ас
0 О1
Фиг.1
о Изобретение относитс к горному делу и предназначено дл определени напр жен ного состо ни массива горных пород. Известен способ определени напр жений в массиве горных пород, включающий отбор образцов, их механическое нагружение и регистрацию их физико-механических характеристик в процессе нагружени . В известном способе в качестве характеристики образца опрдел ют его водонасыш,енность , а о напр жени х в массиве суд т по нагрузке, соответствующей по влению влаги из образца 1. Недостатком данного способа вл етс то, что он может примен тьс только дл водонасыщенных пород, например бурого угл . Известен способ определени остаточных напр жений,включающий нагружение контролируемого и эталонного образца, регистрацию интенсивности акустической эмиссии в зависимости от напр жений в образцах и определение величины остаточных напр жений по разности напр жений, соответствующих первым сигналом акустической эмиссии материала в контролируемом и эталонном издели х 2. Однако данный способ не может быть применен дл контрол напр женного состо ни массива горных пород, поскольку предусматривает наличие эталонного образца , неиспытавщего нагрузок. Кроме того, известный способ не позвол ет определ ть величину полных, абсолютных напр жений, действовавших на образец. Известен также способ определени напр жений в массиве горных пород, основанный на измерении механического нагружени с посто нной скоростью и определени величины нагрузки, соответствующей изменению напр женного состо ни образца. В этом способе-прототипе о напр женном состо нии массива суд т по изменению электрической проводимости образца горной пО роды 3. Недостатком данного способа вл етс низка точность измерений напр женного состо ни св занна с вли нием р да мещающих факторов, например влажности и контактных условий между электродами и поверхностью образца. Цель изобретени - повыщение точности измерений. Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу определени напр женного состо ни массива горных пород, основанному на измерении напр женного состо ни образцов горных пород путем их механического нагружени с посто нной скоростью и определении величины нагрузки, соответствующей изменению характеристики напр женного состо ни образца, определ ют градиент интенсивности акустической эмиссии по моменту его скачкообразного увеличени суд т о напр женном состо нии массива горных пород. Физические предпосылки предлагаемого изобретени заключаютс в следующем. Деформирование горных пород приводит к возникновению акустической эмиссии, источником которой вл етс процесс трещинообразовани , т. е. возникновение двумерных дефектов структуры. В свою очередь, образование этих двумерных дефектов св зано с движением одномерных дефектов структуры - дислокаций. Дислокаци , выход на поверхность двумерного дефекта (трещина) способствуют его прорастанию и выдел ют часть своей энергии в виде акустических сигналов. Таким образом, процесс возникновени акустической эмиссии св зан с движением в твердом теле дислокаций, выход щих на поверхность двумерного дефекта. Движение дислокаций в дефектном твердом теле, таком как например горные породы , затруднено наличием других дефектов- винтовых дислокаций, вакансий, и междуузельных ионов, концентраци которых зависит от конкретных термодинамических условий , в которых находитс твердое тело, например от давлени и температуры. При неизменных услови х часть дислокаций обволакиваетс облаками точечных дефектов, которые тормоз т движение дислокаций и закрепл ют их в кристаллической рещетке. Таким образом, количество закрепленных дислокаций в горных породах зависит от давлений Rj , которому подвергаютс горные породы в массиве. Нагружение образца горной породы. отобранного из массива, в котором действует давление Р , сопровождаетс акустической эмиссией, интенсивность которой при нагрузках Р Р обусловлена движением свободных , незакрепленных ранее дислокаций. этом приращение интенсивности акустической эмиссии на единицу изменени давлени , т. е. градиентинтенсивности акустической эмиссии остаетс посто нным. При нагрузках , происходит отрыв ранее св занных дислокаций от окружающих их облаков и движение этих дислокаций к поверхности трещины, что привод т к скачкообразном изменению градиента интенсивности акустической эмиссии. Таким образом, обнаруженна закономерность скачкообразного изменени градиента интенсивности акустической эмиссии позвол ет определ ть абсолютную величину действовавщих в массиве напр жений по измерени м на образцах. Известные же методы исследовани напр женного состо ни с использованием акустической эмиссии позвол ют определ ть только изменение напр жений, т. е. проводить относительную оценку и не позвол ют определить численные значени абсолютных напр жений в массиве горных пород. Кроме того, по сравнению со способомпрототипом , предлагаемый способ позвол ет повысить точность измерений напр женного состо ни массива, поскольку градиент интенсивности акустической эмиссии не зависит от изменени влажности, контактных условий и т. д. Провод т эксперименты на образцах различных горных пород (мраморах, известн ках , сол ных горных породах и др.), которые выдерживают в течение нескольких часов под нагрузкой Р, а затем разгружают . Далее образцы вновь подвергают линейно возрастающему нагружению с одновременной регистрацией градиента интенсивности акустической эмиссии .При достижении давлени на образец равного Ру наблюдаетс скачкообразное увеличение градиента интенсивности акустической эмиссии . Эксперименты показывают, что «пам ть горных пород о воздействовавших на них давлени х сохран етс в течение нескольких (3-5) ч после сн ти нагрузок (извлечени из массива). На фиг. 1 представлена одна из возможных схем реализации способа; на фиг. 2 - зависимость градиента акустической эмиссии от приложенных напр жений. Способ осуществл ют следующим образом . Образец горной породы 1, извлеченный из массива, подвергают сжатию с помощью пресса 2 с посто нной скоростью нагружени , уровень которого Р измер ют динамометром 3. Возникающие при этом сигналы акустической эмиссии принимаютс пьезопреобразователем 4, усиливаютс усилителем 5 и подаютс на вход интегратора 6. Сигнал с интегратора 6, пропорциональный интенсивности акустической эмиссии, поступает на вход дифференциального усилител 7, на выходе которого по вл етс сигнал, пропорциональный градиенту интенсивности акустической эмиссии. Показани динамометра 3 и дифференциального усилител 7 регистрируетс совместно с помощью двухкоординатного самописца 8. На фиг. 2 показано характерное изменение градиента интенсивности акустической эмиссии Щ, образца 1 при возрастании давлени Р. Линейное увеличение давлени Р до значени PI 180 кг/см 2, соответствующего давлению, действовавшему на образец в массиве , не приводит к изменению градиента интенсивности акустической эмиссии. При превышении давлением,создаваемым прессом уровн Р, наблюдаетс скачкообразное увеличение градиента И интенсивности акустической эмиссии. Предлагаемый способ реализуетс с помощью простой, выпускаемой серийно аппаратуры и его технико-экономический эффект определ етс указанными выше преимуществами .