MicrOBEM:小型海底电磁接收机

海底电磁接收机主要用于海底大地电磁与可控源电磁信号高精度观测。针对现有海底电磁接收机(OBEM-Ⅲ型)体积大、功耗大、成本高等不足,开展了小型化、低功耗、低成本方面的技术研究。MicrOBEM小型海底电磁接收机开发了新的低功耗控制单元、低功耗前置放大器,配置了低功耗磁通门传感器,采取先进的电源管理技术,使得整机功耗由现有海底电磁接收机(OBEM-Ⅲ型)的1 600 mW下降至500 mW(搭载感应式磁传感器配置)以内。针对传统的声学释放器昂贵、笨重(需要匹配更多的浮力材料)等问题,通过集成水声通讯模块,并增加外置的电腐蚀释放装置方式实现释放回收,MicrOBEM仅需一个直径为17 in(1 in=2.54 cm)的玻璃浮球作为浮体,大幅降低仪器的体积和硬件成本,提升了设备的集成度和作业效率。MicrOBEM的体积(不含测量臂等)相比OBEM-Ⅲ减少3/4,功耗减少2/3,成本降低1/2,并于2021年3月在南海南部开展了深水大地电磁试验,其大地电磁测量功能得到初步验证,具有小体积、低功耗、低成本的优势。     

海底电磁探测仪器的承压密封舱

在海底进行电磁场探测必须解决仪器的承压密封问题。密封舱的体重对海上投放作业的难易程度有直接影响。为协调设备安全与海上施工效率的一致性,对所研制的承压密封舱需进行合理设计,以较小的体积和重量实现所规定的承压指标。论述了海底电磁探测仪器的承压密封舱的可靠性设计方法、舱体内部的器件安装结构及海底测量过程,压力模拟试验表明所研制的承压密封舱已达到设计要求。     

复合频率直流逆变电路中L/C的域值计算与研究

大功率复合频率电源是电法勘探中必需的信号源。大多数电法勘探仪器信号源的控制电路都采用大功率IGBT模块设计,因为IGBT模块具有输入阻抗高,速度快,通态压降低,热稳定性好,以及高电压和大电流的优点,但同时也存在控制电路较复杂,体积大,抗干扰能力较差等缺点。这里重点介绍一种采用可控硅BT151(晶闸管)作为主要逆变器件,通过对L/C储能器件域值的合理选择,研究与设计了一套性能稳定,复合频率直流逆变电路,为电法勘探仪器采用大功率SCR器件提供了研究基础。该电路设计成果已成功的应用在国家"十一五"支撑课题项目中。     

介绍一种缆道取沙装置

本文介绍的缆道取沙装置是由横式采样器改装而成的。其特点是结构简单,性能可靠,维修方便。一、主要组成部分本装置由横式采样器的机械结构和电磁铁动作的控制开关电路二大部分组成。(一)机械结构用2升锤击横式采样器改成拉式采样器。牵引电磁铁安装在采样器上部适当位置。两边用夹板与采样     

预应力锚索在单桩竖向静载试验中的应用

在狭窄场地上进行大吨位单桩竖向静载试验时,需要解决的问题是在试验设备受场地限制无法增加的情况下如何提供足够大的反力荷载。根据此次试验场地地层中基岩埋藏丰富且深度较浅的情况,通过采用预应力锚索,进行加载反力装置设计,最终采用十字形加载反力装置,有效地解决了反力荷载不足的问题,从而为类似的试验提供了一种思路和选择。同时,通过对试验中出现的一些问题诸如锚固力、自由段变形等进行深入地分析和研究,提出了有关改进和完善反力装置现方案的建议。     

顶驱车载钻机空气潜孔锤钻进用低压防喷装置的研制

在空气潜孔锤钻进时,孔口安装防喷装置可将高速返出的粉尘或泥浆导离孔口,防止喷向工作台而污染孔口工作环境。综合考虑ZMK5530TZJ60型车载钻机孔口工作台结构特点、配套的斜坡钻杆外形特征、钻进工艺特点以及装卸操作环境等因素,设计了一款适用于顶驱车载钻机的空气潜孔锤钻进用低压防喷装置。该低压防喷装置具有结构简单、安装方便;通过胶芯与钻具之间的过盈实现孔口密封,密封胶芯补偿量大,可密封外径变化较大的斜坡钻杆;可在加接钻杆时更换密封胶芯;设置了2个导流口,上返流体在此压降变化小,有利于排渣的通畅等优点。现场试验表明,该低压防喷装置能够有效密封粉尘泄漏、明显改善孔口施工环境,达到了设计的目的。     

煤层气井自调偏式井口密封装置研制与试验

针对煤层气井现有井口密封装置密封效果不好,造成井口有水、气体泄漏的问题,研制了一种适用于煤层气井的自调偏式井口光杆密封装置。该密封装置从上而下依次由盘根密封盒、自调偏机构、下接头3部分组成。自调偏部分由万向节结构总成和高压挠性胶管巧妙结合,使密封盒与光杆能够始终保持随动对中。现场应用表明,该井口密封装置密封性能可靠,结构简单,具有推广应用前景。      

深部煤矿保压取心触发装置仿真优化及应用

保压控制器是深部煤矿保压保瓦斯取心装备的核心部件，其保压能力与密封性能是保压保瓦斯取心技术的关键。针对保压控制器仅由重力提供初始密封力时，初始密封比压较小、密封性能差的问题，设计了一种保压取心触发装置，以期为保压控制器实现密封提供初始密封比压。采用动力有限元对该触发装置工作过程进行数值仿真，并根据仿真结果对保压取心触发装置进行优化，之后对优化后的保压取心触发装置进行室内实验。结果表明：优化后的保压取心触发装置可为保压控制器实现密封提供足够的初始密封比压，且不影响保压控制器的保压能力，可满足井下瓦斯压力的维持。同时，为了检验保压取心触发装置在整套装备中的应用效果，开展了保压保瓦斯取心现场试验，试验测试过程中保压取心触发装置运行平稳，并成功取得保压煤心样品，验证了保压取心触发装置功能的可靠性。     

随钻测量自保护密封原理及影响因素分析

为适应钻孔深度越来越深要求,延长随钻测量工作寿命,针对组合静密封结构缺陷,设计一种适用于随钻测量仪器的自保护密封装置.通过静力学膨胀数值模拟对橡胶气囊膨胀位移与气压关系进行研究,并在此基础上对模型尺寸大小不同,结果不同原因进行分析,讨论造成自保护密封装置模拟结果不同的因素,确定气囊直径、宽度、壁厚和内腔宽度4个自变量,...     

基于USB的DCP控制电路设计与应用

传统的机械式电位器控制电路难以满足高精度的信号调节要求,而且具有调节不方便、体积大、重复性差等弱点;为此,利用USB即插即用的优点,设计了基于USB的DCP控制电路;这里详细介绍了USB设计模块、DCP控制模块、固件程序设计和应用程序设计;测试结果表明:该设计是成功的,在输入1 V的正弦信号情况下,输出信号的调节精度可达1 mV,实现了输出信号的高精度调节,具有一定应用前景。     

金刚石压腔（DAC）技术及其在地球科学中的应用

近几十年来金刚石压腔（DAC）技术被广泛应用于高温高压实验研究领域,它可以达到550 GPa的压力和6 000 K的温度。与其他静高压实验技术（大压力机、高压釜等）相比,金刚石压腔具有独特的优势,它不仅可以进行极端温压条件下物质的结构性质、相变及状态方程等研究,而且可以原位观测整个实验过程。文中简述了金刚石压腔装置的结构及温压测量方法,然后分别从物质相变、矿物溶解度、流体性质和组成、油气成因、稳定同位素分馏系数和布里渊声学测量等方面简要介绍了金刚石压腔技术在地球科学中的研究进展。随着实验技术的不断发展和更新,金刚石压腔技术将具有更广阔的应用前景。     

流速仪主要结构性能对测流精度的影响分析

介绍流速仪结构性能,主要是转子特性、旋转支承结构设计要求与旋转轴动态密封装置原理,对确保流速仪测量精度方面进行阐释,并通过国内外旋桨式流速仪的比测进行验证,还简要介绍了旋杯流速仪的旋转支承结构与发信部件特点,为仪器研发与使用者更了解流速仪的结构和确保测验精度方面提供参考。     

石门揭煤突出模拟实验台的设计与应用

基于石门揭煤过程中采掘应力场与瓦斯突出关系研究的需要,针对目前石门揭煤突出模型还处在实验室研究的阶段,而大部分都未能综合考虑瓦斯压力、地应力、煤的物理力学性质等对突出的影响,研制出一套能够综合考虑地应力、瓦斯压力及煤体结构的石门揭煤突出模拟试验系统。为取得准确、客观的试验效果,进行了密封、快速开启装置及氮气平衡系统等关键技术的设计,介绍了试验系统的主要组成结构、功能。利用该实验台进行石门揭煤突出试验,试验结果反映出在突出过程中地应力和瓦斯压力的变化情况,可为研究和揭示煤与瓦斯突出机制、突出过程中地应力和瓦斯压力的变化规律提供新的技术手段。     

大体积混凝土水化热温度变化光纤监测技术研究

本文采用拉曼散射光时域反射（ROTDR）光纤测温技术监测船闸工程闸首底板大体积混凝土浇筑水化热释放过程中混凝土结构内部的温度变化,采用布拉格光栅（FBG）光栅测温技术监测混凝土表层的温度变化。监测结果表明,结构尺寸为14.8m29.2m3m的底板在混凝土浇筑完成第5d时内部温度后达到最大值,最大值为54.5℃,底板混凝土上、下表层的温度达到最大值时间相对较晚;在混凝土浇筑完成第6d时上表层温度达到最大值46.7℃;在混凝土浇筑完成第10d时下表层温度达到最大值46.5℃。根据监测结果,综合分析了混凝土水化热释放过程,并验证了ROTDR和FBG技术应用于大体积混凝土浇筑水化热温度场变化过程监测的可行性。研究成果对于完善分布式光纤温度感测技术,优化船闸工程结构的设计、施工和维护具有重要意义。     

大直径反循环潜孔锤的密封方法与试验研究

可靠的密封结构是大直径反循环潜孔锤能够实现反循环钻进工艺的关键,同时也是大直径反循环潜孔锤设计的难点。现有的大直径反循环潜孔锤都是基于孔底钻具本体进行密封结构设计的。提出了一种孔底与孔口联合密封的方法,以该密封方法为设计原则研制了扩孔用φ710/311 mm集束式反循环潜孔锤与孔口密封装置,并配套φ127/70 mm双壁钻具进行了现场试验,取得了较好的连续反循环排渣效果,平均机械钻速为2.1 m/h,与常规牙轮钻头扩孔方法相比提高了2.6倍。试验结果表明孔底与孔口联合密封方法是可行的,值得进一步推广应用。     

预裂爆破技术生产性试验在施工中的应用

水电站施工过程中开挖量大,大体积砼施工更需要大量的地材,地处偏远的水利水电工程自行加工地材是比较可行的方案,爆破法从施工的难度、可操作性、经济性上综合考虑都是较好的选择。预裂爆破技术的核心是控制爆破力。预裂爆破技术的生产性试验是验证爆破设计的合理性并进行优化的途径,通过验证孔位布置、装药量等选择合理的爆破参数,结合工程实例总结分析,以期取得较好的经济效益的目的。     

深部煤矿保压取心保压控制器密封性能分析与结构优化

保压控制器作为深部煤炭原位保压取心器的核心部件,其密封设计对保压取心效果有着决定性作用。为了获取最优的密封结构方案,本文建立了保压控制器密封结构二维轴对称非线性接触模型,通过正交试验分析不同凹槽设计、锥角选型及摩擦因数对密封性能的影响,并研究不同闭合阶段、介质压力下密封圈各应力变化情况。结果表明：1.9 mm凹槽深度的30°锥角保压控制器密封效果最优;摩擦因数对密封性能的影响较小,应根据实际情况选择尽可能小的摩擦因数;室内打压试验结果表明保压控制器在较小预紧力作用下即可形成密封,且其密封性能随密封压力的升高仍维持稳定,该自适应密封特性保证了其密封能力与工作稳定性。研究成果提高了深部煤矿保压保瓦斯取心器的密封可靠性,对实现深部煤矿瓦斯精准测定具有重要工程意义。     

深基坑支护技术在某工地的应用

近年来,随着深基坑工程的大规模出现,基坑工程的复杂性和技术难度也越来越大。深基坑工程的设计和施工提出了更高的要求:不仅使基坑安全、可靠、稳定、合理,而且节约经济,控制对周围环境的影响。因此,通过对基坑支护结构方案的优化选择,研究和分析基坑开挖过程中支护结构的应力和变形,对指导基坑工程的顺利实施具有重要的意义。本文叙述了深基坑支护的施工方案、围护和注意事项,给类似工程提供了依据。     

环境湿度可控的土体小应变刚度试验系统

为研究脱湿过程中饱和度改变对土体小应变刚度的影响规律,自主研制了一套非饱和土小应变刚度试验装置。该装置由3部分构成：相对湿度控制系统、变形测试系统和波速测试系统。相对湿度控制系统可分级提供环境室内相对湿度,通过称重模块记录土样质量变化;变形测试系统利用图像采集结合数字图像处理技术获得土样体变;波速测试系统采用压电陶瓷元件制作的波速传感器,可同时测试土样脱湿过程中压缩波及剪切波波速。试验结果表明：该装置能够分级稳定控制相对湿度环境、间接测量土样体积变化及实时测试弹性波波速,进而研究波速表征的小应变刚度随饱和度的变化规律;土样剪切波速及小应变剪切模量随饱和度的降低逐渐增加,压缩波速及小应变体积模量随饱和度的降低先减小后增加。该装置结构简单,便于操作,为研究非饱和土小应变刚度特性提供了科学有效的测试方法与试验手段。     

地下咸水储能回灌含水层胶体释放动力学与渗透性变异

为了揭示天津滨海地区咸水储能回灌过程中含水层渗透性变化的机制,采用室内土柱试验的方法研究不同温度下咸水储能回灌过程中含水层胶体的释放量、释放速率以及胶体释放对含水层渗透性的影响,同时探讨了胶体释放过程中Ca2+的变化特征。研究结果表明,咸水储能回灌过程中含水层胶体释放是脉冲式的,表现为突然增加,然后缓慢降低,大约20个孔隙体积为一个周期;胶体累积释放量随着孔隙体积数的增加而增加;胶体释放量与孔隙体积数为分段函数,不同阶段胶体累积释放量增长幅度和释放速率发生变化。胶体释放过程中含水层的渗透系数随着孔隙体积数的增加呈“S”型曲线;0℃、10℃和20℃情况下咸水含水层渗透系数分别增加了4.02倍、12.21倍和6.63倍;不同温度下虽然含水层渗透系数开始有差异,但60个孔隙体积数后渗透系数均接近15 cm/d左右。胶体释放过程中也存在着Ca2+-K+、Na+ 阳离子交换作用,不同的温度下这种交换作用动态特征不同。