科学超深井硬岩取心关键技术

科学超深井是人类观测深部地球的“望远镜”。获取典型区块的原状岩心,建立高分辨率的地层剖面及其物、化性剖面,是科学钻探的最主要的目的之一。在深部钻探中,钻头驱动方式和岩心提取方法,是影响工程能源消耗、施工周期和工程经费的关键因素,从多方面阐述了科学超深井取心钻进多项关键技术和难点,并提出了针对性的解决方案和研究方向。     

硬土—软岩工程地质信息管理分析系统及其应用

在中国大规模的工程建设实践中,人们积累了大量与硬土-软岩有关的工程经验和测试数据,总结这些测试结果并用现代计算机技术进行自动化管理是十分必要的,作者以中国科学院地质与地球物理研究所工程地质力学开放研究实验室多年来的室内试验结果为基础,研制开发了“硬土-软岩工程地质信息管理分析系统（HRGISM）”软件,实现了岩土工程地质信息资源管理的自动化和可视化,并在信息管理的基础上强化了试验数据分析和工程特性预测功能,本文简要地介绍了HRGIMS系统的主要功能和实际应用。     

综合物探方法在硬岩型铀矿勘查中的应用研究

简要介绍了硬岩型铀矿勘查中常用的一些物探勘查方法,论述了方法的原理、特点。通过实例简述了物探方法在不同地区硬岩型铀矿勘查中的应用现状与地质效果。应用结果表明,因地制宜地选用和合理配置高效的综合物探方法可较好解决断裂、构造裂隙密集带、岩体及接触带等地质问题,提高地质找矿效果。     

螺杆钻具转子表面磨损规律研究

转子是螺杆钻具的核心部件,与定子相配合,决定了螺杆钻具的工作效率和动力性能。主要研究不同泥浆固相含量和添加剂对螺杆钻具转子表面磨损的影响,并设计了专用试验装置以模拟近井下条件工作时螺杆钻具转子的表面磨损情况,对其磨损规律开展研究,探索了转子在不同泥浆条件下的磨损规律,并结合相关磨损机理进行了进一步分析。初步发现了对硬铬镀层损伤较大的因素是泥浆固相与盐类添加剂,进而确定了硬铬镀层磨损的主要形式是腐蚀磨损,从而形成了对转子的制造工艺及使用方法的有益建议。     

上软下硬地层浅埋大跨度车站拆撑安全性分析

对于复合式衬砌隧道,初支受力最危险的时期就是为保证二次衬砌的完整性而分段拆除临时支撑的阶段。依托青岛地铁某暗挖车站,采用现场实测数据分析和数值模拟相结合的方法,对比拆撑前后围岩与初支变形情况,进而对6 m范围内交替拆撑,并以6 m为工作单元间隔拆撑的拆撑方案安全性进行分析。实测数据表明,地表沉降、拱顶沉降及净空收敛在拆撑前后增长量及影响均较小,数值计算结果与实测数据吻合较好,可知初支的安全性受支撑拆除的影响较小。研究结论为实现信息化施工提供了依据,也为今后类似工程积累了相关经验。     

硬土软岩滑坡近水平滑移的离心机模型试验研究

中国西北地区存在大量的新近纪硬土软岩滑坡灾害,为研究该类滑坡的变形特征,开展两组离心机模型试验模拟滑带劣化引起滑坡变形破坏的全过程,获取模型坡体土压及位移的实时变化曲线。研究表明,当软弱带强度降低时,硬土软岩滑坡的上部滑体呈块体状滑动,在快速运动滑动过程中,滑体呈现块状平移,不会彻底解体、液化;硬土软岩滑坡中前部出现水平应力集中,导致下伏滑带塑性流动变形,诱发其中前部上覆滑体的水平运动,并向滑坡后缘扩展,最终形成多级水平滑动。     

南水北调中线工程上第三系膨胀性硬粘土的工程地质特性研究

上第三系硬粘土在中国东部新生代沉积盆地具有广泛的分布 ,因其性质复杂而成为中国区域性特殊岩土研究的重要对象。纵贯于南阳盆地和华北盆地西缘的南水北调中线工程长距离地开挖在不同的上第三系硬粘土中。本文在对南阳盆地、方城宝丰、邯郸永年三渠段上百个原状样的物质组成、物理性质、物化性质、膨胀性和收缩性、强度特性系统测试分析的基础上 ,总结了各类硬粘土的工程地质特性及其形成机理和变化规律 ,并根据不同湿度、围压状态下的试验结果分析了硬粘土的工程环境效应 ,这对于认识上第三系硬粘土在开挖运营条件下的变形破坏机理有着重要的理论和实际意义。     

“松科二井”用硬岩长寿命钻头的设计与应用

为提高“松科二井”在深井硬岩钻进中的寿命与效率,选用了高性能胎体材料、高强度焊接材料,并采用了合理的钻头结构与水路结构设计,研制的φ216/124 mm金刚石取心钻头在“松科二井”取得了良好的效果,本文介绍了适用于深井硬岩的金刚石钻头的设计及应用效果。     

滇西勐库地区退变质榴辉岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

滇西双江县勐库地区退变质榴辉岩呈构造透镜体产于湾河蛇绿混杂岩带内,该发现弥补了东特提斯造山带高压-超高压变质岩在云南境内的空缺。在岩石学观察的基础上,借助激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术,对退变质榴辉岩中的锆石开展了精确的U-Pb年龄测定。所测试的3件样品分别采自3个不同的露头:样品PM011-9-1采自勐库控角剖面,样品PM038-15-4采自勐库地界剖面,样品GH1612-1-1采自勐库根恨大寨。测年结果显示,样品PM011-9-1的23个测点中存在2组较集中的~(206)Pb/~(238)U年龄,分别为801.0±9.8Ma和227.0±12Ma;样品PM038-15-4的26个测点中存在2组较集中的~(206)Pb/~(238)U年龄,分别为447.5±3.6Ma和291.7±6.3Ma;样品GH1612-1-1的30个测点中存在一组较集中的~(206)Pb/~(238)U年龄,为229.0±1.3Ma。结合区域资料及锆石阴极发光图像分析,801.0±9.8Ma应属退变质榴辉岩的原岩年龄,可能代表了Rodinia超大陆裂解早期出现的初始洋壳;而447.5±3.6Ma、291.7±6.3Ma和229.0±1.3～227.0±12Ma这3组年龄可能代表了退变质榴辉岩经历的3期变质作用年龄:分别为峰期硬柱石榴辉岩相的变质作用;中期角闪石榴辉岩相-高压麻粒岩相的退变质作用,为一个降压-增温的"热折返"过程;主期角闪岩相的退变质作用,是一个大幅度的降温-减压过程,奠定了勐库地区退变质榴辉岩的主体面貌。     

硬X射线成像仪量能器测试系统的设计与实现

硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager, HXI)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)的3大载荷之一, 其中量能器作为其重要组成部分, 承担着观测30--200keV能段的太阳硬X射线的任务. 在卫星发射之前, 需要开展大量的测试工作, 以确保HXI量能器的各项功能和性能满足设计需求. HXI量能器通道数众多, 内含99个溴化镧探测器, 分别由8块相同的前端电子学板控制. 除了对各个通道的性能进行测试外, 地检系统还需模拟量能器在轨面对不同太阳活动时的运行情况, 对量能器进行全面完备的测试. 此外, 地检系统还需足够稳定, 能满足量能器在单机测试、环境试验、热真空与振动等多个不同测试项目的长时间测试需求. 为此, 设计了地检板与上位机软件, 结合放射源、直流电源、高压模块等组成一套HXI量能器的地检系统, 对8块前端电子学板实现同步配置与管理, 能高效完成指令发送与数据接收, 满足量能器最大数据输出带宽400Mbps的需求. 利用该系统, 在地面完成了HXI量能器的功能、性能验证, 获得了量能器的线性、死时间、能量分辨率等各项性能指标, 为HXI量能器的在轨高性能运行提供了保障.