SU1040444A1 - Deformograph - Google Patents

Deformograph Download PDF

Info

Publication number
SU1040444A1
SU1040444A1 SU792807557A SU2807557A SU1040444A1 SU 1040444 A1 SU1040444 A1 SU 1040444A1 SU 792807557 A SU792807557 A SU 792807557A SU 2807557 A SU2807557 A SU 2807557A SU 1040444 A1 SU1040444 A1 SU 1040444A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
pipe
mirror
deformograph
deformations
stresses
Prior art date
Application number
SU792807557A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Иванович Шемякин
Геннадий Иванович Кулаков
Original Assignee
Институт Горного Дела Со Ан Ссср
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 Институт Горного Дела Со Ан Ссср filed Critical Институт Горного Дела Со Ан Ссср
Priority to SU792807557A priority Critical patent/SU1040444A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1040444A1 publication Critical patent/SU1040444A1/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

Изобретение относитс  к области сейсмоме трии и может быть и.спольэовано дл  регистрации деформаций и напр жений земной коры, в том числе предвестников землетр сений. Известны устройства дл  измерени деформаций земной коры, основанные на наблюдении изменением рассто ни  между двум  точками земной кор с помощью эталонной меры длины и датчика перемещений. В качестве эта лонной меры при этом используетс  штанга из плавленного кварца, один конец которой жестко, крепитс  к породе 1 . Однако такие устройства измер ют только одну компоненту перемещений и имеют невысокую чувствительность. Известен деформограф дл  измерени  упругих линейных деформаций земной коры, содержаний трубу, изго товленную из кварцевозго стекла, один конец которой жестко закреплен, а свободный конец контактирует с преобразователем , выполненным в виде датчика часового типа с зеркальцем 2. Известный деформограф позвол ет измер ть только линейные деформации и не пригоден дл  одновременного измерени  всех компонент тензора деформаций в заданной плоскости, а также не позвол ет замер ть направление и величину главных деформаций малой величины. Цель изобретени  - повышение информативности измерений. Поста-вленна  цель достигаетс  тем, что в деформографе, содержащем трубу с зеркалом, расположенным на одном конце, и регистрирующее устрой ство, труба выполнена из оптически чувствительного материала и приклеена к стенкам сважины, задн   торцова  поверхность трубы выполнена со скосом в виде конуса и обе ее торцовы поверхности снабжены зерксшьным слоем с кольцевыми прозрачными промежут ками . Повышение информативности достига . етс  за счет одновременного измерени  направлени  и величины главных деформаций малой величины, действующих в заданной плоскости. Труба деформируетс  совместно со стенками скважины и окружающей породой , в результате в ней возникают внутренние механические напр жени . Картина распределени  последних по поперечному сечению трубы характеризуетс  двум  взаимно перпендикул рны ми ос ми симметрии, которые совпадаю с направлени ми главных деформаций, действуккщ х в плоскости, нормальной оси скважины. Наблюда  в пол ризован ном свете узор, соответствующий этим .напр жени м .по направлению осей симметрии узора суд т о направлени х главных деформаций или главных напр жений , а по концентрации напр женийв трубе - о величине деформаций или напр жений в породе. Наличие скоса на одной из торцовых поверхностей трубы и зеркальных покрытий с кольцевыми просветами в них на обеих торцовых поверхност х трубы позвол ет обеспечить многократное движение луча света в материале стенок трубы, что позвол ет увеличить получаемый сигнал при измерени х малых деформаций . На фиг. 1 представлен деформограф, общий вид на фиг. 2 - труба, обгдай вид; на фиг. 3 - зеркальное покрытиё. Деформограф представл ет собой трубу 1, размещенную в скважине 2, пробуренной в породе между двум  камера1 и 3 и 4. По внешнему контуру труба .1 приклеена к стенкам скважины 2 с помощью сло  5 кле . По концам трубы 1 размещена пол ризационно-регистрирующа  установка, состо ща  из блоков 6 и 7. В блоке 6 смонтированы источники света 8 и пол ризационный фильтр 9, в блоке 7 - пол ризационный фильтр 10 и приемно-регистрирующее устройство 11. Труба 1 изготовлена из прозрачного оптически чувствительного материал, например оптического стекла. Торцова  поверхность трубы 1 со стороны приемного блока 7 выполнена со скосом 12 в виде усеченного конуса с малым углом при основании и снабжена зеркальным покрытием 13. Передн   торцова  поверхность снабжена зеркальным покрытием 14. Оба зеркальных покрыти  имеют кольцевые просветы 15. Последние на заднем зеркальном слое 13 сдвинуты- по отношению просветов на переднем зеркальном слое 14. Деформограф работает следующим образом. В процессе деформировани  породы совместно сней деформируетс  и труба 1. В ней возникают механические напр жени , характер распределени  которых в поперечном сечении трубы 1 определ етс  величиной и направлением действи  главных деформаций .или напр жений в породе. При этом оси симметрии узора картины распределени  напр жений в стенкг.х трубы совпадают с направлени ми дей:стви  главных деформаций в окружающей породе. . Съем информации осуществл етс  с помощью пол ризованного луча 16 света . Луч 16 от источника 8 света проходит через пол ризационный фильтр 9 и в виде пол ризованного луча проходит в стенку трубы 1 через кольцевой просвет 15 в зеркаль ом Дйое 14 переднего конца трубы 1. Проход  через стенку трубы, этот луч разлагаетс  на два луча вследствие оптической анизотропии материала трубы, обусловленной механическими напр жени ми в ней. Эти лучи распростран ют с  с разными скорост ми. Приобретаема  ими разность хода пропорциональн J aпp жeни м в материале трубы,Дойд  до второго зеркального сло  13, луч 15 отражаетс  от него и вследствие скоса 12 идет под .некоторым углом к своему прежнему направлению, пока не вернетс  к зеркальному слою 14. Здесь луч, благодар  смещению кольцевых просветов 15 на зеркальных сло  х 13 и 14, попадает на зеркальный участок, отражаетс  и возвращаетс  назад к зеркалу 13. На некотором эта пе луч попадает в просвет 15 в зерка ле 13 и, ДОЙДЯ, через пол ризационный фильтр 10, дает интерференционную картину, котора  фиксируетс  в рёгйстрирующем устройстве 11. ЛЬализиру  интерференционную картину, определ ют направление и величину главных деформаций или главных напр жений .в породе.. Чувствительность деформографа обеспечиваетс  подбором длины и толщины стенок Tpy6fcf 1 и числом отражений луча света внутри стенок трубы. Предлагаел4лй деформограф позвол ет одновременно замер ть величину и направление главных деформаций иссле дуемого сейсмического сигнала в породе . Он также может быть использован дл  определени  величины и направлени  главных напр жений в породе. В последнем случае жесткость трубы должна превышать жесткость породы. Деформограф позвол ет проводить более детальные исследовани  закономерностей деформировани  земной коры при землетр сени х и других динамических воздействи х.Он может использоватьс  при изучении.деформащий земной коры в периоды, предшествующие землетр сению, а также дл  исследовани  приливных деформаций и напр жений в земной коре. При измерении приливных деформаций или напр жений длина трубы деформографа должна выбиратьс  из услови  обеспечени  чувствительно .сти-по деформаци м не ниже 10|; . При концентрации напр жений в стенках .трубы пор дка 2 10 кгс/см )и использовании.р довых оптических стекол дл  изготовлени  трубы,длина последней должна быть не менее 3 м при двух-трехкратном проходе луча. Использование предлагаемого деформографа позволит упростить исследовани  малых сейсмических деформаций в тех случа х, когда необходима информаци  о всех компонентах тензора деформаций. The invention relates to the field of seismology and may be used to record deformations and stresses of the earth's crust, including earthquake precursors. Devices are known for measuring crustal deformations, based on the observation of a change in the distance between two points of the earth's crust using a measure of length and a displacement sensor. A bar of fused quartz, one end of which is rigidly attached to rock 1, is used as this ionic measure. However, such devices measure only one component of the movements and have a low sensitivity. A deforograph is known for measuring the elastic linear deformations of the earth's crust, the contents of a tube made of quartz – glass glass, one end of which is rigidly fixed and the free end is in contact with a transducer made as a clock-type sensor with a mirror 2. The known deformograph allows only linear measurements to be made. deformation and is not suitable for simultaneous measurement of all components of the strain tensor in a given plane, and also does not allow to measure the direction and magnitude of the main deformations of small magnitude. The purpose of the invention is to increase the information content of measurements. The goal is achieved by the fact that in a deformograph containing a pipe with a mirror located at one end and a recording device, the pipe is made of optically sensitive material and glued to the walls of the pipe, the rear end surface of the pipe is made with a bevel in the form of a cone and both its end surfaces are provided with a mirror layer with annular transparent gaps. Increased informative achievement. This is due to the simultaneous measurement of the direction and magnitude of the main deformations of small magnitude acting in a given plane. The pipe is deformed together with the walls of the well and the surrounding rock, as a result of which internal mechanical stresses arise. The pattern of distribution of the latter over the cross section of the pipe is characterized by two mutually perpendicular axes of symmetry, which coincide with the directions of the main deformations, acting in the plane, the normal axis of the well. Observations in polarized light of a pattern corresponding to these stresses according to the direction of the axes of symmetry of the pattern judge the directions of the main deformations or main stresses, and the concentration of stresses in the pipe show the magnitude of the deformations or stresses in the rock. The presence of a bevel on one of the end surfaces of the pipe and mirror coatings with annular gaps in them on both end surfaces of the pipe allows for multiple movement of the light beam in the material of the pipe walls, which allows to increase the received signal when measuring small deformations. FIG. 1 shows a deformograph, a general view of FIG. 2 - pipe, view; in fig. 3 - mirror coating. The deformograph is a pipe 1, placed in a borehole 2, drilled in rock between two chambers 1 and 3 and 4. Along the external contour, the pipe .1 is glued to the walls of the borehole 2 with an adhesive layer 5. At the ends of the pipe 1 there is a polarization registering installation consisting of blocks 6 and 7. In block 6 light sources 8 and a polarization filter 9 are mounted, in block 7 a polarization filter 10 and a receiving and recording device 11. The pipe 1 is made from transparent optically sensitive material, such as optical glass. The end surface of the pipe 1 on the side of the receiving unit 7 is made with a bevel 12 in the form of a truncated cone with a small angle at the base and is provided with a mirror coating 13. The front end surface is provided with a mirror coating 14. Both mirror coatings have annular gaps 15. The latter on the rear mirror layer 13 shifted in relation to the gaps in the front mirror layer 14. The deformograph works as follows. In the process of rock deformation, pipe 1 is also deformed together. Mechanical stresses arise in it, the distribution of which in the cross section of pipe 1 is determined by the magnitude and direction of the main deformations or stresses in the rock. At the same time, the symmetry axes of the pattern of the stress distribution pattern in the wall of the pipe coincide with the directions of the deformations: the principal strains in the surrounding rock. . Information is picked up using a polarized beam of light 16. The beam 16 from the source 8 of the light passes through the polarization filter 9 and, in the form of a polarized beam, passes into the wall of the pipe 1 through the annular gap 15 into the mirror Dyoy 14 of the front end of the pipe 1. Passing through the pipe wall, this beam is decomposed into two beams due to optical anisotropy of the pipe material due to mechanical stresses in it. These rays propagate with at different speeds. The stroke difference acquired by them is proportional to J in the pipe material. When we reach the second mirror layer 13, beam 15 is reflected from it and due to bevel 12 it goes at some angle to its previous direction until it returns to mirror layer 14. Here the beam due to the displacement of the annular gaps 15 on the mirror layers 13 and 14, it falls on the mirror section, is reflected and returns back to the mirror 13. At some point, the beam enters the lumen 15 in the mirror 13 and, after reaching the polarization filter 10, gives interference pattern and fixed in rogystriruyuschem device 11. Laliziru interference pattern is determined by the direction and magnitude of the principal strain or main voltages .v .. Sensitivity breed deformograph provided selection of length and wall thickness Tpy6fcf 1 and the number of light beam reflections within the pipe wall. The proposed deformograph allows you to simultaneously measure the magnitude and direction of the main deformations of the seismic signal under study in the rock. It can also be used to determine the magnitude and direction of major stresses in a rock. In the latter case, the rigidity of the pipe must exceed the rigidity of the rock. The deformograph allows for more detailed studies of the laws of deformation of the earth's crust during earthquakes and other dynamic effects. It can be used for studying the deforma- tion of the earth's crust during periods preceding the earthquake, as well as for studying tidal deformations and stresses in the earth's crust. When measuring tidal deformations or stresses, the length of the tube of the deformograph should be chosen from the condition of ensuring sensitively, with a strain of at least 10 |; . When the concentration of stresses in the walls of the tube is of the order of 2 to 10 kgf / cm) and the use of regular optical glasses for the manufacture of the tube, the length of the latter must be at least 3 m in two or three times the beam passes. The use of the proposed deformograph will simplify the investigation of small seismic deformations in cases when information is needed on all components of the deformation tensor.

Claims (1)

( 54*) ( 57 ) ДЕФОРМОГРАФ, содержащий трубу с зеркалом,расположенным на одном конце,и регистрирующее устройство,о т личающийся тем, что, с целью повышения информативности измерений, труба выполнена из оптически чувствительного материала и приклеена к стенкам скважины, задняя торцовая поверхность трубы выполнена со скосом в виде конуса и обе,ее торцовые поверхности снабжены зеркальным слоем с кольцевыми прозрачными промежутками.(54 *) (57) A DEFORMOGRAPH containing a pipe with a mirror located at one end and a recording device, characterized in that, in order to increase the information content of the measurements, the pipe is made of optically sensitive material and is glued to the walls of the well, the rear face the pipe surface is made with a bevel in the form of a cone and both, its end surfaces are provided with a mirror layer with annular transparent spaces.
SU792807557A 1979-08-10 1979-08-10 Deformograph SU1040444A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792807557A SU1040444A1 (en) 1979-08-10 1979-08-10 Deformograph

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792807557A SU1040444A1 (en) 1979-08-10 1979-08-10 Deformograph

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1040444A1 true SU1040444A1 (en) 1983-09-07

Family

ID=20845428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792807557A SU1040444A1 (en) 1979-08-10 1979-08-10 Deformograph

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1040444A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4129562A1 (en) * 1991-09-03 1993-03-11 Zentralinstitut Fuer Physik De Borehole strain meter arrangement using conventional vertical or mechanical strain motors - measures convergence movements between roof and floor of underground chamber and swelling movements in the suspended and supported layers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Латынина Л.А Кармалеева P.M. Деформографические измерени . М., Наука , .1978. с. 8-10. 2.Авторское свидетельство СССР i 575595, кл. О 01 V 1/18, 1976 (лрототип). ( 54) ( 57) ДЕФОРМОГРАФ, содержащий бу с зеркалом,расположенным на одном конце,и регистрирующее устройство,о т личающийс тем, что, с целью повышени информативности измерений, труба выполнена из оптически чувствительного материала и приклеена к стенкам скважины, задн торцова поверхность трубы выполнена со скосом в виде конуса и обе.ее торцовые поверхности снабжены зеркальным слоем с кольцевыми прозрачными промежутками. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4129562A1 (en) * 1991-09-03 1993-03-11 Zentralinstitut Fuer Physik De Borehole strain meter arrangement using conventional vertical or mechanical strain motors - measures convergence movements between roof and floor of underground chamber and swelling movements in the suspended and supported layers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7222534B2 (en) Optical accelerometer, optical inclinometer and seismic sensor system using such accelerometer and inclinometer
AU2007200604B2 (en) Pressure compensated optical accelerometer, optical inclinometer and seismic sensor system
US5298964A (en) Optical stress sensing system with directional measurement capabilities
CA2021661A1 (en) Method and system for vertical seismic profiling by measuring drilling vibrations
CN106841680B (en) A kind of optical fiber interference type detector device with collimator
US2415436A (en) Photoelastic blast pressure gauge
EP0027540A2 (en) Optical sensor and transducer array system
US4648274A (en) Photoelastic measuring transducer and accelerometer based thereon
JPS59105517A (en) Fiber optic sensor for measuring physical quantity
Freal et al. A microbend horizontal accelerometer for borehole deployment
Theocaris et al. An interferometric method for the direct evaluation of principal stresses in plane-stress fields
SU1040444A1 (en) Deformograph
US4405231A (en) Deformograph
CN206583930U (en) A kind of optical fiber interference type detector device with collimater
US5750901A (en) Optical fiber apparatus and method for measuring geological strains
US3216312A (en) Differential photoelastic strain gage
EP0286598A2 (en) Opto-electronic system for determining direction and speed of a vehicle by emission of laser beams, and the simultaneous measurement of the rotation
SU1004935A1 (en) Pressure geophone
JPS622250B2 (en)
Martens Fibre optic photoelastic sensors.
Berthold et al. Fiber optic method for sensing diaphragm deflection
Uren et al. Zero-offset seismic reflection surveys using an anisotropic physical model
Prilepskich et al. Laser differential interferometer
Hecker et al. General relations of strain-gradient stress analysis
Garrett et al. Fiber‐optic push‐pull hydrophones