ESD-70型环保取样钻机的研制

随着工业经济的发展,给人们带来生活的便利及物质享受,但同时也不可避免地带来了一些环境问题,土壤、水、空气污染,这给人们的生活及生存带来了危害。为了取样检测土壤的污染程度及为后面的治理提供科学的依据,研发了集取样及治理一体化的ESD-70型环保取样钻机。该钻机采用液压油缸加压和提升,比传统链条等方式更稳定;可实现多角度倾斜作业,开合式操纵柜,无线遥控电液控制;整体结构紧凑,橡胶履带式自动行走,动力头冲击力强,可以满足0~30 m深度的土壤取样工程需求。钻机直推式钻进取样,为双层管取样,样品直接到达内部样品管,可有效保持土壤原状性。本钻机还可用于简单的土壤旋喷治理,一机多用。本机操作简单,安全性高,性能稳定,效率高,可以大幅降低土壤取样人员的劳动强度。     

TGQ背包式取样钻机的研制

目前在普查踏勘阶段,地质工作者要求随时随地取样,迫切地需要迁移便捷、快速钻进、高效高质的便携式取样钻机。本文介绍了研制的TGQ背包式取样钻机的参数、特点及试验情况。该钻机体积小、质量轻、结构设计合理,具有高、低两挡转速,可以实现金刚石钻进、螺旋钻进工艺,可以进行斜孔钻进取心,可以解决复杂地层的取样问题。钻具采用高强度的材料,钻杆采用插装式快速连接结构,提高了加减钻杆的效率。钻机的研制打破了国外背包式轻便钻机对我国市场的垄断。     

TGSD-50型声频振动取样钻机的研制

声频振动取样技术是近年发展速度较快的适用于土壤环境地质取样的新型取样技术,是利用声频振动头（激振器）内对称分布于钻机输出轴两侧的两个激振锤同步旋转产生的高频振动力（50~200 Hz）振动钻杆或外套管钻进。主要介绍了TGSD-50型声频振动取样钻机的结构设计、主要技术参数和特点。     

Geoprobe直推式土壤钻机在涌砂层中的应用

本文介绍了Geoprobe7822DT、Geoprobe 8040DT、Geoprobe 3230DT三种型号直推式土壤钻机的结构、主要特点和应用情况,并与其他类型功能相近的取样钻机的使用效果进行了对比,分析了Geoprobe直推式土壤钻机在涌砂层钻进中存在护壁功能不足、整体稳定性较差、钻杆易损等主要问题,并对直推式土壤钻机后续的改进和使用提出了建议。     

刘长营环境科学钻探取样技术研究

针对环境取样的高取心率要求,利用SDR-100型全液压声频振动钻机结合压卡式钻具,完成了刘长营环境科学钻探取样。主要介绍了钻进工艺以及取样过程中遇到的问题,并给出了解决方案,最后对环境取样技术进行了展望。     

QY-3型轻便取样钻机的研制

QY-3型轻便取样钻机是为满足地质大调查的需要而研制的。介绍了其主要结构、功能特点、技术参数及设计思路，并对离合器的相关计算进行了分析。最后介绍了钻机的试验情况及需要改进的地方。     

QK系列多功能取样钻机的研制

介绍了QK系列多功能取样钻机的类型、基本结构以及性能特点。该系列钻机在实际应用中,体现了结构设计合理先进,较好地突出了＂轻便、快捷、高效＂的特点与优势。     

DR-150型全液压履带取样钻机的研究

为解决区域地质、环境地质及农业地质填图工作,特别是在钻探验证工程中孔位浅,分布散等问题,设计一款新型的适合于工地常搬迁、快速迁移的集成化、模块化轻便取样钻机,其需具有能更好的解决工程施工中存在的问题、提高钻探施工质量和效率、实现钻探设备的整体搬迁和多种钻探工艺组合配套施工工艺等优点。     

轻便无水取样钻机研制与试验

根据缺水地区钻探取样的实际需求,进行了无水取样钻机的研制与现场试验。本文介绍了无水取样钻机的研制过程和技术要点以及整机的特点和钻杆钻具的设计,并对功率和凿入效率进行了计算。经过野外试验和改进,最终实现了单人背负的无水钻进取样工作。     

全液压车载钻机在缺水地区化探取样中的应用研究

针对干旱、半干旱地区缺水的特点,结合化探取样的要求,采用全液压车载钻机空气潜孔锤钻进工艺。结合车载钻机在西北部地区化探取样工作中遇到的问题,由此采取的有效措施、总结取得的经验成果,为该地区工作的进一步开展提供一些参考;同时使空气正反循环工艺在浅层取样的应用上更加完善,更加成熟,给本行业的工程技术人员提供一些思路。     

CBQ-30A型轻便取样钻机的研制与应用

为解决特殊浅覆盖地层取样难题,有针对性地研制了CBQ30A型轻便取样钻机。介绍了CBQ30A型轻便取样钻机的各主要模块结构：轻巧型动力机、闸块式离合器、自主专利换挡机构、简化式水龙头和便拆式传动机构。该款钻机已通过多地生产性验证,基本满足了绿色勘查的需求,对浅层取样钻探技术推广有较好的促进作用。     

ZDY1450LG型全液压坑道钻机及其关键技术

针对松软煤层螺旋钻进中大转矩工况下转速较低、孔内排粉不利、限制钻孔深度的问题,研制了一种高转速、长行程的ZDY1450LG型全液压履带钻机。叙述了该钻机新设计的常闭式氮气液压卡盘、伸缩缸式给进装置、防卡钻保护功能、变幅调角装置、螺旋钻杆扶正装置等关键技术。通过型式试验和工业试验验证表明,该钻机具有调整孔位和操作简单、运输方便等优点,且各关键部件设计合理,可靠性强,能提升钻机性能,提高钻进效率,减少钻孔事故。     

15 000 N·m大功率定向钻机关键技术研究

基于本煤层超长距离定向钻孔和顶板高位大直径定向钻孔施工对钻机的实际需求,以及复合定向钻进技术对于钻机的功能配套问题,提出了采用模块化方式对大功率定向钻机进行功能开发的技术思路。针对大功率配套、大能力输出和产品紧凑布局设计存在的矛盾,对15 000 N·m大功率定向钻机的总体布局设计、大能力回转器与托板分析、大开口夹持器设计、动力与液压系统设计、关键部件的模块化设计等关键技术进行研究,并对钻机进行了负载性能测试,钻机的各项性能参数达到设计要求。钻机的设计可有效提高各类瓦斯抽采钻孔施工效率,对于煤矿瓦斯的综合治理和降本增效具有明显作用。     

Geoprobe直推钻机在城市水土环境地质调查中的应用

为进一步查明某大型废弃工矿场地水土环境影响范围和程度,对其影响区进行详细的水土环境质量综合调查,基本查明“起步区”范围内土壤和地下水所受污染状况,进行风险评价并提出土地使用的初步对策与建议。设计水土环境取样钻孔386个,钻探工作量4180 m,要求定位采集土壤和地下水原状样品,以判定地层结构、含水层结构、岩土体力学等关键参数以及场地内土壤的垂向污染特征、污染深度和地下水坏境质量现状。为保证工程质量,采用了美国Geoprobe Systems(地探系统公司) Kejr分公司的Geoprobe系列直推钻机,采用静压或锤击不提钻取土法无水钻进、静压或锤击提钻取土法无水钻进和静压或锤击提钻临时取水钻进方法,有效解决了砂土层液化和钻孔涌砂而造成的取样量不足和样品扰动、污染等问题。本文对其设备、钻具、工艺方法及应用进行了介绍、分析。     

国内外土壤环境调查声波钻机研究进展及发展探讨

主要论述了声波钻进技术在理论以及应用方面的研究进展。阐述了声波钻进技术的发展历程;其次调研并对比了国内外声波钻机代表机型,分析得出国内同类钻机存在的不足。分析了声波钻机在土壤环境调查中的应用,可满足不同地层的连续完整原位弱扰动采样要求。探讨了声波钻机研发方向,如高频声波动力头双振子结构和复合橡胶减振材料的研发,以稳定达标150 Hz高振频并增强动力头寿命;抗疲劳、抗冲击铬钼合金材料的研发,以解决高振频下钻具疲劳损伤问题;故障诊断识别和自动修复、远程无人化操作和挥发性有机污染物在线监测系统的研发,以提升高频声波钻机的智能化和自动化水平。     

砂土卵石地层高频冲击直推半合管取样工艺应用研究

地层的取样质量决定了污染场地调查的准确性,获取无污染、无扰动、结构完整且取心率要达到一定要求的样品对于环境取样具有十分重要的意义。砂土卵石地层软硬交错、结构松散,造成取样率低、样品结构易破坏、钻进取样效率低等问题。本文采用高频冲击直推钻机,配合半合管取样钻具,以乌海市重点行业企业某化工园区的污染详查工作为例,介绍了高频冲击直推半合管取样工艺及其应用效果。该工艺在砂土卵石地层中岩心采取率达85%以上,样品原状性好,为后期该类地层的钻探取样提供了可靠的参考依据。     

煤矿井下坑道钻机电控自动化技术研究

为顺应煤矿井下钻探装备自动化、智能化发展方向,根据煤矿井下坑道钻机特点,研制了一套钻机电控系统,实现了钻机远程控制、参数监测、工况判断和安全互锁等功能,并在钻机单动控制基础上进行了钻机自动钻进和自动起钻技术研究,大大提高了煤矿井下钻机自动化程度。地面功能性试验与现场工业性试验表明：设计的电控系统功能性、实时性和可靠性满足使用要求。研制的钻机电控系统配套在钻机上,可提高钻机自动化水平,更好地保障了施工人员和设备的安全,对推动煤矿井下钻机智能化发展有积极作用。     

Effect of sampling plan and trend removal on residual uncertainty

ABSTRACT

The ground is one of the most highly variable of all engineering materials. As a result, geotechnical designs depend upon a site investigation to estimate the ability of the ground to perform acceptably. For example, when a shallow foundation is being proportioned to avoid a bearing capacity failure under a certain applied load, the frictional and cohesive properties of the ground under the foundation must first be estimated through a site investigation. Questions which arise are: How does the quality and intensity of the site investigation affect the design? Is more investigation cost effective? If the site is sampled at one location and the foundation placed at a different location, how does this mismatch affect the target design and the reliability of the final foundation? By modelling the ground as a spatially variable material, questions such as the above can be investigated through Monte Carlo simulation and sometimes theoretical probabilistic models. Using such tools, this paper looks specifically at how the intensity (frequency and spatial distribution) of a site sampling plan, and how the samples are used, affects the understanding of the ground properties under a foundation. Interestingly, it is found that removing the sample mean outperforms removing the best linear unbiased estimate (BLUE) when the actual field correlation length is small but the BLUE correlation length is assumed equal to the field size. Recommendations are made regarding number of samples and the type of trend to best characterise the field.

Abbreviations: BLUE: best linear unbiased estimate; MCS: Monte Carlo simulation; LAS: local average subdivision