1 1 Изобретение относитс к горному делу и может быть использовано дл измерени механических напр жений в моделируемом с помощью эквивалентных материалов массиве горных иород, Известен способ измерени механических напр жений в модели из экви-, валентных материалов, заключающийс в том, что во врем закатки внутри модели закладьШ|а1от оттарированные тензометрические датчики, имеющие электрические выводы, а при отработке модели измер ют сопротивление тензометрических датчиков, по которо му суд т о напр жени х в модели lj . Недостатком данного способа вл етс значительна погрешность измерений из-за больших размеров дат.чиков и отличи упругих свойств матери ала датчика и эквивалентного материала . Заложенный внутри модели датчик концентрирует напр жени вокруг себ , искажа результаты измерений на 30 - 60%. Наиболее близким к предлагаемому по технической сушрости вл етс способ измерени механических напр жений в модел х из эквивалентных материалов , заключающийс в тарировке чувствительных участков модели и определении величины механических на пр жений по изменению электрического сопротивлени эквивалентного материала на исследуемых участках 2J . .Недостатком способа вл етс низка точность измерени напр жений, обусловленна электрической взаимосв зью всего тела модели в целом. Ис пытани способа свидетельствуют, что показани прибора, измер ющего электросопротивлени на отдельных участках массива, почти не завис т от мес тоположени точки измерени . Такое положение закономерно и объ сн етс основами электротехники. Поскольку вс модель вьтолнена из токопровод щего материала и монолитна, ее можно представить в виде последовательно-параллельного соединени бесконеч ного числа резисторов. Однако в этом случае изменение номинала любого из Полупровод пщх элементов приводит согласно закону Ома-Кирхгофа к изменению номинала остальных цепей, т.е. при всем желании мы не можем измерить сопротивление отдельного . участка в чистом виде. На измерени будут вли ть приьшкающие области модели, что приводит к путанице и 72 снижению точности на 40 - 60%. Особенно сильное взаимовли ние сказываетс при измерении вблизи областей повьшенного сжати (высоких механических напр жений), так как измер емый ток всегда будет стремитьс в область низкого сопротивлени , обусловленного сильным механическим сжатием. Цель изобретени - повышение точности результатов измерени механических напр жений. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу измерени механических напр жений в модел х из эквивалентных материалов, заключающемус в тарировке.чувствительных участков модели и определении величины механических напр жений по изменению электрического сопротивлени эквивалентного материала на исследуемых участках, производ т объемное насыщение исследуемык чувствительных участков модели полупровод щим веществом. На фиг.1 изображен плоский стенд с закатанньм эквивалентным материалом; на фиг.2 - фрагмент модели с электроосмотическим насыщением чувствительного элемента провод вфш веществом. Пример 1.В объемный стенд размером 1000 800x700 мм укладывают сло ми толщиной 5 мм кажДый инертную смесь эквивалентного материала, состо щую на. 98,5% из кварцевого песка, 1,0% канифоли и 0,5% парафиу на после предварительного ее подогрева до . После закатки 20-го сло равномерно укладывают в шахматном пор дке 80 пластинок из латунной фольги площадью по 25 мм, имеющих электрические вьшоды из стенда. Затем закатывают 21-й слой из того же инертного материала и после егозастывани участок над каждой пластиной из латунной фольги насыщают раствором провод щего вещества, капа из капельницы по 10 капель (например, 25%-кый раствор графита в NaOH). Именно этот участок .будет исследуемым. После этого на 21-й слой над каждой пластиной латунной фольги 20-го сло укладывают такие же (парные) пластинки с электрическими выводами и закатывает оставшиес 449 слоев из инертного материала, а сверху устанавливают пневмобаплоны,соединенные 3 с компрессором. Затем после застыва ни модели включают компрессор и создают давление в пневмобаллонах от 0,01 до 0,3 МПа, т.е. нагружают модель. Предлагаемым способом изготавливают образец из одного сло площадью 400 мм и с одной парой ла тунных пластинок, тарируют его, измер зависимость электросопротивлени от механической нагрузки, измен емой от 0,1 до 0,5 МПа. В результате в указанном диапазоне давлений тарировки получают зависимост R 90-12,-5 6 ., где R - сопротивление чувствительного участка. Ом; б - давление, МПа, При отработке модели измер ют электросопротивление чувствительных элементов между каждой парой латунных электродов и по тарировочной зависимости определ ют механические напр жени в модели на уровне 21-го сло . Пример 2.В плоский стенд 1 размерами 1800x1400x160 мм закатьшают сло ми 2 толщиной по 10 мм инертную смесь 3, состо щую из 98 вес.% кварцевого песка и 2 вес.% игдантина (фиг.1). При закатке 40-г и 80-го слоев 2 поперек толщины модели 3 обрабатывают раствором ПАВ типа Т-66 дес ть полосок; 4 шириной to мм кажда . После окончательной закатки модели 3 устанавливают пнев мобаллоны 5, соединенные с компрессором (не показан). Затем с помощью капельницы 6 насьвцают каждую из полосок 4 эмульсией полупровод щ го порощка (например, водной эмульсией двуокиси марганца), использу эффект капилл рного всасывани и эффект снижени поверхностного нат жени . После этого на противрпол хккьк торцах 7 и 8 каждой из полосок 4устанавливают токоотвод щие электроды 9 и 10. При отработке модели механические напр жени измер путем фиксации изменени электросопротивлени полосок 4, заранее отта рировав их известной нагрузкой. П р и м е р З.В плоский стенд 1 ЧФиг.О закатывают послойно инертну смесь 3, состо щую из 97% кварцевого песка, 1,2% гипса, 0,8 % талька и 1% воды. После па ного высыхани смеси 3 через 20 сут. к п ротивополож ным точкам. 11 и 12 модели 3 (фрагмент на фиг.2) подвод т металлическую капельницу 13 и электроды 14 и 174 15. Капельницу 13 наполн ют ионным раствором провод щей жидкости (например , 3%-ным раствором сол ной кислоты в воде), а к электродам 14 и 15 подключают посто нное напр жение +36 и -36 В. Использу вление электроосмоса, насыщают чувствительный объем 16 модели 3 провод щей жидкостью (процесс насыщени заканчивают через 10-12 ч при достижении максимального тока насыщени ).Измерение механических напр жений в модели 3 производ т путем фиксации изменени электросопротивлени чувствительных объемов 16, предварительно оттарировав их известной нагрузкой. Причем в качестве измерительного тока удобно использовать ток насыщени . Дл того, чтобы инертный материал модели не оказывал шунтирующего действи на чувствительные элементы модели , подготовленные указанными способами , необходимо добиватьс , чтобы удельное электросопротивление этих элементов было меньше удельного элек-:тросопротивлени инертного материала не менее чем на пор док. Дл вьзделени направлени , по которому преимзгщественно измер етс напр жение, необходимо чувствительный элемент формировать плоским и ориентировать его перпендикул рно к вектору измер емого нормального напр жени . При объемном насыщении участка модели полупровод щим веществом удобно исполь-зовать также вление электрофореза, т.е вление перемещени твердых частиц в растворе через пористую перегородку под действием электрического пол . Дл этого можно использовать в качестве насьвцаю щего флюида суспензюо графита в растворе ДБ. Изобретение повьшает точность измерени механических напр жений в массиве модели в 2 - 3 раза путем тстранени взаимовли ни (шунтирующего действи ) прилегающих к чувствительному элементу участков. Благодар увеличению точности измереии|| механических напр жений повиваетс достоверность результатов моделировани на 50 - 60%, что обеспечивает более обоснованный выбор параметров разработки месторождений. Так, вследS11320176
сгвие повышени точности определени предлагаемого измерени напр жений степени концентрации опорного дав- увеличиваетс достоверность прогноза лени на 30-АО% при использовании горных ударов.