Способ оценки напряженного состояния массива горных пород

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gy) 4 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3773911/22-03 . (22) 19.07.84 (46) 30.01.86. Бюл. № 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (72) О.Л. Кузнецов, А.А. Кокорев и Н.И. Мигунов (53) 622.289(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 915044, кл. G 01 N 3/08, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹- 825947, кл. Е 21 С 39/00, 1978. (54)(57) СПОСОБ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО

СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, 1 включающий возбуждение упругих колебаний в массиве и одновременную регистрацию сейсмических и сейсмоэлектрических колебаний в точках заданного профиля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измеряют величины электрической напряженности. сейсмоэлектрических колебаний и механического напряжения сейсмических колебаний, определяют по полученным значениям относительную величину модуля сейсмоэлектрической чувствительности и по ее увеличению судят об увеличении напряженного состояния массива.

12082

2С

Б=/б,/ е

2 ),Изобретение относится к горному делу и предназначено для оценки напряженного состояния массива. осадочных- горных пород.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена зависимость относительных величин электрической напряженности сейсмоэлектрического эффекта Е/ Е, механического напряжения, создаваемого упруги. ми колебаниями 0/, (частота воздействия 12 кГц), и деформации образца E/P, от нагрузки Р, полученные для образцов туфа (пористость

307) при одном цикле нагруженная до

60% от разрушающей нагрузки; на фиг. 2 — зависимости относитепьных величин электрическои напряженности сейсмоэлектрического эффекта Е/Е, механического напряжения, создаваемого упругими колебаниями G /с,, и модуля сейсмоэлектрической чувствительности 15 / 5,(полученные после 10 циклов предварительного нагружения образца до 607. от разру-шающей нагрузки (стрелка показывает момент разрушения).

Способ осуществляют следующим образом, На исследуемом массиве осадочных горных пород задают измерительный профиль с фиксированными точками наблюдения, расстояние между которыми равняется 10-50 м в зависимости от конкретных геологических условий и решаемых задач.

В точках наблюдения (вдоль профиля) помещают пары приемных стержневых электродов для регистрации сейсмоэлектрических сигналов (расстояние между электродами 5-20 м определяется опытным путем, исходя из условий наилучшей помехозащищенности электрических каналов приемной аппаратуры). В центре измерительных элек родов располагаются обычные сейсмоприемники для регистрации упругих колебаний.

Осуществляют непрерывное возбуждение упругих колебаний источником вибрационного типа, который располагается на расстоянии до 100 м от профиля (в зависимости от мощности).

Одновременно м упругими колебаниями непрерывно регистрируют сейсмоэлектрические. Запись регистрируемых сигналов может осуществляться серий41 2 ной аппаратурой типа "Кварц-!, "ПЛМЗ-8" или цифровой сейсмической станцией "Прогресс .

Амплитуды электрической напряженности Е сейсмоэлектрического эффекта и механического напряжения С сейсмической волны измеряют на сейсмоэлектрическом и сеисмическом канале соответственно с визуализированной сейсмоэлектрограммы.

Определяют величину сейсмоэлектЕ рической чувствительности 5

9 вычисляют относительную величину модуля сейсмоэлектрической чувствительности и при выполнении услоj5I

j

15,,j напряженного состояния массива.

Сейсмоэлектрическую чувствительность определяют из выражения где 1 — сейсмоэлектрическая чувствительность;

j6I — модуль сейсмоэлектрической чувствительности; — фаза сейсмоэлектрической чувствительности; электрическая напряженность сейсмоэлектрического эффекта.; б — механическое напряжение упругой волны, Изменения сейсмоэлектрической чувствительности при изменении напряженного состояния насыщенных горных пород, по-видимому, обусловлены перераспределением внутрипоровой жидкости при микроразрушении образцов. Повышенное содержание жидкости в мягких материалах обеспечивает смачива1ние вновь .возникающей поверхности твердого тела, что замедляет темп уменьшения величины сейсмоэлектрического эффекта при увеличении нагрузки по сравнению с изменениями акустического напряжения (фиг. 2). Раскрытие микротрещин увеличивает эффективные значения пористости и проницаемости, что сопровождается увеличением коэффициента затухания упругих волн. При этом следует ожидать увеличения / 5, что подтверждается результатами эксперимента (фиг. 2).

Важно отметить, что при увеличении коэффициента затухания уменьшается величина фазового сдвига g сейсмо1 Р (кв (гм ) Составитель К. Лыков

Техред О.Ващишина Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 214/42 тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 электрического. эффекта относительно акустических сигналов. Следовательно, существует возможность изучения

1208241 4 напряженного состояния по изменениям фазы сейсмоэлектрической чувствительности.