锯切花岗石过程中金刚石承受载荷分析

通过检测锯切水平力、垂直力以及功率消耗，研究了花岗石据切过程中单颗粒承受的平均法向力持征，并探讨了节块中金刚石出露高度分布状态和锯切水槽对磨粒实际承受荷载的影响，研究结果对加工参数优化和金刚石工具设计具有参考价值。     

按金刚石钻头磨损理对改进钻头设计的看法

一、关于金刚石钻头的磨损机理金刚石钻头在钻进过程中要发生磨损，关于它的磨损机理研究不够。磨损一般应理解为工作过程中零件或工具的形状和尺寸的逐渐变化。苏联В．Д．库兹涅佐夫对磨损作了如下定义：磨损就是当能量消耗等于摩擦力所作的功时，微粒从固体表面分离，从而使固体质量减少的一种现象。因此就不能把磨损同破损和破坏混淆起来，破损和破坏是在短时间内发生的。磨损是个复杂现象，往往是几种过程的综合。摩擦过程中的磨损分为附着磨损、研磨磨损、扩散磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损、热磨损、脆性碎裂等。一般认     

孕镶金刚石钻头碎岩机理的模拟实验研究

由于金刚石钻进岩石的复杂性，给研究其碎岩机理带来了许多困难，现主要存在有“磨削”、“切削”、“压碎”等理论，但仍无统一认识。很多关于钻进的预测方程也只是经验性的。关于金刚石冲击迴转的碎岩机理很少有过深入研究，该问题尚处于空白状态，然而，研究其碎岩规律对钻头设计制造与钻进工艺都是迫切需要的。利用我们研制的可钻性测定仪：一种适于野外特点的模拟装置（微钻）来模拟试验研究金刚石钻进的碎岩过程有着它突出的优点，对模拟的钻进过程可进行多因素综合性（如冲击—回转联合作用）和单因素分析（如单次冲击或瞬时回转）研究。     

聚晶金刚石复合片残余热应力的影响因素

残余热应力是影响聚晶金刚石复合片(PDC)性能好坏的最重要因素之一。考虑聚晶金刚石层(PCD)与硬质合金层厚度比以及PDC压制过程中烧结温度的波动对聚晶金刚石复合片残余热应力的影响,在ANSYS中建立PDC模型,运用热-结耦合法分析PDC的残余热应力。计算表明,随着PCD层与硬质合金层厚度比由0.067增加到0.333,PCD层表面中心的压应力由1.61 GPa降低到380 MPa,PCD层最大径向压应力由1.61 GPa降低1.03 GPa左右,而PCD层边缘靠近界面附近最大轴向拉应力逐渐增大;随着PDC压制过程中烧结温度由1000℃升高到1500℃,PCD层的最大径向压应力、最大轴向拉应力以及最大剪应力等均逐渐增大。认为,在研究PDC合成新工艺过程中,应在保证PDC使用寿命的前提下尽量降低PCD层与硬质合金层厚度比;必须尽量切断原材料以及人为操作对温度的影响。      

湖南金刚石内部不均一性特征研究

将湖南金刚石加工成片，利用宝石显微镜，偏光镜，阴极发光（CL）仪和傅里叶红外光谱（FTIR）仪对其内部显微特征进行了研究，发现金刚石的颜色深浅不一，内外颜色差异明显，呈带状，斑状分布；金刚石由生长中心至边缘，氮含量也有较大变化，中心与边缘最大相差约50倍，氮的富集类型由中心向边缘表现出B中心所占的比例越来越小，金刚石的类型也相应从I型→II型或I－aAB型→-I-aA型等，这些不均一性特征，反映金刚石在生长过程中环境条件发生了变化，以及生长期后可能受到了改造。     

我国钻探用金刚石聚晶材料的工艺研究

系统地阐述了我国钻探用金刚石聚晶材料（ＰＣＬ）的工艺研究方面的独到之处，特别是在确定影响ＰＣＤ耐磨性的主要工艺因素，以及如何提高、调整和控制耐磨性的工艺方法方面的研究成果。     

多种铁改性和未改性生物炭对模拟地下水中六价铬的去除

为了研究不同类型的生物炭对模拟地下水中去除Cr（Ⅵ）的影响，选用杨木、柳木、桃木和松木为原料，分别在300℃和600℃热解温度下，制备不同粒径、经氯化铁改性的和未改性的20种生物炭，设计了一系列批实验，探究不同种类的生物炭对模拟地下水中Cr（Ⅵ）的去除效果；并采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线近边吸收光谱（XANES）研究了生物炭去除Cr（Ⅵ）的机理。结果表明：在300℃下热解制成的改性生物炭，对Cr（Ⅵ）去除率均达到了99.0%以上；和粒径2 mm的生物炭相比，粒径<0.5 mm的生物炭对Cr（Ⅵ）有更好的去除效果；拟一级动力学方程较好地描述了300℃热解温度下杨木铁改性生物炭（FeCl3BC300Y）对Cr（Ⅵ）的去除过程。XANES分析结果表明，FeCl3BC300Y中的铬以三价的形态（Cr（Ⅲ））存在，FTIR分析表明羟基和羧基参与了Cr（Ⅵ）的去除。生物炭通过氧化还原和络合作用去除Cr（Ⅵ）。铁改性生物炭有望作为可渗透反应墙的填充材料，成为修复Cr（Ⅵ）污染地下水的新型材料。     

黄铁矿与石英含金机理探讨

从晶体结构化学角度出发，分析了金的电子结构及性质、黄铁矿晶体结构特点、二氧化硅的电子结构特点和石英晶体表面特征；探讨了Au^＋和Au^－离子形式分别替代Fe^2 离子和S^2-离子的形成机理以及以可见金方式在黄铁矿中的赋存机制；认为金在黄铁矿中的富集主要与其晶体结构有关，特别是与黄铁矿中Fe-S，S-S，Au-S和Fe-Au键的电子结构特点有关；应用稳定配合物的18电子规则和晶体生长的界面相模型探讨了石英含金机理；研究表明，石英含金不仅与石英表面的结构、内部缺陷和表面特征有关，还与石英生长的环境有关，尤其是与石英表面键的电子结构特点有关，并主要受石英晶体生长过程中的界面相的控制。     

冻土机械切削破碎机理的研究进展

冻土开挖困难、破碎效率低是高寒地区工程建设、地基施工等面临的技术难题。冻土机械切削破碎是冻土开挖的主要方法,其机理研究是提高冻土破碎效率的前提和基础。首先总结了温度、含水率、围压等对冻土复杂力学特性的影响,进而调研分析了冻土机械切削破碎的典型切削力学模型,发现冻土切削机械破碎模式不仅与冻土力学特性密切相关,也与切削参数和刀具结构直接相关,冻土切削过程中存在着最优的切削前角（30°~60°）,且深切削和浅切削时冻土内部受力方式存在差异也会导致破坏形式的不同;温度、含水率、围压所造成的冻土力学性能变化会直接导致冻土破坏过程和切削破碎机理的改变,冻土强度随着温度降低表现出先升高然后保持稳定的特性,随着含水率升高呈现出先升高后降低的趋势,冻土破碎存在脆性、塑脆过渡及塑性等不同破坏形式。通过系统总结冻土切削破碎机理研究进展,进一步明确了冻土力学性质主要影响因素、变化特点及其切削破坏损伤特征,为冻土机械切削破碎的切削参数和切削具结构优化提供了设计依据。     

煤中砷的迁移及富集机理

As是煤中的毒害性元素之一，煤在开采、运输、燃烧以及其它加工利用过程中，煤中的As进入大气、水及土壤中，对环境造成严重危害。通过详细对As的赋存特征、迁移规律和富集机理的讨论，为高砷煤的利用和对砷污染的控制提供了理论依据。     

基于力链的岩石单齿截割特性研究及截割力预测

截齿是煤矿采掘机械上截割工作的主要承载对象,其与工作面的截割力预测对减小截齿磨损十分重要。利用颗粒流仿真软件PFC2D将被截割岩石作为颗粒物质进行单齿截割模拟仿真,通过研究截割时颗粒间力链的特性探讨了单齿截割岩石时接触状态对截割力的影响。利用单齿截割岩石试验台进行了截割力试验,获得了截割法向力和切向力随截割参数的变化规律及掉落碎片的特征。研究结果表明,单齿截割岩石颗粒物质的力链数目与力链长度的关系符合单轴压缩试验结果,能够采用离散元的方法对截齿截割状态进行模拟。力链网络沿着点接触方向扩散并延长,力链方向与截割角度有关,平均法向力方向呈“花生”状,切向力方向呈“花瓣”状。力链数目随截割角度的减小和截割深度的增加而减少,力链长度随截割距离的增加而增加,最大平均长度为8个颗粒尺寸。当截割角度较大时,较为容易形成力链。单齿截割天然砂岩法向力和切向力随截割角度的增加和截割深度的减小而减小。截割碎片尺寸与截割切向力线性拟合度为0.87。基于力链长度的截割力预测模型相比Evans预测模型法向力精度提高了17.6%,切向力精度提高了16.9%。研究结果能够为截齿和采掘机械截割系统的设计以及截割工艺的优化奠定一定的研究基础。     

DC2000型钻石切工自动分析仪的测量精度分析

为了研究DC2000型钻石切工自动分析仪的测量精度,采用该仪器测量了标准的圆形明亮琢型CZ样品的切工比例。试验结果表明,DC2000型钻石切工自动分析仪达到了国际同类产品的测量精度,符合现代钻石切工分级的严格要求：腰棱直径和全深的最大偏差不超过0.01 mm,以百分数表示的台宽比、冠高比、腰厚比、亭深比和底尖比的最大偏差不大于±0.1%,冠角和亭角的最大偏差不大于±0.1o。DC2000型钻石切工自动分析仪可以为钻石切工分级和钻石加工过程的质量检测提供精确、可靠的数据。     

聚合粗粒金刚石的应用

针对热压金刚石钻头在钻进中尚存在钻进时效不高、适应性不广的弱点,进行了聚合粗粒金刚石钻头的应用研究,从聚合粗粒金刚石的聚合方法与工艺,到聚合粗粒金刚石破碎岩石的特点,进行了较深入的分析.研制的聚合粗粒金刚石钻头,在室内进行了钻进试验,钻进Ⅸ级中—细粒致密花岗岩能获得2.59 m/h的时效,和普通金刚石钻头相比钻进效率提高了24％,表明聚合粗粒金刚石可以弥补普通金刚石钻头对岩层适应性较低的弱点,具有研究价值和应用前景.     

Sticking together: Mechanisms of quartz synneusis in high-silica magma

The formation of crystal clusters by synneusis (magmatic sintering) affects a wide range of magmatic systems from olivine clusters in komatiite to quartz clusters in high-silica granite. A common feature of synneusis in any mineral phase is the alignment of neighbouring crystals in certain lower-energy orientation relationships. However, the underlying mechanisms involved with both the alignment of crystals in lower-energy orientations and the binding of crystal clusters are not well understood. In the absence of mechanisms that bind crystals together upon contact, the same hydrodynamic forces that may bring crystals together can in theory also serve to disaggregate clusters. Here I use cathodoluminescence imaging and crystal orientation data from quartz clusters in high-silica granite to show that i) rapid crystalline neck growth along attachment surfaces and ii) grain rotation are two mechanisms that reduce the grain boundary energy of crystal clusters while increasing clusters’ shear strength. The continued crystallization of sintered phases as the magmatic body cools further cements crystal pairs and resists cluster disaggregation. Together these mechanisms underpin both the formation and preservation of large crystal clusters in dynamic magmatic environments.     

黄河公伯峡古风化花岗岩石英表面结构的工程地质研究

本文对黄河公伯峡电站古风化花岗岩中的石英表面结构进行了扫描电镜观察。其特征表明是在典型的高能化学环境下形成的,这与现代风化花岗岩石英表表面结构特征明显不同,为鉴定古风化花岗岩提供了依据。     

人造金刚石孕镶钻头唇面状态与钻进的关系

本文以金刚石在孕镶钻头中均匀分布为基础,从理论上推导出唇面径向不同位置的金刚石切深、受力。结果表明,在正常钻进情况下,金刚石切深约为其出刃的1/10,且距钻头中心越近,金刚石切深、受力越大;并由此解释了实钻较微钻钻进能力更强以及随着钻压（p）、每转进尺（h）的增大,碎岩效果,即单位钻压每转进尺（h/p）下降的现象。     

复合片切削刃的工作机理

硬质合金-金刚石复合片在弹-塑性岩石(大理岩、石灰岩、砂岩)中的工作机理与孕镶金刚石钻头的工作机理有着本质性的区别。根据硬质合金-金刚石复合片在切削过程中的受力作用,研究了复合片切削刃的工作机理,并将理论计算与实验数据进行了对比。结果表明,在一定范围内,机械速度随着复合片切入岩石深度的增大而增大,而切入岩石的深度主要取决于复合片受到的轴向载荷及切削角等参数,且随着转速或轴向载荷增加,动荷系数B应取较小的值。分析结果有助于设计金刚石切削具和钻进参数。      

大规模压气储能洞室稳定性和洞周应变分析

地下储气构造物是压气储能(CAES)电站选址的决定因素,其中人工开挖的硬岩洞室因其受地质构造限制小、适应范围广而备受关注。针对压气储能地下洞室方案选型和密闭性要求,选择了典型的洞室埋深(200、300、500 m),考虑不同的洞室形式(隧道式和大罐式)和洞室尺寸,采用Abaqus有限元软件计算出高内气压下压气储能洞室围岩的塑性区和洞周应变。通过分析开挖后和充气后两个工况下围岩的受力和变形特征,获得合适的洞室形式。当围岩级别为Ⅱ级、内压为10 MPa的情况下,埋深为300 m的圆形洞室和大罐式洞室稳定性较好,该埋深下6 m直径圆形洞室最大洞周应变为7.55410??,容积为5 310 m大罐式洞室最大洞周应变为5.54410??,以上值都在一般橡胶类高分子密封材料的正常工作范围内,这为密封材料在不同温度下的延伸率和耐久性研究提供了基础数据。     

Prediction of the sawing quality of Marmarit stones using the capability of artificial neural network

The sawing rate is one of the most significant and effective parameters in extracting building stones via diamond wire sawing. This parameter designates the capability of diamond wire sawing for sawing different stones; in addition, the parameter gives rise to economical considerations for quarry designers. In this study, the existent relations between stone geotechnical parameters and the sawing rate of stones via diamond wire sawing were analyzed using regression and correlation coefficient as well as the collected data from Marmarit stone quarries. Moreover, we estimated the sawing rate of Marmarit using the dimensional stone rock mass rating (DSRMR); upon comparison of the data obtained from DSRMR our pre‐collected data on quarries, we did not gain satisfactory results from DSRMR, hence we used artificial neural network (ANN). The results showed that the percentage of Silica, the coefficient of water absorption, the uniaxial compressive strength (UCS), and abrasive hardness are the proper parameters for creating the ANN. Discontinuities have the least effects possible on diamond wire sawing. Having given the training possibility of the ANN, and its ability to evaluate relations among input parameters, the ANN, which was being trained with Marmarit's traits, was an accurate network for estimating diamond wire sawing in Marmarit quarries, although it could not generalize this network for other stones such as Chini and Crystal. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.