与医用CT配合使用的冻土三轴仪的研制与应用

针对适用于低温环境下的配合医用CT实时扫描的冻土三轴仪的不足,研制了新的冻土三轴仪,介绍了其组成及其研发过程中需要克服的技术难点。利用该装置可以完成低温环境下试样的三轴加卸载试验,配合医用CT机时可实现整个力学过程的实时动态扫描。进行了冻结兰州黄土三轴加载实时CT扫描试验,试验结果表明,新研制仪器的各项参数均能满足冻土试样在三轴压缩和卸载过程中的实时CT扫描条件,也能够得到的不同载荷条件下的高质量细观结构CT图像,文中对试验结果进行了分析和讨论。该装置的成功研制为建立细观结构和宏观力学性质之间的联系提供一种新的技术手段。     

基于工业CT扫描的岩芯裂缝结构表征

为了研究泥页岩中裂缝的发育特征,利用工业CT技术对句容盆地的页岩岩芯进行扫描,并使用数字处理技术对页岩的CT扫描图像进行分析,通过VGStudio MAX对CT扫描数据进行重建体模型及裂缝提取,更好的在三维尺度上研究不同矿物组成成分的页岩中裂缝的结构和发育情况及工业CT扫描图的区别。结果发现岩芯中主要存在两组不同走向及倾角的裂缝,一组高角度裂缝,倾角约为70°~90°;一组低角度裂缝,倾角约为30°~40°。依此推测句容盆地在志留纪鲁丹阶以后至少经历两次构造运动。对比不同的矿物组成成分的页岩研究发现,当岩石样品的矿物组成密度差别越大时,工业CT扫描就会越清晰;当岩石样品颗粒度越大时,扫描的效果就会越明显。     

适于CT试验的动态加载设备研制及其应用

研制了与医用CT配套的便携式实时动态加载设备。该设备由加载主机、作动器、数字测控器3部分组成,拉、压最大出力为100 kN,频率为5 Hz,可以进行冲击、三角波、正弦波下动态拉、压试验。同时,利用新研制的加载设备对一级配混凝土进行了正弦波压缩荷载条件下的CT试验,获得了清晰的混凝土试件在动荷载作用下裂纹的开裂、扩展、贯通的全过程CT图像,结果表明所研制的加载设备为混凝土类脆性材料的动力CT试验奠定了基础。     

钢管混凝土叠合柱弹性波CT空洞与脱空缺陷检测分析

钢管混凝土叠合柱是在钢筋混凝土柱中部设置钢管混凝土的一种叠合构件,其缺陷检测已是工程检测领域面临的重要问题。弹性波CT技术是一种发展迅速的工程无损检测技术,能够直观、准确地显示出物体的内部缺陷。针对影响叠合柱性能的空洞与脱空缺陷,探索了弹性波CT无损检测技术,设计了带空洞素混凝土柱、带空洞叠合柱、带脱空叠合柱三个试件,并开展了叠合柱弹性波CT缺陷检测试验。研究结果表明,弹性波CT能够有效地检测叠合柱的空洞与脱空缺陷,填补了叠合柱缺陷检测领域的空白。     

应用CT扫描研究非饱和砂土中污染物的迁移规律

应用CT扫描技术对两种稳定非饱和状态的砂土试样分层进行扫描,得到不同深度CT扫描层图像,采用Image J图像处理软件将CT图像转化为CT数均值,然后在稳定非饱和试样中分别间断性连续注入污染物KI溶液,测定不同时间间隔CT扫描图像,计算注入污染物先后扫描图像结果的差值,建立CT数均值和污染物迁移之间的关系,研究污染物在非饱和砂土中的运移特征,得出非饱和砂土中污染物浓度随时间和深度的变化规律,对研究其他介质中污染物的迁移具有重要的指导作用。     

新CT技术在恐龙蛋化石扫描中的应用与发现

恐龙蛋化石是探索恐龙起源和演化的重要研究材料, 由于恐龙蛋化石的珍贵性, 对其进行实体解剖的可行性较小, 应用医学界CT扫描技术于恐龙蛋化石的内部形态研究具有特别的意义。早期部分学者已应用CT扫描对恐龙蛋化石进行了有益尝试, 绝大多数均显示恐龙蛋化石内的胚胎结构由于成岩作用未被保存下来, 仅有少数报道保存了恐龙蛋胚胎结构, 但也因当时CT扫描技术不完善, 结果不明确、图像不清晰等可能存在着一定问题。本次研究利用第二代双源CT(SOMATOM Definition Flash CT)以1 mm层厚, 1 mm间距对长安大学地质博物馆馆藏18枚恐龙蛋化石内部结构进行研究, 测出恐龙蛋内部各部分的密度分布数据, 发现仅有一枚标本卵壳与原生质之间存在规则的空腔, 可能保存了恐龙蛋胚胎的原始结构。     

模型试验柔性均布压力加载系统研制及其应用

地质力学模型试验均布压力精确加载是保证试验精度的前提。为此研制了一种新型柔性均布压力加载系统,该系统主要包括液压自动控制系统和柔性均布压力加载装置。液压自动控制系统操作方便,可实现计算机自动控制12路压力精确伺服加、卸载和长期稳压。柔性均布压力加载装置由液压油缸、球铰、刚性推力器和柔性传力橡胶垫块等组成,采用数值方法确定柔性橡胶的厚度为50 mm。该系统应用到表面不平的模型加载中并与刚性加载进行了对比。试验结果表明,柔性均布压力加载系统相对于刚性加载效果显著,模型内应力场均匀程度取决于橡胶传力垫块的邵氏硬度、加载应力大小和距表面深度。邵氏硬度小的橡胶柔性加载模型内应力场更均匀;且模型应力场随加载应力增大趋于均匀。模型内应力场距加载表面越远越均匀,柔性加载使距加载表面130 mm以下应力场基本保持均匀状态。试验表明,柔性均布压力加载系统有利于提高模型试验加载精度,具有广泛的应用前景。     

地震波CT在注浆效果检测评价中的应用

地震波CT(Computerized Tomography)是一种信息量大、分辨率高的地球物理方法,非常适用于工程地质勘查。注浆充填是近几年来应用较多的一种采空区治理方案,由于采空区注浆治理后,其浆液位置和加固效果具有较大的不确定性,因此难以通过传统的取样、密实度等方法进行质量检测。地震波CT以其自身的优势成为了一种注浆质量检测的合适选择,并在实际应用中取得了良好的效果。     

CT检测技术在岩石加卸载破坏机理研究中的应用

利用专用的与CT机配套的三轴加载实验设备,采用CT实时试验的手段, 对连续加载试验条件下和卸围压应力作用下砂岩破坏细观机理进行了对比研究. 结果表明, 岩石的卸荷损伤演化破坏具有突发性.     

声波CT在基桩检测及桩基勘测中的应用

从实践的角度介绍声波层析成像的原理、数据采集与处理方法。为保证反演精度,提高原始数据质量,特别强调慎重选择震源、记录仪器、传感器,以及合理选择采集参数与成像参数,并通过实例介绍声波CT在基桩检测及桩基础勘测中的应用。     

基于CT无损扫描技术的冻土内部物质研究现状与分析

CT无损动态扫描技术在土壤领域的成功应用,为冻土内部结构及变化的定量化研究提供了有效手段。通过总结和分析现有关于冻土的基于CT断层扫描图像的研究成果,阐明CT扫描技术在冻土研究中的4个关键环节,即冻土样本的制备、冻土CT图像的获取、冻土CT图像处理及分析,并指出在现有CT技术条件下冻土研究中存在的问题,针对性提出了将先进的图像处理技术与高效的图像分析手段和冻土研究相结合的解决方案,为冻土内部结构的定量研究与分析提供技术指导,进而为CT无损动态扫描技术在冻土领域的广泛应用奠定基础。     

冻土初始与附加细观损伤的CT识别模型

采用冻土附加损伤的概念, 给出了冻土在受载荷作用下产生的微裂纹与CT数之间的关系, 冻土密度与CT数以及冻土内部损伤量与CT数间关系模型, 并进行了讨论. 采用干土压实饱和的方法制作了无损冻土试样, 建立了冻土初始损伤的计算模式, 用该模式计算了不同冻土试样的初始损伤, 并以饱水分层压实试样为例计算了加载过程中的微裂纹损伤.     

结构扫描雷达对钢筋混凝土构件的三维切片成像

基于结构扫描雷达网格测线的数据采集方式,提出了一种用于钢筋混凝土构件的三维切片成像算法。先用克希霍夫偏移进行聚焦处理,使反射波自动归位到其真实空间位置;再进行三维插值,从少量的测量数据获得重建目标空间的足够信息;最后对两方向的数据信息融合,增强目标反应,减小噪声干扰,提高检测效率。对实验台和实际建筑的检测验证了该算法的有效性和可行性。结果表明,通过对结构扫描雷达数据的三维切片成像,能更加全面而细致地了解钢筋混凝土构件的内部准确信息,使用的算法能清晰分离出点目标和横、纵方向的线性目标,为雷达图谱的解释提供了可靠的方法和依据,对相关检测工程和质量鉴定具有重要意义。     

利用CT扫描技术进行冻土研究的现状和展望

介绍了CT扫描技术的特点, 回顾了利用CT扫描试验进行冻土研究的历史和现状, 包括研制与CT配套使用的用于冻土的辅助设备、 利用CT数进行冻土内部结构变化分析、 利用CT数定义损伤并进行损伤演化研究、 利用CT图像进行细观结构分析等, 总结了冻土研究领域的代表性成果. 最后, 指出在现有的技术条件下利用CT扫描技术进行冻土研究所遇到的问题、 以及可能的解决办法. 其中, 着重介绍了高质量CT图像的获取、 CT数的变化与冻土试样感兴趣区域内的各组分变化的联系、 冻土CT图像的数字化处理方向. 结果表明: CT扫描技术是现阶段对冻土内部细观结构进行无损检测的最理想有效的技术之一, 借助辅助设备及图像数字化处理, 势必对冻土领域的研究发展起到更大作用.     

便携式X射线荧光分析仪的研制与应用

采用Si-PIN高分辨率探测器，研制了2408道X射线荧光分析仪，其体积小、重量轻、携带方便。能量分辨率为203eV/Mn Kα；稳定性为5％（8h）；配备了专门的、操作简便的软件系统。在地质和矿物样品中分析中进行了应用，与封闭正比计数器X射线荧光分析仪相比，检出限降低了一个数量级。     

声波CT技术的应用

文章通过3个实例,说明声波CT技术在工程勘查、金属矿探测、油气储层描述领域中的实际应用效果.     

基于CT扫描的煤岩孔裂隙表征

煤岩中孔隙与裂隙的结构、形态等特征直接影响煤层气在煤层中的聚集和运移。为对煤岩中孔裂隙类型及孔裂隙的空间分布进行表征,选取宁武盆地中煤阶煤岩,利用微CT扫描技术对煤岩进行扫描获得CT图像,运用FDK算法重建煤岩的灰度图像并基于宏观孔隙度值对灰度图像进行二值化分割,对CT图像中的微裂纹目标进行了识别;利用CT扫描获得的图像依据煤岩中基质、孔裂隙及矿物组分均表现出不同的CT值分布,实现了煤岩中孔裂隙的三维建模,对煤岩中孔裂隙的尺度以及空间分布进行综合表征。研究成果为后期研究煤岩中气体吸附-解吸-渗流的多尺度过程奠定了基础。     

基于锂离子电池储能技术的便携式钻机研制与应用

锂离子电池作为现代文明中重要的能量载体被广泛且大量地使用。浅层钻探是一种重要的浅表层调查取样手段,将锂离子电池储能技术应用于便携式钻机的研发,可解决山区、林草区等特殊地貌区防火期内调查取样的难题,实现浅钻调查零碳排,助力绿色勘查发展;本文重点介绍了锂电池电动钻机的技术参数、特点及试验情况,该机型具有体积小、质量轻、无噪音、无污染,主要钻进参数可显示、可调控,钻进数据可采集、可存储等特点,锂离子电池储能技术在便携式钻机中的应用为浅钻装备数字化、信息化和智能化发展奠定了基础。     

单轴条件下砂岩三维破裂过程的CT观测

岩石破裂过程研究一直是岩石力学专家关注的重要问题。本文采用特制的三轴压力仪与医用西门子SOMATOM -plusCT扫描仪结合 ,对砂岩进行了室内单轴压缩试验。通过对砂岩的CT图像和密度损伤增量与应力关系曲线分析 ,结果显示 ,砂岩的破裂演化过程可分为初始损伤的压密、裂纹出现扩展、裂纹归并分岔、裂纹重分岔扩展以及裂纹惯通宏观破坏等五个阶段。在初始损伤的压密阶段 ,砂岩的密度损伤增量为正值 ,速率也为正 ;在裂纹出现扩展阶段 ,砂岩出现局部密度损伤增量减小 ,并随应力增加而由正值转为负值 ,速率也由正变负 ;在裂纹归并分岔阶段 ,砂岩的密度损伤增量全为负值 ,速率也变快 ;在裂纹重分岔扩展阶段 ,砂岩的密度损伤增量继续变负 ,但速率变慢 ;在裂纹惯通宏观破坏阶段 ,砂岩的密度损伤增量继续变负 ,速率变的更快。