SU771587A1

SU771587A1 - Rock deformation measuring method

Info

Publication number: SU771587A1
Application number: SU782687335A
Authority: SU
Inventors: Михаил Иосифович Шпоркин; Геннадий Александрович Соболев
Original assignee: Ордена Ленина Институт Физики Земли Им.О.Ю.Шмидта Ан Ссср
Priority date: 1978-11-20
Filing date: 1978-11-20
Publication date: 1980-10-15

Description

Изобретение относитс к технике измерени деформаций твердых тел,например горных пород,и может быть использовано , дл измерени деформаций Земли с целью прогнозировани сейсмических событий,а также горных уда ров и обвалов деформации твердых тел например горных пород, и может быть использовано дл измерени деформаций Земли с целью прогнозировани сейсмических событий, а также горных ударов и обвалов. Известен способ измерени дефорг маций горных пород, при котором ввод т датчики в щель горной породы под давлением, превышающим давление гор .ных пород в спокойном, неразгруженном состо нии 1 . Наиболее близким техническим реше нием к предложенному вл етс способ измерени деформаций горных пород с. помощью регистратора, рабочего и ком пенсационного датчиков, установленных в щели горной породы.Рабочие мемБраны компенсационного датчика зак.пючены между двум жесткими пла;стинами , упруго соединенными с рамко датчика упругими элементами, что позвол ет вводить в результаты изме еиий температурную компенсаци .Однако температурна компенсаци ограничена объемом жестких пластин компенсационного датчика, несоизмеримым с температурными характеристиками измер емого объекта - горной породой. Разность коэффициентов линейного расширени горной породы и материала вл етс помехой, соизмеримой с измер емой величиной при регистрации малых деформаций (10 -10 м) .Кроме того, деформаци горной породы св зана с влагонасыщенностью породы... Влагонасыщенность горной породы и материала жестких пластин(например,ста ,ли)несопоставимы. Цель изобретени - расширение дна пазона измерений за счет уменьшени вли ни температурных вариаций и влагонасыщенности горных пород на результаты измерений. Указанна цель достигаетс тем, что рабочий и компенсационны{1 датчики размещают в двух пространственно разнесенных щел х,а вокруг щели с компенсационным датчиком выполн ют дополнительно четыре щели, попарно-симметричные относительно указанной щели, причем щели одной пары выолн ют перпендикул рно тели с коменсационным датчиком, а щели другой ары - под острым углом к ней,. и расто ние между их торцами в нижней чати не более трех толщин щели с коменсационным датчиком.The invention relates to a technique for measuring the deformations of solids, such as rocks, and can be used to measure Earth deformations in order to predict seismic events, as well as rock shocks and deformations of solids, such as rocks, and can be used to measure Earth deformations. to predict seismic events, as well as rock bursts and landslides. There is a known method for measuring rock deformations, in which sensors are inserted into a rock slot under pressure exceeding the pressure of mountain rocks in a calm, unloaded state 1. The closest technical solution to the proposed method is to measure rock deformations c. using the recorder, the working and compensation sensors installed in the rock gap. The working membranes of the compensation sensor are connected between two rigid plates, elastically elastic elements connected to the frame of the sensor, which allows you to enter temperature compensation into the results. Compensation is limited by the volume of rigid plates of the compensation sensor, which is incommensurable with the temperature characteristics of the object being measured - rock. The difference between the linear expansion coefficients of the rock and the material is a hindrance commensurate with the measured value when registering small deformations (10 -10 m). In addition, the deformation of the rock is due to the moisture saturation of the rock and the material of the hard plates ( for example, a hundred, li) are not comparable. The purpose of the invention is to expand the bottom of the measurement range by reducing the influence of temperature variations and moisture saturation of rocks on the measurement results. This goal is achieved by the fact that the working and compensating {1 sensors are placed in two spatially separated gaps, and around the gap with a compensation sensor four additional gaps are performed pairwise symmetrical with respect to this gap, and the gaps of one pair are perpendicular to the compensation gaps. sensor, and the gap of another macaw - at an acute angle to it ,. and the spacing between their ends in the lower part of not more than three slit thicknesses with a compensation sensor.

На фиг, 1 показано устройство,релизующее данный способ, и распоожение щелей, вырезанных в исследуеой горной породе, вид сверху на фиг. 2 - разрез по щел м.FIG. 1 shows a device releasing this method and the location of the slots cut in the rock studied, top view in FIG. 2 - slit incision

В щели 1 расположен рабочий датчикIn the slot 1 is a working sensor

2,на некотором рассто нии от них выполн ют щель 3, в которую помещают компенсационный датчик 4.щель 3 окруена разгрузочными щел ми 5-8, попарно симметричными относительно щели2, at a distance from them, a slit 3 is made, into which the compensation sensor 4. is placed. 3, is surrounded by a discharge gap 5-8, pairwise symmetrical with respect to the slit.

3,причем щели 5,б выполн ют под острым углом к щели 3, а щели 7,8 перпендикул рно к щели 3. Датчики 2 и 4 соединены с регистратором 9.3, with the slits 5, b being made at an acute angle to the slit 3, and the slits 7.8 perpendicular to the slit 3. Sensors 2 and 4 are connected to the recorder 9.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Рабочий датчик 2 деформации, установленный в щели 1, представл ет собой мембранное устройство, заполненное жидкостью под давлением.Давление жидкости обеспечивает прижатие мембран к стенкам щели.Напр жени Земли ведут к деформации последней, и соответственно измен етс давление жидкости в мембранном датчике,что фиксируетс регистратором.The working strain sensor 2 installed in the slit 1 is a membrane device filled with liquid under pressure. The pressure of the liquid ensures that the membranes are pressed against the walls of the slit. The pressure of the Earth leads to the deformation of the latter, and the pressure of the liquid in the membrane sensor changes accordingly. by the registrar.

Дл расширени диапазона измерений деформаций от 1 мк,когда вли ние .помех слабо заметно, до 0,001 мк необходимо отделение деформаций, вызва нных основными причинами - перераспределением напр жений в период подготовки землетр сени или в процессе очистных работ в горных выработках , ot вторичных (помех) - температурных колебаний, влагонасыщени .In order to extend the range of strain measurements from 1 micron, when the influence of the disturbances is weakly noticeable to 0.001 microns, it is necessary to separate the strains caused by the main reasons — redistribution of stresses during the earthquake preparation period or during mining workings, ot secondary (interference ) - temperature fluctuations, moisture saturation.

С этой целью образованы разгрузочные щели 5-8, гас щие напр жени вокруг щели 3 и компенсационного датчика деформации 4, в ней установленного . Разгруженный массив между компенсационной и раз грузочнЕЛМи щел ми деформируетс , только от температуры и водонасыщени . Зна деформации ограниченного массива, подверженного определенным деформаци м, можно экстраполировать указанные деформации в зоне регистрации рабочей щели и рабочего датчика путем использовани дифференциальной .схемы.For this purpose, discharge slots 5-8 are formed, damping stresses around slot 3 and the compensation strain gauge 4 installed in it. The unloaded massif between the compensation and discharge slots is deformed, only on temperature and water saturation. By deforming a limited array subject to certain deformations, it is possible to extrapolate these deformations in the registration zone of the working gap and working sensor by using a differential circuit.

Полна разгрузка компенсационной щели возможна, когда отсутствуют напр жени между разгрузочными щел ми. С этой целью перпендикул рно компенсационной и двум разгрузочным щел м образованы щели, исключающие деформации в одном из направлений и в комплексе движение в горизонтальном направлении .Full unloading of the compensation gap is possible when there are no stresses between the discharge gaps. For this purpose, perpendicular to the compensation and two unloading slots, slots are formed, which exclude deformations in one of the directions and in the complex, movement in the horizontal direction.

Вертикальные деформации исключаютс тем, что разгрузочные щели 5,6 выполнены под острым углом (от 1 до 89°) по отношению к компенсационной,Vertical deformations are excluded by the fact that the discharge slots 5.6 are made at an acute angle (from 1 to 89 °) with respect to the compensation,

чём сохран етс значительный объем породы в зоне компенсационной щели. ,what remains is a significant amount of rock in the zone of the compensation gap. ,

Размеры разгрузочных щелей, превышающие размер компенсационной, исключают возможность замыкани деформаций на компенсационную щель.The dimensions of the discharge slots, exceeding the size of the compensation, exclude the possibility of closing the deformations on the compensation gap.

Значительный объем породы между разгрузочными и компенсационной щел ми при малом рассто нии между торцами компенсационной 3 и разгрузочных щелей 5,6 может привести к обрушениюA significant amount of rock between the discharge and compensation gaps with a small distance between the ends of the compensation 3 and discharge gaps 5,6 can lead to collapse

разгруженного массива. Большее рассто ние между торцами указанных щелей в их нижней части приводит к тому, что.деформации в вертикальном направлении и частично в горизонтальномunloaded array. The greater distance between the ends of these cracks in their lower part leads to the fact that deformation in the vertical direction and partly in the horizontal

замыкаютс на компенсационную щель 3, вызыва тем самым ее деформацию от напр женного состо ни Земли. Дл исключени вли ни деформаций разгрузочные щели 5,6 вырезаютс на рассто НИИ между их торцами в нижней части не более трех толщин компенсационной щели 3.closed on the compensation gap 3, thereby causing it to deform from the stress state of the Earth. To eliminate the effect of deformations, the discharge gaps 5,6 are cut at a distance between scientific research institutes between their ends in the lower part of not more than three thicknesses of the compensation gap 3.

Предложенный способ позвол ет расширить диапазон измерений с одновременным увеличением точности.The proposed method allows the measurement range to be expanded with a simultaneous increase in accuracy.

Расширение диапазона измерений обеспечивает регистрацию процессов, характеризующих период перед землетр сением , горными ударами и обвалами .Expansion of the measurement range provides registration of processes characterizing the period before the earthquake, rock bursts and landslides.

Использованиеизобретени на горных предпри ти хуменьшает затраты на укрепительныеработы не менее чем на 3%.The use of the invention in mining enterprises reduces the costs of strengthening works by at least 3%.

Claims

1. Korablev, A. A. Modern methods and means for studying the stress state of a rock massif. M., Science, 1969, p. 93101.

2. USSR author's certificate in I application I 2687335/25, cl. G 01 V 1 / 16,1977 (prototype),