SU890296A1

SU890296A1 - Method of earth stress variation registration

Info

Publication number: SU890296A1
Application number: SU802911680A
Authority: SU
Inventors: Михаил Иосифович Шпоркин; Геннадий Александрович Соболев
Original assignee: Ордена Ленина Институт Физики Земли Им. О.Ю.Шмидта Ан Ссср
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1981-12-15

Description

(54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ВАРИАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЙ ЗЕМЛИ(54) METHOD FOR REGISTRATION OF VARIATIONS OF EARTH STRESSES

1one

Изобретение относитс к измерению напр жений Земли и может быть использовано дл контрол напр женно-дефор .мированного состо ни регионов и массивов горных пород, вариаций механических напр жений, вызванных лунными приливами и отливами, а такжеThe invention relates to the measurement of earth stresses and can be used to control the stress-strain state of regions and rock massifs, variations in mechanical stresses caused by lunar ebb and flow, and

тектоническими напр жени ми в задачах прогноза сейсмических событий, и, кроме того, дл регистрации напр жений в подземных горных выработках и бортах карьеров дл разработки профилактических мер борьбы с горными ударами, стрел нием и выбросами горных пород. tectonic stresses in seismic events forecasting tasks, and, in addition, for recording stresses in underground mines and open pit walls to develop preventive measures against rock bursts, firing and ejections of rocks.

Известен способ измерени деформаций Земли при помощи деформографа , представл ющего собой трубу из кварцевого стекла длиной несколько метров, поддерживаемую в горизонтальном положении системой опор. Один конец трубы закреплен на породе с помощью постамента, а второй свободен и движетс относительноThere is a known method for measuring Earth deformations using a deformograph, which is a quartz glass pipe several meters long, supported in a horizontal position by a support system. One end of the pipe is fixed to the rock with the help of a pedestal, and the other is free and moving relative to

породы при ее расширении и сжатии i3,rocks during its expansion and compression i3,

Недостатком известного способа вл етс сложность эксплуатации оборудовани и невысока точность измерений .The disadvantage of this method is the complexity of equipment operation and low measurement accuracy.

Известен также способ регистрации вариаций напр жений Земли путем измерени деформаций в измерительной щели с помощью рабочего There is also known a method for registering variations in the Earth’s stresses by measuring the deformations in the measuring gap with the help of

10 и компенсационного датчиков, установленных в горной породе. Б этом способе уменьшено вли ние температуры и влагонасыщенности на результаты измерени . Однако в св зи с тем, что 10 and compensation sensors installed in the rock. In this method, the effect of temperature and moisture saturation on the measurement results is reduced. However, due to the fact that

15 преобразователь деформаций регистрирует вариации деформаций на малой базе (рассто ние между мембранами датчика напр жений составл ет прибли зительно 10 мм), приходитс увеличи20 вать чувствительность регистрирующей электронной аппаратуры, что приводит к помехам, обусловленным сложностью электроники (усилитель, фильтр и т.д.). в этом случае информативный сигнал оказываетс трудновыделчмым . Кварцевые деформографы или проволочные фиксируют деформации. При реализации способа давление жидкости Е преобразователе деформаций лишь обеспечивает контакт мембран преобразовател деформаций с горной породой. Однако в процессе образовани щели происходит сброс напр жений массива за счет деформаций стенок щели в сторону полости, что.в конечном итоге может искажать картину вариаций напр жений. При регистрации напр жений в м гкой щели, т.е. когда не восстанавливаетс первоначальное сос то ние массива, ведетс контроль нап р жений с учетом на невосстановление первоначального напр жени состо ни . В этом случае необходимо дл определени истинного характера напр жений проводить комплекс как теоретических, так экспериментальных исследований. Целью изобретени вл етс увеличение чувствительности;- и точности способа, доставленна цель достигаетс -тем что согласно способу регистрации вариаций напр жений Земли путем измерени деформаций горных пород в изме рительной щели, перед образованием измерительной щели со стороны ее про тивоположных близлежащих бортов уста навливают реперы фиксируют рассто ние между ними, затем вырезают щель, фиксируют изменение рассто ни между реперами, создают в преобразователе деформаций избыточное давление, обес печивающее церемещение бортов щели н величину разности рассто ни между реиерацк до и после образовани щели , при этом за базу измерени принимают площадь внутренней поверхности стенки щели и регистрируют вариации объемА щели. Рассмотрим принцип регистрации напр жений Земли (горных пород) на следующей модели. Щель, образованную в массиве горных пород, рассечем вдоль ее длины и глубины. Такое же рассечение проведем и по массиву в котором щель образована. Полученна модель вл етс классической задачей сопротивлени материалов балка , закрепленна на двух опорах (при рассмотрении в одной проекции) .4 В случае действи силы на такую балку , последн будет деформироватьс . аксимальньй прогиб приходитс на центр балки, а величина прогиба зави ит от силы и рассто ни между опорами , т. е. длины балки. Величину деформаций балки можно фиксировать приращением длины непосредственно балки, либо, если установить пневматический или гидравлический датчик между балкой и основанием и создать контактное давление между основанием и создать контактное давление между основанием и балкой, регистрировать изменение давлени в пневматическом датчике. Измерени в таком случае построены на силовой компенсации и более характеризуют напр жени . При одной и той же силе, действующей на балку,деформации, последние растут с увеличением длины балки, а максимальна деформаци имеет место в ее центре. В изме1: ительной щели деформаци м подвержена внутренн поверхность ее стенок. Максимальные деформации имеют место в центре щели . Вариации площади внутренней поверхности щели ведут к изменению объема щели. Увеличива площадь внутренней поверхности стенок щели, можно увеличить базу измерений, а также . повысить чувствительность измерений . Принима площадь внутренней поверхности щели за базу измерений, можно уменьшить объем.подготовительных меропри тий. Способ реализуют следующим образом . Перед образованием щели между будущими двум противоположными, близ .Лежащими ее бортами устанавливают реперы .При этом рассто ние между ними измер ют. Затем между реперами дела-: ют щель. После образовани щели берега последней под действием напр женного состо ни массива смещаютс . Смещаютс навстречу друг другу и реперы, что легко может быть определено измерением рассто ни между ними до и после образовани щели. После установки преобразовател деформаций в измерительной .щели давление в преобразователе довод т до давлени , обеспечивающего движение берегов щели друг от друга, т.е. до того рассто ни , которое было между реперами до образовани щели. Эта операци позвол ет довести напр женное состо ние массива до величины, бывшей перед образованием щели. Восстановленное напр жение массива вл етс естественной точкой отсчета напр жений при их вариаци х как в сторону увеличени , так и уменьшени . Предлага:емый способ позвол ет достигнуть увеличени чувствительности без введени сложных электронных высокочувствительных устройств что позвол ет использовать его в отделенных районах.15, the strain transducer records the deformation variations on a small base (the distance between the membranes of the voltage sensor is approximately 10 mm), it is necessary to increase the sensitivity of the recording electronics, which leads to interference due to the complexity of the electronics (amplifier, filter, etc.). ). in this case, the informative signal is difficult to select. Quartz deformographs or wire fix deformations. When implementing the method, the fluid pressure E of the strain converter only ensures the contact of the membranes of the strain converter with the rock. However, during the formation of the gap, the stresses of the array are reset due to the deformations of the walls of the gap in the direction of the cavity, which ultimately can distort the picture of stress variations. When registering stresses in a soft gap, i.e. when the initial state of the array is not restored, the control of the voltages is maintained, taking into account the non-recovery of the initial state voltage. In this case, it is necessary to carry out a complex of both theoretical and experimental studies to determine the true nature of the stresses. The aim of the invention is to increase the sensitivity; - and the accuracy of the method, the delivered target is achieved - according to the method of recording variations in Earth stresses by measuring rock deformations in the measuring slit, before forming the measuring slit on the side of its opposite adjacent flanks, fix the rappers the distance between them, then cut a slit, fix the change in the distance between the frames, create an overpressure in the strain transducer, providing boron movement This gap is the value of the difference in the distance between the reierack before and after the gap is formed, and the area of the inner surface of the slot wall is taken as the measurement base and variations in the gap volume A are recorded. Consider the principle of registration of the earth's voltages (rocks) in the following model. The gap formed in the rock mass, cut along its length and depth. We will make the same dissection along the array in which the gap is formed. The resulting model is a classic material resistance problem, a beam fixed on two supports (when viewed in one projection) .4 In the event of a force acting on such a beam, the latter will be deformed. The maximum deflection occurs at the center of the beam, and the amount of deflection depends on the force and distance between the supports, i.e. the length of the beam. The amount of beam deformations can be fixed by incrementing the length of the beam itself, or, if you install a pneumatic or hydraulic sensor between the beam and the base and create a contact pressure between the base and create a contact pressure between the base and the beam, record the pressure change in the pneumatic sensor. Measurements in this case are based on power compensation and more characterize the voltage. With the same force acting on the beam, the deformations increase with the length of the beam, and the maximum deformation takes place in its center. In dimension 1: the gap, deformation is subject to the inner surface of its walls. Maximum deformations occur in the center of the gap. Variations in the internal surface area of the slit lead to a change in the slit volume. By increasing the area of the inner surface of the slot wall, one can increase the measurement base as well. increase the sensitivity of measurements. Taking the area of the inner surface of the gap for the measurement base, you can reduce the volume of preparatory measures. The method is implemented as follows. Prior to the formation of a gap between the future two opposite, near. The side edges are set by its reper. The distance between them is measured. Then, between the reference points, they do: they make a gap. After the slot has formed, the shores of the latter are shifted under the action of the stressed state of the array. The frames are shifted towards each other, which can easily be determined by measuring the distance between them before and after the formation of a gap. After installing the strain transducer in the measuring gap, the pressure in the transducer is adjusted to the pressure that allows the edges of the gap to move from each other, i.e. up to the distance between the frames to form a gap. This operation makes it possible to bring the stress state of the array to the value before the formation of the gap. The recovered array voltage is a natural reference point for stresses, with variations in both voltages and decreases. The proposed: method allows to achieve an increase in sensitivity without the introduction of sophisticated electronic highly sensitive devices, which makes it possible to use it in separated areas.

Claims

1.Benioff N. Fused-quarts extencoineter for secular and seismic strains. Bull. Geol. Soc. America, 1959, V.70, No. 8, p. 1019-1032,

2. USSR author's certificate on .kk # 2687356/25,

cl. G 01 V 1/16, 1978 prototype). 64, its opposite adjacent sides establish bench marks, fix the distance between them, then cut a slit, fix the change in the distance between the rappers, create an overpressure in the strain gage that ensures the displacement of the flanks of the slit before and after the gap is formed, at the same time, the area of the inner surface of the slit wall is taken as the measurement base and variations in the slit volume are recorded,