ISSN 1671 -2900
CN 43- 134 7/TD采矿技术第17卷第4期
Mining Technology, Vol. 1 7 , No.42017年7月July 2017
金属矿千米深井高应力特性岩爆发生规律与防治措施研究％
张涛\胡静云2，林峰2，李庶林3，杨德源\余正方\高伟1
(1.玉溪大红山矿业有限公司，云南玉溪市653100; 2.长沙矿山研究院有限责任公司微震与声发射监测技术研究所，湖南长沙410012; 3.厦门大学建筑与土木工程学院，福建厦门市361005)
摘要：针对大红山铁矿进入千米深井开采后，在巷道、竖井和大断面硐室的基建开挖过
程中发生的多次不同程度的岩爆动力地压现象等严重的地压灾害问题，首先对千米深部
采区的高地应力特性进行了研究，得到了其深部高地应力处于超过亚临界深度的状态，但
还没有达到临界深度的总体评价结果；其次采用模糊综合评价法获得了不同岩性在不同
埋深的岩爆倾向性，得到了深部采区岩体总体上具有中等岩爆倾向性，在最深一40 m水
平的局部，大理岩、片岩和磁铁矿的岩爆倾向性趋于强烈的结论；其次全面统计了基建过
程中发生的岩爆案例，获得了岩爆发生与埋深、地应力、岩性等的关系与规律，得到了岩爆
数量随埋深的增加呈指数关系增加的规律；最后提出了易爆岩层巷道与硐室的岩爆动力
地压灾害的防护措施。
关键词：金属矿山；千米深井；高应力特性；岩爆倾向性；岩爆规律
0 前言
岩爆的发生机制与机理十分复杂，影响岩爆发生的因素有很多，包括岩层自身的岩爆倾向性属性、节理构造形成的岩体结构类型、节理构造自身的物理力学性质、原岩应力、地下水、岩体开挖扰动应力场、岩体开挖后临空面与原有节理构造形成的结构等等，上述影响因素多且具有耦合非线性特征，形成 一个开放的复杂系统，研究难度相当大。目前国内 外对岩爆的研究虽取得了较多研究成果，但仍有许多未解难题需要探索[121]。
从2016年开始，大红山铁矿采矿深度逐渐进人767 m至1261m范围，最大开拓深度达到1301m,原岩应力场由水平构造应力控制，原岩应力较大[4,5—28]。采矿工程巷道与硐室断面大，主要布置
在变钠质熔岩、辉长辉绿岩、大理岩、磁铁矿与片岩等坚硬岩层中，矿体水文地质条件简单。上述开采技术条件表明大红山铁矿深部开采中将面临潜在的较严重的岩爆威胁[4,526]。深部开采范围内n,矿组 分合米和分米2个部分，米矿规模共550万t/a,主 要采矿方法为无底柱分段崩落法，多采区大规模同时开采将导致开采扰动应力更加剧烈与频繁，会增 大岩爆发生的频度与强度。
本文通过研究，拟获得深部采区高应力特性、各 岩层各深度下岩性的岩爆倾向性强弱程度；通过统计基建过程中，仅受巷道掘进扰动应力下，巷道与硐 室围岩的岩爆案例与规律，为下一步全面大规模开采中，巷道与硐室围岩结构进一步受采动应力扰动下，预测岩爆可能在哪些区域更容易发生及其发生的强弱程度，并提出科学、经济实用的防治措施，确 保人员与设备在深部大规模开采过程中不遭受岩爆动力灾害的伤害。
1深部采区高应力特性研究
根据《大红山铁矿岩体力学性质研究及原岩应力场测定》报告，可得原岩地应力分布规律为：()矿区原岩应力场中最大主应力方向的倾角都小于26°最小倾角仅为2.89°,平均倾角为14.35° 大红山铁矿的最大主应力是由水平构造应力主导的。矿区最大主应力方向的方位介于北16°东到北65.68°东之间，平均方位为北40.84°东，最大主应力近南北向。
基金项目：国家自然科学基金项目（51674218)国家重点研发计划项目（016YFC 0600702).
聚焦深井超深井钻井技术 超深井钻探的实施从某种意义上说反映了一个国家最前沿的科技发展水平，也体现了一个国家的综合国力。由钻井院承担的国家863项目超深井钻井技术经过四年的攻关终于划上了一个圆满的句号,并通过了有关部委的审核。在石油工程领域,何为深井、超深井？目前国内国际深井、超深井施工的技术现状如何？超深井钻井工程的主要工作目标是什么？超深井钻井工程的主要技术难点有哪些……带着这些疑问，近日记者采访了国家863项目超深井钻井技术攻关小组成员之一、钻井院工艺所副所长、高级工程师唐洪林,并请他对这些问题进行了解答。 记者：何为深井、超深井？ 唐洪林：按照国际通用概念，井深超过4500米的井称为深井，井深超过6000米的井为超深井，超过9000米的井为特深井。目前世界上深井钻探工作量最大的是美国，迄今为止累计工作量占全球的85%。1984年，原苏联在科拉半岛的波罗地盾结晶岩中钻成世界上第一口12260米特深井SG-3井(1991年第二次侧钻至终深12869米)。专家们在认真考察当今技术水平的基础上，认为利用目前最先进的技术已具备钻达15000米深度的能力，美国已在着手制定这方面的深井钻井计划。 记者：目前国内国际深井、超深井施工的技术现状如何？ 唐洪林：在国外，在目前常规的技术条件下，施工一口井深为5000米- 6000米的井钻井技术已经成熟。有关的统计表明，目前世界上可以施工4500米以上的深井有80多个国家，其中以美国的施工技术最先进，全世界钻成的6口特深井，美国占3口，原苏联2口，德国1口。从钻井水平和工作量看，美国和前苏联仍居前列，近年来世界上的深井作业量多集中于欧洲的北海。最近几年，由于高新技术在深井钻井作业中的运用数量越来越多，使得深井钻井工程成为又一个高新技术密集区。 国内自1966年大庆钻成中国第一口深井—松基6井(完钻井深4719米)开始，中国深井钻井已经历了35年的历史，主要深井和全部超深井均分布于四川和新疆。在1978 -1998年的时间内，中国先后完成3口7000米超深井。根据有关资料的综合分析，可将1994年作为一个分界点，在此之前，国内钻井技术人员在复杂地质条件下还不能完全掌握或运用深探井科学施工规律，只能用“科学探索”办法解决复杂深探井(特别是新区第一口探井)施工的基本问题，更谈不上用“高新技术”或“先进适用技术”提高钻速、减少钻头用量、缩短周期、降低成本等解决复杂问题。继“五口科学探索井”在塔里木盆地成功实施以后，该
钢筋砼梁应力应变计算方法的探讨 摘要：对于钢筋砼梁应力应变的计算，分别用桥梁规范中弹性体假定的应力计算方法和以砼处于弹塑性阶段的应力计算方法进行分析，通过算例比较两者计算结果的差异，提出一些个人的见解。 关健词：桥梁工程；钢筋砼梁；应力应变值；计算方法；基本假定；弹性；弹塑性 0 前言 钢筋砼梁属于受弯构件。按《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(以下简称《桥规》)要求，对于钢筋砼受弯构件的设计，首先按承载能力极限状态对梁进行强度计算，从而确定构件的设计尺寸、材料、配筋量及钢筋布置，以保证截面承载能力要大于荷载效应；另外，尚需按正常使用极限状态对构件进行应力、变形、裂缝计算，验算其是否满足正常使用时的一些限值的规定。为检验钢筋砼梁的施工是否满足设计要求，均应对形成该梁的材料（钢筋及砼）进行强度检验，但由于砼的养护环境、工作条件及钢筋的加工、布置等方面，均存在试样与实际构件之间的差异，因而不能完全地说明该构件的工作性能。有时，按需要可对梁进行直接加载试验以量测荷载效应值，通过实测值与理论计算值的比较，以检验其工作性能是否能满足设计和规范的要求。通常情况下，我们不能直接测定梁体的应力值，只能通过实测梁体的应变值，进而求算其应力值。但钢筋砼结构属于非匀质材料，不能直接运用材料力学计算公式进行其应力及应变的计算，因此，本文按弹性阶段应力计算和弹塑性阶段应力计算2种方法进行分析比较。 1 按弹性阶段计算应力的方法 钢筋砼梁在使用阶段的工作状态可认为与施工阶段的工作状态相同，都处于带裂缝工作阶段，因此可按施工阶段的应力计算方法进行计算。 1.1 基本假定 《桥规》规定：钢筋砼受弯构件的施工阶段应力计算，可按弹性阶段进行，并作以下3项假定。 1.1.1 平截面假定 认为梁的正截面在梁受力并发生弯曲变形后，仍保持为平面，平行于梁中性轴的各纵向纤维的应变与其到中性轴的距离成正比，同时由于钢筋与砼之间的粘结力，钢筋与其同一水平线的砼应变相等。其表达式为： εh/x=εh′/(h0-x) εg=εh′ 式中：εh′-为与钢筋同一水平处砼受拉平均应变； εh-为砼受压平均应变； εg-为钢筋平均拉应变； x-为受压区高度； h0-为截面有效高度。 1.1.2 弹性体假定 假定受压区砼的法向应力图形为三角形。钢筋砼受变构件处在带裂缝工作阶段，砼受压区的应力分布图形是曲线形，但曲线并不丰满，与直线相差不大，可以近似地看作呈直线分布，即受压区砼的应力与应变成正比。 σh=εhEh 式中：σh-为砼应力； εh-为砼受压平均应变； E h-为砼弹性模量。 1.1.3 受拉区砼完全不能承受拉应力 在裂缝截面处，受拉区砼已大部分退出工作，但在靠近中和轴附近，仍有一部分砼承担着拉应力。由于其拉应力较小，内力偶臂也不大，因此，不考虑受拉区砼参加工作，拉应力全部由钢筋承担。 σg=εgEg 式中：σg-为钢筋应力； εg-为受拉区钢筋平均应变； E g-为钢筋弹性模量。 1.2采用换算截面计算应力 根据同一水平处钢筋应变与砼的应变相等，将钢筋应力换算为砼应力，则钢筋应力为砼应力的n g 倍（n g=E g/E h）。由上述假定得到的计算图式与材料力学中匀质梁计算图非常接近，主要区别是钢筋砼梁的受拉区不参予工作。因此，将钢筋假想为受拉的砼，形成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面，即为换算截面，再按材料力学公式进行应力计算。 1.2.1受压区边缘砼应力
Advances in Geosciences地球科学前沿, 2014, 4, 294-301 Published Online August 2014 in Hans. https://www.doczj.com/doc/e3688748.html,/journal/ag https://www.doczj.com/doc/e3688748.html,/10.12677/ag.2014.44036 Geological Characteristics and Metallogenic Rules of Wanghuayuan Copper Mine, Ningdu Jiangxi Rensheng Liu1, Dongfeng Zou2, Xi Liu2 1Geological Team of Ganzhou City Jiangxi Province, Ganzhou 2Geology and Mineral Resource Exploration and Development Center of Jiangxi Province, Nanchang Email: 35341114@https://www.doczj.com/doc/e3688748.html, Received: Jun. 25th, 2014; revised: Jul. 22nd, 2014; accepted: Aug. 1st, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/e3688748.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Wanghuayuan copper polymetallic ore lies in the northern part of mining area, located in the Eurasian continental plate and the Pacific plate west coast mansion inside the reduction plate, and has experienced Yanshan multi-stage magmatic activity. With combination of the Strati- graphic, structural and magmatic rocks of Wanghuayuan copper polymetallic mining area, it summarizes what Copper polymetallic ore is mainly produced in the Wanghuayuan granite rock and near the contact zone of Sinian metamorphic granite, orebody is controlled by NE trending quartz veins and the near ore greisenized. According to mineral assemblages and ore bed mineral generation sequence analysis. There are three stages of mineral generation in the Wanghuayuan mining area: early stage of high and medium temperature, late stage at low tem- perature and the secondary phase. By comparing with the metallogenic regularity of copper polymetallic deposit in the area, it can be speculated that the scope of prospecting which is about 1.5 square kilometers around the mine lot has good mineralization and discovery pros-pects. Keywords Copper Polymetallic Ore Deposit, Geological Characteristics, Metallogenic Regularity, Wanghuayuan
深井超深井钻井技术 第一节概述 (1) 第二节地层孔隙压力评估技术 (2) 第三节井身结构及套管柱优化设计 (4) 第四节防斜打快理论和技术 (9) 第五节地层抗钻特性评价与钻头选型技术 (14) 第六节井壁稳定技术 (18) 第七节钻井液技术 (23) 第八节固井技术 (27) 第九节深井测试和录井技术 (31)
第一节概述 对于油气井而言，深井是指完钻井深为4500～6000米的井；超深井是指完钻井深为6000米以上的井。深井、超深井钻井技术，是勘探和开发深部油气等资源的必不可少的关键技术。在我国，深井、超深井比较集中的陆上地区包括塔里木、准噶尔、四川等盆地。实践证明，由于地质情况复杂（诸如山前构造、高陡构造、难钻地层、多压力系统及不稳定岩层等，有些地层也存在高温高压效应），我国在这些地区（或其它类似地区）的深井、超深井钻井工程遇到许多困难，表现为井下复杂与事故频繁，建井周期长，工程费用高，从而极大地阻碍了勘探开发的步伐，增加了勘探开发的直接成本。 在“八五”末期，虽然我国在3000m以内的油气井钻井方面已接近国际80年代末的技术水平，但当井深超过4000m时，我国的钻井技术与国外先进水平相比仍有较大差距。美国5000m左右的油气井钻井周期约为90天，5500m左右约为110天，6000m左右约为140天，6500~7000m约为5~7月。然而，我国深井平均钻井周期约为210天左右，特别是在对付复杂深井超深井工程方面的钻井能力和水平比较低，没有形成一整套与之相适应的深井超深井钻井技术。 为了尽快适应我国西部深层油气资源勘探开发工程的迫切需要，在“八五”初步研究的基础上，中国石油天然气集团公司将“复杂地层条件下深井超深井钻井技术研究”列为“九五”重大科技工程项目之一（项目编号：960024），调动全国的优势科研力量开展大规模攻关研究，试图使塔里木、准葛尔、四川等盆地的深井超深井钻井技术水平有较大提高，基本满足这些地区深部油气资源高效钻探与开采的技术需求。通过五年多的持续攻关研究，该项目攻关集团攻克了不同地质条件下深井超深井钻井技术的许多难题，有力地推动了我国复杂地质条件下深井超深井钻井技术的发展，取得了丰硕的理论和技术研究成果（2002年通过专家验收评价），可概括如下： 1．项目共完成深井超深井91口，其中，由塔里木攻关集团完成一口国内最深的超深井（塔参1井），完钻井深7200米，完成6000米以上的超深井6口，4500-6000米的深井85口。各攻关集团完成的深井超深井数量分别为：塔里木攻关集团26口，准葛尔攻关集团45口，四川攻关集团12口，塔西南攻关集团3
3.1四价铀矿物 四价铀矿物四价铀矿物包括四价铀的简单氧化物，四价铀的复杂氧化物，四价铀的硅酸盐，磷酸盐和钼酸盐，在自然界较为常见且具有工业价值的铀矿物基本上以前三大要素为主。另外，在磷酸盐中的个别铀矿物如人形石具有一定的工业价值。 （1）、四价铀的简单氧化物 铀的简单氧化物是以UO2为主要成分的铀的氧化物，铀矿物包括晶质铀矿及其变种沥青铀矿和铀黑，其中晶质铀矿和沥青铀矿含U3O8达73-90%，具有重要的工业意义，是目前提炼铀的主要铀矿物原料。 晶质铀矿（uraninite）的晶体化学式为（U4+、U6+、Th、RE、Pb）Ox式中x=2.17-2.70其中x称含氧系数。沥青铀矿和铀黑与晶质铀矿有基本相同的化学组分和晶体结构，属同一矿物种，但是，沥青铀矿和铀黑在混入物成分、形态、产状及某些物理性质等方面与晶质铀矿有明显的差别，是晶质铀矿的不同变种。 晶质铀矿常见于花岗岩和花岗伟晶岩中，以及岩浆铀矿床、伟晶型铀矿床、高温热液铀矿床和沉积-变质铀矿床中，晶质铀矿主要是高温条件下从溶液中结晶的产物； 沥青铀矿主要产于中、低温热液铀矿床及砂岩型、碳硅泥岩型、煤岩型，沉积铀矿床和后生淋积铀矿床中；铀黑则形成于各种氧化带和胶结带中。 晶质铀矿、沥青铀矿与黑色非放射性矿物及含铀矿物有某些相似，但晶质铀矿，沥青铀矿的析出形态，沥青光泽，密度大和强放射性都是明显的区别标志，此外，可根据晶质铀矿和沥青铀矿易氧化，表面常有表生铀矿物，溶于酸并有铀的微化反应等与含铀的复杂氧化物相区别。粉末状的铀黑易与铁锰的氢氧化物相混淆，但铀黑具有强放射性。 （2）四价铀的复杂氧化物（铀和钛的复杂氧化物） 铀和钛的复杂氧化物主要是UO2和TiO2所组成的化合物。矿物有钛铀矿，斜方钛铀矿和铈铀钛铁矿，其中斜方钛铀矿是钛铀矿的同质多象变体，钛铀矿具有非常需要的工业价值，而铈铀钛铁矿的工业价值极为有限，斜方钛铀矿是我国首先发现的新的铀矿物种。 本类矿物与铀的简单氧化物有些类似，两者区别在于：（1）形态不同，常具柱状、板状晶形，并处在变生态（2）表面新鲜，无次生变化，不溶于酸；（3）溶解性不同后者具立方体晶形或呈胶状，结晶质或隐晶质，易风化，表面常具表生铀矿物，能溶于酸。此外，还可根据Ti的微化反应进行区别。 本类矿物形成于高温条件下，产于酸性和碱性伟晶岩中，以及高温热液脉和变质铀矿床中，亦产于酸性和碱性岩浆岩中，此外，在砂岩中也有产出，在前寒武纪石英卵石砾岩型铀矿床中产有变质成因的钛铀矿所形成的巨型工业铀床。 （3）四价铀的硅酸盐 铀的硅酸盐是以U4+和SiO44-为主要成分的化合物，其矿物种目前只有一种-铀石。铀石是一工业铀矿物，它在自然界分布较广，是目前提提炼铀的主要矿物原料之一，因此具有极为重要的工业意义。 在自然产生的铀石中，多呈变生态，实验表明，在变生铀石中，除结晶质铀石的残留体和变生程度不等的铀石外，还形成了极其分散的晶质铀矿（或沥青铀矿）和非晶态的SiO2，因此，宏观上纯净的铀石单矿物实际上常是多矿物集合体。 铀石很容易与沥青铀矿相混淆，如肾状的铀石和沥青铀矿，晶体的铀石和呈铀假象的沥青铀矿之间，在形态和物理性质方面都非常相似，因此铀石和沥青铀矿在手标本上很难区别，两者的显著区别在于铀石透明，非均质，反射率偏低，裂纹少；而沥青铀矿不透明，均质，反射率偏高（11—21%），裂纹多，及具同心环带结构。
某铀矿成矿因素及找矿远景浅谈 王 * （********任公司，浙江 ** ******） 摘要：根据《核工业十一五规划》提出的建设要求，为了促进我国铀矿采矿事业的可持续发展，某铀矿床列入持续开发计划项目当中。矿床位于**地区某山I类远景区内，有着优越的成矿地质背景和较丰富的铀资源。而且在该远景区内还发现了某3矿床和某2矿点以及其他一系列的异常点，所以，摸清某矿床的成矿条件及找矿远景对该矿床的开发利用和在同一远景区其他矿床、矿点的进一步找矿勘查都有着深远的意义。 关键词：铀矿；成矿因素；找矿远景；深远意义 A Uranium Mineralization Factors And Prospecting Vision Discussion Abstract: According to the construction requirement proposed by “The nuclear industry 11 planning”, in order to promote our country uranium mining enterprise's sustainable development, a uranium deposits has included in the sustainable development of the project. Deposit is located in one class vision region of the Luzong Kunshan area ,it has superior geological background and rich uranium resources. And a three deposits and a two mine sites and a host of other outliers have been found from the vision in the area, therefore, finding out the conditions of a deposit mineralization and mine Vision to the developmental use of a deposit ,and further prospecting of the same vision of other deposits and mining point, have far-reaching significance. Keywords: Uranium; Forming factors; Prospecting; Far-reaching significance 一、区域地质背景 庐枞地区位于扬子准地台、秦岭地槽褶皱系和中朝准地台三大构造单元的交汇部位，属于扬子准地台下扬子台拗中的次级构造单元。郯庐断裂和长江构造带在本区相交。某铀矿床产于庐枞火山岩盆地东南缘黄梅尖岩体外带中侏罗统罗岭组砂岩中（见图1）。 本区地层以中新生界为主。上三迭统、中下侏罗统为一套巨厚的海陆交互相和陆相含煤碎屑岩沉积建造。上侏罗统和下白垩统发育一套巨厚的中偏碱性火山岩系,使得区域内岩浆岩极为发
钢筋砼梁应力应变计算方法的探讨 余海森 （江西省交通科研院南昌 330038） 摘要：对于钢筋砼梁应力应变的计算，分别用桥梁规范中弹性体假定的应力计算方法和以砼处于弹塑性阶段的应力计算方法进行分析，通过算例比较两者计算结果的差异，提出一些个人的见解。关健词：桥梁工程；钢筋砼梁；应力应变值；计算方法；基本假定；弹性；弹塑性 0 前言 钢筋砼梁属于受弯构件。按《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(以下简称《桥规》)要求，对于钢筋砼受弯构件的设计，首先按承载能力极限状态对梁进行强度计算，从而确定构件的设计尺寸、材料、配筋量及钢筋布置，以保证截面承载能力要大于荷载效应；另外，尚需按正常使用极限状态对构件进行应力、变形、裂缝计算，验算其是否满足正常使用时的一些限值的规定。为检验钢筋砼梁的施工是否满足设计要求，均应对形成该梁的材料（钢筋及砼）进行强度检验，但由于砼的养护环境、工作条件及钢筋的加工、布置等方面，均存在试样与实际构件之间的差异，因而不能完全地说明该构件的工作性能。有时，按需要可对梁进行直接加载试验以量测荷载效应值，通过实测值与理论计算值的比较，以检验其工作性能是否能满足设计和规范的要求。通常情况下，我们不能直接测定梁体的应力值，只能通过实测梁体的应变值，进而求算其应力值。但钢筋砼结构属于非匀质材料，不能直接运用材料力学计算公式进行其应力及应变的计算，因此，本文按弹性阶段应力计算和弹塑性阶段应力计算2种方法进行分析比较。 1 按弹性阶段计算应力的方法 钢筋砼梁在使用阶段的工作状态可认为与施工阶段的工作状态相同，都处于带裂缝工作阶段，因此可按施工阶段的应力计算方法进行计算。 1.1 基本假定 《桥规》规定：钢筋砼受弯构件的施工阶段应力计算，可按弹性阶段进行，并作以下3项假定。 1.1.1 平截面假定 认为梁的正截面在梁受力并发生弯曲变形后，仍保持为平面，平行于梁中性轴的各纵向纤维的应变与其到中性轴的距离成正比，同时由于钢筋与砼之间的粘结力，钢筋与其同一水平线的砼应变相等。其表达式为： εh/x=εh′/(h0-x) εg=εh′ 式中：εh′-为与钢筋同一水平处砼受拉平均应变； εh-为砼受压平均应变； εg-为钢筋平均拉应变； x-为受压区高度； h0-为截面有效高度。 1.1.2 弹性体假定 假定受压区砼的法向应力图形为三角形。钢筋砼受变构件处在带裂缝工作阶段，砼受压区的应力分布图形是曲线形，但曲线并不丰满，与直线相差不大，可以近似地看作呈直线分布，即受压区砼的 应力与应变成正比。 σh=εhEh 式中：σh-为砼应力； εh-为砼受压平均应变； E h-为砼弹性模量。 1.1.3 受拉区砼完全不能承受拉应力 在裂缝截面处，受拉区砼已大部分退出工作，但在靠近中和轴附近，仍有一部分砼承担着拉应力。由于其拉应力较小，内力偶臂也不大，因此，不考 虑受拉区砼参加工作，拉应力全部由钢筋承担。 σg=εgEg 式中：σg-为钢筋应力； εg-为受拉区钢筋平均应变； E g-为钢筋弹性模量。 1.2采用换算截面计算应力 根据同一水平处钢筋应变与砼的应变相等，将钢筋应力换算为砼应力，则钢筋应力为砼应力的n g 倍（n g=E g/E h）。由上述假定得到的计算图式与材料力学中匀质梁计算图非常接近，主要区别是钢筋砼梁的受拉区不参予工作。因此，将钢筋假想为受拉的砼，形成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面，即为换算截面，再按材料力学公式进行应
甘肃金矿成矿规律和成矿区带的划分 (2007-12-23 15:16:31) 分类：能源矿产与环保 标签： 知识/探索 基金工程:国家重大自然科学基金资助工程(90102003)。中国科学院知识创新工程重大工程基金资助工程(KZCX210203) 作者简介:苏建平(19702),男,甘肃甘谷人,甘肃省地勘局第三地质矿产勘查院高级工程师,博士研究生,从事区域地 质及环境地质研究. 第9卷第3期 2003年9月 甘肃金矿成矿规律和成矿区带的划分 苏建平1 ,2,张翔2 ,3 (11中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州730000 。21甘肃省地勘局第三地质矿产勘查院, 摘要:甘肃地域广阔,北山,祁连,秦岭造山带都经历了长期而复杂的地
质构造演化,形成了众多不同背景,不同类型,不同特征,不同规模的金矿床.甘肃金矿受特定的地层,岩性及岩浆,构造,变质作用的控制,可划分为北山(北山北带和南带成矿带),祁连(带),西秦岭(北秦岭,中秦岭,南秦岭成矿带)和摩天岭4个成矿区7个岩金成矿带. 控矿因素 111 矿源层 甘肃已发现的岩金矿床(点),在元古—早古生代,晚古生代,中生代等地层中均 有分布,按其规模和拥有资源量首推南秦岭微细粒浸染型金矿和热水溶滤热泉型金矿,赋矿地层分别为早三叠世晚期局限碳酸盐岩台地相高水位体系域及早,中三叠世台地斜坡相低水位体系域类复理石建造与早古生代海槽型含C泥质硅质岩建造和火山沉积建造.前者如南秦岭寒武—志留纪黑色岩系Au2U组合的微细粒金矿,后者如北祁连变质火山岩型,火山沉积变质型铜2金矿点(石居里沟,青羊沟)及火山沉积再造型金 矿(北祁连寒山,鹰咀山,肮脏沟,青分岭和北山地区南金山,马庄山等金矿).其他 如西秦岭地区印支—燕山期深—浅成中酸性岩浆岩外接触带热晕型金矿及北山南带以小西弓金矿为代表的古元古代与韧性剪切带有关的构造蚀变岩型金矿等也具一定规模.大陆边缘尤其是活动大陆边缘,火山活动强烈而广泛,上地幔及中下地壳中的Au及有用组分随火山活动被带到地表(近地表)并富集形成火山沉积型矿床,或分散在火山
国内外深井、超深井井下工具简介 按照我们国家对深井、超深井的界定，深井是指井深大于4500m 的井，超深井是指井深6000m以上的井。迄今，世界上最深的井为前苏联的SC-3井，井深12869m。目前，美国深井、超深井的钻井水平大致为：5000m的井完井周期3个月，6000m的井完井周期6个月，7000m的井完井周期12个月。 深井、超深井对钻井的方方面面都是一个极为严峻的挑战，其关键技术包括：先进的地震技术以及对地震资料的准确判读与分析；对邻井钻井资料的全面采集、处理和利用；功率、功能强大且易于控制的钻机设备；先进的数据采集、分析系统和先进的用于不同目的的井下工具；科学合理的钻井设计；成熟的钻井工艺技术；高温高压泥浆体系；科学、强化的生产技术管理等。 随着世界范围内深井、超深井钻井数量与钻井难度的逐年递增，国内外各大石油公司近几年先后开发研制出了用于深井、超深井防斜打直、提高钻速、井眼轨迹和井下参数测量与控制、井眼扩大规整、刚体膨胀管补救、深井扩孔等先进的井下工具，现一一简单介绍如下： 1、井下动力钻具---用于提高机械钻速 ●国产螺杆钻具耐温低，仅能用于上部井段； 1
●BakerHughes INTEQ的高速螺杆钻具采用新的橡胶定子制 造工艺，耐温190℃，且转速与排量成正比，输出功率是涡轮钻具的两倍多； ●俄罗斯的带齿轮减速箱新型涡轮钻具耐温可达250℃∽ 300℃； ●美国Manurer公司为钻高温地热井研制的齿轮减速涡轮钻 具成功钻成了温度高达316℃的地热井； 2、旋冲钻井工具---用于提高机械钻速 ●国内：厂家众多，成熟较少，究其原因，主要有三：一是寿命 短，二是无匹配之钻头，三是无深部极硬之地层，故效果不明显。现场应用最好当属江苏东海的科钻1井，但该井具以下特点：连续取心，工具一次下井工作时间短；钻头为孕镶式天然金刚石取心钻头，抗冲击能力强；地层为非沉质岩地层，硬度高、可钻性差、研磨性强，故应用效果明显； ●国外有适合于地层、同时也适合于工具的专用钻头，如图1。 1
文章编号:1673-0291(2011)04-0130-04 基于应变模态的车轴动应力仿真计算 刘志明,马跃峰 (北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044) 摘 要:基于动车组的动车车轴和拖车车轴的应变模态分析结果,结合线路实测数据,运用模态叠加法对动车组车轴进行了动应力的仿真计算,得出了两种车轴上相应测点的应力时间历程,并与线路测试数据进行了比较.结果表明:经过仿真计算得到的测点应力时间历程与实测结果比较吻合, 从而验证了将应变模态与测试数据结合计算动应力的可行性,可以进一步开展疲劳强度分析.关键词:车轴;应变模态;模态叠加法;动应力;振动中图分类号:U2601111 文献标志码:A Simulation and calculation of dynamic stress to axles based on strain modal LI U Zhiming,M A Yue f eng (School o f M echanical,Electronic and Contr ol Engineer ing ,Beijing Jiaotong U niversity ,Beijing 100044,China) Abstract:Based on the strain modal analysis results of EMU .s motor -car ax le and trai-l car axle,and combined w ith actual line test data,simulation and calculation of dynam ic stress to EM U .s axles was done w ith modal superposition method.Stress -time history of the corresponding point on motor -car axle and trai-l car axle w as obtained,and comparison w ith the line test data w as also performed.The results show that:stress -time history of the measured points got by simulation and calculation was in g ood ag reement with the test results.Therefore,the feasibility of calculating dynamic stress w ith strain modal and test data w as verified,and it is doable to make further research on the fatigue strength analysis. Key words:axle;strain modal;modal superposition method;dynam ic stress;vibration 收稿日期:2009-11-27 基金项目:国家科技支撑项目资助(M 10B300140) 作者简介:刘志明(1966)),男,江西南昌人,教授,博士,博士生导师,主要从事结构疲劳可靠性研究.email:zhmliul@https://www.doczj.com/doc/e3688748.html,. 在复杂结构的动态设计中,分析结构在动态载荷下的应力状态是进行强度设计和疲劳寿命评估的基础和关键,分析车轴疲劳强度的关键是得到车轴在实际运用状态下的动应力.对结构动态特性的研究主要有有限元方法和实验模态分析技术,根据所测物理量的不同,实验模态分析又分为位移模态分析和应变模态分析.位移模态分析是以位移响应(加速度)为基本参数,该技术已经在工程上广泛应用,但位移模态分析结果不能直接用于结构的疲劳设计,在运动机械和承受动载荷结构的设计校核中,从 强度和疲劳的观点出发,更侧重于对结构的应力、应变分布情况的研究.应变模态分析是以结构的应变响应为基本参数,从而确定结构的应变最大点和共振疲劳点[1-2] . 目前对应变模态的分析一般是基于简单的梁和板,针对应变模态运用模态叠加法对结构响应进行计算分析的文献比较少.本文作者以有限元仿真的方法对高速动车组车轴进行应变模态分析,结合线路实测数据,运用模态叠加法对车轴进行动应力仿真计算. 第35卷第4期 2011年8月 北 京 交 通 大 学 学 报 JOU RNAL OF BEIJING JIA OT ON G U N IV ERSIT Y Vol.35No.4Aug.2011
应变的计算方法 本章介绍了几种网格应变的计算方法，通过分析网格变形的特点及规律，将网格的变形分解为分别沿两个主应变的方向一次变形而得，从而通过欧拉法推导了有限应变解析的方网格应变计算方法，并把三维空间网格的每个网格作为线性孔斯曲面介绍了三维空间网格的应变计算方法。此外还介绍了工程应变、等效应变和厚度的计算。 4.2 基于欧拉法和有限应变理论解析的方网格计算方法 根据有限应变的理论，不同的应力加载可以获得相同的应变结果。对于近似于平面应力状态的板材成形来说，每个单元体的应变主方向（除去因为位移造成的转动）在成形过程中保持不变。这样就可以将应变分成不同的加载阶段，利用真实应变的可叠加性，就可以推导出方网格变形的应变计算方法。 连续体的有限变形有两种表述方法。一种方法的相对位移计算是以变形前后物体内一点作为参考点，即以变形前的坐标作为自变量，这种方法称为拉格朗日法。另一种方法的相对位移计算是以变形后物体内一点作为参考点，以及已变形后的坐标作为自变量，这种方法称为欧拉法[48]。这里给出基于欧拉法和有限应变理论解析的方网格计算原理。 4.2.1 方网格内部的变形 设任意方向正方形网格内接于圆网格，将其变形过程分解为两个阶段，如图4-5所示。第一个阶段沿着X方向变形，Y方向保持不变；第二个阶段沿着Y方向变形，X方向保持不变，即应变主方向与坐标轴相平行。变形的结果使圆网格变形为椭圆，正方形网格变形为平行四边形（假设单元网格内沿主应变方向的变形是均匀的） (a)初始网格 (b)横向变形后的网格 (c)纵向变形后的网格 图4-5 基于有限应变的网格分解变形过程 4.2.2 应变主方向和真实应变的计算 对于方网格中心的应变，假设网格内部变形是均匀的，所以变形前后四边形对角线的交点就是网格中心，对角线把方网格划分成四个三角形。将变形后的网格中心和变形前的网格中心重合，建立直角坐标系，如图4-6所示。 图4-6 以欧拉法建立的变形前后网格中心重合的坐标系统 根据欧拉方法，以变形之后的网格坐标来分析，将主应变方向定为坐标方向，设X方向为主应变的方向，Y方向为主应变的方向，两个方向分别有拉形比： (4-20)
铀矿物 目前已发现的铀矿物和含铀矿物约170种以上，其中25—30种具有实用意义列举如下： 沥青铀矿(U3O8) 含U 42—76% 晶质铀矿(U3O8) 含U 55—64% 钙铀云母(Ca(UO2)2P2O8·8H2O) 含U 46—52% 铜铀云母(Cu(UO2)2P2O8·2H2O) 含U 42% 钒钾铀矿K2〔UO2〕2〔VO4〕2·3H2O 含U 42—46% 钒钙铀矿CaO、2UO3V2O5·nH2O 含U 41—48% 钛铀矿(TiO2·U2O3)TiO3，铀石U(SiO4)1-x(OH)4x，硅钙铀矿(H2O)2Ca(UO2)(SiO4)·3H2O 钍矿物 方钍石(Th，U，Ce)O2 含ThO2 70—80% 钍石ThSiO4 含ThO2 48—72% 独居石(Ce，La，Dy)PO4·ThO2 含ThO2 5—10% 沥青铀矿 沥青铀矿(pitchblende)，晶质铀矿的沥青状隐晶质变种。又称非晶铀矿或铀沥青。成分UO2，含U42％～76％，常含铅，不含或微含钍、稀土元素。是提取铀的最主要矿物原料。等轴晶系。矿物外形为胶态肾状、钟乳状、葡萄状或致密块状。沥青黑色，条痕黑色，树脂光泽或半金属光泽。莫氏硬度3～5，比重6.5～8.5。具强放射性。主要产于中、低温热液矿床和沉积、淋积矿床中。 晶质铀矿 uraninite 理想的化学成分为UO2 ，化学成分 U4+mUn6+O2m+3n。晶体属等轴晶系的氧化物矿物。天然矿物中总有部分U(氧化为U(故化学式实际为(UU)O2+，值最大可达0.6。富含U(的土状变种称为铀黑。钍、钇、铈等稀土元素可类质同象替代铀，含量高的分别称为钍铀矿或钇铀矿。晶质铀矿具强放射性，化学成分中总是含有少量的铅、镭和氦，其中铅和氦是铀、钍放射性蜕变的最终稳定产物。镭和地球上的氦都首先是在晶质铀矿中发现的。根据铅铀比和氦铀比可以测定矿物的地质年龄。晶质铀矿具萤石型结构，晶形以立方体或八面体为主，但少见；一般成细粒状产出。黑色，条痕棕黑色。半金属光泽，风化面光泽暗淡。贝壳状断口。摩氏硬度约5.5。比重7.5～10.0。氧化程度深的,颜色趋于暗棕,比重明显偏小。呈致密块状、葡萄状等胶体形态，并具有沥青
第七章 应力和应变分析 强度理论 §7.1应力状态概述 过构件上一点有无数的截面，这一点的各个截面上应力情况的集合，称为这点的应力状态 §7.2二向和三向应力状态的实例 §7.3二向应力状态分析—解析法 1．任意斜截面上的应力 在基本单元体上取任一截面位置，截面的法线n 。 在外法线n 和切线t 上列平衡方程 αασαατσc o s )c o s (s i n )c o s (dA dA dA x xy a -+ 0s i n )s i n (c o s )s i n (=-+αασαατdA dA y yx αασαατ τsin )cos (cos )cos (dA dA dA x xy a -- 0sin )sin (cos )sin (=++ααταασdA dA yx y 根据剪应力互等定理，yx xy ττ=，并考虑到下列三角关系 22sin 1sin ,22cos 1cos 22 α ααα-=+= ， ααα2sin cos sin 2= 简化两个平衡方程，得 ατασσσσσα2sin 2cos 2 2 xy y x y x --+ += xy τyx τn α t
ατασστα2cos 2sin 2 xy y x +-= 2．极值应力 将正应力公式对α取导数，得 ?? ????+--=ατασσασα 2cos 2sin 22xy y x d d 若0αα=时，能使导数 0=α σα d d ，则 02cos 2sin 2 00=+-ατασσxy y x y x xy tg σστα-- =220 上式有两个解：即0α和 900±α。在它们所确定的两个互相垂直的平面上，正应力取得极值。且绝对值小的角度所对应平面为最大正应力所在的平面，另一个是最小正应力所在的平面。求得最大或最小正应力为 2 2min max )2 (2xy y x y x τσσσσσσ+-±+= ??? 0α代入剪力公式，0ατ为零。这就是说，正应力为最大或最小所在的平面，就是主平 面。所以，主应力就是最大或最小的正应力。 将切应力公式对α求导，令 02sin 22cos )(=--=ατασσα τα xy y x d d 若1αα=时，能使导数0=α τα d d ，则在1α所确定的截面上，剪应力取得极值。通过求导可得 02sin 22cos )(11=--ατασσxy y x xy y x tg τσσα221-= 求得剪应力的最大值和最小值是： 2 2min max )2 ( xy y x τσσττ+-±=??? 与正应力的极值和所在两个平面方位的对应关系相似，剪应力的极值与所在两个平面方
超深井钻井技术研究及工业化应用 摘要自改革开放以来，我国的社会经济保持着高速发展，经济体量不断壮大，已经成为世界第二大经济体，而随着经济的发展，科学技术水平也在不断提高，其中超深井钻井技术也取得了长足进步。石油是经济发展和社会发展过程中不可或缺的资源，而为了人类的进步和发展，石油勘探技术也在不断提高，越来越多的钻井、越钻越深的钻井、从陆地转向海洋的钻井，这些都见证着我国钻井技术的发展历程。本文主要分析和探讨了超深井钻井技术的研究和工业化的应用。 关键词超深井钻井；技术研究；工业化应用 近些年來，随着石油资源的不断开采和消耗，深层找油也变得也来越多，超深井钻井技术的应用日益变多，但超深井开采会遇到多方面的问题，包括深高温高压、层岩性等因素，这些问题会对钻具、钻速、井斜等产生直接影响，进而造成事故发生。 1 超深井钻井遇到的各类问题 随着经济的快速发展和对石油资源的更大需求，我国油气资源勘探开发的步伐不断加快，开始向更深层次进发，特别是在塔里木盆地、四川盆地等地方的超深层油气勘探，使得对超深井钻井技术提出了迫切的需求和更高的要求。但是因为超深井钻井工程通常所处的地质环境都比较复杂，所以钻井会遇到各种问题，有些甚至是世界级难题，给我国油气资源的开采带来了巨大挑战，主要包括以下几个方面。 1.1 地质条件比较复杂 通常油气资源丰富的西北地区，地层时代都比较古老、构造活动期次频繁、演化程度也很高，很多地区还存在厚砾石层、陆相地层胶结致密等现象，地层压力系数超过2.4。同时地层埋藏深、地层比较坚硬、岩石强度较高、可钻性比较差、研磨性较强、机械钻速相对低[1]。 1.2 井身结构设计困难 因为西北以及川东北地区由纵向上分布的压力系统很多，同时由于破碎带、低承压层等方面的影响，所以造成了井身结构设计和优化的难度较大；超深井因为上部套管尺寸很大、下深相对较深，所以经常会出现抗内压和套管抗挤强度达不到标准。 1.3 气候条件造成困扰 因为工程所处地区的原因，往往会引发高温状况下，钻井液黏土出现分散、
运输车应力应变实验方案 一、 实验目的 1. 掌握用电阻应变片贴片技巧与理论分析方法； 2. 掌握应力应变仪数据采集分析和使用方法； 3. 验证测量应变值、理论计算值和仿真分析值的一致性； 4. 做好实验与软件分析的差异性。 二、 实验原理 应变片电测法是用电阻应变计测量结构的表面应变，再根据表面应变——应力关系确定结构件表面应力状态的一种试验应力分析方法。测量时，将电阻应变片粘贴在零件被测点的表面。当零件在载荷作用下产生应变时，电阻应变计发生相应的电阻变化，用应变仪测出这个变化，即可以计算被测点的应力和应变。 三、 仪器与耗材 电阻式应变片（120—3AA ），接线端子，装有DCS-100A 软件的PC 机，PCD —300B 数据分析仪，硅橡胶，502胶水，聚四氟乙烯薄膜，镊子，小螺丝刀，剪刀，酒精，砂纸，电胶带，透明胶带，若干导线，称砣，弹性钢板， 220V 稳压电源，悬臂梁，万用表，电烙铁。 四、 实验内容 测试运输车车架的应力应变。 五、 实验步骤 1． 粘贴应变片 1） 去污：为了使电阻应变片能准确的反映构件被测点的变形，必须使电阻应变片和构件表面能很好地结合。用砂纸去除构件表面的油污、漆、锈斑等，并用纸巾搽干净构件表面以增加粘贴力，用浸有丙酮的脱脂棉球擦洗； 2） 测量：用万用表测量应变片的完好性； 3） 贴片：先用镊子把应变片和接线端子线性的固定在透明胶带的一边，缓慢的将带有应变片和接线端子的透明胶带贴在构件表面，然后用镊子小心翼翼的把带有应变片和接线端子这边的透明胶带挑起，将准备好的502胶水用聚四氟乙烯拨片均匀的涂在构件与透明胶带之间，然后用拇指把准备好的聚四氟乙烯薄膜片迅速垂直压在带有应变片和接线端子这边的透明胶带上，并保持一分钟时间。去掉聚四氟乙烯薄膜片，用镊子小心翼翼的粘在应变片和接线端子上的透明胶带去掉，仔细检查贴在构件表面的应变片和接线端子是否粘贴好； 4） 焊接导线：将应变片上引出的两根导线通过接线端子与外部的导线焊接在一起。然后用电胶带把裸露在外面的导线固定好，最后再用万用表检测贴好的应变片是否完好。 2. 实验的标定 为了在一定程度上模拟运输车车架的承载情况，试验采用悬臂梁的形式实现标定工作，主要在一悬臂梁上粘贴应变片，通过在自由端施加已知质量的重块以施加已知载荷和弯矩，根据材料力学的理论公式26bh PL W M == σ则可得到在不同工况的应力理论值。 在悬臂梁上贴好应变片的前提下，通过采用PCD-300B 数据分析仪和DCS-100A 数据采集软件，将得到具有一定数值的模拟信号，将悬臂梁上悬挂重物质量、理论应力值和试验采集的应力平均值建