В статье пойдет речь о применении наклономеров и электронных уровней для мониторинга за устойчивым состоянием массива горных пород.
В откосах скальных пород мониторинг углов наклона критических блоков помогает оценить их устойчивость при условии наличия вращательной/угловой составляющей деформации. Наклономеры с электролитическими преобразователями дают наибольшую точность измерений, позволяющую определить направление уклона за минимальный период времени. Многоточечные жидкостные уровнемеры устанавливаются на уступах при больших объемах вынимаемой породы, когда существует опасность клиновидного обрушения. Они используются для мониторинга вертикальной деформации и «предупреждают» о возможном нарушении устойчивости.
Наклономеры - высокочувствительные приборы, определяющие изменение высоты между двумя точками (рисунок 1). Их разрешение может достигать 1 угловой секунды. Для задач геомеханики обычно используются переносные Наклономеры с автоматическими датчиками поворота - такие же, как и в так называемых скважинных инклинометрах.
При исследовании оседания поверхности размещенные в определенном порядке наклономеры могут успешно заменить точное геодезическое нивелирование.
Существует три типа таких приборов, исходя из физических принципов их функционирования:
• электролитические наклономеры (также называемые электронными уровнями), работающие по принципу спиртового уровня. Пузырек уровня содержит три электрода, включенных в мостовую схему Уитстона, питаемую переменным током;
• вертикальные/ маятниковые наклономеры;
• датчики поворота с электрическим сигналом, пропорциональным синусу угла наклона.
Во всех трех типах измеряемая величина наклона преобразуется в электрический сигнал с выходным напряжением в диапазоне ±5 вольт.
Помимо разрешения прибора, на точность измерения углов наклона влияет много факторов. При колебаниях температуры происходит изменение объема (размеров) механических компонентов и изменение вязкости жидкости в электронных уровнях и демпфирующего масла в маятниковых наклономерах, а также изменение электрических характеристик. Может иметь место дрейф и флуктуации показаний приборов при регистрировании углов наклона. В большинстве случаев погрешности могут компенсироваться при определенных затратах или нивелироваться путем линейных преобразований, позволяющих облегчить калибровку данных.
Наклономеры обычно устанавливаются полустационарно с целью мониторинга угловых деформаций в породе. Такие приборы могут быстро переустанавливаться в буровые скважины или прикрепляться к поверхностям или структурам для контроля сдвижений пород, проявляющихся в виде угловых/вращательных смещений с течением времени.
