WM-1型负压计的研制及其初步应用

地矿部水文地质工程地质研究所水文地质实验中心试制成WM-1型负压计后,许多兄弟单位对此表示了关注,纷纷要求购买这种负压计或获得这种负压计的详细技术资料。现将WM-1型负压计的研制及其初步应用情况发表如下,以供各需用单位自行加工使用时参考。     

利用液压应力计直接测定软岩应力的模型试验研究

通过对各种地应力测量方法的对比研究,格鲁兹(Glotzi)压力盒的考查,模拟材料的试验研究,和CYG-00型液压应力计与试件加压方向成不同夹角(0°、45°、90°)的模拟试验,我们首次提出了采用“液压钻孔应力计”直接测定软岩应力的方法和原理。本文介绍液压钻孔应力计的结构原理、使用方法和模拟试验结果。     

包气带土壤水分势能剖面与水分运动状况浅析

自负压计问世，对土壤水存在的形式，土壤水分运动的变化，为从能态方面研究提供了方便，补充了含水量法研究土壤水分运动的不足，加深了人们对土壤水分运动的认识。本文就是我们在多年的观测实践中，利用负压计测出的土壤水分势能资料，对蒸发与下渗两种不同型态的土壤水分运动状况作了简要的分析。     

真空负压静力试桩方法关键技术试验研究

现有的静力试桩方法主要有堆载法、锚桩反力架法和自平衡法3种,且各自都存在明显的不足,为了弥补传统基桩静载试验的不足,设计并加工了一套能在工程实践中应用的真空负压静力试桩的反力装置,并进行了原型桩堆载和真空负压静载试验。在试桩上安设了钢筋应力计、桩底土压力盒和桩底位移杆监测传感器及装置,借鉴了地基真空预压排水预压密封系统的措施,形成了有效的密封反力系统。分析了试桩在加载过程中的Q-s曲线、s-lgt曲线、轴力、侧阻及端阻的分布规律,试验表明,桩侧摩阻力的发挥与抽真空过程密切相关。由于负压平台的刚度、压力传递和密封效果原因,真空负压最大加载量级与理论值存在一定差距,针对上述问题提出了相应的解决方案和改进措施。     

“土壤水的开发利用技术研究与推广”科研项目通过野外验收

中国地质调查局华北地区项目管理办公室组织的 7人野外验收组 ,于 2 0 0 1年 1 1月 2 5～ 2 6日在河北衡水对河北地质调查院和中国地质大学 (武汉 )地质调查研究院共同实施的“土壤水的开发利用技术研究与推广”项目进行了野外验收。野外验收组在认真听取项目组系统汇报的基础上 ,全面检查了该项目的各类原始资料、图片、录像、电子文档等 ,并对衡水土壤水利用试验场试验田块、试验处理、观测竖井和负压计、中子管的设置及中子仪观测等进行了现场检查。通过认真检查、质疑和审议 ,验收组认为 ,该项目原始资料齐全 ,试验监测资料翔实可靠 ;项…     

云南滇池流域强烈灌溉条件下西芹大棚土壤水分动态特征

利用TRIME-T3型TDR仪土壤含水量测量系统和WM-1型负压计系统现场监测了强烈灌溉条件下整个作物生长期西芹大棚土壤水分、土壤负压(基质势)的动态变化;研究表明,不同深度土壤含水量受强烈灌溉的影响程度不同,0.3 m深度处受影响最大,1.0,2.0 m深度处受影响最小;受灌溉的影响,0.3,0.6,1.0 m深度处负压有所波动,其中0.3 m深度处负压的波动幅度最大;2.0 m深度处的土壤一直处于"饱和-非饱和"两种状态的转换之中;在地下水埋深为2.0 m左右,且上部土层的渗透性较差(饱和渗透系数仅为0.04 m/d)的情况下,地下水水位受灌溉的影响极小.     

“П”型钻架设计中的几个理论问题

本文针对“Ⅱ”型钻架的结构特点,介绍了用SAP6程序进行“Ⅱ”型钻架优化辅助设计的步骤及方法。结合天津探矿机械厂生产的SPC－600R型钻机“Ⅱ型钻架的研制工作,用会话型计算机辅助设计系统设计制做了一种新型“Ⅱ”型钻架。接着对该钻架结构进行了静动力特性试验研究。对比改型前后两种钻架结构的静力试验结果,证明改型后钻架重量可降低2．5%,承载能力可提高50%。最后,根据模型试验结果,分析讨论了(1)横格刚度的计算及在“Ⅱ”型钻架设计中的意义;(2)前支腿的局部稳定性计算;(3)钻架自振频率的计算方法等理论问题     

真空负压静力试桩方法关键技术试验研究

现有的静力试桩方法主要有堆载法、锚桩反力架法和自平衡法3种,且各自都存在明显的不足。为了弥补传统基桩静载试验的不足,设计并加工了一套能在工程实践中应用的真空负压静力试桩的反力装置,并进行了原型桩堆载和真空负压静载试验。在试桩上安设了钢筋应力计、桩底土压力盒和桩底位移杆监测传感器及装置,借鉴了地基真空预压排水预压密封系统的措施,形成了有效的密封反力系统。分析了试桩在加载过程中的荷载-位移（Q-s）曲线、位移-时间（s-lgt）曲线,以及轴力、桩侧摩阻力和桩端摩阻力的分布规律。试验表明,桩侧摩阻力的发挥与抽真空过程密切相关。由于负压平台的刚度、压力传递和密封效果原因,真空负压最大加载量级与理论值存在一定差距,针对上述问题提出了相应的解决方案和改进措施。     

基于3D-ILC含偏心内裂纹SCB断裂特性研究

断裂力学是各行业的基础学科之一。半圆弯拉试验(SCB)为该领域经典实验,目前含裂纹的SCB研究多为底部切口等表面裂纹或穿透型裂纹研究。内裂纹和内部类裂纹缺陷是材料的固有属性,但是对于SCB内裂纹扩展规律研究较少。基于3D-ILC技术(对表面无任何影响的情况下,凭空生成任意参数的纯内裂纹),在SCB试样中生成内裂纹,对含内裂纹试样进行SCB试验,对裂纹生长过程、应力双折射规律、Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ型裂纹扩展面、破坏形态、宏微观断口特征等进行分析,开展数值模拟,得到裂纹尖端K_Ⅰ,K_Ⅱ,K_Ⅲ分布规律及扩展路径,与物理试验一致。结果表明:(1)基于3D-ILC的SCB内裂纹及Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ型扩展断裂规律明显,3D-ILC为断裂力学中的内裂纹问题研究提供了有力工具;(2)应力云纹在内裂纹处显示应力集中,SCB整体云纹在内裂纹处发生明显变异;(3)SCB试样从预制裂纹处发生压剪型起裂,发生Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ型裂纹扩展,分为光滑区和撕裂区,持续生长转变为动态断裂进而破坏,动态断口存在裂纹分叉出现雾化区、羽毛区特征;(4)根据M积分和最大周向应力准则,对试样进行了数值模拟,得到了试样内裂纹尖端K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ分布规律及扩展路径,与试验结果一致。结论与成果对断裂力学领域的SCB试验、内裂纹、Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ型断裂问题、裂纹扩展路径模拟问题的研究,具有重要意义。     

南宫非饱和带水份运移机理研究试验场

地质矿产部水文地质工程地质研究所新建的非饱和带水份运移机理研究验场,位于河北省南宫地下水库中心试验区,试验面积5000平方米,分为自然植被和作物种植两个区及应的附属设施。 区内设置中子水份仪、负压计观测井,潜水、承压淡水、承压成水测孔组等。在联合国开发计划署支助     

离心模型试验中微型土压力盒土压力测定

土压力作为离心模型试验中重要测试参数,受土压力盒的性能、离心机数据采集系统稳定性及外部环境等多种因素的影响,准确的测量土压力较为困难。土压力盒作为土压力测试元件,其性能对土压力测量准确性有直接影响。为获得较为准确的土压力测试数据,结合离心机数据采集系统,选择两种常见的电阻应变式土压力盒。通过标定试验得两种土压力盒砂标系数均小于出厂标定系数,Ⅰ型偏小64.75%,Ⅱ型偏小18.77%,Ⅱ型土压力盒同出厂数据的重合度比Ⅰ型好;在研究墙高10m～30m类扶壁式挡墙侧向土压力分布的离心模型试验中,同Ⅱ型土压力盒相比,Ⅰ型存在按出厂系数测得数据失真、灵敏度低和稳定性差的缺点。标定试验和离心试验结果表明,接入自行组建的数据采集系统的Ⅱ型土压力盒比接入静态应变数据采集系统的Ⅰ型土压力盒性能更佳。     

离心模型试验中微型土压力盒土压力测定

土压力作为离心模型试验中重要的测试参数,受土压力盒的性能、离心机数据采集系统稳定性及外部环境等诸多因素的影响,准确地测量土压力较为困难。土压力盒作为土压力测试元件,其性能对土压力测量准确性有直接影响。为获得较为准确的土压力测试数据,结合离心机数据采集系统,选择两种常见的电阻应变式土压力盒。通过标定试验得出两种土压力盒砂标系数均小于出厂标定系数,Ⅰ型偏小64.75%,Ⅱ型偏小18.77%,Ⅱ型土压力盒与出厂数据的重合度比Ⅰ型好;在研究墙高10～30 m类扶壁式挡墙侧向土压力分布的离心模型试验中,与Ⅱ型土压力盒相比,Ⅰ型存在按出厂系数测得数据失真、灵敏度低和稳定性差的缺点。标定试验和离心试验结果表明,接入自行组建的数据采集系统的Ⅱ型土压力盒比接入静态应变数据采集系统的Ⅰ型土压力盒性能更佳。     

离心模型试验中微型土压力盒土压力测定

土压力作为离心模型试验中重要测试参数,受土压力盒的性能、离心机数据采集系统稳定性及外部环境等多种因素的影响,准确的测量土压力较为困难。土压力盒作为土压力测试元件,其性能对土压力测量准确性有直接影响。为获得较为准确的土压力测试数据,结合离心机数据采集系统,选择两种常见的电阻应变式土压力盒。通过标定试验得两种土压力盒砂标系数均小于出厂标定系数,Ⅰ型偏小64.75%,Ⅱ型偏小18.77%,Ⅱ型土压力盒同出厂数据的重合度比Ⅰ型好;在研究墙高10m～30m类扶壁式挡墙侧向土压力分布的离心模型试验中,同Ⅱ型土压力盒相比,Ⅰ型存在按出厂系数测得数据失真、灵敏度低和稳定性差的缺点。标定试验和离心试验结果表明,接入自行组建的数据采集系统的Ⅱ型土压力盒比接入静态应变数据采集系统的Ⅰ型土压力盒性能更佳。     

基于3D-ILC含60°内裂纹脆性球体Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型断裂研究

球体作为自然界最完美的几何形态、也是生活工业中常见的几何形态,球体的力学特性对工程安全及数值仿真具有重要意义。内裂纹和内部类裂纹缺陷是材料的固有属性,对材料力学特性影响巨大。由于各类瓶颈问题,而当前研究都未能考虑球体的内裂纹问题。对于真实世界里,脆性球体的内裂纹如何扩展都尚未有认知。基于3D-ILC (三维激光疲劳内裂纹)技术,在对球体试样表面无任何影响的情况下生成纯封闭内裂纹,开展单轴压缩下脆性球体60°内裂纹扩展断裂试验,与完整圆球试样对比,得到裂纹扩展及试样破坏过程、起裂与破坏荷载、翼裂纹面形态特征及撕裂区特征、破坏形态规律,并基于M积分得到内裂纹尖端Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ分布规律,与试验结果对比以得到验证。结果表明:(1)试样裂纹形态主要有:上翼裂纹、下翼裂纹、主裂纹;(2)单轴压下球体内裂纹出现翼型扩展并呈现复杂的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型裂纹特征,翼裂纹扩展由光滑区与撕裂区组成,光滑区裂纹面基本光滑且尖端圆滑为Ⅰ-Ⅱ型裂纹,撕裂区具备"二叉树"形态特征为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型裂纹,存在非连续现象;(3)基于M积分的裂纹尖端K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ分布规律,裂纹光滑区、撕裂区的力学机制分析与试验一致;(4) 3D-ILC在球体内裂纹研究中的适用性得到证明,为解决球体及断裂力学中的内裂纹及Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型断裂问题提供了有力工具。成果是对当前无法考虑内缺陷的球体颗粒力学研究的很好的补充,同时,为断裂力学中三维问题、内裂纹问题、Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型裂纹问题等研究,提供试验和理论参考。     

高压水及负压加载状态下三轴应力渗流试验装置的研制

针对目前相关的三轴渗流试验装置缺乏高压水及负压加载功能而不能对高压水及负压加载状态下煤样瓦斯渗流规律进行研究这一问题,研制出了煤样试件出口负压可调并可对其进行高压水加载的新型三轴应力渗流试验装置。该装置主要由三轴应力加载系统、气体渗透系统、水力压裂控制系统、气体流量测试系统、传感与控制系统5部分组成,能够进行高压水及负压载荷下的各种单轴与三轴渗流试验。研究表明,该装置能够模拟抽采钻孔负压状态下煤体内的瓦斯运移规律及考察高压水对煤体的压裂效果,在实验室能完成对煤体试样负压状态下的渗流规律研究以及试件采取水力压裂措施后的增透效果考察。     

大顶铁矿南部矿带多金属矿床地质特征及矿床成因

通过对广东大顶铁矿田南部矿带多金属矿床地质特征的综合研究,总结和探计了该区多金属矿床的控矿因素、成矿规律及矿床成因。经研究表明,该区钨锡矿床为岩浆热液接触交代矽卡岩型矿床,铁矿床为海相沉积-热液改造型变质矿床,铅锌银矿床为岩浆热液交代充填型矿床。     

岩石力学室内试验装置的新进展—RMT—64岩石力学试验系统

采用先进的设计方案、独特的结构布局，并采用了计算机直接控制和自适应控制技术，研制了一套功能多样化、体积小型化的ＲＭＴ—６４岩石力学试验系统，并进行了初步试验研究。该系统进行单轴压缩试验时对脆性明显的岩类大都能在纵向变形率控制下获得全过程曲线，而使用进口的电液伺服机时往往难以做到。这些试验结果已经为研究岩石力学的某些重大理论问题提供了依据。由于７０年代初由国际著名学者提出的并沿用至今的关于岩石Ⅰ型、Ⅱ型分类准则与这些最新的试验成果不相符合，作者认为Ⅰ型、Ⅱ型分类概念应重新考虑     

沙漠包气带水分运移机理研究

针对沙漠包气带的特点,运用中子仪—负压计—地温计联合观测法,对试验场典型地段水位埋深分别为lm,2m,3m的包气带含水量、水分势能和温度场进行了长期野外实地观测,并总结出相应的日变化、季节变化规律,分析了降水、蒸发等气象因素对包气带水分的影响过程,从而得出沙漠包气带水分运移机理及运移规律。为红砂岗矿区水源地水资源评价提供了科学依据。      

铀矿资源勘查三维电阻率采集系统与应用研究

LQC-Ⅱ三维电阻率采集系统采用多子站、分布式智能电极设计思路,实现了多通道同时快速并行采集,通过16个子站排列组合实现了大深度的勘查要求。文章对LQC-Ⅱ型三维电阻率测量系统的基本原理、工作方法和技术作了概括性论述。利用该仪器进行了野外试验研究,对采集数据进行了三维反演,得到的水平方向和垂直方向电阻率切片均与钻孔资料吻合。     

砂土中筒型基础沉放过程渗流特性和沉贯阻力研究

筒型基础的沉放是一项关键施工过程,沉放时土体在施工负压下产生渗流场,而渗流对基础筒壁的侧摩阻力和端阻力产生影响,导致沉贯阻力难以预测。针对这一问题,首先应用试验和数值模拟的方法,对筒型基础沉贯过程中的渗流特性进行分析,揭示筒壁两侧及筒端土体超孔隙水压力的分布;然后将分析结果应用于沉贯阻力的推导中,并对推导的公式进行验证。研究表明：筒型基础沉贯过程中,筒壁两侧土体的超孔隙水压力沿筒壁深度几乎呈线性变化,在接近筒端时出现非线性变化;不同的沉贯深度下,渗流对沉贯阻力的影响不同,随着沉贯深度的增加,减小的阻力占总沉贯阻力的比值越来越大;通过推导的理论公式计算的试验模型和实际工程的沉贯负压理论计算值与实测值吻合较好。