SU1382955A1

SU1382955A1 - Apparatus for measuring strain of rock

Info

Publication number: SU1382955A1
Application number: SU864099406A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Александрович Репко; Владимир Николаевич Рева; Владимир Михайлович Шик; Виктор Федорович Рожков; Артур Иванович Савельев
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела
Priority date: 1986-05-26
Filing date: 1986-05-26
Publication date: 1988-03-23

Description

:ственно пар подшипников I6 в противоположных направлени х вдоль оси скважины при деформаци х последней позвол ет измер ть деформации в скважине в двух взаимно перпендикул рных направлени х. На основании этих данных определ ют градиенты поперечных деформаций вдоль оси скважины. 5 ил.: Actually, a pair of bearings I6 in opposite directions along the axis of the borehole during deformations of the latter allows one to measure deformations in the borehole in two mutually perpendicular directions. Based on these data, the gradients of transverse strains along the axis of the well are determined. 5 il.

1one

Изобретение относитс к горному делу, в частности к устройствам дл измерени деформаций горных пород и градиента этих деформаций в скважинах , и может быть использовано при оценке напр женно-деформированного состо ни массива горных пород.The invention relates to mining, in particular, to devices for measuring rock deformations and the gradient of these deformations in wells, and can be used in assessing the stress-strain state of a rock mass.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей.The purpose of the invention is to expand the functionality.

.На фиг. показано устройство дл измерени деформаций горных пород; на фиг.2 - ползун; на фиг.З - вид А на фиг.2; на фиг.4 - схема преобразовани линейных перемещений; на фиг.З - схема, иллюстрирующа принцип измерени радиалы-шх деформаций и градиента деформаций..In FIG. shows a device for measuring rock deformations; figure 2 - slider; in FIG. 3, view A in FIG. 2; Fig. 4 is a linear displacement conversion circuit; Fig. 3 is a diagram illustrating the principle of measuring radial-shx deformations and deformation gradient.

Устройство содержит корпус 1, полый установочный стержень 2, закрепленный в корпусе I между перегородками 3 при помощи гаек 4, ползуны 5 и 6, размещенные на стержне 1 и выполненные в виде втулок с крестообразными пазами, упругие элементы 7 с гайками 8 регулировки, установленные на стержне 2 между ползунами 5 и 6 и перегородками 3, штоки 9, размещенные внутри стержн 2 И св занные посредством штифтов 10 с ползунами 5 и 6, стойки II и 12, закрепленные на стержне 2 параллельно соответствующим пазам ползунов 5 и 6 и повернутые относительно друг друга на 90, преобразователи 13 линейных перемещений , взаимодействующие с концами штоков 9, и элементы передачи деформаций , выполненные в виде четырех пар рычагов 14, 15 (две пары рычагов , расположенные в плоскости чертежа , не показаны). Одни концы рычагов 14 и 15 соединены посредством подшипников 16 качени , предназначенных дл контакта со стенками скважины, .а вторые шарнирно прикреплены к концам стоек 11 или 12 и ползунам 6 или 5 соответственно.The device includes a housing 1, a hollow mounting rod 2, fixed in housing I between partitions 3 by means of nuts 4, sliders 5 and 6 placed on the rod 1 and made in the form of sleeves with cross-shaped grooves, elastic elements 7 with nuts 8 adjustments installed on rod 2 between sliders 5 and 6 and partitions 3, rods 9 placed inside rod 2 and connected by means of pins 10 to sliders 5 and 6, racks II and 12, mounted on rod 2 parallel to the corresponding grooves of sliders 5 and 6 and turned relative to each other friend for 90, linear displacement transducers 13 interacting with the ends of the rods 9, and deformation transmission elements made in the form of four pairs of levers 14, 15 (two pairs of levers located in the plane of the drawing are not shown). One ends of the levers 14 and 15 are connected by means of rolling bearings 16 for contact with the walls of the well, and the second are hinged to the ends of the racks 11 or 12 and the sliders 6 or 5, respectively.

oo

00

5five

00

5five

00

5five

Один из пазов ползунов 5 и 6 образован щечками 17 с отверсти ми 18 дл закреплени концов рычагов 14 или 15, во втором пазу размещаютс стойки 11 и 12. Концы коротких 14 и длинных 15 рычагов двух пар, расположенных в одной плоскости, присоединены соответственно к стойке 11 и щечкам 17 ползуна 6, а концы рычагов аналогичных двух пар, расположенных в перпендикул рной плоскости, прикреплены соответственно к стойке 12 и щечкам 17 ползуна 5.One of the slots of the sliders 5 and 6 is formed by the cheeks 17 with holes 18 for securing the ends of the levers 14 or 15, and the racks 11 and 12 are placed in the second groove. The ends of the short 14 and long 15 levers of two pairs located in the same plane are attached to the rack 11 and the cheeks 17 of the slider 6, and the ends of the levers of similar two pairs located in a perpendicular plane are attached respectively to the rack 12 and the cheeks 17 of the slider 5.

Каждый преобразователь 13 линейных перемещений (фиг.4) представл ет собой индуктивный датчик с частотным выходом сигнала, состо щий из катушки 19 индуктивности с сердечником 20 и пружиной 21, держател 22 и корпуса 23. Катушка с навесными электронными элементами (не показана) залита компаундом 24.Each linear displacement transducer 13 (FIG. 4) is an inductive sensor with a frequency output signal, consisting of an inductor 19 with a core 20 and a spring 21, a holder 22 and a housing 23. A coil with mounted electronic elements (not shown) is filled with a compound 24

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В скважине устройство устанавливаетс при помощи специального досыль- ника.The device is installed in the borehole using a special expander.

Во врем движени - устройства в скважине подшипники 16 рычагов I4 и 15 автоматически прижимаютс к стенкам за счет усили упругих элементов 7. При достижении заданной глубины в скважине устройство фиксируетс в определенном положении. Деформации скважины воспринимаютс через подшипники 16 двум парами рычагов . Короткие рычаги 14, укрепленные на стойке 11, поворачива сь относительно этой стойки, передают движение длинным рычагам 15, а последние толкают ползун 6. .During movement - devices in the borehole, the bearings 16 of the levers I4 and 15 are automatically pressed against the walls due to the force of the elastic elements 7. When a predetermined depth is reached in the borehole, the device is fixed in a certain position. Well deformations are perceived through bearings 16 by two pairs of levers. Short levers 14, mounted on a rack 11, turning relative to this rack, transmit movement to the long levers 15, and the latter push the slider 6..

В свою очередь, ползун 6 через штифт 10 сообщает движение штоку 9, а шток воздействует на сердечник 20 преобразовател 13 линейных перемещений . Одновременно аналогичное движение совершает друга пара рычагов (не показана), перемеща ползун 5 по установочному стержню 2.In turn, the slider 6 through the pin 10 communicates the movement of the rod 9, and the rod acts on the core 20 of the transducer 13 linear displacements. At the same time, a pair of levers (not shown) makes a similar movement to the other, moving the slider 5 along the mounting rod 2.

При этом движение штока 9 переда- етс другому преобразователю 13 линейных перемещений, установленному с другой стороны стержн 2. При этом подшипники 16 совершают сложное движение , по сн емое фиг.5, где приве- дены схемы двух пар рычагов, перемещающихс соответственно в двух взаимно перпендикул рных плоскост х, па- раЛлельных оси устройства. Движени подшипников 16 каждой пары отмечены стрелками, указывающими перемещени подшипников 16 от исходного положени I и II до положени III.In this case, the movement of the rod 9 is transferred to another converter 13 of linear displacements installed on the other side of the rod 2. At the same time, the bearings 16 perform a complex movement, as explained in FIG. 5, where diagrams of two pairs of levers are shown moving in two mutually perpendicular planes, parallel device axes. The movements of the bearings 16 of each pair are indicated by arrows indicating the movements of the bearings 16 from the initial position I and II to position III.

При сжатии скважины в указанных плоскост х подшипники 16 при движе- НИИ вдоль скважины устанавливаютс в одной горизонтальной плоскости, перпендикул рной оси скважины, например положение III, а затем удал ютс от этого положени .When the well is compressed in the indicated planes, the bearings 16, when moving along the well, are installed in the same horizontal plane perpendicular to the well axis, for example, position III, and then move away from this position.

Вследствие этого определение градиента поперечных деформаций вдоль оси скважины выполн етс на основании данных измерени поперечных деформаций и графика тарировки устрой- ства, устанавливающего зависимость положени каждой пары подшипников 16 вдоль оси устройства от расположени их в поперечном направлении. В конечном итоге, деформации стенок скважины передаютс на сердечник 20 индуктивного датчика, перемещени которого вызывают изменение частоты выходного сигнала, фиксируемого частотомером (не показан).As a consequence, the determination of the transverse strain gradient along the borehole axis is performed on the basis of the transverse strain measurement data and the calibration schedule of the device, which determines the position of each pair of bearings 16 along the axis of the device from their location in the transverse direction. Ultimately, the deformations of the borehole walls are transmitted to the core 20 of the inductive sensor, the movements of which cause a change in the frequency of the output signal detected by a frequency meter (not shown).

Движение ползунов 5 и 6 и соответственно пар подшипников 16 в противо . положных направлени х вдоль оси скважины при деформаци х последней позвол ет измер ть деформации в скважине в двух взаимно перпендикул рных напThe movement of the sliders 5 and 6 and respectively pairs of bearings 16 in the opposite. the positive directions along the axis of the borehole with deformations of the latter, it is possible to measure the deformations in the borehole in two mutually perpendicular directions

g 5 g 5

0 50 5

0 „0 „

5 five

5five

равлени х и на основании этих данных определ ть градиенты поперечных деформаций вдоль оси скважины. Благодар указанному увеличению информативности достигаетс расширение функциональных возможностей устройства.according to these data, determine the gradients of transverse deformations along the axis of the well. Due to the indicated increase in information content, the functionality of the device is expanded.

Использование в качестве преобразовател линейных перемещений индуктивного датчика с частотным выходом сигнала позвол ет производить измерени относительных деформаций с высокой точностью пор дка 10 и переда- вать„сигнал на рассто ние до 2000 м.The use of an inductive sensor with a frequency output signal as a linear displacement transducer makes it possible to measure relative deformations with high accuracy of the order of 10 and transmit the signal up to a distance of 2000 m.

Claims

Invention Formula

A device for measuring rock deformations, comprising a housing, a hollow mounting rod secured therein, rods mounted inside the shaft for axial movement, linear movement transducers connected to the ends of the rods, elastic elements housed in the housing, sliders associated with the rods, and deformation transfer elements associated with sliders, characterized in that, in order to extend the functionality, it is equipped with supports fixed to opposite ends of the mounting plate. They are made in the form of sleeves placed on the mounting rod with two cross-shaped grooves each, and the deformation transfer elements are made in the form of four pairs of pivotally connected levers, while the stands are placed in the corresponding grooves of the opposite sleeves, and the free ends pairs of levers are hingedly attached to the ends of the struts and the grooves of the opposing sleeves parallel to these racks.

Fie.2

FiL

Vida

Phii

l; iffi

W j

FIG. five