高温钻孔测斜仪研制

针对高温高压干热岩钻井定位轨迹探测设备存在耐高温高压性能差、稳定性差、测量精度不高、电能消耗大等问题,研制一套高温钻孔测斜装置,解决高温高压多点连续钻孔测斜及测温问题。选择耐高温元器件,设计控制和测量电路;采用自动间歇供电方法,减少散热,降低功耗;设计保温探管、承压探管,利用ANSYS有限元软件对承压外管的屈服强度和保温探管的温度场与压力场进行耦合分析和校核。最后进行仿真测试和野外试验,根据测试数据表明,设备能在280℃和12 MPa高温高压环境条件下实现深井倾角、方位角、工具面向角及温度的测量。     

砂土地层圆形深基坑三维分析与测斜仪测量

介绍了铁皮坑开挖中测斜仪监测和三维有限元反分析的结果。所研究的铁皮坑为深度27 m、总直径26 m的圆形深基坑,最终开挖面以上土层以砂土为主。每个开挖阶段采用腰梁加固的咬合桩作为挡土墙对基坑进行支护。采用硬化土模型作为土体本构模型,反分析结果表明,桩墙位移的趋势与测斜仪测量的结果接近,最大位移为5.1mm。案例中胶结土的有效黏聚力c′取决于胶结砂层的厚度,约为50～200kPa。NSPT为标准贯入试验中分离式取样器打入土体30cm的锤击数。模拟结果表明,砂土模量约为1 400NSPT～2 000NSPT（单位：k Pa）,而对于胶结砂,其模量为7 000NSPT。还研究了腰梁和外部荷载对咬合桩变形和受力的影响。结果表明,外部荷载对桩墙位移具有主导作用;同时,腰梁对减少桩墙位移没有明显作用。     

JDT-6陀螺测斜仪软件GyroSProcess设计与实现

针对JDT-6陀螺测斜仪配套软件“陀螺测斜仪JDT-6”在使用过程中显露出的同时需要串、并口进行通信,仍无法脱离Windows98操作系统现象,并根据工程实践中提出的新要求采用VB6开发了适用于这款仪器的软件GyroSProcess。新软件除涵盖原功能外,还在数据通信方面将串、并两条通道合二为一个USB口或COM口;导入已有测斜数据,减少数据采集量,提高测斜作业效率;计算机自动控制绞车的运行,使数据采集过程自动化;运用对象编程技术,将测斜图件转成AutoCAD形式。介绍了新软件部分增加功能中采用的关键技术、算法。经现场试验,证明GyroSProcess软件的测量结果与旧软件结果一致,可替代旧软件而成为JDT-6陀螺测斜仪的新一代配套软件。     

基于三维数值模拟的深基坑隔断墙优化设计

作为一种保护邻近建筑物的措施,隔断墙已经开始在深基坑工程中应用,但目前对其有关参数的设计还缺乏理论指导。以某软土地区深大基坑实例为背景,利用有限元分析软件ABAQUS,建立三维有限元分析模型,土体采用修正剑桥模型,模拟开挖实际工况,深入分析了隔断墙各设计参数对保护基坑邻近建筑物效果的影响,邻近建筑物沉降计算值和实测值验证了隔断墙参数优化分析结果的合理性。研究结果表明：地表位移、建筑物的横向角变量和围护墙最大位移随着隔断墙深度的增加而逐渐减小,但建筑物横向角变量的减小幅度趋缓,隔断墙存在一合理深度;随着隔断墙的位置逐渐从基坑侧壁向邻近建筑物移动,隔断墙外侧地表横向和纵向沉降以及纵向不均匀沉降均减小,建筑物的横向角变量也明显减小。理论上,隔断墙越靠近邻近建筑物,保护建筑物的效果越好;隔断墙的平面设置范围对于邻近建筑的保护效果也有着明显的影响,一般情况下可以取邻近建筑物的范围作为隔墙的合理设置范围;隔断墙刚度对地表位移和建筑物角变量影响不大,实际工程中宜取中等刚度的隔断墙。     

新型矿用无缆钻孔测斜仪研究及应用

介绍新型矿用无缆钻孔测斜仪组成、工作方式、技术指标及关键部件设计等.通过煤矿井下钻孔使用,表明该无缆钻孔测斜仪设计合理,使用方便,精度达到测量要求.     

基于MEMS陀螺传感的测斜仪研制

针对目前矿井钻探的钻孔轨迹测量存在高温、高能耗问题,提出了间歇供电的无缆存储式测斜仪。硬件上采用MEMS陀螺仪和加速度传感器,软件上采用抗干扰、误差修正、温度补偿等校正措施。可用于地质灾害监测的成孔测量并记录方位角、倾角、工具面角、孔深等姿态参数。测量后,由上位机读出数据,显示轨迹图形。经仿真与模拟测试,该测斜仪具有功耗低、体积小、测量精度高、稳定性好等优点。     

基于PDA和蓝牙的无缆钻孔测斜仪

介绍了一种基于PDA和蓝牙的无缆钻孔测斜仪。该仪器采用三轴磁阻传感器和两轴加速度计传感器作为测量元件,适用于无磁干扰的钻孔测斜;采用自动存储方式进行数据采集,取消了测井电缆的配置;以PDA为核心,开发了基于Windows Mobile 6.0平台的测斜软件;以蓝牙代替数据线实现测斜仪和PDA的无线通讯传输。该仪器具有精度高、可靠性好、质量轻、配套设备少和操作简便等优点,极大的减轻了野外作业强度,提高了效率,同时也大幅度降低了使用单位配置成本。     

存储式随钻测斜仪的研制

针对目前广泛使用的全方位钻孔测斜仪测量钻孔轨迹存在工序复杂、工作量大的问题,研制了存储式随钻测斜仪。该仪器主要由孔口监视器和测量探管两部分组成,可用于煤矿井下水平钻孔或定向钻孔无缆式随钻测斜,随钻测量并记录钻进方向的倾角、方位角;监视器在孔口与探管同步工作并记录钻孔深度;终孔后,监视器显示钻孔三维轨迹图。     

小直径测斜仪的应用研究

介绍了研制的深孔用小直径测斜仪的构成、数据计算过程及处理原理、仪器的机械结构、测斜工艺流程及野外试验情况。     

光纤陀螺测斜仪的研制及应用

光纤陀螺测斜仪是用途最为广泛的地质钻孔测斜仪,自主寻北测量钻孔方位,可以适用于几乎所有的地质钻进工程。仪器中采用了多项专利技术,仪器具有很高的性能价格比。通过几年在各类地质钻孔中的应用,取得了产品进一步改进的信息和推广应用的经验。     

基于PNI磁感式传感器的钻孔测斜仪的研制

研制了一款基于PNI磁感式传感器和SCAl00T加速度传感器的矿用全空间钻孔测斜仪。详细论述了系统的总体结构、测量原理及传感器的电路设计;同时分析了系统的误差及其来源,给出了误差补偿模型及其补偿、标定的方法。实验结果表明：该钻孔测斜仪具有体积小、精度高、可靠性高等特点,满足工程的需要。     

三维配管软件在储运设计中的应用

以宁波瑞福特气体储运有限公司20,000m3低温乙烯终端和配套公用工程项目的设计为例,介绍了PDSOFT三维配管软件在石油化工储运中的应用。通过项目对该软件的使用过程进行较深入的描述分析、同时对该软件在石油化工储运设计中应用前景和应注意的问题进行了说明。     

某机场飞行区土工格栅加筋高边坡优化设计

土工格栅加筋土边坡是一种新型的边坡支护结构,对于提高边坡稳定性、节约工程用地、保护生态环境意义重大。为了对机场加筋高填方边坡加固方案进行优化设计,本文以某机场跑道西北角的6#高填方边坡为例,首先基于边坡的地质条件和高填方边坡的实际情况,提出3种不同边坡坡率的加筋土边坡设计方案;其次采用简化Bishop法、Spencer楔形体法以及Morgenstern-Price法分别计算在天然、暴雨以及地震工况下的边坡稳定系数;最后利用有限元法分析3种加固方案下的加筋土边坡在天然工况下的变形特征以及筋材轴力分布规律。结果表明：3种设计方案在天然、暴雨以及地震工况下均能满足边坡稳定性要求,贴坡填筑的多级加筋土边坡的筋材轴力分布规律沿着竖向呈现锯齿状分布,最大筋材轴力在每级边坡的坡脚处突变增大。与加筋土缓坡（坡率1∶1.5）设计方案相比,加筋土挡墙（坡率1∶0.25）在坡高、筋材使用量、护坡面积以及挖填方量等方面均有明显减小。综合考虑稳定性、工程造价以及施工周期,采用加筋土挡墙的设计方案更合理。     

基于倾角仪与测量机器人的异形桥变形监测研究

为研究影响异形结构桥梁变形的因素,分析不同测量手段反映异形桥变形的灵敏度,以吉林省延边朝鲜族自治州安图县二道白河镇美人松空中廊桥公园内空中廊桥为例,采用倾角仪和测量机器人联合的方式,在顾及荷载、风向和风速的作用下,测定廊桥的倾斜角和位移量,获取两套独立观测数据。通过正交试验分析荷载、风向和风速对廊桥倾斜程度的影响,并通过灵敏度试验分析两种测量手段反映廊桥变形的灵敏度。研究结果表明,倾角仪和测量机器人都能较高精度地反映廊桥变形且数据相近,倾角仪反映廊桥变形灵敏度更高,廊桥变形主要受荷载和风速影响。     

基于SolidWorks二次开发的钻机零件参数化设计

随着各种形式的钻机在工程中得到广泛的应用,先进的钻机设计方法对钻机的跟进发展尤为重要。基于SolidWorks二次开发技术,提出了钻机零件参数化设计的思想;以岩心钻机卡盘为例,论述了岩心钻机关键零件结构参数化设计的具体步骤。该方法在Visual Basic程序生成的基本参数计算的用户界面上输入已知的参数,可以完成卡盘基本参数的自动计算,在卡盘参数化设计的用户界面上输入钻杆直径就能够在SolidWorks系统中生成卡盘的各零件结构图及其总装配图,实现钻机卡盘参数化设计的要求。此设计方法为钻机整体实现参数化设计奠定了基础。     

非开挖水平定向钻进软件设计研究

轨迹设计是非开挖水平定向钻进管线铺设施工的关键。本文应用动态规划原理, 对轨迹最优化设计进行了深入研究。根据工程实际需要, 设计出一套水平定向钻进软件, 实现了轨迹最优化设计、施工图设计、竣工图处理、施工记录表填写及轨迹查询等功能, 集设计、优化、出图于一体。实践证明, 该软件能很好地满足水平定向钻进工程的要求。     

基于遗传算法的抗滑桩优化设计

抗滑桩由于其桩位布置灵活、施工比较方便、治理效果可靠,是滑坡治理工程中广泛采用的一种抗滑措施。一直以来抗滑桩设计都是沿用手工查表计算的方法,采用这种传统的抗滑桩设计方法不仅增加了工程师繁重的计算工作,而且很难实现优化设计。文章在对抗滑桩的工作机理进行分析的基础上,讨论了影响抗滑桩经济性的主要因素,以抗滑桩的截面宽、高和长度为基本要素,建立了抗滑桩优化设计的数学模型,并采用遗传算法进行求解。最后对一个工程实例用传统设计方法和优化设计方法所得的结果进行了比较,结果表明,对抗滑桩进行优化设计不仅能减轻工程设计人员的工作量,还可以在满足安全的条件下明显的降低工程费用,在滑坡治理工程中具有一定的实际意义。     

基于遗传算法的深层搅拌桩优化设计

将遗传算法应用于深层搅拌桩优化设计中,以单位面积内深层搅拌桩的水泥用量为优化目标函数。全部约束条件均按相应规范的要求给出,并针对传统遗传算法优化设计时遇到的诸如计算量大、早熟收敛等问题,提出了相应的改进策略,利用Visual C++编制了计算程序,通过实例证明了所提优化方法的有效性。     

基于三维有限元法的巷道影响特征

在矿井瞬变电磁法探测中,巷道空间对探测结果存在影响,不利于探测资料的解释。采用三维有限元法,通过建立地质模型模拟了有无巷道时瞬变电磁场的分布情况,绘制了10 us和0.1 ms时刻有无巷道以及巷道不同长度和高度下XOZ平面磁场强度等值线分布图。结果表明：磁场在高阻区扩散速度比低阻区慢;巷道长度的变化对巷道长度方向磁场分布影响较大;巷道高度的变化对巷道上下方磁场分布影响较大。巷道空间在早期对磁场分布影响较大,晚期则影响不大,这为探测资料异常的解释提供了理论依据。