煤矿井下自动化钻探技术概况与智能化发展前瞻

针对煤矿井下钻场人员需求大、安全隐患多、一人操作难以同时控制钻机动作并从全局视角知悉钻机运行状态等问题,引入了数字孪生技术,设计开发了钻机远程服务平台。该平台系统以ZDY25000LDK钻机为载体,融合了钻机远程控制系统、数字孪生模型和参数监测系统3方面技术,通过检测与执行层、数据传输层和远程集控层实现钻机远程控制、钻机运行全生命周期映射与参数监测。钻机远程控制系统实现了实时远距离控制钻机,数字孪生模型能够映射钻机各运动部件的运动状态,并能通过仿真实验为钻探施工提供先验参考,参数监测系统实现了对钻机状态参数和钻进参数的实时监测。基于该钻机远程服务平台,进行了平台的功能性和实时性验证。试验结果表明：钻机远程服务平台能够实现钻机远程控制,并从全局视角上映射和监测钻机运行状态和参数,通过数字孪生体仿真,得出钻机上扣过程中动力头回转速度和给进速度的最优比值为4.28,与实际上扣情况相符。平台操作方便、实时性高、可靠性好、人机交互友好,为煤矿井下钻探工作的减人增效和智能化升级提供了解决方案。

     

粗糙度对不同粒径砂-混凝土界面剪切特性影响

为探究土体与结构之间相互作用的机制,通过设计3种颗粒中值粒径d₅₀(1.21、4.56、8.91 mm)、3种结构表面粗糙度系数JRC(0.4、9.5、16.7)和3种剪切速率(1、5、10 mm/min)下的室内直剪试验,对剪切过程的应力变化、体变量进行监测,研究不同剪切速率下粗糙度对不同粒径砂-混凝土界面剪切特性影响。结果表明,d₅₀=1.21 mm时,砂与混凝土界面抗剪强度随JRC的增大而先增大后减小;d₅₀=8.91 mm时,界面抗剪强度随JRC的增大而增大。随着JRC增大,混凝土与砂土界面内摩擦角不断增大;随着颗粒粒径增大,混凝土与砂土界面内摩擦角先减小后增大。在不同剪切速率下,试样最终剪胀量均随颗粒粒径的增大而增大。剪切速率为5 min/mm时,砂-混凝土界面剪切试验最终剪胀量最小。存在某一临界粒径,当砂的颗粒粒径大于此临界粒径时,砂-混凝土界面剪切强度随JRC的增大而不断增大。     

泥石流防治对策与新方法

基于云南地质灾害防治历程和云南高原泥石流防治面临的问题,提出了资源与环境理念的泥石流防治对策与新方法。泥石流防治的基本对策是实施泥石流全流域地质灾害链的系统防治;其目标既要减灾防灾,同时保护土壤资源,兼顾实现砂石料与土壤资源的开发利用,还要避免形成堰塞湖及河湖淤积等新的环境问题;泥石流防治一是通过水土保持工程技术改善流域生态环境,减缓泥石流蓄势速度(可流动松散物质的积蓄速度),二是科学分离和处理泥石流固体物质,变“拦挡、疏排”为“拦淤、清淤”,将泥石流泥沙作为资源开发利用,将“固床、护岸,拦挡、疏排”改进为“保土、稳坡,固床、护岸,拦淤、清淤”。     

长江中下游构造带成因与燕山期的大洋俯冲

位于扬子克拉通内部的长江中下游构造带是一个特别的岩石圈构造带,它的成因一直是个谜。前人认为这与晚侏罗世伊佐奈琦洋向亚欧大陆的俯冲有关,但是为什么伊佐奈琦洋俯冲只在长江中下游构造带局部形成深入内陆的铁铜和多金属成矿带？为了解这个问题,必须从华南地区的地球物理数据来分析研究区的岩石圈和软流圈的属性特征,并进行类似构造的全球对比。根据地球物理调查结果可知,长江中下游构造带的地壳主要体现地堑的特征;岩石圈呈现低S波速与高密度,此类浅地幔动力学构造系统与洋中脊向大陆的俯冲模式接近。根据太平洋区域侏罗纪—白垩纪大洋磁异常条带与古地磁研究可以推测,长江中下游构造带与铁铜多金属成矿带的形成原因,应该是伊佐奈琦洋的洋中脊与洋脊三叉连向下扬子克拉通地幔的俯冲。当然,证明这个推测还需要更多的调查数据。     

环巴尔喀什-西准噶尔地质矿产研究进展

在科学技术部国际科技合作与交流专项和国家自然科学基金项目资助下,由国家305项目办公室和北京大学岩石圈地质科学研究所联合组织召开了“环巴尔喀什-西准噶尔大型矿集区国际对比研究”国际学术研讨会(2011年8月22-27日,中国新疆克拉玛依).与2007年“中亚型造山与成矿国际学术研讨会”(Zhu et al.,2008)不同的是,本次会议聚焦的问题更具体.来自加拿大、德国、俄罗斯和中国(包括中国台湾和香港地区)的82名代表参加了会议.会议主要研讨了(1)斑岩型矿床与浅成低温热液型矿床的成矿理论和找矿勘探模型; (2)西准噶尔古生代地壳演化与大型矿集区的形成机制; (3)新疆北部石炭系地质找矿勘探问题等.部分代表考察了白杨河铍矿、包古图铜-金矿集区、哈图-宝贝-萨尔托海矿集区以及白碱滩和达拉布特蛇绿混杂岩带.     

青藏铁路多年冻土区桥涵设计与施工

青藏高原自然环境恶劣, 铁路穿越多年冻土区长达550 km, 为确保铁路建成后的运营安全, 桥涵设计和施工必须采取特殊的处理措施. 青藏铁路的桥涵应从结构、材料、工艺等方面, 研究施工简便、耐久性好、维护量少的结构形式. 提高结构耐久性的构想和途径主要从混凝土材料、桥涵结构, 墩台结构形式, 基础类型, 合理的施工工艺等方面进行研究. 根据青藏铁路多年冻土区特殊的地理位置及气候条件, 研究采用青藏线耐久梁及免维护圆柱面(YZM)支座. 桥梁基础采用钻孔灌注桩, 旋挖钻(干法)成孔工艺; 涵洞采用拼装式矩形涵, 基坑采取爆破开挖, 快速施工. 常规的混凝土墩台、基础不能满足多年冻土区冻融循环的要求, 研究采用"低温、早强耐久混凝土", 其抗冻融循环次数达300次.     

隧道工程信息监测及其分析与控制

基于新奥法原理,在西山坪高速公路隧道工程监控与信息分析的研究课题中,通过监测所获的大量现场数据,分析了围岩变形特征和规律及其与支护的关系.利用自编软件对监测数据进行了信息处理和计算分析.导出了该隧道各类围岩的稳定性判据,确定了发生危险性的预测方法.提出了初期支护和二次衬砌的最佳时机,利用反馈信息,保障了该隧道施工的安全性、可靠性、合理性和经济性.     

用多方位一距离滤波法解纯方位定位与跟踪问题

对纯方位系统单目标定位与跟踪进行了研究。利用二乘滤波原理，给出了多方位一距离滤波法应用于观测器方位序列估计目标运动参数的数学模型，给出并严格证明了方位与初距的变化规律，为建立快速、实用的可视化多模型法打下了理论基础。     

新型复合地基在台州市椒江景元花园康居工程中的应用

本文以台州市椒江景元花园康居工程为例,对刚柔性桩复合地基基本原理、设计理论进行论述,通过静荷载试验及建筑物沉降数据分析,证明新型复合地基在沿海深厚软土地区应用具有广泛的应用前景。     

青藏高原山区某公路滑坡滑动机理及其稳定性分析

以青海省南部省道红土山段滑坡为例,在分析区域地质概况和滑坡特征的基础上,对滑坡机理及影响滑坡的因素进行分析,确定滑坡滑动模式;选取合理的计算参数进行滑坡稳定性计算,根据计算结果对滑坡稳定性进行分析。得到以下结论：产生滑坡体病害的主要原因是滑坡所处区域冻土深度较大,区域冬夏温差大,地表水下渗后冻胀,次年夏初消融,这使粘性土及泥岩泥化,粘聚力降低,周而复始,滑体不断蠕动下滑。采用传递系数法对滑坡在不同工况下的稳定性进行计算,结果表明,在天然状态下滑坡浅层滑面处于蠕动变形状态,深层滑面基本稳定;在考虑暴雨和地震的条件下,滑坡处于不稳定状态。