4000m DISC深冰芯钻机概述

深冰芯钻探(Deep Ice Sheet Coring,DISC)钻机是美国冰芯钻探服务中心(ICDS)开发研制的一款机电钻机,设计取芯直径122mm,钻取深度4 000m.该系统由两部分组成,包括机械钻进系统和地面支撑系统.其中,机械钻进系统由钻机、电缆、钻塔和绞车四部分组成,钻机是该系统的钻探部分,由6个不同部件(刀盘、芯管、筛管、电机/水泵、钻机控制板和顶端)组成;地面支撑系统包括电源、控制系统、冰芯处理系统、钻井液处理系统、筛管清洗系统、辅助设备以及安全设备设施.2006年夏季ICDS在格陵兰Summit营地对该套钻机系统进行了成功试验,2011年12月31日在西南极冰原(WAIS Divide)成功获取3 405m深度的冰芯.实践证明,该套钻机能够满足目前钻探项目的科学需求.但是,在西南极冰原主冰孔不同深度钻取同深度副冰孔冰芯的过程中,钻刀无法在主冰孔壁上侧向钻取新的冰芯孔,未能如期获取复制的冰芯样品.

深部岩体岩芯饼化特征分析与形成机制研究

以锦屏II级水电站深埋试验洞内长度大于1 500 m的钻孔岩芯为研究对象,统计饼化岩芯断口的宏观破坏特征、饼化数量和厚度,结合声波和数字钻孔摄像测试结果,分析岩体埋深、岩体结构、洞径尺寸、钻孔直径和钻孔方位对岩芯饼化的影响,得到岩芯饼化的空间分布规律;并通过断口电镜扫描试验,得到岩芯饼化的微观断裂机制。分析结果表明:(1)饼化数量与厚度分布符合乘幂函数形式,饼化程度随埋深和洞径尺寸的增大而增大,3倍洞径内岩芯饼化数量最多;(2)饼化岩芯凹凸面的形成与应力分布、内部损伤和矿物结构类型有关;(3)岩芯饼化是地质作用和外界扰动共同作用下发生的,原生微缺陷、结构面和开挖损伤是岩芯饼化起裂的基础,开挖后地应力调整和取芯局部应力解除是岩芯断裂的动力,而持续钻进是促使岩芯周期性断裂成饼的根本原因;钻孔径向压剪、岩芯侧向膨胀和轴向拉伸是岩芯饼化断裂的力学响应;(4)岩芯饼化分区性特征是围岩损伤弱化分区、岩体结构和应力场分布叠加的综合反映。

高地应力钻孔岩心饼裂特征研究

对锦屏深部高地应力环境下的钻孔岩心饼化现象进行了调查统计分析,在总结已有的研究成果基础上,对岩饼端面宏观破坏特征、饼化数量、厚度及钻孔特征进行了描述,通过数值方法模拟开展了钻孔岩心应力特征及饼化机理研究,并总结钻孔岩心饼化的应力场条件。研究结果表明:(1)钻孔过程中,岩心径向所形成的拉应力贯通区是岩心饼裂的主导因素,岩饼形貌受岩心中拉应力影响;(2)足够的应力场是岩心饼化的首要条件,应力场越高,钻孔岩心中拉应力越大,岩心裂纹触发与扩展的应力条件更加充分,所形成的岩饼厚度越小;(3)钻孔径向应力场增长对钻孔岩心内部拉应力有促进作用,钻孔轴向应力场作用效果相反;(4)定义了岩心中最大拉应力贯通线均值,与岩石抗拉强度相比较作为岩心饼裂判据,推导了岩心饼裂地应力场关系式,并算得锦屏T2b大理岩饼化的临界地应力场条件为钻孔径向应力场>34.44 MPa。研究成果对高应力条件下地应力场的预测、钻孔取心等工作具有一定的借鉴意义。

核心稳定性训练结合深层肌肉刺激对腰椎间盘突出症患者术后功能恢复的影响

目的探讨核心稳定性训练结合深层肌肉刺激对腰椎间盘突出症患者术后功能恢复的影响。方法选取2016年8月至2018年8月我院收治的91例腰椎间盘突出症拟手术治疗患者为研究对象,根据其术后康复意愿将患者分为研究组46例和对照组45例,对照组实施常规深层肌肉刺激康复护理,研究组在此基础上实施核心稳定性训练,比较两组患者腰腿痛程度(VAS)、腰椎疾患综合标准评分(JOA)及脊椎功能障碍程度评分(ODI)。结果30 d后,研究组患者VAS,JOA,ODI评分均低于对照组(P<0.05);随访后1年,研究组腰椎间盘突出症复发率显著低于对照组(P<0.05)。结论腰椎间盘突出症手术治疗后应用核心稳定训练结合深层肌肉刺激康复护理,可有效缓解腰椎和腰腿部疼痛程度,改善脊椎功能障碍程度,有利于患者早日回归正常生活和工作。

深部岩石岩芯饼化特征及减轻岩芯饼化的新型钻头设计

岩芯饼化是深部岩石在高应力条件下钻孔时经常发生的现象,是深部岩石工程的一个重要特征。本文首先介绍了岩芯饼化的形成机理,基于数值模拟分析了金刚石钻头与岩石之间的相互作用,通过数值模拟实验设计并验证了一种可以用于减轻岩芯饼化的新型内圆锥形冠状金刚石钻头。将该方法应用于CJPL-Ⅱ的B1实验室中,取得了满意的效果,饼化岩芯所占的百分比从使用矩形冠状钻头钻进时的67.8%明显降低到采用内圆锥形冠状钻头时的26.5%。本文全面介绍了深部岩石岩芯饼化特征,并为缓解岩芯饼化现象提供了一种新方法,这将有助于深部岩石工程中的应力测量。

核心稳定性训练与深层肌肉刺激对腰椎间盘突出的影响

目的研究核心稳定性训练+深层肌肉刺激运用在腰椎间盘突出症中的价值及对患者术后功能恢复的影响。方法选择医院2018年8月—2019年5月纳入的96例腰椎间盘突出症患者,依据随机数字表法分成两组各48例,研究组给予核心稳定性训练+深层肌肉刺激,对照组给予深层肌肉刺激,对两组总有效率进行评价,分别在干预前后进行临床症状积分、视觉模拟评分(visual analogue scale/score,VAS)、日本骨科协会评估治疗评分(Japanese orthopaedic association scores,JOA)、功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)评价,并测定腰背伸肌群生物力学性能(平均功率、腰背伸状态下峰力矩、腰背屈/伸比值)、炎性因子[白介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)],随访1年,记录两组复发率,比较两组干预结果。结果研究组总有效率93.75%高出对照组77.08%,差异有统计学意义(P<0.05)。干预前两组的临床症状积分、VAS、JOA、ODI评分、腰背伸肌群生物力学性能、炎性因子对比差异无统计学意义(P>0.05),干预后研究组各项指标均优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。研究组1年复发率4.17%低于对照组16.67%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论核心稳定性训练+深层肌肉刺激运用在腰椎间盘突出症中效果突出,可有效减轻患者疼痛,并促进相应症状消失,增强腰椎功能,改善腰背伸肌群生物力学性能,消除炎性反应,恢复日常生活能力,防止复发,值得推广。

2种方法优选确定易县紫荆关最大水平主应力量值

钻杆式水压致裂原地应力测试系统的柔性严重影响最大水平主应力的计算精度,如何提高深孔水压致裂测试精度是这一领域的热点和难点。为准确确定河北易县紫荆关断裂附近孔深达600m的ZJGTEST-ZK10钻孔原地应力状态,采用现场测试曲线和室内抗拉强度试验共同对研究区最大水平主应力量值进行比选确定。利用钻孔所揭露岩芯开展巴西圆盘劈裂、空心岩柱液压致裂以及双圆环直接拉伸3种室内试验确定该区域花岗岩的抗拉强度,测定值范围为6.42~9.35MPa。现场水压致裂测试抗拉强度均值为8.01MPa,与室内试验结果具有可比性。研究结果确定了该区最大水平主应力为17.70~35.38MPa,最小水平主应力为10.36~19.38MPa,垂直主应力为5.82~15.49MPa,地应力状态有利于逆断层活动,应力场状态稳定且最大水平主应力方向为北东向,范围为NE40°~56°。通过测试结果的对比分析,当测试段深度大于440m时,测试系统柔性的影响作用明显,基于室内试验测定岩石抗拉强度而计算的最大水平主应力量值明显大于基于重张压力计算值,且更能反映区域真实地应力状态。