SU1756562A1 - Способ определени поверхности скольжени массива, склонного к оползн м - Google Patents

Abstract

Использование: оценка устойчивости склонов, преимущественно бортов карьеров . Сущность изобретени : с поверхности массива бур т р ды вертикальных параллельных скважин, пересекающих предполагаемую поверхность скольжени . В центральной скважине устанавливают источник динамического воздействи . В других скважинах размещают преобразователи акустической эмиссии (АЭ). Источник и преобразователи размещают на одной глубине . Осуществл ют динамическое воздействие на массив. Измер ют энергию АЭ. Поинтервально перемещают источник и преобразователи по глубине скважин. В каждой скважине определ ют положение максимума энергии АЭ. По совокупности максимумов определ ют поверхность скольжени . Измерени  энергии АЭ провод т на частоте v 2тг /Т, где Т - длительность динамического воздействи  на массив, с. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано дл  оценки устойчивости бортов карьеров.

Известен способ определени  поверхности скольжени  оползневого массива, включающий бурение скважин на исследуемом участке, погружение в них на разные глубины питающих электродов попарно на одной глубине в разных скважинах, измерение градиентов потенциалов, определение кажущихс  удельных сопротивлений и определение места и времени зарождени  опол- зневых  влений по экстремальным измерени м сопротивлений.

Недостатком этого способа  вл етс  то, что он позвол ет определить поверхность линии скольжени  уже в момент начала подвижки массива.

Наиболее близким техническим решением к предложенному  вл етс  способ оп- ределени  поверхности скольжени  массива, склонного к оползн м, включающий бурение параллельных вертикальных скважин, пересекающих предполагаемую поверхность скольжени , поичтервальное перемещение вдоль скважины преобразо- телей, измерение на каждом интервале параметра , характеризующего напр жени  в массиве, и регистрацию в каждой скважине положени  максимума измер емого параметра , по которым определ ют поверхность скольжени .

Недостатком этого способа  вл етс  низка  точность определени  поверхности скольжени , так как ее интерпретируют с местом расположени  максимума напр жех4

СЛ

сл

ний в массиве без учета его структурных особенностей.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе определени  поверхности скольжени  массива, склонного к оползн м, включающем бурение параллельных вертикальных скважин, пересекающих предполагаемую ., поверхность скольжени , поинтервальное перемещение вдоль скважины преобразователей, измерение на каждоминтервалепараметра , характеризующего напр жени  в массиве, и регистрацию в каждой скважине положени  максимума измер емого параметра, по которым определ ют поверхность скольжени , в одном из скважин устанавливают источник динамического воздействи  и на каждом интервале создают динамическое воздействие на массив, а в качестве параметра , характеризующего напр жени  в массиве, измер ют энергию акустической эмиссии, возникающей в результате воздействи , при этом преобразователи размещают в других скважинах на глубине установки источника динамического воздействи  и симметрично относительно него, а энергию акустической эмиссии измер ют на частоте

v 2rr/T,

где Т-длительность динамического воздействи  на массив, с.

В качестве источника динамического воздействи  используют детонирующий шнур или электроискровой излучатель.

На фиг. 1 представлена схема расположени  скважин, датчиков и источники дина- Мического воздействи ; на фиг.2 - примерна  зависимость давлени  на стенки скважины; на фиг.З - амплитудно-частотна  характеристика динамического воздействи  в массиве без трещины и в массиве с трещиной.

Способ осуществл етс  следующим образом .

С дневной поверхности 1 массива 2 бур т вертикальные параллельные между собой скважины 3. В скважинах 3 в плоскости 4, перпендикул рной им, устанавливают преобразователи 5 и источник динамического воздействи  на массив 6. Последовательно производ  динамическое воздействие на массив и регистриру  акустическую эмиссию (АЭ), преобразователи 5 и источник 6 ступенчато перемещают вдоль скважин. Затем определ ют энергию АЭ, зарегистрированную в каждой точке. По максимуму АЭ в каждой скважине наход т точку, принадлежащую поверхности предлагаемого скольжени . Набор точек дает поверхность скольжени  7.

При динамическом воздействии на массив происходит подрастание естественных

трещин в массиве. При этом подрастание происходит не только за счет динамических напр жений, но и за счет действи  пол  напр жений в массиве. В результате происходит высвобождение энергии, котора  излучаетс  в массив. При этом, чем больше величина подрастани  трещин и выше напр жени  в массиве, тем выше излучаема  энерги . Излучение происходит из вершины трещины, котора  растет. Поэтому в самом

опасном месте по возможности образовани  трещин скольжени  в массиве будет наибольшее высвобождение энергии. Таким образом, преобразователь, расположенный ближе всего к поверхности

скольжени  массива, склонного к оползневым  влени м, будет регистрировать АЭ большей энергии при условии, что рассто ние между датчиком 5 и источником б будет во всех опытах дл  одной и той же скважины посто нным, а мощность источника б одинаковой. Это достигаетс , если будут использоватьс  параллельные скважины 3, и истрчник 6 и преобразователи 5 в опыта располагатьс  в плоскости 4.

Нар ду с полезным сигналом от ростй трещин и дифракции волны напр жений не ней в сигналах АЭ присутствуют шумы, св занные в основном с падающей волной напр жений от динамического воздействи .

На фиг.2 показана примерна  зависимость динамической нагрузки на стенки скважины . Под действием этой нагрузки в массиве формируетс  волна напр жений, амплитудно-частотна  характеристика (АЧХ) 8 которой представлена на фиг.З. Частоты, соответствующие минимуму излучени  источника, кратны частоте v0, равной v - 2л /Т, Гц, где Т - длительность импульса нагрузки на стенки скважины от источника 6, с. Однако сигнал, дифрагиру  на трещине и воздействие сигналов от подрастающих трещин измен ет реальную картину АЧХ сигнала АЭ 9. При этом на частоте v0 наблюдаетс  наибольшее отношение по0 лезной энергии (св занной с ростом трещин и дифракцией пол  на них) к шуму. Это обеспечивает большую точность определени  поверхности скольжени ,если регистраци  сигналов АЭ ведетс  на частоте, равной г0

5 Также дл  этого должен быть источник, со здающий нагрузку, близкую по форме на грузке, изображенной на фиг 2. Это обеспечивает взрыв небольшого зар да BR в виде нити детонирующего шнура (ДШ)(ол

ной или нескольких) в скважине, залитой водой. При этом дл  создани  симметричной нагрузки относительно плоскости А ни- ти ДШ прот гивают на всю длину скважин. Динамическое воздействие можно произве- сти взрывом в воде сосредоточенного зар да ВВ, расположенного в плоскости 4, или взрывом проволоки при пропускании через нее электрического тока высокого напр жени .

Предложенный способ позвол ет задолго до начала подвижки оползневого массива с высокой точностью определ ть поверхность возможного скольжени , что очень важно при выборе метода закрепле- ни  или обрушени  этого массива.

Дл  определени  поверхности возможного скольжени  откоса нерабочего борта карьера с рабочей площадки уступа бур т р ды вертикальных скважин до уровн  по- дошвы нижележащего уступа. Рассто ние между скважинами принимают исход  из диаметра скважин и величины зар да в ней. При диаметре 105 мм и разр де батареи конденсаторов емкостью 600 мкФ и напр - жением 4,5 кВ через проволоку в воде это рассто ние составл ет примерно 0,8 - 1,0 м. В части скважин, ближайших к центральной , устанавливают в одной горизонтальной- плоскости датчики-приемники акустических волн в массиве. В этой же плоскости в центральной скважине устанавливают источник динамического воздействи , выполненный в виде, например, целлофанового пакета, заполненного водой, плотно прилегающего к стенкам скважин, в центре которого происходит разр д конденсаторов . Длительность воздействи  такого источника будет составл ть

Т 2г/св.

где г 0,0525 м - радиус скважины;

Св - ЮОО м/с - скорость звука в воде;

Т «0,1 мс.

Таким образом, дл  увеличени  отношени  полезный сигнал/шум выбираем преоб- разователи-приемники с резонансной частотой, равной v0:

v0 2л/Т 62кГц .Замеры в каждой скважине осуществл ют с интервалом 0,5 м. По результатам реализации сигналов АЭ вычисл ют энергию АЭ и по ее экстремуму (максимуму) наход т точки в каждой скважине, принадлежащие поверхности скольжени . В качестве прибора дл  регистрации сигналов и энергии АЭ можно примен ть серийно выпускаемое устройство АВН-3.

Дл  повышени  точности можно динамическое нагружение осуществл ть из всех скважин, при этом замёр ы в каждой скважине будут осуществл тьс  несколько раз.

Claims (2)

1. Способ определени  поверхности скольжени  массива, сйТонного к оползн м, включающий бурение параллельных вертикальных скважин, пересекающих предполагаемую поверхность скольжени , поинтервальное перемещение вдоль скважины преобразователей, измерение на каждом интервалепараметра, характеризующего напр жени  в массиве, и регистрацию в каждой скважине положени  максимума измер емого параметра, по которым определ ют поверхность скольжени , отличающийс  тем, что. с целью повышени  точности определени , в одной из скважин устанавливают источник динамического воздействи  и на каждом интервале создают динамическое воздействие на массив, а в качестве параметра, характеризующего напр жени  в массиве, измер ют энергию акустической эмиссии, возникающей в результате воздействи , при этом преобразователи размещают в других скважинах на глубине установки источника динамического воздействи  и симметрично относительно него, а энергию акустической эмиссии измер ют на частоте

v 2тг/Т,

где Т - длительность динамического воздействи  на массив, с.

2. Способ по п.,1 отличающийс  тем, что в качестве источника динамического воздействи  используют детонирующий шнур или электроискровой излучатель.

Р

а,

о . т t о .

..07г/гJ

Й/г../.