Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Методы и средства геоконтроля

Методические указания по проведению лабораторных работ: Методическое пособие для вузов
Покупка
Артикул: 130540.02.99
Доступ онлайн
405 ₽
В корзину
Содержит описания восьми лабораторных работ по основным разделам дисциплины «Методы и средства геоконтроля». Для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело» по специальности «Физические процессы горного производства».
Бауков, Ю. И. Методы и средства геоконтроля: Методические указания по проведению лабораторных работ: Методическое пособие для вузов / Бауков Ю.И., Колодина И.В. - Москва :МГГУ, 2018. - 80 с.: ISBN 57418-0256-7. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/999874 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
М Г Г У 

московский 
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
Г О Р Н Ы Й 
УНИВЕРСИТЕТ 

I 

РЕДАКЦИОННЫЙ 
С О В Е Т 

Председатель 

Л-А. 
ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

J7JC, ГИТИС 

Члены 
редсоеета 

И.В. ДЕМЕНТЬЕВ 

АЛ. 
ДМИТРИЕВ 

Ь\А. КАРТОЗИЯ 

В. В. КУРЕХИН 

М.В. КУРЛЕНЯ 

В.И. ОСИПОВ 

ЭЖ 
СОКОЛОВ 

JCH. ТРУБЕЦКОЙ 

В.В. ХРОНИН 

В.А. ЧАНТУРИЯ 

ЕЖ 
ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

ректор 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

директор 
Издательства 
МГГУ 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

академик 
МАЛ 
ВШ 

академик 
РАН 

профессор 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

Ю.Н. Бауков 
И.Б. Колодина 

МЕТОДЫИС 
ГЕООД 

Методичс 
по проведению дабор 

РЩСТВА 
ЖТР0ЛЯ 

наше указания 
аторных работ 

Рекомендовано Учебно-методической 
комиссией специальности 070600.01 
в качестве методического пособия для 
студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению "Горное 
дело" по специальности "Физические 
процессы горного производства" 

МОСКВА 
^ \ 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
u n r i r r a m r n m 
1 

ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 
<oUUO 

УДК 622.831.1 
ББК 33-1-021 
Б 12 

Бауков Ю.Н., Каледина И.В. 

Б 12 
Методы и средства, геоконтроля. Методические указания по 
проведению лабораторных работ: Методическое пособие для 
вузов. — М: Издательство Московского государственного 
горного университета, 2003.— 80 с. 

ISBN 57418-0256-7 

Содержит описания восьми лабораторных работ по основным разделам 
дисциплины «Методы и средства гаоконтроля». 

Для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело» по 
специальности «Физические процессы горного производства». 

УДК 622.831.1 
ББК 33-1-021 

ISBN 57418-0256-7 
© Ю Н. Бауков, И.В. Колодина, 2003 
© Издательство МГГУ, 2003 
© Дизайн книги. Издательство 
МГГУ, 2003 

Лабораторная работа №1 

МЕТОД РАЗГРУЗКИ КЕРНА С ЦЕНТРАЛЬНОЙ 
СКВАЖИНОЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 
НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД 

Цель работы 

Ознакомиться с принципом измерения напряжений в 
массиве методом разгрузки керна с контрольной скважиной при 
применении скважинного поперечного деформометра. 

Изучить конструкцию и приобрести навык практической 
работы с комплексом измерительной аппаратуры для данного 
метода. Овладеть математическим аппаратом расчета напряжений по измеренным величинам деформаций. 

1. Теоретические предпосылки 

Сущность метода разгрузки заключается в измерении деформаций упругого восстановления элемента горной породы в 
процессе искусственного нарушения его связи с окружающим 
массивом. Соответствующие зависимости, полученные в теориях упругости и ползучести, позволяют по известным деформациям установить величины главных напряжений, действующих 
в массиве горных пород. 

Различают два варианта метода разгрузки в скважинах: 
первый состоит в расчете напряжений по деформациям торца 
скважины после его разгрузки, во втором случае в качестве исходных данных используют деформации контура скважины. В 
данной работе изучается второй вариант - метод разгрузки керна с центральной скважиной. 

Данный метод позволяет измерять в массиве наибольшее и 
наименьшее напряжения и определять направления их действия 
в плоскости, перпендикулярной к продольной оси центральной 

5 

скважины. Если скважина пробурена в направлении одного из 
главных напряжений, то метод позволяет установить величины 
двух других главных напряжений. 

В общем случае для определения значений главных напряжений и направлений их действия необходимо пробурить 
две скважины под углом, отличном от 90°. 

Метод разгрузки керна с центральной скважиной осуществляется следующим образом (рис. 1.1 а). На исследуемом участке массива 1 бурят центральную скважину 2, в которую затем 
помещают многокомпонентный деформометр 3 и снимают начальное показание деформометра. Затем проводят разгрузку 
элемента массива в виде керна 4 с центральной скважиной путем обуривания его кольцевой щелью 5 или серией параллельных шпуров. После разгрузки керна от напряжений фиксируют 
конечные деформации скважины. 

Расчет напряжений в массиве по измеренным деформациям проводят на основе решения плоской задачи для изотропного 
упругопластического полупространства, ослабленного круглым 
отверстием с учетом взаимодействия деформометра с поверхностью скважины. Характер взаимодействия деформометра с из
Рис. 1.1. Метод разгрузки керна с центральной скважиной: 

I - исследуемый участок массива; 2 - центральная скважина; 3 многокомпонентный деформометр; 4 - элемент массива в виде 
керна; 5 - кольцевая щель 

6 

мерительной скважиной можно представить следующим образом (рис. 1.2). 

Е 

После 
проведения 

скважины (/ = 0) условномгновенно происходят деформации ее контура(1-3)и 
проявляется прямая ползучесть горной породы (2-3). 

2 

0 

7 

Если в момент времени f, в 
^

и с  1 > 2- Зависимость показа
ным распором, он будет 
фиксировать суммарные перемещения, связанные с ползучестью горной породы и вдавливанием в нее измерительных элементов (3-4-5). Перемещения при вдавливании происходят во 
времени и зависят от величины распора. 

После разгрузки керна с центральной скважиной в момент 
времени /, и далее деформометр фиксирует упругие (5-6) деформации восстановления ее контура и деформации (6-7), вызванные обратной ползучестью горной породы. 

Таким образом, при расчете напряжений методом разгрузки необходимо учитывать время упругого восстановления контура центральной скважины с момента проявления условномгновенных деформаций. 

Расчетная схема метода сводится к следующему: 
1. Предположим, что направление действия а2 известно и 
совпадает с осью скважины, т.е. определяемые напряжения 
ах = CTj, оу = а2

 
и 
az 
являются главными, а напряжения 

Х*у> V »
 
х « Р

а
в
н
ы 
Н У

Л Ю 
2. В этом случае в плоскости, перпендикулярной оси 

скважины, достаточно определить ах = <Т|, ci v = о~2 и вычислить а2 по формуле 

скважину 
установить деформометр с предваритель
ний деформометра от характера деформаций поверхности 
скважины 

7 

а
г = ф
я + а
у ) , 
(1.1) 

где ц - коэффициент Пуассона. 

3. Напряжения а] и а 2 определяют по формулам: 

а Л 
4d (и0]+и02)±-^ 

2 cos 20 А 

(1.2) 

tg2Q=

U°

]+Ua2 
2
U ° \ 
(1.3) 

и -и 

где £ - модуль Юнга породы; d - средний диаметр центральной скважины, 

п 

d 
= d^+d2+d3+d4 
= 
^ 

4 
4 

б/, - диаметры скважины, измеренные в /-м направлении; U0i 
упругие перемещения контура скважины при разгрузке керна 
вдоль /-го направления 
измерений; А - 
поправочный 
коэффициент, учитывающий процессы ползучести породы, 
проявляющиеся при разгрузке массива горных пород. 

В 
случае 
плосконапряженного 
состояния 
массива 
коэффициент А определяется следующим образом. 

Л = 1 + -За— t"*, 
(1.5) 
\-а0 

где / - время длительности релаксационных процессов; а0 и 

S0 - параметры ползучести конкретной породы. 

На практике параметры породы: Е, /и, а0 и 50 

определяют на образцах, которые вырезают из извлеченного из 
скважины керна (позиция 4 на рис. 1.1) 

Измерения перемещений контура скважины при разгрузке 
производят с помощью 4-компонентного скважинного поперечного деформометра, 
тензометрические датчики 
которого 
ориентируют внутри скважины на заданной глубине от устья по 
схеме, показанной на рис. 1.1.6. 
8 

В этом случае перемещения 
£/, измеряют вдоль направления 
/-/; 
U2 - вдоль направления 2-2; 

U3 - вдоль 3-3; (74 - вдоль 4-4. 

При 
этом 
перемещения 
контура скважины Д£/. определяют на основании отсчетов измерительного устройства Bf, сделанных в /-м направлении до разгрузки 
и 
после 
разгрузки 

{В*
 р; В"

р ) , и значения тарировоч
ного коэффициента А^, для каждого /'-го тензодатчика 

и,=(в^-вг)к,. 
(1.6) 

Определение 
величин 

7 7 

1 

Рис. 1.3. Схема лабораторной установки: 
У - модель угольного пласта; 2 - скважина; 3 - поперечный деформометр; 4 
- винтовой пресс; 5, 6 опорные плиты 

тарировочньгх коэффициентов Kt 
и тарировку деформометра производят путем измерения 
величины деформации балочек деформометра с помощью 
оптического длиномера ИЗВ-2 

2. Описание лабораторной установки 

Лабораторная установка (рис. 1.3) представляет собой модель угольного пласта 1, выполненного из технической резины 
со скважиной 2 для установки поперечного деформометра 3. 
Нагрузка на макет создается винтовым прессом 4 в двух перпендикулярных направлениях посредством опорных плит 5 и 6. 

В комплект измерительной аппаратуры (рис. 1.4) входят 
скважинный поперечный деформометр ДП-8Б /, переключатель 
ПДШ-15 2, искробезопасная измерительная станция ИИД-2 3. 
Для непрерывной записи деформаций может быть использован 
шлейфовый осциллограф типа МПО-2 или Н-700 (4). 

9 

Деформометр 1 воспринимает перемещения контура скважины по четырем направлениям и с помощью тензодатчиков, 
наклеенных на измерительных балочках, преобразует перемещения в электрический сигнал. 

Скважинный поперечный деформометр имеет следующие 
технические характеристики: 

Пределы измерения, мм 
(5-^10) 10° 

Число измеряемых компонент 
деформаций 
4 

Чувствительность прибора, мм 
5 • 10"

3 

Предварительный распор, кг 
0,8 

Номинальный диаметр скважины, мм 
46 

Глубина заложения деформометра 
в скважину, м 
до 30 

Типы наклеиваемых тензодатчиков 
ГГКБ-20-100 

Коэффициент тензочувствительности 
датчиков 
Масса прибора, кг 

Рис. 1.4. Блок-схема 
комплекта измерительной аппаратуры: 
У - скважинный поперечный деформометр; 2 - переключатель ПДШ-15; 3 искробезопасная измерительная станция ИИД-2; 4 
- шлейфовый осциллограф 
типа МПО-2 или Н-700 

2 ±0,2 

0,6 

Переключатель 2 позволяет 
поочередно подключать к станции 
датчики, измеряющие перемещения контура скважины в выбранном направлении. Коммутирующее устройство ПДТТТ-15 выполнено на пакетном переключателе, 
помещенном в специальный корпус. 

Измерительная 
станция 
ИИД-2 предназначена для регистрации деформаций измерительных 
балочек деформометра путем замера изменений 
сопротивления 
тензодатчиков на основе компенсационного 
метода 
измерений. 
Относительная чувствительность 

AR 
, 
прибора 
= 10 

ю 

Доступ онлайн
405 ₽
В корзину