Устройство для измерения параметров сейсмовзрывных волн

 

Использование: в области геофизики для повышения достоверности измерений в зонах грунта, прилегающих к воронке взрыва, за счет уменьшения разворота датчиков вокруг горизонтальной оси. Сущность изобретения: устройство содержит сферический контейнер, снабженный тремя вертикально расположенными пружинными скобами с возможностью вращения вокруг контейнера в горизонтальной плоскости, однокомпонентные датчики скорости, связанные кабелем с измерительно-регистрирующей аппаратурой, сбалансированную платформу, установленную с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, в которой размещены датчики скорости и электромагнит для установочного груза, причем в контейнере выполнено гнездо, вмещающее установочный груз. 1 ил.

Изобретение относится к экспериментальным исследованиям параметров сейсмовзрывных волн (СВВ) и предназначено для измерения массовой скорости движения грунта в зонах, прилегающих к воронке взрыва.

Анализ параметров движения грунта при взрывах показывает, что в зонах, прилегающих к воронке взрыва, наблюдаются существенные развороты грунта преимущественно в вертикальной плоскости, проходящей через центр взрыва.

Изучение результатов испытаний показывает, что по мере приближения к эпицентру взрыва, углы разворота грунта увеличиваются, поэтому проведение измерений параметров движения грунта в областях, примыкающих к воронке взрыва, требует учета влияния разворота грунта на достоверность измерений.

Разворот приборного контейнера может существенно исказить результаты измерений и его необходимо учитывать при анализе и обработке экспериментальных данных.

Вопрос повышения достоверности измерений в областях больших разворотов грунта может решаться путем создания устройств, позволяющих сохранить ориентацию датчиков в пространстве.

Известные устройства для измерения параметров СВВ отличаются большим разнообразием применяемых в них типов датчиков и различных форм контейнеров - уголковых, цилиндрических, сферических (Методики измерения и аппаратура для исследования взрыва. "Взрывное дело". Сборник N 83/40, М., "Недра", 1982).

Недостатком указанных устройств является малая достоверность измерений параметров СВВ в зонах, прилегающих к воронке взрыва, из-за влияния разворотов приборного контейнера на результаты измерений.

Известное устройство для измерения параметров СВВ - сейсмодатчик СД-1Ф (скважинный вариант) служит для измерения вертикальной составляющей колебаний грунта (Сейсмические приборы, вып. 9, М., "Недра", 1976, с. 21-24). Устройство имеет приборный контейнер, снабженный прижимным приспособлением для прижима контейнера к стенкам измерительной скважины. Сейсмодатчик через свечной мост связан кабелем с измерительно-регистрирующей аппаратурой.

Недостатками данного устройства являются его большие габариты (90·1860 мм), а также влияние на результаты измерений разворота грунта в зонах, прилегающих к воронке взрыва.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для измерения параметров сейсмовзрывных волн (Экспонат Центральной выставки ярмарки НТТМ-87, г. Москва 1987 г. регистрационный N 12.03.014 Басов В.С. и др.), выбранное в качестве прототипа. Устройство состоит из сферического контейнера, снабженного тремя вертикально расположенными пружинными скобами с возможностью вращения вокруг контейнера в горизонтальной плоскости, однокомпонентных датчиков скорости, связанных кабелем с измерительно-регистрирующей аппаратурой.

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает необходимую достоверность измерений в зонах грунта, примыкающих к воронке взрыва, из-за влияния разворота приборного контейнера под действием СВВ вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной направлению на взрыв.

Техническим результатом, на которое направлено предлагаемое изобретение является повышение достоверности измерений параметров СВВ в зонах грунта, прилегающих к воронке взрыва, за счет уменьшения разворота датчиков вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной направлению на взрыв.

Это достигается тем, что устройство для измерения параметров СВВ, содержащее сферический контейнер, снабженный тремя вертикально расположенными пружинными скобами с возможностью вращения вокруг контейнера в горизонтальной плоскости, однокомпонентные датчики скорости, связанные кабелем с измерительно-регистрирующей аппаратурой, снабжено сбалансированной платформой, имеющей возможность поворота вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной направлению на взрыв. Датчики скорости установлены ортогонально на платформе, причем горизонтальный датчик соориентирован перпендикулярно на вертикальную ось, проходящую через центр взрыва, а вертикальный - параллельно ей. Для фиксации платформы в исходном положении при установке контейнера в грунт в платформу встроен электромагнит с установочным грузом, с целью смещения ее центра масс в направлении, параллельном оси вертикального датчика, а в нижней части корпуса контейнера размещено гнездо для закрепления установочного груза.

Из изложенного следует, что новизну предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом характеризуют следующие отличительные признаки.

Устройство снабжено сбалансированной платформой для датчиков, которая имеет возможность поворота вокруг горизонтальной оси, ориентируемой перпендикулярно к направлению на взрыв. При развороте приборного контейнера под действием СВВ платформа, ввиду ее сбалансированности, а следовательно, и датчики скорости сохраняют свою ориентацию, тем самым уменьшается влияние разворота контейнера в вертикальной плоскости, проходящей через центр взрыва, за счет чего повышается достоверность измерений параметров СВВ.

Поворотная платформа содержит электромагнит для установочного груза, при помощи которого осуществляется временный разбаланс платформы, вследствие чего происходит ее фиксация в исходном положении при установке контейнера в грунт.

Гнездо в корпусе контейнера служит для размещения в нем установочного груза. Оно позволяет после отключения электромагнита по завершении установки контейнера в грунт жестко связать установочный груз с корпусом контейнера, чем устраняется случайное влияние груза на платформу в процессе измерения.

Вышеперечисленные отличительные признаки отсутствуют у известных ранее аналогичных технических решений, что позволяет рассматривать эти признаки как соответствующие критерию "изобретательский уровень".

Устройство для измерения параметров сейсмовзрывных волн представлено на фиг. 1. Оно состоит из контейнера 1, изготовленного из стали 30, с внутренним диаметром 180 мм и толщиной стенки 3 мм, однокомпонентных жидкостных измерителей скорости (ЖИС) 2, связанных кабелем (КГ7-70-180) 3 с пультом управления (ПУ ЖИС-3) 4 и регистратором (осциллограф Н 117) 5. На контейнере установлено кольцо 6 с вертикально расположенными пружинными скобами 7, которые имеют возможность вращения вокруг контейнера в горизонтальной плоскости. Устройство снабжено сбалансированной платформой 8 в виде диска для размещения датчиков 2, установленной в контейнере на горизонтальной оси 9 при помощи шарикоподшипников 10, за счет которых платформа 8 с датчиками 2 имеет возможность поворота вокруг горизонтальной оси, которая при установке контейнера 1 в грунт ориентируется перпендикулярно направлению на взрыв. В платформе 8 размещен электромагнит 11 для установочного груза 12 в форме цилиндра. В нижней части корпуса контейнера выполнено гнездо 13 для размещения установочного груза 12, которое заполняется эпоксидным компаундом 14 в жидком состоянии непосредственно перед установкой контейнера в грунт.

Работает устройство следующим образом. Перед установкой контейнера 1 включается электромагнит 11, установочный груз 12 притягивается к нему - платформа 8 занимает исходное положение. Гнездо 13 заполняется жидким эпоксидным компаундом 14 и закрепляется с помощью резьбы на контейнере. Затем контейнер с датчиками спускается в измерительную скважину, при этом горизонтальная ось 9 платформы 8 устанавливается перпендикулярно направлению на взрыв. Скважина заполняется цементным раствором, который после затвердевания надежно связывает приборный контейнер с окружающим грунтовым массивом. По завершении установки контейнера, электромагнит 11 отключается и установочный груз 12 попадает в гнездо 13 и после затвердевания эпоксидного компаунда 14 замоноличивается в нем.

При взрыве грунт приходит в движение, вместе с ним перемещается контейнер 1 с датчиком 2. При развороте контейнера под действием СВВ в вертикальной плоскости, проходящей через центр взрыва, изменение ориентации датчиков будет незначительным и сигналы, поступающие от датчиков, будут достаточно достоверно отражать соответствующие составляющие массовой скорости движения грунта. Сигналы от датчиков 2 преобразуются пультом управления 4 и поступают на регистратор 5. По полученной массовой скорости грунта определяются параметры СВВ.

Предлагаемое устройство успешно прошло лабораторные и полевые испытания совместно с прототипом. Испытания подтвердили его работоспособность и достижение технического результата.

Разработанное устройство имеет следующие технические характеристики: количество ортогонально устанавливаемых датчиков скорости 3 шт.; габаритные размеры: контейнера d=186 мм; датчика вертикального l=160 мм, d=33 мм; датчика горизонтального l=120 мм, d=33 мм; диапазон измерения скорости 0,5-100 м/с; допускаемая нагрузка 3000 кгс/см²; длина соединительной линии 1000 м; температура окружающей среды от -20 до +50^oC.

Предложенное устройство для измерения параметров СВВ успешно используется в организации-заявителе на испытательном полигоне части.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров сейсмовзрывных волн, содержащее сферический контейнер, снабженный тремя вертикально расположенными пружинными скобами с возможностью вращения вокруг контейнера в горизонтальной плоскости, однокомпонентные датчики скорости, связанные кабелем с измерительно-регистрирующей аппаратурой, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерений в зонах грунта, прилегающих к воронке взрыва, за счет уменьшения разворота датчиков, устройство снабжено сбалансированной платформой, установленной с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, в которой размещены датчики скорости и электромагнит для установочного груза, причем в контейнере выполнено гнездо, вмещающее установочный груз.

РИСУНКИ

Рисунок 1