Методы измерения динамических напряжений

Во многих случаях, например, при ведении взрывных работ, на статическое поле напряжений накладываются кратковременно действующие знакопеременные неравномерные динамические поля. В практике часто возникают задачи их измерения и оценки.

Для измерения количественных параметров этих полей применяют вибрографы или сейсмоприемники. Ряд сейсмоприемников, установленных на различном удалении от места взрыва, позволяет получить характеристику поля динамических напряжений, а именно параметры скорости распространения в массиве упругой волны напряжений, максимальные скорости и амплитуды смещения точек массива, затухание упругой волны по мере удаления от места взрыва. По параметрам скорости распространения волны и максимальных смещений точек вычисляют максимальные деформации сжатия и растяжения, а от них переходят к значениям максимальных динамических сжимающих и растягивающих напряжений.

Наряду с использованием сейсмоприемников возможен прямой метод измерения динамических упругих деформаций и определения по ним напряжений. Он основан на применении специальных керновых тензометрических датчиков (рис. 7.5). Для их изготовления на участках наблюдений отбирают породные штуфы и выбуривают из них керны диаметром 40 мм. Отрезок керна длиной 5-10 см распиливают вдоль образующей на три части (рис. 7.5, б). На плоскости одной из них наклеивают розетки тензодатчиков и затем все три части керна склеивают, получая керновый тензодатчик, позволяющий регистрировать динамические деформации породного массива в различных направлениях.

Рис 7.5. Общий вид (а) и конструкция (б) керновых тензометрических датчиков для измерения деформаций горных пород при динамических воздействиях.

1 - керновый датчик, 2 - соединительный кабель; 3 - штепсельный разъем для подключения к регистрирующей аппаратуре.

Керновые датчики цементируются в шпурах диаметром 55 - 60 мм. Чтобы динамические деформации, регистрируемые керновым датчиком, были максимально близки к фактическим деформациям породного массива, требуется максимальное приближение значений акустического сопротивления цементирующего материала и горной породы в точке измерения. Соответствующий цементирующий состав для этого подбирают, используя смеси цемента с более тяжелой составляющей. Для обеспечения надежного сцепления на контактах цементирующего материала с датчиком и с породным массивом используют расширяющийся цемент.

Керновые датчики описанной конструкции позволяют надежно и многократно регистрировать динамические упругие деформации и напряжения в различных точках исследуемой области породного массива, определять максимальные мгновенные значения сжимающих и растягивающих динамических напряжений, создаваемых при взрывных работах.