hole and textolite rings. Next, this marble sample was subjected to uniaxial test loading to a level of P * = 70 MPa with simultaneous fixation of the acoustic emission count rate using the A-Line 32D acoustic emission measuring complex. At the final stage, on the obtained dependence presented in Fig. 2, points P 1 , P 2 and P 3 were selected, a sharp increase in the steepness of the total score N of acoustic emission was obtained, and the obtained pressure values were compared with the set pressure values , and . A comparison of the installation pressures with the measured ones showed that the error in determining the stresses in the rock mass using the method described above does not exceed 6%. In addition, a sharp increase in the acoustic emission count N (6 times or more) when the set pressure in the textolite disk is reached ensures high sensitivity of this method.
Таким образом, предложенный способ определения изменения напряженного состояния горного массива позволяет решить задачу повышения чувствительности, а также получения количественных оценок определения изменения напряженного состояния горного массива за счет применения акустико-эмиссионного эффекта памяти в текстолите.Thus, the proposed method for determining changes in the stress state of a rock mass makes it possible to solve the problem of increasing sensitivity, as well as obtaining quantitative estimates of determining changes in the stress state of a rock mass due to the use of the acoustic emission effect of memory in a textolite.
Источники, принятые во внимание при составлении заявки на изобретениеSources taken into account when drawing up an application for an invention
1. Авторское свидетельство СССР №1149010 кл. E21C 39/00, опубл. в БИ №13 от 07.04.85 г.1. USSR author's certificate No. 1149010 class. E21C 39/00, publ. in BI No. 13 dated 04/07/85
2. Авторское свидетельство СССР №973832 кл. E21C 39/00, опубл. в БИ №42 от 25.11.82 г.2. USSR author's certificate No. 973832 class. E21C 39/00, publ. in BI No. 42 of 11.25.82
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011147713/03A RU2485314C1 (en) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | Method to determine variation of stressed condition of rock massif |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011147713/03A RU2485314C1 (en) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | Method to determine variation of stressed condition of rock massif |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011147713A RU2011147713A (en) | 2013-05-27 |
RU2485314C1 true RU2485314C1 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011147713/03A RU2485314C1 (en) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | Method to determine variation of stressed condition of rock massif |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2485314C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532817C1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of determining change of stress state of rock mass in vicinity of working |
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 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU973832A1 (en) * | 1975-09-09 | 1982-11-15 | за витель ; ,, В. К. Гердт | Method of determining a change in strained state of rock body |
SU1101716A1 (en) * | 1983-03-31 | 1984-07-07 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Electrometric probe |
SU1357573A1 (en) * | 1986-06-11 | 1987-12-07 | Криворожский горнорудный институт | Apparatus for measuring strain in wells |
SU1677304A1 (en) * | 1988-12-02 | 1991-09-15 | Московский Горный Институт | Method of determination of stressed state of rock mass |
GB2253707A (en) * | 1991-03-13 | 1992-09-16 | Coal Ind | Strata movement indicator |
-
2011
- 2011-11-24 RU RU2011147713/03A patent/RU2485314C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU973832A1 (en) * | 1975-09-09 | 1982-11-15 | за витель ; ,, В. К. Гердт | Method of determining a change in strained state of rock body |
SU1101716A1 (en) * | 1983-03-31 | 1984-07-07 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Electrometric probe |
SU1357573A1 (en) * | 1986-06-11 | 1987-12-07 | Криворожский горнорудный институт | Apparatus for measuring strain in wells |
SU1677304A1 (en) * | 1988-12-02 | 1991-09-15 | Московский Горный Институт | Method of determination of stressed state of rock mass |
GB2253707A (en) * | 1991-03-13 | 1992-09-16 | Coal Ind | Strata movement indicator |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532817C1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of determining change of stress state of rock mass in vicinity of working |
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011147713A (en) | 2013-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4667228B2 (en) | Pile inspection method and sensor crimping device | |
Bastante et al. | Predicting the extent of blast-induced damage in rock masses | |
CN102519784A (en) | Method for determining rock conjugate damage strength through adopting supersonic waves | |
CN102305829A (en) | Rock triaxial compression acoustic emission test system | |
JP2004150946A (en) | Nondestructive measuring instrument and method for concrete rigidity by ball hammering | |
CN104594395B (en) | A kind of method utilizing railway in operation roadbed side Bored Pile Foundation detection structure to carry out pile measurement | |
RU2485314C1 (en) | Method to determine variation of stressed condition of rock massif | |
CN110045026A (en) | Utilize the method for acoustic emission identification rock fracture crack initiation stress | |
RU2339816C1 (en) | Method of determining long-term strength of mine rocks | |
RU2350922C1 (en) | Method for determination of poisson coefficient of mine rocks | |
CN104483389A (en) | Source array method based detection method of grouting quality of bridge prestressed pipeline | |
CN108828069A (en) | A kind of key component fatigue life based on ultrasonic quantitative data determines longevity method | |
KR101027069B1 (en) | Evaluation method for bonding state of shotcrete | |
CN104990866A (en) | Method utilizing nail shooting to measure rock cohesion C and internal friction angle (Phi) | |
CN105569627A (en) | Experimental method for monitoring hydraulic fracture expansion process through electromagnetic signals | |
RU2410727C1 (en) | Method of determining size of cracks in rocks | |
CN205484212U (en) | Country rock damage time effect test structure | |
Yu et al. | Study on bond defect detection in grouted rock bolt systems under pullout loads | |
CN205301244U (en) | Test structure of joint to influence of rock mass mechanics characteristic is filled in evaluation | |
KR20080083413A (en) | Measuring system for grouting-defect of rock-bolt and measuring method using the same | |
RU2686783C1 (en) | Method for determining rock resilience to brittle fracture | |
RU2418165C2 (en) | Method for determining condition preceding destruction of rocks and building structures, and device for its implementation | |
Yuguang et al. | Study on variation characteristics of wave velocity in whole process ofrock uniaxial loading failure | |
RU2532817C1 (en) | Method of determining change of stress state of rock mass in vicinity of working | |
RU2417369C2 (en) | Method to determine ultimate limit state of building structures |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181125 |