KL植物胶钻井液特性及其减振机理

结合某地区的地质特征,对KL(苦苈)植物胶及其添加剂(NaOH与水解聚丙烯酰胺)进行室内试验,配制KL植物胶钻井液,并对KL植物胶钻井液的具备的流变性,粘弹性的变化规律进行探讨,最后对其减振机理进行论述。研究结果表明NaOH与水解聚丙烯酰胺(PHP)对KL植物胶流变特性有较大影响,主要表现在对其动切力及表观粘度的提升都有很好的促进作用;同时实验现象表明KL植物胶钻井液是粘弹性流体,添加剂NaOH与PHP可提高KL植物胶的粘弹性;KL植物胶钻井液的减振与其拥有良好的流变性与粘弹性关系密切,主要表现为粘弹减振,成膜效应与流变循环特性。     

注浆压力动载荷作用下盖重非线性响应简化分析

为解决大坝混凝土盖重在注浆压力动载作用下产生抬动效应导致盖重破坏,从而影响大坝防渗等工程实际问题,建立了一种混凝土盖重在固结注浆压力动载荷作用下的非线性动力学响应简化分析模型.考虑到盖重下方基层在注浆压力动载荷作用下具有非线性、滞后性、变形累计、强度和刚度退化等特性,采用了Bouc-Wen退化迟滞模型,并对盖重下方土层与岩层分别采用了不同的刚度系数与阻尼系数,分析了混凝土盖重在注浆压力动载影响下非线性动态力学响应的滞后效应,得到了不同外载荷频率作用下,盖重抬动位移与变形速度的非线性响应曲线.实例分析结果表明,该模型可以较好地模拟各种工况下盖重注浆的非线性动力学响应问题,为动载作用下的盖重注浆抬动位移控制提供了一种参考方法.     

高精度动态监测水灰比的核密度计的研制及其应用

研制了高精度动态监测水灰比的核密度计.棱密度计的监测原理是:高能γ射线束穿过水泥浆液时,一部分射线被浆液吸收,另一部分射线穿过浆液被探测器吸收,并转化为电信号,经放大、分析后被记录.由于浆液中水和水泥颗粒对γ射线的吸收系数不一样,所以探测器接收信号的强弱不同,在确定射源强度、射线探测器和待测浆液厚度的基础上,得出浆液密度与γ射线透射计数的自然对数lnN呈线性关系,通过现场标定可求出线性方程的斜率μ,通过数学模型可以计算出浆液密度和水灰比.研究结果表明:测量值不受浆液的流速、压力、温度、粘度、腐蚀等因素的影响;探测部分可安装在灌浆工程施工现场,在高温、潮湿、高灰尘的恶劣环境中,仪器能正常工作.     

灌浆自动记录系统打印功能的实现

通过分析比较,采用日本精工公司生产的LTP2442热敏行式打印头,设计了热敏行式打印机;以80C51单片机为核心,通过总线扩展技术扩展了1片数据存储器和2片程序存储器,用1片8255可编程并行I/O扩展接口扩展了3个可编程并行I/O端口;应用80C51单片机汇编语言编写控制软件,采用模块式设计方法,将控制程序分解成各个子程序进行编程;针对热敏头温度异常问题,设计了温度检测外围电路,分析了常能量控制问题,提出了打印时施加给每一个发热元件的能量计算公式;通过分析打印时大电流脉冲问题,提出了分段驱动发热元件以降低峰值电流的方法.实验结果表明,由于取消了热敏头的左右移动工作方式,只需采用1个电机驱动,新型热敏行式打印机的使用寿命可达50 km,打印速度可达75 mm/s.     

基于能量法的注浆抬动变形

针对大坝注浆时由于压力控制不当导致的混凝土盖重抬动变形甚至破坏等问题,基于最小势能原理,分别建立单孔与多孔注浆时混凝土盖重抬动变形值的理论计算模型.首先,通过对单孔注浆时的土体与混凝土盖重进行受力分析,建立了单孔注浆时混凝土盖重注浆抬动变形的势能方程,基于最小势能原理推求了单孔注浆时混凝土盖重抬动变形值的解析解;然后,将模型推广到多孔注浆情形,建立多孔注浆时混凝土盖重抬动变形值的解析模型,并分析了各注浆参数对抬动变形值的影响;最后,通过实际工程算例,基于ABAQUS有限元分析软件,建立混凝土盖重单孔和多孔注浆时抬动变形的三维有限元分析模型,分析结果与解析解及现场试验数据吻合较好,表明了解析解的有效性.     

灌浆压力的非线性建模预测

实际灌浆压力控制过程中,由于灌浆液的密度、粘度和地层等因素的影响,使得灌浆压力的变化具有不确定性、时变性和非线性特征。为了辨识、预测灌浆系统压力,提出了一种基于神经网络的多传感器数据融合技术。通过对灌浆工艺与机理分析得到该BP神经网络输入变量。该方法首先利用灌浆过程中采集的数据离线训练BP神经网络,获得一收敛的神经网络模型,然后用此神经网络模型实时预测所灌地层的灌浆压力。最后实验仿真结果表明,BP神经网络预测模型能够运用到灌浆系统中,模型的最大预测误差不超过15%,平均均方根误差仅为0.186。     

苦苈KL植物胶特性及其减振机理

结合某地区的地质特征,对KL(苦苈)植物胶及其添加剂(NaOH与水解聚丙烯酰胺)进行室内试验,配制KL植物胶钻井液,并对KL植物胶钻井液的具备的流变性,黏弹性的变化规律进行探讨,最后对其减振机理进行论述。研究结果表明NaOH与水解聚丙烯酰胺(PHP)对KL植物胶流变特性有较大影响,主要表现在对其动切力及表观黏度的提升都有很好的促进作用;同时实验现象表明KL植物胶钻井液是黏弹性流体,添加剂NaOH与PHP可提高KL植物胶的黏弹性;KL植物胶钻井液的减振与其拥有良好的流变性与黏弹性关系密切,主要表现为黏弹减振,成膜效应与流变循环特性。     

基于激光测距技术的灌浆流量检测方法测量精度研究

针对目前灌浆过程中使用电磁流量计测量低流速状态下浆液流量精度较低的问题,提出一种基于激光测距技术的灌浆流量实时检测方法。首先,通过理论分析,推导浆液流量计算公式,然后,利用Fluent软件对该检测方法的测量精度进行研究,并采用正交试验设计法研究浆液水灰比、搅拌桨转速、排浆速度这3个设计参数对该流量检测方法测量精度的影响。研究结果表明：采用测量液位高度得到低排浆速度下浆液实时流量的检测方法具有一定的可行性,将搅浆桶内液面高度下降4 mm所需时间作为单位时间计算浆液流量,所测流量相对误差在6%以内,且在0.013 m/s低排浆速度下,该检测方法测量精度较电磁流量计的测量精度有大幅度提升;排浆速度是影响流量测量精度的最直接因素,在低排浆速度下,排浆管内浆液易产生回流现象,进而加剧浆液液面的不稳定程度,导致流量测量误差偏大。     

基于快速支持向量机算法的灌浆地层识别

针对灌浆地层裂隙存在不确定性变化的特点,提出基于支持向量机(SVM)的灌浆地层智能识别方法,以提高地层识别能力.为了提高支持向量机模型的运算速度,采用几何方法求取支持向量,避免了二次规划算法求解.该算法根据支持向量的几何分布特点,从距离最近的样本点开始,通过不断地寻找违反KKT条件的样本点来找出支持向量.最后,选取大理岩石(较完整地层)和砂质板岩地层的部分灌浆实验数据样本建立灌浆地层的分类模型,用其他未训练的同分布的新数据进行地层识别验证.仿真结果表明,改进支持向量机分类方法简单有效,与神经网络方法相比有更强的泛化能力和更快的运算速度.