SU825947A1

SU825947A1 - Method of evaluating massif stressed condition

Info

Publication number: SU825947A1
Application number: SU782698702A
Authority: SU
Inventors: Александр Викторович Докукин; Аба Исаакович Берон; Евгений Степанович Ватолин; Анатолий Борисович Черняков
Original assignee: Inst Gornogo Dela Imeni Skochi
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1981-04-30

Description

Изобретение относится к способу опенки напряжённого состояния массива, предназначенному для определения наличия и местоположения аномальных напряжений в массиве горных пород на больших базах Измерения без бурения исследова- ⁵те л ьс к их скважин.The invention relates to a method for estimates of the stress state array for determining the presence and location of anomalous stresses in the rock mass measurements on large databases without drilling those studies ⁵ liters Lc to their wells.

Известны способы опенки напряжений, которые основаны на свойстве горных пород изменять под действием повышенных^ напряжений такие параметры, как ι скорость упругих волн и электрическое сопротивление £1].Known methods for evaluating stresses, which are based on the property of rocks to change under the influence of increased stresses, such parameters as ι the speed of elastic waves and electrical resistance £ 1].

Известен также способ опенки напряженного состояния массива, включающий ₎₅установку сейсмоприемников на точках профиля горной выработки, возбуждение сигнала и регистрацию кинематических и динамических параметров сейсмических колебаний £2].There is also known a method for evaluating the stress state of an array, including _{) 5} installation of geophones at the points of the profile of the mine working, signal excitation and registration of kinematic and dynamic parameters of seismic vibrations £ 2].

Недостатком указанного способа явгляется невысокая надежность и достоверность способа, так как изменение кинематических и динамических параметров упругих волн не позволяет однозначно определить , связано ли их изменение с напряженным состоянием или с анизотропией горных пород, кроме того, измерения можно производить только параллельно обнажению массива горных пород.The disadvantage of this method is the low reliability and reliability of the method, since a change in the kinematic and dynamic parameters of elastic waves does not allow us to unambiguously determine whether their change is related to the stress state or anisotropy of rocks, in addition, measurements can only be made in parallel with exposure of a rock mass.

Цель изобретения - повышение надежности и достоверности опенки напряженного состояния.The purpose of the invention is to increase the reliability and reliability of the evaluation of stress state.

Поставленная цель достигается тем, что в указанных точках профиля устанавливают штыревые электроды и одновремен·* но с сейсмическими регистрируют сейсмоэлектрические колебания, а затем определяют время опережения сейсмоэлектрических колебаний относительно сейсмических и по нему оценивают напряженное состояние массива.This goal is achieved by the fact that pin electrodes are installed at the indicated points of the profile and simultaneously * * but seismic vibrations are recorded with seismic vibrations, and then the lead time of seismoelectric vibrations relative to seismic vibrations is determined and the state of the array is estimated from it.

На чертеже представлен график, отражающий качественную картину распространения сейсмических и сейсмоэлектрических сигналов.The drawing shows a graph reflecting a qualitative picture of the distribution of seismic and seismoelectric signals.

На графике обозначены сейсмический импульс 1, сейсмоэлектрический импульсThe graph shows the seismic pulse 1, the seismoelectric pulse

2, точка О начала отсчета-, положение В импульса в конечный момент, база прослеживания^- ОМ-BP,, порог чувствительности аппаратуры сб.2, the reference point O-, the position B of the pulse at the final moment, the tracking base ^ - OM-BP ,, the sensitivity threshold of the equipment sat.

Способ осуществляется следующим об- ₅разом.The method is carried out as follows ₅ times.

На обнажении массива устраивают продольный (или непродольный) профиль, на котором размещают приемники сейсм1{~ ческих колебаний (например.электродина- ю мические), и в этих же точках устанавливаются штыревые электроды (положительные), в качестве второго электрода может быть использован один общий заземлитель, удаленный на достаточное рас- 15 стояние от исследовательского профиля. Сигналы с сейсмоприемников и электродов подаются в измеритепьно-регистрирующий тракт, например на магнитограф, с которого в дальнейшем сейсмоэпектрическая магнитограмма переписывается в видимую форму. С визуализированной сейсмоэлектрограммы считывается время прихода обоих типов колебаний и определяется время Д-Ь опережения сейсмоэлект-²⁵рического сигнала относительно сейсмического.A longitudinal (or non-longitudinal) profile is arranged on the exposure of the array, on which receivers of seismic oscillations (for example, electrodynamic) are placed, and pin electrodes (positive) are installed at the same points, one common electrode can be used earthing switch, located at a sufficient distance from the research profile. Signals from geophones and electrodes are fed into a measuring and recording path, for example, to a magnetograph, from which the seismo-electric magnetogram is subsequently rewritten into a visible form. With visualized seysmoelektrogrammy arrival time it is read both types of vibrations and determine the time ^D-25 b-parameter seysmoelekt- timing signal relative to the seismic.

Для доказательства связи введенного параметра с напряженным состоянием рассмотрим процессы, происходящие в горной породе при прохождении упругого импульса. Как известно, в горных породах происходят явления электризации под действием упругих волн. Возникающее вследствие электризации электромагнитное поле , распространяясь со скоростью, в 1О⁴- 1О5 раз превышающей скорость звука, должно было бы практически мгновенно быть зарегистрированным измери-’ ' тельной системой (при базе измерений, ⁴⁰не превышающей 300- 4 00 м и разрешающей способности аппаратуры не выше 0,1 м/с, что характерно для современной сейсмоакустической аппаратуры). Од45 нако за счет того, что измерительная аппаратура имеет не бесконечно высокую чувствительность, начиная с некоторого уровня сигнала , при котором U(f_{t) ^z об, где Об - нижний порог чувствительности, полезный сигнал, ослабленный средой, не ⁵⁰выделяется на фоне случайны^ помех. Поэтому на расстоянии таком, чтоTo prove the connection of the introduced parameter with the stress state, we consider the processes occurring in the rock during the passage of an elastic impulse. As you know, in rocks there are phenomena of electrification under the action of elastic waves. The electromagnetic field arising as a result of electrification, propagating at a speed 1O ⁴ - 1O5 times higher than the speed of sound, should be almost instantly registered by a measuring system (with a measurement base of ⁴⁰ not exceeding 300-400 m and a resolution of the equipment not higher than 0.1 m / s, which is typical for modern seismic-acoustic equipment). Od45 Nako due to the fact that the measuring apparatus is not infinitely high sensitivity, since a signal level at which U (f _{t) ^z of where on - the lower threshold, the useful signal, attenuated medium without ⁵⁰ stands out against random ^ interference. Therefore, at a distance such that

U(r_K3 ) < сб , rneU(r_K^~ текущая амплитуда сейсмоэпектрического сигнала, полезный сигнал не фиксируется. ^5j U (r _K 3) <sb, rneU (r _K ^ ~ current amplitude of the seismo-electric signal, the useful signal is not fixed. ^5j

Таким образом, можно говорить о существовании зоны прослеживания полезного сигнала, внутри которой он· регистр рируется, а вне ее отсутствует. Упругий импульс, распространяясь по оси х в положительном направлении, достигает,· точки В, расстояние от которой до точки наблюдения Р равно (Г . В этот момент сейсмоэлектрические колебания регистрируются в точке Р, а через времяр й t - , где ΐ - база прослежива ния, aV - скорость распространения упругих волн, в точку Р приходит сейсмическая волна.Thus, we can talk about the existence of a tracking zone for a useful signal, inside which it is registered, but absent outside it. An elastic impulse propagating along the x axis in the positive direction reaches точки point B, the distance from which to the observation point P is equal to (G. At this point, seismoelectric vibrations are recorded at point P, and after time t -, where ΐ is the base n, aV is the propagation velocity of elastic waves, a seismic wave arrives at point P.

Поскольку размер 2 определяется законом убывания амплитуды сейсмоэпект рического сигнала^на основании уравнений Максвелла при граничном условии U (p(t Vp-gj -Ό и начальном условии и (п,t. ~0-(р_сэ, где U (tyt) - пространственно-временное распределение сейсмо— ^электрического сигнала, ^а^_сэ~ эффектив-1 ное значение амплитуды сигнала в точке его вс-зндчсиовения, получают соотношениеSince size 2 is determined by the law of decreasing amplitude of the seismic-electric signal ^ based on Maxwell's equations with the boundary condition U (p (t Vp-gj -Ό and the initial condition and (n, t. ~ 0- (p _ce , where U (tyt) - the spatio-temporal distribution of the seismic - ^ electrical signal, ^and ^ _ee ~ the effective-1 value of the signal amplitude at the point of its all-value, get the ratio

где (Il - магнитная проницаемость породы, ' г/м;where (Il is the magnetic permeability of the rock, 'g / m;

р - кажущееся электрическое сопротивление породы, Ом’М.;p is the apparent electrical resistance of the rock, Ohm’M .;

*4 о* 4 o

СР - круговая частота процесса, с , С - скорость распространения электромагнитных волн в породе, м/с.SR is the circular frequency of the process, s, C is the propagation velocity of electromagnetic waves in the rock, m / s.

Таким образом очевидно, что с уменьшением р уменьшается база прослеживания за счет более быстрого затухания сейсмоэпектрического сигнала, а это, в свою очередь, уменьшает величину , считываемую с сейсмоэлектрограммы, что и с,тужит критерием изменения напряжен ·ного состояния массива.Thus, it is obvious that with decreasing p, the tracking base decreases due to faster attenuation of the seismo-electric signal, and this, in turn, decreases the value read from the seismoelectrogram, which, too, touches the criterion for changing the stress state of the array.

Технические преимущества - предлагаемого способа.по сравнению с известными заключаются в том, что он позволяет при тех же трудозатратах , оперативности, и достаточной простоте реализации вести измерения под любым углом к плоско сти обнажения и получать более надежные результаты.Technical advantages of the proposed method. Compared with the known methods, it allows for the same labor costs, speed, and sufficient simplicity of implementation to take measurements at any angle to the exposure plane and to obtain more reliable results.

Claims

(54) METHOD FOR ESTIMATING THE STRESSED STATE OF MASSIVE 2, point of origin of reference-j position B of the pulse at the final moment, the base of the tracking is OM-BP ,, the threshold of sensitivity of the equipment dj. The method is carried out as follows. On the outcrop of the array, a longitudinal (or non-longitudinal) profile is arranged on which the receivers of ceECMific oscillations (electrical electrodynamic) are placed, and pin electrodes (leggings) are installed at the same points, one common earthing can be used at a single point, removed The distance from the research-Gel profile. Signals from seismic receivers and electrodes are fed to the measurement-recording path, for example, to a mapper, from which E is seismic-electric. grams perepisshaets in visible form, C Bizuapnzirova Coy syy smoelektrogrammy read time of arrival of both modes and is defined by D t time advance seysmoe ek-parameter signal relative seismic. In order to establish a connection in the Poor parameter with a stress state, let us consider the processes occurring in the rock during the passage of an elastic impulse. As is well known, in the rocks, electrification phenomena occur under the action of elastic waves. The electromagnetic field arising due to electrification, spreading at a speed of 1O 1O times the speed of sound, would have to almost instantly be registered by a measuring system (with a base of measurements not exceeding 300-4OO m and a resolution of equipment not higher than 0.1 m / s which is typical for modern seismic acoustic equipment). However, due to the fact that the measuring equipment has not infinitely high sensitivity, it begins with a certain signal level at which U () oi ,, where Od. - the lower threshold of sensitivity, the useful signal, weakened by the medium, does not emit from the background of random2 interference. Therefore, at a distance P w such that U fK t) - Ci, where (G | is the current amplitude of the seismoelectric signal, the useful signal is not fixed. Thus, it is possible to speak about the existence of a trace zone-uan signal, within which it is registered S 7 4, but outside it is absent. The elastic impulse spread along the x axis in the positive direction, reaches point B, the distance from which to the observation point P is equal to t. At this moment the seismoelectric oscillations reputate at point P, and after a time where f - base tracing NOR, aY - speed p As a result of elastic wave propagation, a seismic wave arrives at point P. Since the size B is determined by the decreasing law of the amplitude of the seismic signal, p1a is based on Maxwell's equations with the boundary condition U () / n-co 0 and the initial condition u () 0 (d, where and () the space-time distribution of the seismic; electric signal, st (D ectkvneo 31shche pge amplitude of the signal at the point of it from the 115kioEnep1sh5 receive the ratio of the magnetic permeability of the rock, g / m; apparent electrical resistance of rock, ohm m .; 1; the frequency of the process, °, C2: the propagation of electromagnetic waves in the rock, m / s. Thus, it is obvious that with decreasing p, the tracking base is reduced due to the faster attenuation of the seismoelectric signal, and this, in turn, reduces the value of g- read from the seismic program, which will be a criterion for the change in strain state. The technical advantages of the proposed method as compared with the known ones are that it allows for the same effort, efficiency, and sufficient ease of implementation to take measurements at any angle to the outcrop plane and to obtain more reliable results. Claims The method of estimating the stress state of the mass, including the installation of seismic receivers at the points of the mine workout profile, the excitation of the signal and the recording of the kinematic and dynamic parameters of seismic vibrations, characterized in that, in order to increase the reliability and reliability of the stress state estimate: In the indicated points of the profile, pin electrodes are installed and, along with seismic ones, seismoelectric oscillations are recorded, ja is then determined for the advance time of the seismoelectric x oscillation on the seismic and

it is evaluated by the stress state of the array.

Sources of information taken into account in the examination

1, V. Proskurkov. M. The seismic method of research on women. nor a massif of rocks, fudy VNIMI, t. 94, L., 1974, p. 51-29.

2.Savich, AI, et al. Seismoacoustic methods for studying rock massifs. L., Science, 1976., p. 1 UNION.