悬浮颗粒物粒径分布的幂律模型研究——以黄渤海为例

为了准确地描述悬浮颗粒物粒径的分布特征,探索高精度的悬浮颗粒物粒径分布模拟,本文基于2014年11月黄、渤海的现场悬浮颗粒物粒径数据,研究了幂律模型在黄、渤海的适用性;同时,参考粒径作为幂律模型的重要参数,影响着幂律模型的斜率(颗粒粒径分布斜率)和模拟精度,因此对不同参考粒径下幂律模型的斜率变化情况以及模型模拟精度也进行了分析。结果显示:黄、渤海区域颗粒粒径分布斜率在0.46~7.53(均值:4.09),其中84.2%的斜率在3.2~4.5范围内;当参考粒径小于7.33μm时,颗粒粒径分布斜率变化大(均值为5.60±1.09),颗粒粒径分布模拟误差大,平均相对误差绝对值在20%~85%范围内,平均相对误差绝对值的平均值为48.2%;当参考粒径为7.33~19.8μm时,颗粒粒径分布斜率为4.08±0.29,颗粒粒径分布模拟的平均相对误差绝对值在5%~25%范围内,平均相对误差绝对值的平均值为9.8%;当参考粒径大于19.8μm时,颗粒粒径分布斜率为3.87±0.25,颗粒粒径分布模拟的平均相对误差绝对值在2%~10%范围内,平均相对误差绝对值的平均值为6.0%。误差分析表明:参考粒径取值大于19.8μm,幂律模型对颗粒粒径分布的模拟效果较好,最优参考粒径可选为122.0μm,此时模拟误差最小(平均相对误差绝对值的平均值为4.79%±1.78%)。     

春玉米根系原位成像图片自动识别研究

微根窗成像技术推动了植物根系表型研究,但是根系长度和直径仍然需要人眼识别再绘制轨迹,消耗大量的人力和时间。为了解决这一难题,本研究将U-Net语义分割技术引入到植物根系图像识别中,研发了基于机器学习的iRoot-V02根系自动识别软件。采用iRoot-V02软件识别微根窗法获得的植物根系成像图片的根长、直径、投影面积、根尖数等参数。结果表明: iRoot-V02软件批处理600 dpi图片的速度为每张26.6 S; 获取根系的骨架信息、总根长与人眼识别结果基本一致; 按直径每0.1 mm为一级,获得不同直径的根长,与人眼识别结果的根长决定系数大于0.76;精确捕捉到根系生长旺盛期不同直径根长的变化; 分析了300 dpi和600 dpi两种分辨率根系图片的参数,两种分辨率结果具有高相关性,因此可建立低分辨率根系参数和高分辨率根系参数之间的关系方程,采用低分辨率拍摄根系图像,通过方程转化成更准确的根系参数,减轻工作量。用iRoot-V02软件的根系生长信息近似于人眼识别,相比人眼识别在大批量根系图像智能识别、自动化、快速目标检测方面具有巨大优势。     

沙漠地区大直径顶管施工护壁减阻浆液研究与应用

沙漠地区地层稳定性差,摩阻力大,导致长距离大直径顶管施工时间长,浆液输送压力损失大,极易造成地层垮塌埋管,顶管阻力急剧增加导致顶进失败。沙漠地区大直径顶管工程顺利顶进的关键是浆液应具有较好的润滑减阻和成套护壁作用。基于这一关键问题,开展室内试验和现场应用研究,研发出了适合沙漠地区顶管的新型护壁减阻浆液,采用高岭土聚合物浆液作为机头同步注浆浆液,无粘土高聚物浆液作为沿线跟进补浆浆液。同步注浆浆液在润滑减阻的基础上主要突出成套护壁作用,而跟进补浆浆液主要突出润滑减阻特性,从而使润滑减阻浆液系统达到最佳的润滑和护壁作用。研发的新型护壁减阻浆液应用于内蒙古乌兰布和沙漠穿沙输水项目7～9号顶段——国内外首例沙漠地区大直径顶管工程,效果良好,顶进工作顺利完成。该研究提升了沙漠地区顶管工程关键技术、解决了护壁与减阻问题,具有极大的社会价值和经济效益。     

组合双管绳索取芯心钻具在羊石山金矿勘查中的应用

针对云南芒市上芒岗羊石山金矿钻进中含矿层破碎,取心要求高,采用110 mm单管钻进时常出现岩心采取率低、孔内事故频发的现象,探索研究的将110 mm单管钻进与95 mm绳索取心钻进相结合的钻探施工工艺,较好地解决了破碎含矿地层的钻进施工难题,保证了含矿地层的岩心采取率。     

正循环潜孔锤实现反循环钻进双壁钻具配套研制

空气潜孔锤反循环钻进因其具有较强的携屑能力、上返冲洗液不冲刷孔壁、钻进速度快等优势,是施工大口径钻孔和抢险救援孔的首选方案。但由于反循环潜孔锤技术还不够成熟,制造成本高,使用寿命短,因此开展了用正循环潜孔锤实现反循环钻进工艺方法的研究。研制了这种工艺配套的钻具,包括大口径双壁钻杆、双壁稳定器、阻风环、正反接头等。研制的钻具在山东平邑石膏矿坍塌事故处理中得到了实践验证,完全能够达到预期目标,能够为大口径潜孔锤反循环钻进工艺推广提供硬件支撑。     

地面防治水钻探技术在双系煤层 上覆采空区积水治理中的应用

针对双系煤层上覆采空区积水对下部煤层开采构成的威胁,提出在地面布置钻孔,穿越上部多层采空区,施工探放水孔与大直径抽水井的防治水钻探技术。采用该技术在大同矿区上覆侏罗系采空区的积水治理实践表明,地面探放水孔能够实现采空积水区与下部石炭系开采煤层巷道的贯通式放水,大直径抽水井可实现超大流量的采空区积水抽放,施工的9个地面探放水累计疏放采空区积水398.1万m3,5个大直径抽水井累计抽排采空区积水200余万立方米,取得了较好的贯通式放水和抽排效果。介绍了地面探放水孔与大直径抽水井钻探技术在同煤集团同忻矿上覆侏罗系采空区积水治理中的应用,可为其它类似开采条件的矿井上覆采空区积水治理提供参考。     

微型钢管-旋喷复合桩在软土区的试验研究

软土地质条件下的既有建筑物地基基础加固或改造面临诸多复杂条件,施工安全和周边环境保护尤为重要,为此提出微型钢管--旋喷复合桩工艺。通过开展微型钢管--旋喷复合桩各项承载力现场试验研究,获取钢管桩应变数据,分析其承载特性及传力机制,总结提出微型钢管--旋喷复合桩承载力设计计算公式,为开展工程应用提供理论依据。     

Surfactant effects on the water‐stable aggregation of wettable soils from the continental USA

Surfactants may affect soil structure differently depending upon the soil or the quality of rainfall or irrigation water. This study examined whether the water‐stable aggregation of 11 wettable soils was affected by surfactants and the water in which the soils were sieved. The study also examined whether the wettable soils' water drop penetration time (WDPT) was affected by surfactants, water drop quality, and elapsed time since the surfactants were applied. Two nonionic surfactants and a surfactant‐free water control were sprayed (by misting) upon air‐dry soil, then WDPT was measured 1 and 72 h thereafter. Subsequently, this treated soil was slowly wetted with an aerosol to its water content at a matric potential of ?3 kPa, then immediately sieved for 600 s in water that contained either appreciable or few electrolytes. Water‐stable aggregation, quantified as mean weight diameter (MWD), varied widely among soils, ranging from 0.10 to 1.36 mm. The MWDs were affected (at p = 0.06) by surfactant treatments, depending upon the soil but not sieving water quality. Surfactants affected the MWD of an Adkins loamy sand and Feltham sand, two of the three coarsest‐textured soils. Although WDPTs never exceeded 5 s, depending upon the soil WDPTs were affected by surfactant treatments but not by water drop quality. After surfactant application, WDPTs generally decreased with time for three soils but increased with time for one soil. Findings suggested that surfactants interacted (1) with clay mineralogy to affect MWD and (2) with soluble calcium to affect WDPT for certain soils. Surfactant treatments but not water quality affected both MWD and WDPT for some but not all of 11 wettable, US soils. Published 2012. This article is a US Government work and is in the public domain in the USA.     

SA75+5绳索取心钻具在第三系煤田地质勘探中的应用

针对宝山-振兴煤田第三系煤田地质勘探中地层松散,易坍塌、掉块、缩径的问题,采用普通双管和普通绳索取心钻进,各有利弊,而将SA75绳索取心钻具钻头、扩孔器加大到Φ80 mm,并采取相应的钻孔、取心技术措施,取得了质量高、效率高、效益好的成果。     

基岩大口径垂直钻孔施工实践

针对基岩中施工大直径垂直钻孔的难点,介绍了采用小径导向孔、加放活导向器、用小径导向孔对大口径钻孔进行监测、使用具有超前导向的大口径扩孔钻头等技术措施,成功实现了在基岩中施工大口径垂直钻孔和全孔下放大直径钢管的施工过程。