SU1113543A2 - Method of determining stressed state of rock massif - Google Patents

Method of determining stressed state of rock massif Download PDF

Info

Publication number
SU1113543A2
SU1113543A2 SU833570211A SU3570211A SU1113543A2 SU 1113543 A2 SU1113543 A2 SU 1113543A2 SU 833570211 A SU833570211 A SU 833570211A SU 3570211 A SU3570211 A SU 3570211A SU 1113543 A2 SU1113543 A2 SU 1113543A2
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
load
pulses
amplitude
array
electromagnetic emission
Prior art date
Application number
SU833570211A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Сергеевич Ямщиков
Владимир Лазаревич Шкуратник
Владимир Мстиславович Фарафонов
Константин Генрихович Лыков
Борис Федорович Муравлев
Original Assignee
Московский Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт
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 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт filed Critical Московский Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт
Priority to SU833570211A priority Critical patent/SU1113543A2/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1113543A2 publication Critical patent/SU1113543A2/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

50 too 150 Rxr/CH 50 т 15В и.и N2()50 too 150 Rxr / CH 50 t 15B and. And N2 ()

1.0 0.51.0 0.5

50 100 ISO N5()50,100 ISO N5 ()

Я т 150 Р,кг1снI t 150 R, kg1sn

N3() N3 ()

N6()N6 ()

1.0 0.51.0 0.5

so 100 150f 50 т ISOPso 100 150f 50 t ISOP

fui.lfui.l

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано при контроле иапр женного состо ни  массива горных пород.The invention relates to mining and can be used to control the injection state of a rock mass.

.По основному авт. св. № 1086160 известен способ определени  напр женного состо ни  массива горных пород, основанный на изменении напр женного состо ни  образцов горных пород путем механического нагружени  и регистрации импульсов электромагнитной эмиссни в процессе нагружени , согласно которому механическое нагружение образцов осуществл ют с посто нной скоростью, измер ют амплитуду импульсов электромагнитной эмиссией, определ ют их средиюю амплитуду, регистрируют момент по влени  импульса, амплитуда которого более чём на пор док превышает среднюю амплитуду импульсов электромагнитной эмиссии, и по величине нагрузки, соответствующей этому моменту, суд т о величине напр женного состо ни  массива горных пород 11.According to the main author. St. No. 1086160, a method for determining the stress state of an array of rocks is known, based on changing the stress state of rock samples by mechanical loading and registering electromagnetic emission pulses during the loading process, according to which the mechanical loading of the samples is carried out at a constant speed, the amplitude is measured pulses by electromagnetic emission, determine their mean amplitude, record the time of the appearance of a pulse, the amplitude of which is more than an order of magnitude greater than the average a plitudu pulses of electromagnetic emission, and a load value corresponding to this point, is judged on the magnitude of stress relieving the condition of the rock mass 11.

Однако данный способ не позвол ет определ ть направлени  главных напр женнй и поэтому обладает недостаточной информативностью .However, this method does not allow to determine the directions of the main strains and, therefore, is not very informative.

Целью изобретени   вл етс  повыщение информатнвности способа за счет определени  направлени  главных напр жений.The aim of the invention is to increase the information content of the method by determining the direction of the main stresses.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  напр женного состо ни  массива горных пород дополнительно измер ют амплитуду импульсов электромагнитной эмиссии при нагрузке, равной величине напр жений, действующих в массиве, при этом измерени  провод т на различно ориентированных по отношению к массиву образцах, а о направлении действи  максимального и минимального главных напр жений суд т по направлени м нагрузки , при которой регистрируют соответственно максимальной и минимальный импульсы электромагнитной эмиссии.This goal is achieved by the fact that, according to the method of determining the stress state of an array of rocks, the amplitude of electromagnetic emission pulses is additionally measured at a load equal to the magnitude of the stresses acting in the array, while the measurements are carried out on samples differently oriented with respect to the array, and The direction of action of the maximum and minimum main voltages is judged according to the direction of the load at which the maximum and minimum pulses of the electromagnetic em are recorded, respectively. SMAI.

Физические предпосылки изобретени  заключаютс  в следующем. Горные породы диэлектрики, минералы которых имеют кристаллическую структуру, обладают объем ной пол ризацией, котора  св зана с генезисом пород и активной де тельностью человека и объ сн етс  наличием зар женных дефектов в структуре кристаллической рещетки . Нагружение таких пород сопровождаетс  электромагнитной эмиссией в виде коротких высокочастотных импульсов, возникающих ,например, в результате движени  под действием приложенной нагрузкн и выхода на поверхности трещин зар женных дефектов, в первую очередь Дислокаций. Движение дислокаций в горных породах затруднено наличием других дефектов - винтовых дислокаций, вакансий и междуузель; ных ионов, концентраци  которых зависит от термодинамического состо ни , в котором наход тс  горные породы в массиве,The physical background of the invention is as follows. The dielectric rocks, the minerals of which have a crystalline structure, have a volume polarization, which is associated with the genesis of the rocks and human activity, and is explained by the presence of charged defects in the structure of the crystal lattice. The loading of such rocks is accompanied by electromagnetic emission in the form of short high-frequency pulses, resulting, for example, as a result of movement under the action of an applied load and the release of charged defects on the surface of cracks, primarily Dislocations. The movement of dislocations in rocks is hampered by the presence of other defects - screw dislocations, vacancies and interstitial sites; ions, whose concentration depends on the thermodynamic state in which the rocks in the massif are located,

в частности от их напр женно-деформированного состо ни . При неизмениых услови х больша  часть дислокаций обволакиваетс  облаками точечных дефектов, которые тормоз т движение дислокаций и закрепл ют их в кристаллической решетке. При этом под вли нием действующих в массиве напр жений дислокации выстраиваютс  в «цепочки, больша  часть которых ориентирована перпендикул рно направлению максимального главного напр женн . Таким образом, количество и ориентаци  закрепленных дислокаций в горных породах завис т от величины и направлени  макснмального главного напр жени , действующего вin particular, from their stress-strain state. Under unchanged conditions, most dislocations are enveloped by clouds of point defects, which inhibit the movement of dislocations and fix them in the crystal lattice. In this case, under the influence of stresses acting in the array, the dislocations are arranged in chains, most of which are oriented perpendicularly to the direction of the maximum principal stress. Thus, the number and orientation of the fixed dislocations in rocks depend on the magnitude and direction of the maximum principal stress acting in

массиве.array.

В процессе нагружени  образца горной породы при достижении нагрузки, равной величине напр жени , действующего в массиве , происходит отрыв ранее св занных дислокаций от окружающих их облаков и дви0 жение этих дислокаций к поверхност м трещин , что сопровождаетс  электромагнитным импульсом значительной амплитуды. При этом амплитуда данного импульса зависит от степени совпадени  направлени  приложени  нагрузки с направлением действи  максимального главного напр жени . В том случае, если направление приложени  нагрузки совпадает с направлением действи  максимального главного напр жени , импульс электромагнитной эмиссии имеет 0 наибольшую амплитуду.In the process of loading a rock sample, when a load reaches the same magnitude as the stress acting in the array, previously bound dislocations are separated from the surrounding clouds and these dislocations move to the surfaces of the cracks, which is accompanied by an electromagnetic pulse of significant amplitude. In this case, the amplitude of a given pulse depends on the degree of coincidence of the direction of application of the load with the direction of action of the maximum principal voltage. In that case, if the direction of application of the load coincides with the direction of action of the maximum principal voltage, the pulse of electromagnetic emission has a maximum amplitude.

Таким образом, обнаруженные законо- . мерности изменени  амплитуды импульсов электромагнитной эмиссии образцов горных пород от степени совпадени  направлени  приложени  нагрузки с направлением деист-ВИЯ .максимального главного напр жени  позвол ют определ ть направлени  главных напр жений в массиве горных пород.Thus, the detected laws. The dimension of the amplitude change of the electromagnetic emission pulses of rock samples from the degree of coincidence of the direction of application of the load with the direction of deistriction of the maximum principal voltage allows determining the directions of the main stress in the rock massif.

На фиг. I представлены зависимости изменени  амплитуды импульсов электромагнитной эмиссии дл  шести различно ориентированных образцов горных пород от величины нагрузки; на фиг. 2 - эллипс напр жений , построенный по полученным результатам .FIG. I shows the dependences of the amplitude variation of electromagnetic emission pulses for six differently oriented rock samples on the magnitude of the load; in fig. 2 - stress ellipse constructed from the obtained results.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Из ориентированного по отношению к массиву керна, выбуренного из исследуемой области массива, изготавливают серию образцов . Каждый из полученных образцовFrom oriented towards the array of core drilled from the studied area of the array, make a series of samples. Each sample received

нагружают с посто нной скоростью при помощи гидравлического пресса до нагрузки , равной величине напр жени , действующего в массиве, и определ ют амплитуду импульса электромагнитной эмиссии, по вл ющегос  при этой нагрузке с помощью антенны и селективного вольтметра. При этом каждый из исследуемых образцов серии поворачивают на определенный угол относительно первоначального положени .load at a constant speed using a hydraulic press to a load equal to the magnitude of the voltage acting in the array, and determine the amplitude of the electromagnetic emission pulse generated by this load using an antenna and a selective voltmeter. In this case, each of the studied samples of the series is rotated at a certain angle relative to the initial position.

На фнг. I показано характерное изменение амплитуды импульсов электромагнитной эмнссии образцов от направлени  приложени  нагрузки. Направление нагрузки, при котором регистрируют импульс максимальной амплитуды, совпадает с направлением максимального главного напр жени  6i, соответстве но, направление нагрузки, при котором импульс электромагнитной эмиссии минимален,  вл етс  направлением минимального главного напр жени  6iНа фиг. 2 изображен эллипс напр жений , построенный по измеренным значени м амплитуд электромагнитных импульсов. - Проведены эксперименты на Ьбразцах различных горных пород (мраморах, известн ках , сол ных горных породах и др.). Образцы в виде кернов диаметром 45 мм и длиной 270 мм выдерживали в течение нескольких часов под нагрузкой Р 150 кг/см, а затем нагружали. Далее icepH разрезали на б образцов длиной 45 мм. Каждый образец вновь подвергали линейно возрастающему нагружению до нагрузки 200 кг/см с одновременной регистрацней амплитуды импульсов электромагнитной эмиссии. При этом первый образец поворачивали на угол Р 30° относительно его положени  в первом цикле против часовой стрелки, ориентаци  второго образца оставалась прежней, последующие образцы поворачивали на угол f 30° по часовой стрелке относительно предыдущего. Эксперименты показали, что при повторном нагруженин , в момент достижени  нагрузки Р на образец, равной Я,, наблюдаютс  импульсы электромагнитной эмиссии значительной амплитуды, причем величины этих импульсов завис т от степени совпадени  направлени  повторной и первоначальной нагрузок. В том случае, когда данные направлени  совпадают (обр. № 2), амплитуда импульса электромагнитной эмиссии максимальна.On fng. Figure I shows the characteristic change in the amplitude of the pulses of the electromagnetic emissivity of the samples from the direction of application of the load. The direction of the load at which the maximum amplitude pulse is recorded coincides with the direction of the maximum main voltage 6i, respectively, the direction of the load at which the electromagnetic emission pulse is minimal, is the direction of the minimum main voltage 6iH in FIG. Figure 2 shows a voltage ellipse constructed from the measured values of the amplitudes of the electromagnetic pulses. - Experiments were carried out on specimens of various rocks (marbles, limestones, salt rocks, etc.). Samples in the form of cores with a diameter of 45 mm and a length of 270 mm were kept for several hours under a load of P 150 kg / cm, and then loaded. Next, icepH was cut into b samples with a length of 45 mm. Each sample was again subjected to linearly increasing loading up to a load of 200 kg / cm with simultaneous recording of the amplitude of electromagnetic emission pulses. In this case, the first sample was rotated by an angle of 30 ° relative to its position in the first cycle counterclockwise, the orientation of the second sample remained the same, the subsequent samples were rotated through an angle of 30 ° clockwise relative to the previous one. Experiments have shown that when the load is repeated, when the load P on the sample is equal to I, the pulses of electromagnetic emission of considerable amplitude are observed, and the magnitudes of these pulses depend on the degree of coincidence of the direction of the repeated and initial loads. In the case when these directions coincide (sample number 2), the amplitude of the electromagnetic emission pulse is maximum.

Таким образом, изобретение позвол ет повысить информативность способа определени  напр женного состо ни  массива горных пород за счет определени  направлени  главн1 х напр жений. Этим и определ етс  его технико-экономический эффект.Thus, the invention makes it possible to increase the information content of the method for determining the stress state of a rock mass by determining the direction of the principal stresses. This is what determines its technical and economic effect.

Claims (1)

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД по авт. св. № 1086160, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, дополнительно измеряют амплитуду импульсов электромагнитной эмиссии при нагрузке, равной величине напряжений, действующих в массиве, при этом измерения проводят на различно ориентированных по отношению к массиву образцах, а о направлении действия максимального и минимального главных напряжений судят по направлениям нагрузки, при которой регистрируют соответственно максимальный н Минимальный импульсы, электромагнитной эмиссии.METHOD FOR DETERMINING THE STRESSED STATE OF ROCK MASSIVA by author. St. No. 1086160, characterized in that, in order to increase information content, they additionally measure the amplitude of electromagnetic emission pulses at a load equal to the voltage acting in the array, while the measurements are carried out on samples differently oriented with respect to the array, and the direction of action of the maximum and minimum principal stresses are judged by the directions of the load at which the maximum n minimum pulses of electromagnetic emission are recorded respectively. 150150 РR Фит.1Fit. 1 III3543III3543
SU833570211A 1983-03-28 1983-03-28 Method of determining stressed state of rock massif SU1113543A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833570211A SU1113543A2 (en) 1983-03-28 1983-03-28 Method of determining stressed state of rock massif

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833570211A SU1113543A2 (en) 1983-03-28 1983-03-28 Method of determining stressed state of rock massif

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1086160A Addition SU204657A1 (en) DEVICE FOR DEFECTOSCOPY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1113543A2 true SU1113543A2 (en) 1984-09-15

Family

ID=21055844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833570211A SU1113543A2 (en) 1983-03-28 1983-03-28 Method of determining stressed state of rock massif

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1113543A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110006568A (en) * 2019-04-12 2019-07-12 中国地质科学院地质力学研究所 It is a kind of to obtain the method for three-dimensional ground stress using core and its obtain system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I. Авторское свидетельство СССР № 1086160. кл. Е 21 С 39/00, 1982 (прототип) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110006568A (en) * 2019-04-12 2019-07-12 中国地质科学院地质力学研究所 It is a kind of to obtain the method for three-dimensional ground stress using core and its obtain system
CN110006568B (en) * 2019-04-12 2020-01-07 中国地质科学院地质力学研究所 Method and system for acquiring three-dimensional ground stress by using rock core

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Niccolini et al. Onset time determination of acoustic and electromagnetic emission during rock fracture
Seto et al. Evaluation of rock mass damage using acoustic emission technique in the laboratory
SU1113543A2 (en) Method of determining stressed state of rock massif
Stuart et al. Anisotropic crack damage and stress-memory effects in rocks under triaxial loading
Rabinovitch A note on the amplitude-frequency relation of electromagnetic radiation pulses induced by material failure
SU1086160A1 (en) Method of determining strained state of rock body
King et al. Acoustic velocities in heated block of granite subjected to uniaxial stress
SU1086159A1 (en) Method of determining strained state of rock body
SU905461A1 (en) Method of measuring the impact hazard factor
SU1574725A1 (en) Method of testing ground by sounding
SU1698703A1 (en) Method of determining water absorption of rocks
SU1550138A1 (en) Method of determining the rate of crack formation
SU1580003A1 (en) Method of determining stressed state of rocks in massif
SU1002579A1 (en) Method of determining strained state of rock and construction materials
Ali et al. Understanding the Kaiser effect in concrete using deformation rate analysis (DRA) and acoustic emission (AE)
RU1809053C (en) Method for materials strength characteristics determination on test samples
SU1033737A1 (en) Method of determining strained state of rock and construction materials
SU1016508A1 (en) Method of determining tensile resistance of hard rock mass
SU1740664A1 (en) Method for establishing hazardous zone borders in rock mass
SU1408286A1 (en) Method of determining long-term strength of rocks
SU1059211A1 (en) Method of determining the degree of shock hazard of rock body
SU497502A1 (en) The method of measuring the strength characteristics of the material
SU1357570A1 (en) Method of determining strained state of rock body
Zhou et al. Monitoring of damage evolution in granite under uniaxial compression by AE and P-wave velocity
SU1687778A1 (en) A method of controlling rock massif state