超声波/声波钻头/取心器装置

目前,对宇宙中生命迹象的探索是世界各国所关注的最重要的目标之一。美国宇航局研制了由超声波或者声波驱动器驱动的一系列超声波/声波钻头/取心器（USDC）,用来进行空间探测并提取岩石、冰与土壤样品,以及进行原位分析。此设备在声波频率下,超声波压电驱动器驱动中间的自由质量块进而冲击钻头来进行采样。目前所制造的超声波钻头/取心器（USDC）装置能够取出岩心和岩屑,在未来的行星探测中,有着非常重要的优点。主要介绍USDC的优点、各装置的结构及其性能特点,以供我国月球探测工程及未来深空探测参考借鉴。     

高速岩质滑坡碰撞碎裂机理物理实验研究

大型高速岩质滑坡的碰撞碎裂解体对其运动特性有显著控制效应,进而影响堆积体的地质结构和稳定性。本文以唐家山高速滑坡为研究对象,基于地质分析原理,解译了滑体碰撞碎裂过程和特征。通过岩石坠落碰撞试验,量化了碎屑物粒径,岩块质量损失与碰撞速度的关系,得出碰撞速度增加会使碰撞块体质量损失增大,碎裂物粒径更小,从而降低滑体摩擦系数。开展碰撞前后岩块的岩石常规力学实验,发现碰撞后岩石的力学参数指标会降低。最后借助岩石滑槽碰撞模型试验,获取岩块撞击方式和撞击速度等对滑距和堆积形态的控制效应。研究可为高速岩石滑坡成灾范围的预测提供借鉴。     

混凝土灌注桩的跨孔超声波检测方法研究

通过对跨孔超声波检测方法的理论探讨,结合工程实例,利用声波曲线判定桩身混凝土质量及缺陷的可疑位置,并采用PSD判据法进行辅助分析,从而达到判别桩身缺陷性质及范围的目的。实践证明,采用跨孔超声波法检测混凝土灌注桩桩身质量,其结果直观可靠,为桩身混凝土质量提供了一种有效的检测方法。     

某地下工程围岩的声波频谱特性

对某地下工程围岩进行声波测试,利用FFT方法进行信号的频谱分析,得到围岩声波的频谱特性。结果表明,声波传播过程中携带了反映岩体固有特性的信息,声波的频谱在一定程度上反映了岩体的结构、构造、完整性等特征;完整岩石的声波频谱以高频为主,裂隙岩体的声波频谱以低频为主;比较岩石与岩体声波测试的频谱差异,可对岩体质量的好坏进行判断。     

超声波取样钻机电耦合特性研究

压电驱动的超声波取样钻具有质量轻、能耗低、无回转部件的特点,可以满足地外岩石采样的需求。电能通过压电陶瓷转换为致动器高频振动的机械能,使其在特定频率做超声的共振。这种超声取样钻的机电耦合特征,使超声致动器的设计变得复杂。基于ANSYS环境,研究超声致动器在机电耦合场边界条件下的动力学特性,其耦合场的模态频率、激励响应与单一机械结构场条件得到的结果具有较好的一致性。结果表明,超声致动器把电能转换机械能过程的机电耦合场相互作用是很弱的。因此,采用解耦方法,超声致动器的设计过程将大大简化。     

研究人员发明研究地裂的新方法

日前,美国博伊西州立大学研究人员开创了一种研究地裂的新方法,该方法采用高强度光源直接聚焦于裂隙而产生弹性波来研究地裂。通常情况下,科学家在地表发射声波是为了探测来自地面裂缝的回声。而该研究则取代了仅在样本表面激发超声波的方法,直接在地裂地点聚焦脉冲红外激光束,将之转变为超声波源。     

适用于检测冻土的超声波测试系统的设计与研制

超声波波速测试作为一种无损检测已经广泛应用到岩土工程行业,该测试方法也是获得岩土体物理力学参数的有效方法.目前鲜有关于冻土的声波测试的技术和方法的报导,已有的冻土声波测试都是在垂直方向上忽略换能器的质量并在常温下快速测试声波通过时间,难以满足测试精度.鉴此,在购置常温声波测试主机的基础上,充分考虑冻土对温度敏感的特性、换能器在水平方向的测试以及土样与换能器之间的耦合程度,设计了一种适用于多种类型的冻土超声波换能器支架和恒温箱的测试系统,恒温箱意在提供适合不同温度下土体的测试环境（-30℃～+30℃）,换能器支架可供低温、提供多种尺寸冻土试样的横波和纵波的测试平台.为避免垂直测试中换能器和土样自身对测试的影响,除了支架提供水平测试平台外,在调节换能器与土样接触距离的螺杆顶端放置应变片测试冻土样与换能器之间的接触程度以提高冻土声波波速的测试精度.利用该测试系统对不同负温下冻土样品进行测试,数据结果证明了该测试系统的实用性和良好的测试精度.     

超声波钻探设备的研究进展及建议

传统钻探技术受限于高轴向力和扭矩的需求,高功率的消耗和沉重的设备。超声波钻探作为一种新型钻探方法,弥补了传统钻探技术的诸多不足,有着广阔的应用前景。尤其在低重力、设备质量限制严格的外星探测领域体现出巨大的优势。首先介绍了超声波钻探设备的发展,然后通过分析现有的超声波钻探设备,重点分析一种外星探测方案的超声波钻探设备,总结出超声波钻探技术方法在外星探测的可行性及应用发展方向。     

大别山超高压变质带的大地构造框架

依据岩石学、地球化学、同位素年代学的新资料,对大别山造山带研究中诸如蛇绿混杂岩、碰撞时代、超高压变质岩与围岩的关系、俯冲极性等问题进行了论证,指出大别山超高压变质带是中朝陆块与扬子陆块间碰撞造山的产物。在三叠纪发生的陆－陆碰撞中,扬子陆块向北俯冲至华北陆块之下,但至今尚无发现残存的蛇绿混杂岩,碰撞时缝合带的位置被已经折返出露地表的南大别碰撞杂岩带所取代。     

勘探地球物理层析成像软件系统及其应用

本文对人工场源激发的地震波、声波、电磁波及电阻率分布而重建地下物理参数图像的理论、正反演算法、计算机软件、实验室超声波模型实验、电阻率实验等做了大量的研究,完成了由Windows95支持的勘探地球物理层析成像软件系统的研制,并介绍了三个勘探应用实例。     

坝基岩体单孔声波对比测试异常问题分析

声波测井技术在岩土工程领域的运用已经有较长的时间,它在岩体质量验收、灌浆质量检测、爆破控制校验等方面具有独特的优势,因此成为工程技术人员颇为青睐的勘探手段。但是由于测试人员对声波测井技术原理不清楚以及测试流程不规范等原因,导致声波测试过程中出现与常理相悖的测试数据异常问题。这些问题的存在,对获取岩体质量信息造成了一定的干扰,同时也给声波测试资料的可靠性带来质疑。本文结合具体工程中的实测声波资料,针对常规岩体单孔声波对比试验获得的波速曲线中存在的整体性异位或升降等异常现象,通过对比不同试验阶段的声波测试曲线,阐述单孔声波对比测试曲线异常的具体表现及典型特征,分析产生测试异常的主要原因,并提出相应的解决方案或措施。研究结果表明:声波对比测试异常实质上是试验操作不够规范的问题,其中对比声波曲线的整体性异位主要是由采样偏差造成,属于线性系统误差,可以通过增加对比单元长度、提高岩体重合率等措施进行补救处理; 而声波曲线的整体性不均匀升降则与耦合流体的纯度有关,属非线性系统误差,难以进行补救校正,因此规范测试流程是避免出现该类异常的唯一途径。本成果为运用声波测井技术解决相关问题时避免或消除声波对比测试异常提供了参考和借鉴,具有重要的工程指导意义。     

超声波冰层钻进方法的可行性研究

人类对极地资源的开采和科学研究需要高效、环保的冰层钻探技术,热熔钻进是常用方法之一。为解决热熔钻进技术能量利用率低的问题,本文提出了一种以超声波频率振动进行冰层钻进的方法,分析了超声波振动钻进冰层的机理,通过超声波振动冰层钻进效率的计算及室内试验,得出了超声波振动冰层钻进速度大、热效率高的结论,可用于极地冰盖、冰架等冰层的钻进。     

一种新型的工程岩体探测震源──超磁致伸缩声波发射器

针对工程岩体质量快速精细检测中极为关键的震源问题，提出并采用新型的超磁致伸缩材料，研制成一种特殊的工程岩体探测大功率声波震源系统，并成功地应用于工程岩体的探测之中。文章系统地介绍了超磁致伸缩材料的特性及其声波发射器的设计制作思路以及应用情况，并给出了实例。这种新型的震源具有小体积、大功率、高频率、短余振等优点，在工程岩体检测中有着其它现有各种震源不可替代的作用，是一种十分理想的探测震源。该震源系统除直接应用于工程岩体的地面检测之外，还有着十分广阔的应用前景。     

冻土纵、横波宽带超声换能器的研制

根据冻土弹性波测试的要求,研制了一种冻土测试用的５００ＫＨz纵横波复合宽带超声换 能哭喊 。其性能具有灵敏度高、频带宽、声阻撤低的特点,适用于冻土力学特笥的测试。文章介绍了它的结构及相应系统特性,并以１０ｐｓ的延时时间精度,在零度以下气温条件下,实测了不同含水量及负温冻结兰州黄土试块的纵、横波速,获得了好的结果。     

叶巴滩水电站深部破裂岩体波速特征

揭示深部破裂岩体波速特征及深部破裂对岩体卸荷、损伤、完整性及弹性模量的影响,以叶巴滩水电站岸坡深部破裂为典型实例,开展深部破裂现象精细测绘与声波测试。研究表明:根据宏观地质特征与波速,可将深部破裂划分为轻微松弛型、中等松弛型、强烈松弛型;轻微松弛型深部破裂岩体纵波波速大于4 200m/s,中等松弛型深部破裂岩体纵波波速3 000~4 500m/s,强烈松弛型深部破裂岩体纵波波速小于3 000m/s;轻微松弛型深部破裂对岩体卸荷程度、损伤程度、强度弱化影响较小,中等松弛型深部破裂次之,强烈松弛型深部破裂影响最为显著;轻微松弛型深部破裂岩体较完整,中等松弛型深部破裂岩体完整性差-较破碎;强烈松弛型深部破裂岩体已处于较破碎-破碎状态。     

塌陷区地基治理的测井检测方法

利用超声波扫描成像、密度、电阻率、声速、井径等测井方法,对塌陷区灌注水泥粉煤灰浆治理后的检测,效果明显,为治理后的地基稳定性评价提供了直观可靠的依据。      

地质标准物质的最小取样量问题

地质标准物质已是当今地质分析数据质量保证与监控系统中最重要的手段之一。正确使用标准物质的重要条件是遵循标准物质最小取样量的规定。然而当今高灵敏度、小取样量（20-30mg）的现代主流分析技术正向着当前普遍使用的地质标准物质100mg最小取样量的要求提出挑战。本文从历史演变和当前需求讨论了地质分析取样量问题以及地质标准物质最小取样量及其应用意义,并提出了解决当前这一矛盾的技术措施与步骤。同时也提醒分析方法研究者、质量管理者和标准物质研制者关注取样量问题,以使更新换代快的技术方法和相对滞后的监管方法（包括标准物质）得到协调发展。     

Advances in Microgeophysics for Engineering and Cultural Heritage

A large number of unconventional investigations have been implemented, tested, and validated in the field of microgeophysics, with the aim being to solve specific diagnostic and/or monitoring problems regarding civli engineering and cultural beritage studies. The investigations were carried out using different tomographic 2D and 3D approaches as well as different energy sources, namely sonic, ultrasonic and electromagnetic (radar) waves, electric potential fields, and infrared thermography. Many efforts have been made to modify instruments and procedures in order to improve the resolution of the surveys as well as to greatly reduce the time of the measurements without any loss of information. The main new methodologies here discussed arc the sonic imprint, the global tomographic traveltime, the electrical resistivity tomography, and the control of external films (patinas) grown on stone monuments. The results seem to be very promising and suggest that it is the moment to dedicate time and effort to this new branch of geophysics, so that these methodologies can be used even more to diagnose, monitor, and safeguard not only engineering buildings and large structures but also ancient monuments and cultural artifacts, like pottery, statues, etc..