水平孔多参数综合测试仪器研发与应用

为研究引大济岷工程隧洞岩体特征、岩溶发育特征、地应力特征和地下水特征等,在泸定取水中线方案的引水线路中布置水平钻孔8个,共计2300 m。为满足对水平孔综合测试的需求,研制了一套适用于水平钻孔的存储式综合测井仪器。本文分析了水平孔多参数综合测试仪器各参数测量的基本工作原理;详细阐述了各功能单元的电路构成选型,主要采用DSP微处理器和大规模集成电路,结合传感器技术实现多种参数的综合测量,包括:水平钻孔的压力、温度、自然伽马、声波波速、孔内电视图像。综合测试仪器集成了模拟传感器、模拟调理电路、数据采集、数据处理、信息存储、数据通讯、信息交换、测控软硬件、电脑显示等功能,是水平孔综合测试不可缺少的技术。在引大济岷工程的水平定向孔中成功应用,一趟起下钻解决了水平钻孔的井斜、方位角、压力、温度、自然伽马、孔内电视测试的难题,尽最大可能保证了钻孔的安全及降低了劳动强度。

渤海海峡及周边海域浅地层结构及地层声速的拾取

通过系统分析渤海海峡及周边海域的高分辨率浅地层剖面与3口钻孔的资料,将研究区地层自上而下划分为T0、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8共9个反射界面及SU11、SU12、SU13、SU2、SU3、SU41、SU42、SU43、SU5共9个声学地层单元,SU1地层单元对应全新世海相沉积,其底界为一海进侵蚀面,削蚀对应晚更新世晚玉木冰期陆相沉积的SU2地层单元。SU3地层单元对应晚更新世晚玉木间冰期的海相沉积,通过侵蚀间断面与上覆SU2呈不整合接触。SU41地层单元对应晚更新世早玉木冰期晚期的陆相沉积,SU42地层单元对应晚更新世早玉木亚间冰期的海相沉积,与上覆SU41呈侵蚀不整合接触,SU43地层单元对应晚更新世早玉木冰期早期的陆相沉积,其顶界面为海进侵蚀面,与下伏地层呈不整合接触,SU5对应晚更新世玉木—里斯间冰期的海相沉积。对比分析浅地层剖面地层单元与钻孔沉积地层,确定了研究区海底面之下不同地层单元对应的平均声学速度,为后续的地层层序的研究奠定了基础。研究区"海侵-海退-海侵-海退-高水位"的沉积过程,决定了地层平均声速随深度自下而上呈现由高-低-高-低的变化模式。

小井眼环空压耗的室内试验研究

小井眼环空水力学与常规井区别很大。在室内小井眼环空实验架上对小井眼环空压力损失进行了试验研究。模拟环空钻井液返速、钻柱旋转速度、钻柱偏心弯曲程度、钻井液性能和钻具接头等对压耗的影响，取得上千组试验数据。试验结果表明：随环空返速增加，小井眼环空压耗增加很快；在转速较低时随转速增加压耗反而有所下降，但下降幅度很小，在转速较高时钻柱旋转时压耗的影响很大；随偏心度增大，环空压耗降低；随环空间隙减小，压耗对钻柱旋转变得更为敏感；随钻井液幂律流性指数增加，环空压力损耗增大；随宾汉塑性粘度增加，环空压耗增加；随钻井液密度增加，环空压耗增大；钻具接头对小井眼环空压耗的影响很显著。

尺寸差异钻杆组成的钻柱中声传播特性测试

随钻实测信息声波传输技术是井下信息无线传输技术领域的一个重要研究方向。作为信息传输通道的钻柱是由尺寸存在差异的钻杆相连接构成,钻杆的尺寸差异对钻柱中声的传播是否存在影响是声载波选取及检测必须要了解的问题之一。建立了用于测试钻柱中声波传播特性的试验装置,对不同类型钻杆组成的钻柱中声波的传播特性进行了测试;利用基于声透层理论建立的钻柱中声传播特性研究模型对测试结果进行了理论分析。研究结果表明:组成钻柱的钻杆存在尺寸差异时,钻柱中声波传播特性有所改变,表现在通带的个数减少,有些通带消失,且通带的宽度变窄;尺寸存在差异的钻杆组成的钻柱中声衰减比周期性钻杆要大;低频通带声波受钻杆尺寸差异影响相对较小;存在着个别的排列方式,可以减小钻杆尺寸差异的影响。基于声透层理论的钻柱中声传播特性研究模型在计算前4个通带时较为准确。

大型地下厂房开挖爆破损伤影响范围及评价研究

针对溪洛渡主厂房浅孔台阶开挖爆破工程,根据C-J爆轰理论和强度统计理论等分别得到炮孔壁上爆炸冲击荷载曲线和考虑压、拉损伤的岩石动力损伤本构关系。在FLAC3D数值软件中应用该爆炸荷载曲线和本构关系,并建立模拟单个垂直炮孔起爆的三维有限差分计算模型,分析岩石爆破动力响应,得到爆破损伤影响范围特性。同时在现场进行了爆破试验、钻孔声波测试和爆破振动速度测试。将现场试验、基于TCK体积拉伸损伤模型的数值计算与考虑压、拉损伤的数值计算的结果对比,验证压、拉损伤数值模型的合理性。研究成果表明,受地表自由面影响,岩石爆破损伤影响范围随深度增加而减小。炮孔顶部损伤影响水平半径最大,且该半径随单孔炸药量增大而显著增大;与最大损伤影响半径对应的水平径向质点峰值振动速度可作为爆破损伤安全判据;相对深度方向,水平径向为爆破损伤的主要扩展方向;数值计算结果较为合理,研究成果可为类似开挖爆破工程提供参考。

碳纤维增强复合材料应力检测技术

碳纤维增强复合材料在制备、加工到装配、服役过程中,由于热膨胀不匹配等原因会导致材料内部出现分层、裂纹等缺陷,这些缺陷往往使材料处于一定的应力状态。这些应力状态有些对结构有益,而大多会使分层、裂纹等缺陷加剧进而造成结构强度和稳定性的大幅下降,在结构设计过程中必须充分认识有害的残余应力。精确快速地检测复合材料所处的应力状态,对于准确评估结构的强度、稳定性和使用寿命至关重要。总结了有损和无损应力检测技术的研究现状,并通过分析不同检测方法的优势与不足,指出了今后碳纤维增强复合材料应力检测研究工作的发展趋势。

洞室声波测试及数据处理技术

洞室声波测试是为获得准确、详细的岩体物理学参数,而在洞室内进行的一系列声波测试方法,通过计算和观察岩体声波速度的量值变化和分布规律,对岩体工程特性进行了评价,并了解洞壁岩体因施工开挖引起的松弛状况,还可以与岩体变形试验成果结合建立起动静态弹性模量之间的对比关系。

密植果园挖穴施肥机挖穴钻头的设计及试验研究

为解决新疆密植果园施肥效率低、劳动强度大的问题,研制一种挖穴施肥机,详细介绍挖穴钻头的螺旋外径、长度、螺旋升角、临界转速和功率等参数计算。田间正交试验及调整挖穴深度试验表明:影响挖穴时间的因素主次顺序为土壤坚实度、钻头转速、土壤含水量;挖穴深度在400～600mm之间,直径为300～310mm,最长挖穴时间16s。

超声波与剪切波测试技术在公路工程勘察中的应用

考虑剪切波和超声波测试技术分别能在划分场地类型和判定岩体完整性中应用,因此,本文着重介绍了钻孔声波测试与剪切波测试技术方法,利用相应的测试仪器获得纵波波速值以此来判断岩体状态,配合钻探判定岩体完整性、划分岩体单元以及探测岩体中钻探未发现的溶蚀洞隙、软弱夹层、岩体较破碎带等;利用岩土体的纵横波波速度划分场区内岩土类型,并得到了较好的测试效果。

硬岩隧洞围岩的爆破破裂范围研究

针对硬岩爆破开挖工程,基于岩石爆破损伤理论和应力波理论,得到与纵波波速相关的硬岩破裂判据,给出了工程中确定爆破破裂范围的方法.在硬岩隧洞开挖后的横断面布置垂直断面轮廓线的声波孔,利用超声波仪器在声波孔内开展纵波波速测试,由测试得到声波孔内各测点的纵波波速,当爆破后的纵波波速相对爆破前的数值下降超过15%时,可判断该部位处于爆破破裂区内,从而得到洞壁的爆破破裂深度.研究结果表明,隧道围岩的爆破破裂深度为0.6~1.0m,大约为隧洞横断面半径的9.4%~15.7%.爆破破裂范围不大,在安全允许范围内.

工程地质物理探析在梭罗坪水库的应用

随着物探技术的不断发展,在水库工程地质上的运用变得越来越广泛。由于物探技术具有效果好、快速以及经济的特点,特别是对探测对象不会产生破坏的特点,使其在工程地质的运用具有非常强大的生命力。文章根据实例阐述了地质物探技术在水库工程中的运用。