SU933998A1 - Фотоупругий датчик дл измерени модул упругости горных пород - Google Patents

Description

(54) ФОТОУПРУГИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение относитс  к горному делу, точнее k устройствам дл  изучени  физикомеханических свойств и напр женного состо ни  горных пород.

Известны фотоупругие датчики в виде цилиндра с осевым отверстием, изготовл емые из оптического стекла и устанавливаемые в скважине 1.

Однако эти устройства предназначены дл  измерени  напр жений и усилий и не пригодны дл  измерени  модул  упругости горных пород вследствие того, что их элементы , контактирующие со стенками скважины , изготовлены из однородных материалов .

Известен фотоупругий датчик дл  измерени  модул  упругости горных пород, включающий цилиндрический элемент из двух полуцилиндров, выполненных из материалов с разными модул ми упругости 2.

Недостатком данного датчика  вл етс  низка  надежность измерений в крепких горных породах.

Цель изобретени  - повыщенне надежности измерений в горных породах с повыщенной крепостью при значительных приростах напр жений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что датчик снабжен цилиндром из оптически чувствительного материала, расположенным внутри цилиндрического элемента, причем оба цилиндра установлены коаксиально относительно друг друга, а полуцилиндры внещнего цилиндрического элем1ента изготовлены из прочных материалов.

На фиг. 1 приведен датчик, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

10

Датчик выполнен в виде двухслойного цилиндра, внешний слой которого состоит из двух полуцилиндров I и 2, изготовленных из материалов с разными модул ми упругости , например из берилиевой бронзы и алюмини . Внутренний цилиндр 3 выполнен из оптически активного материала и снабжен осевым отверстием. Одна из торцовых поверхностей цилиндра 3 снабжена зеркальным слоем 4, служащим дл  наблюдени 

2(j оптической картины в датчике в отраженном свете. Полуцилиндры 1 и 2 приклеены к боковой поверхности цилиндра 3. Между собой полуцилиндры 1 и 2 могут быть соединены либо непосредственно, либо через прикладку .

Принцип работы датчика заключаетс  в следующем.

Пусть датчик установлен в скважине, пробуренной в горной породе и приклеен к ее стенкам по боковой поверхности внешнего цилиндра. При нагружении массива пород вокруг скважины ее стенки в процессе деформировани  будут взаимодействовать с внешним цилиндром датчика. В результате в полуцилиндрах 1 и 2 возникнут напр жени , величина которых будет зависеть от соотношени  модул  упругости породы и модул  упругости материала полуцилиндров и поэтому будет различной в разных полуцилиндрах . В процессе деформировани  полуцилиндры 1 и 2 будут взаимодействовать с цилиндром 3, в результате чего в последнем также по в тс  напр жени . Но вследствие различи  материала полуцилиндров 1 и 2 и различи  величины их деформаций напр жени  в половине цилиндра 3, прилегающей к полуцилиндру 1, будут отличатьс  от напр жений в половине цилиндра 3, прилегающей к полуцилиндру 2. Соответственно будет различной и оптическа  картина в них. Сравнива  оптическую картину в каждой из половин цилиндра 3 между собой и с набором тарироБочных картин или сравнива  отсчеты по каждой из половин между собой и с тарировочным графиком, суд т о величине модул  упругости породы.

При установке в скважине датчик следует ориентировать так, чтобы плоскость соприкосновени  полуцилиндров 1 и 2 совпадала с направлением одного из главных напр жений в породе. В этом случае значительно упрощаетс  процесс тарировани  датчиков .

Насто щий датчик позвол ет измер ть модуль упругости горных пород. Знание последнего необходимо при расчете нагрузок на крепи горных выработок, при расчетах устойчивости целиков, потолочин, стенок выработок и т. п.

Claims (2)

1.Катков Г. А. Исследование горного давлени  с применением фотоупругих элементов .

2.Авторское свидетельство СССР

№ 533730, кл. Е 21 С 39/00, 1973 (прототип ).

. /

/г,2.