新型全封闭刀口联合式管口封的设计及应用

重力活塞取样器是海洋地质调查不可缺少的调查设备，而管口封又是重力活塞取样器的重要部件。管口封的好坏不但影响到取样器的贯入深度和取芯丰，还影响到所取岩芯的质量．介绍了一种最近研制成功的新型全封闭刀口联合式管口封。海上实验在特定海区成功的获取了17．11m的长岩芯，取样率达91．3％，创造了我国海洋地质调查用重力活塞取样器获取岩心的最长记录。该设计已通过国家知识产权局批准授予实用新型专利。     

重力活塞取样器贯入深度研究

重力活塞取样器是一种重要的海底连续沉积物采集仪器,贯入深度和样品质量对海洋地质研究有着重要影响。通过对重力活塞取样器贯入过程建立能量守恒方程,得出贯入深度控制方程。已知取样器参数和土质类型条件,可计算取样管贯入深度,深度受取样器重量、体积、形状、取样管直径和沉积物类型等因素共同影响。已知取样器参数和贯入深度,可推测海底沉积物类型。     

鄂霍茨克海的超长柱状剖面

大部分俄罗斯考察船采集的海洋沉积物柱状剖面的长度,通常都不超过5～6m。国外使用的活塞取样管,在软泥中能取到20～28m长的岩心。法国制造的“卡利普索(KaJIHIIin-co)”系统是一个超长活塞取样管,其外径为127mm。使用这种设备可以采集长达50～60m的底质柱状剖面。     

重力活塞取样过程中某些问题的分析及其对策

目前,国内外采用的重力活塞取样器,吊装完成后的状态如图1所示。如果从失衡定高杆挂钩到取样钻头的长度为L_1,失衡定高杆的长度为L_2,假定铅球触底后失衡定高杆倾斜60°重力活塞取样器主体脱钩,要求取样管自由下落高程h=3m,利用达到速度的冲击能取样,铅球链条的长度应为L_3。     

南海北部深海平原晚更新世以来沉积环境和古气候变化

近年来,随着我国海洋地质事业的发展,对于深海海洋第四纪的调查研究工作已引起不少中外学者的注意及着手探讨,但对于南海海盆第四纪地质的调查研究报道甚少.1980年,笔者有机会参加中美联合进行的南海海盆的地质-地球物理调查,并在美国拉蒙特-多尔蒂地质观察所提供的深海远洋调查船“维玛号”(Vema)上,使用重力活塞取样器在水深1034—3821米的海底,采集了7个岩芯样品,具体位置(图1).     

东海调查沉积物柱状取样获得重大突破

近日,国家海洋局第一海洋研究所在进行国家高技术发展计划“863”海洋探查与资源开发技术课题“沉积物来源、厚度与结构探测技术”海上探测和实验中,使用长岩芯重力取样管,一次取得17.11米沉积物柱状样,这一重大突破,打破了我国东海海洋沉积物取样中从来未超过10米长的历史记录。 在调查中,科技人员改进活塞工作原理,使用人工释放配重技术,优化总体结构设计,合     

深海新型取样仪器-电视抓斗及使用方法

每一位海洋地质工作者都非常重视外业调查及第一手资料的获取,而这些往往得益于海洋地质调查仪器的帮助.以前我们常用的表层沉积物取样仪器,有普通蚌式抓斗、小箱式取样器、多管取样器等.这里介绍一种深海新型取样仪器--电视抓斗.目前,它在深海及大洋洋中脊资源调查,特别是在深海底块状硫化物、多金属结核、锰结壳调查等勘测中扮演着重要...     

箱式底质取样器

海洋地质研究不仅需要有一定数量的海底表层样品,而且要求保持样品的原始状态。为了取得原状样,各国学者曾对表层取样器进行了多次改进,目前以箱式底质取样器最好。 箱式底质取样器(图1)主要由一个箱壁     

重力活塞取样管的结构及其使用

随着海洋地质科学的不断发展,迫切要求改进采集海底沉积物柱状样品的仪器。在广泛的海洋调查工作中,取样管是采集沉积物柱状样品的主要工具。当前，各国使用的取样管类型很多,重力活塞取样管是其中较为优越的一种取样工具。 1947年, Kullenberg首先设计了重力活塞取样管。随后Silverman等以及Emery等人又进行了进一步的改进。1956年，Ericson等人发表了经过改进的重力活塞取样管的结构图。目前,这类取样管在不少国家都在广泛使用于海洋调查。 1965年前后,我们开始使用重力活塞取样管,同时对其中的夹板结枸、联接器和船舷安装等方面进行了某些改进,使整个仪器的操作使用进一步简化，并先后在几个海区进行了调查,效果良好。这种取样管的特点有二： 1.有一个活塞。当取样管钻人沉积层时,活塞能对沉积物起抽吸作用。从而提高了取样率并使样品不从管內脱落； 2.有一个抗衡装置。它能使仪器获得较大的冲击力并保证活塞的抽吸作用,从而提高取样长度。 海上实际工作说明,这种取样管的主要优点有:(1)对那些粒度较粗和结构较坚硬的沉积物,如细砂、硬质粘土等,用重力活塞取样管比一般重力取样管的效果为好;(2)取样率比较高,在正常情况下可达到90%以上;(3)仪器结构简单,操作方便,取样时不用抛锚,加快了海上调查工作的速度。它不但适用于深水区,也能用于浅海区。但是,目前我们使用的重力活塞取样管存在的主要缺点是:当取样管未全部钻入沉积层而从其中拔取时,活塞不能停留在原位而必须行至联接器处,致使把一部分搅动了的样品也抽取上来,这是今后需要加以改进的。     

海底沉积物取样的扰动机理研究

海底沉积物取样技术对大洋诸多科学研究来说非常重要,各种研究目标的实现与沉积物样品的质量息息相关.在使用常规管状取样器对松软或轻微固结的沉积物取样时,沉积物样品的扰动总是不可避免的.以机械手持式沉积物取样器为原型机,建立了管状取样器的取样过程模型,分析了沉积物样品的扰动机理;采用球形孔扩张理论获得了沉积物土体受到取样管挤压扩张的理论解;结合太平洋具体沉积物土体物理力学参数,对管状取样器取样造成沉积物扰动的状况给出了一个定量描述,并且提出取样管壁的厚度是减小沉积物扰动的关键参数.     

MCD-1型、MCS-1型多管取样器简介

MCD -1型、 MCS-1型多管取样器是分别为深海调查设计的 8管取样器和为浅海调查设计的 4管取样器。其外壳采用不锈钢材质 ,由铅块、活塞阻尼器和取样器等组成 ,为机械结构 ,是我所科技人员在德国多管取样器的基础上 ,克服其存在的一些问题 ,并结合海上实践经验 ,经反复试验于 1 998年初自行开发研制而成的。 MCD -1型、 MCS-1型多管取样器除了可用于沉积物样品的采集外 ,还可用于工程、采矿项目土工力学特性测试的样品取样。1　技术指标取样长度为 2 0 0～ 50 0 mm;样品直径为 1 0 0 mm。适用深度 :MCD-1型为 0～ 60 0 0 m;MCS-1型为…     

海岸工程地基勘察的技术方法

本文探讨了海洋沉积物的工程特性,以及为海岸工程地基而进行的海洋工程地质勘探方法。包括海洋工程地质测绘,海底钻探(Wirth型、MAS—73型、koken型及Maricor型海底钻探机械设备)、用重力、活塞、箱式取样器(管)进行水下取样、以及洋底沉积物钻孔剪切试验装置、旁压试验装置。     

深海沉积物超长取样系统研究进展

深海沉积物作为一种重要的深海环境变化记录载体,是海洋学尤其是深海研究必不可少的基础研究资料.因此如何获得超长、连续、无扰动的沉积物柱状样品是深入开展深海科学研究的关键技术环节,也是我国在深海研究国际竞争中取得优势的主要技术瓶颈之一.通过综述国内外深海超长沉积物取样系统的研究进展,发现当今通用的沉积物取样系统存在诸多技术问题,从而不可避免地对沉积物产生扰动、压缩、断层等破坏.基于深海取样系统研制的国内外发展动态,提出了一种新的结合普通重力取样器对浅表沉积物样品无扰动取样和重力活塞取样器获取超长沉积物的混合型超长沉积物取样系统的设计构想.     

转动托架在重力活塞取样管上的应用

我国海洋沉积调查现已逐步向深入发展,重力活塞取样管是采集海底沉积物岩芯比较理想的常规工具之一,目前正向着长,而无扰动的大口径取样管的方向发展,取样长度由几米到十几米、甚至长达二十几米。样管的加长、口径的加大、重量的增加,给船舷工作带来了相应的困难和危险。原来使用的固定托架已不能适应深海作业的需要,迫切需要改进、更新这一配套设备。为解决这一矛盾,我们研制了两个系列的转动托架。在几年的使用中收到了令人满意的效果。它即操作方便、又安全可靠、大大减轻了调查人员     

基于蛟龙号的深海小型岩芯原位取样装置

针对"蛟龙"号载人潜水器海底岩芯原位取样作业需求,结合大洋航次开展国际海底矿区调查和科学研究需要,开展了基于蛟龙号的深海小型岩芯原位取样装置概念规划和系统设计。在分析国内外搭载于潜水器上的深海小型钻机特点基础上,针对潜水器作业工况和技术难点,研究了"蛟龙"号载人潜水器海底岩芯原位取样装置关键技术,分析计算了钻进压力、钻头转速和岩芯剪切扭矩等工作参数,完成了整机概念设计和操作工艺流程分析。为增加原位取芯作业能力和解决"蛟龙号"载人潜水器无配套岩石取芯作业工具的问题提供了相应的技术方案,对"蛟龙号"载人潜水器开展海底精细勘探和原位取样作业具有重要的现实意义。     

深海锤击取样管

深海锤击取样管Ｄ·Ｊ·Ｓｍｉｔｈ，Ｋ·Ｔｒｏｎｓｔａｄ１前言锤击取样管在海洋沉积取岩芯中是一种新的设计原理，能在大陆边缘、斜坡以及深海平原沉积区钻取沉积芯样，以满足考古海洋学的要求。取样管可在水深５０００ｍ处获得长达３０ｍ的未扰动岩芯。它使用了类似陆...     

基于浅剖数据的海底底质分类研究与应用

海底浅部沉积物声学研究是海洋地质、水下工程地质、海底矿产资源、军事地质等领域重要的研究内容,海底底质的识别与分类是海洋科学研究的热点问题。相比多波束探测仪,浅地层剖面仪的声源发射频率更低,具有穿透底质能力强的特点,这一特性更有利于进行准确和可靠的海底底质分类。通过浅剖数据进行底质分类技术研究,有望实现目标研究区面向全海域的海底底质分类推广应用。本文在浅剖数据振幅校正处理的基础上,消除了不同采集时间及采集参数对浅剖数据振幅一致性的影响,在层位约束下提取均方根振幅属性,进行研究区海底底质类型识别。初步的取样结果表明：研究区有2类不同的底质类型,分别为黏土和粉砂质黏土。本文对浅剖数据的底质分类结果分区明显且自然,在不同类型底质区的取样处对应不同的均方根振幅强度,黏土取样区的浅剖振幅属性为强振幅,粉砂质黏土取样区的浅剖振幅属性为弱振幅,底质分类结果与地质取样匹配良好。利用本文的浅剖处理与属性提取方法能够有效地实现海洋底质分类。     

深海原位取芯钻机作业机理分析及实验研究

针对深海运载器海底岩芯原位取样作业需求,对基于水下运载器的深海原位取芯钻机在深海低温、高压、底层流速多变等特点条件下的作业机理及受力进行分析,并选取硬质合金钻头和PDC钻头进行了取芯钻头的轴向力、切向力和切削功率的数学力学对比计算,确定了单环四齿周向均布的金刚石复合片(PDC)钻头设计方案。在理论分析基础上,针对深海钴结壳设计了台架试验,开展钻进试验研究。通过理论计算和实验研究,探寻了一种基于深海运载器的钴结壳小型钻机设计方法,确定了钻机功率、转速、钻进正向压力和取芯率等基本参数选取范围,对开展海底岩芯原位取样作业具有重要的指导意义。     

一种新型的6000米深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统

为了获得连续、低扰动、超长的深海海底沉积物样品,研制了一套可应用于最大水深6 000 m,最长取样可达25 m的可视可控轻型沉积物柱状取样系统。本套设备主要包括甲板控制单元、取样系统和立式收放机构3部分。在取样过程中,本系统充分利用动能和深海液压锤夯击双动力组合,即取样过程包括前期的重力贯入和后期的夯击取样两个过程。液压锤夯击机构的配置使取样器在不显著增加自身重量的前提下,完成超长、连续、低扰动的深海沉积物柱状样采集工作。取样器的组合与拆卸采用立式吊装的方式,极大地降低了取样过程中的工作量和所需甲板作业空间。水下监测系统的配置解决了以往盲采样的弊端。除此之外,本取样器还设有多个标准通用端口,可以扩展为多种设备的集成平台,完成多种数据的采集。目前本套设备已经成功进行了海试,并作为主要沉积物取样设备成功应用于多个海上调查航次,取得了一系列连续、低扰动的柱状样品,有效地提高了我国深海可视可控柱状取样的技术水平。     

厦门凤林红树林湿地自由生活海洋线虫群落的研究

2004年冬季在集美凤林类似底质类型、盐度和潮位的海湾地段4个断面,就不同红树植物林中的小型底栖动物数量和自由生活海洋线虫群落进行了研究。结果表明:海洋线虫是凤林红树林中小型底栖动物中的绝对优势类群,占到小型底栖动物的76.1%~96.3%;从丰度来看,旧区白骨壤(Avicennia marina)林中小型底栖动物的数量较少,有污水流过的光滩数量较大;4个断面共鉴定出海洋线虫37种(分类实体单元),其中新区秋茄(Kandelia candel)林中的生物多样性指数较低,旧区白骨壤林中群落具有较高的物种多样性;从出现的物种来看,新区秋茄林、旧区白骨壤林和光滩上出现的优势种和摄食功能群的类型各不相同。从4个断面13个站位进行的聚类分析和MDS标序分析结果推断自由生活海洋线虫的群落结构与不同的红树植物形成的沉积物有关。