科学研究
科学研究
2011-11-22     作者:孙平贺      来源:地质工程系       浏览次数:732

本系经过60多年的建设和发展,学科研究不断创新和拓展,逐步形成了钻探技术、人造金刚石及制品技术、地质工程机械设备与仪器仪表及复杂地质条件下岩土工程与地质灾害防治理论与技术多个研究领域,并取得了瞩目的成果。

 一、钻探技术
 
本研究方向主要研究人员主要工作内容包括钻探理论与工艺研究、综合钻探技术研究与应用、钻井液与护壁堵漏技术研究与应用三大部分。研究的主要内容、特色如下。
 
1、钻探理论与工艺研究
重点开展各类钻头及不同钻进方法下碎岩机理研究,尤其是高地应力和软硬夹层条件下的钻探模型及工艺技术,冲洗液流变型态及紊流减阻机理研究,为实现科学钻探提供理论依据。
2、综合钻探技术研究与应用
研究解决不同地质条件尤其是中深部地质条件下的钻探工艺技术十分必要。进一步深入研究液动潜孔锤冲击回转钻进技术、潜孔锤+绳索取芯钻进技术、柔性防斜、纠斜技术及复杂地层取芯工具与取芯工艺、绳索取芯钻进技术及工艺等。通过上述综合钻探技术研究与应用,显著提高我国钻探技术的水平及钻探经济效益。
3、钻井液与护壁堵漏技术研究与应用
 重点开展抗盐、抗钙、抗高温、钻杆内壁防结垢且具有紊流减阻作用的低固相及无固相钻井液配方及性能研究;各类钻井液处理剂和钻孔堵漏剂的研制,以保证钻探工作顺利进行。
 
二、人造金刚石及制品技术
 
1、优质金刚石复合片合成及复合片钻头设计制造研究
本研究拟从合成腔体内温度场、压力场的均匀性设计,粘结剂的种类,原材料各项指标测控,复合材料烧结前的净化,高温高压烧结时温度、压力等烧结参数的监控等方面进行,以实现大尺寸金刚石复合片的合成。从胎体配方设计与制造、复合片的焊接方法与工艺、产品质量检测等方面入手研制成功复合片钻头(特别是大口径的),取代目前所用的硬质合金钻头或牙轮钻头。大尺寸复合片和大口径复合片钻头的研究成功将填补国内研究空白。
2、金刚石制品参数设计规律研究
本研究主要探讨金刚石制品的胎体参数、金刚石参数间的内在关联关系,结合其使用条件和加工对象,从理论上研究和分析金刚石制品参数设计原则,使金刚石制品参数由经验设计走向半量化和量化设计,以期使利用该研究成果制造的金刚石制品质量水平达到国内领先,同时有助于提高整个行业的金刚石制品设计水平。
3、优质金刚石工具研究
研究强包镶和弱包镶以提高金刚石工具的寿命和效率,通过研究实现强包镶和弱包镶的材料与手段,实现金刚石在胎体唇面上的出刃高度量化控制,该研究完成后可达到国际先进水平。研究的高地应力地层钻进用金刚石钻头,在室内模拟钻进的基础上,分析高应力地层条件下金刚石钻头的碎岩机理,进行钻头的优化设计,使研制出金刚石钻头质量水平成为国内一流。超微细预合金粉末制备拟借鉴湿法冶金工艺生产,利用其制造金刚石工具有利于提高烧结活性,降低烧结温度,减少金刚石热损伤,改善金刚石工具性能,降低金刚石工具成本。该研究的完成将使我国赶上和达到其他国家在该方面的研究水平。
4、金刚石合成与制品制造综合实验室建设
通过3~5年的时间,力争建成国内一流的金刚石合成与制品制造综合实验室,为本科生、研究生的实习和试验提供场所,为提高学生的动手能力,培养高素质创新型人才创造条件。
 
三、地质工程机械设备与仪器仪表
 
1、智能灌浆、压水测控系统的研究
在LJ-Ⅲ型灌浆压水测控系统的基础上,研制浆液密度ρ、灌浆压力P、适时反馈调节控制装置,研制可连续动态监测地层抬动S的高精度位移传感器,并根据浆液注入率Q/t、ρ和S之间的关联函数关系,建立数学物理模型,进而开发出灌浆智能工程专家系统软件。专家系统根据受灌地层对灌浆基本四参数ρ,P,S,Q/t的反应来适时调节控制灌浆,使灌浆这一隐蔽工程完全脱离人为因素,根据灌浆段的具体地层情况实施全自动灌浆,此项目研制成功,可达到国际领先水平。
2、真实反映岩体渗透性能的压水试验装置研究
 该装置能准确测定试段沿钻孔深度每一点(最小间隔5cm)的渗透量,并算出其吕荣值,作出试段内流量分布曲线,最终精确作出试段内岩体渗透量分布图,以确定渗透大小和位置,为大坝防渗灌浆帷幕设计和灌浆防渗效果检查提供真实客观的依据。此项目研制成功后,将彻底改变现有压水试验成果吕荣值是一个试段平均值,不能真实客观反映岩体渗透性能的现状,试段渗透性能用各点吕荣值的分布图来精确表示,对防渗帷幕设计和防渗帷幕效果检查技术都是极大的推动和突破。
3、灌浆泵和高压调节阀中高耐磨高强度配件的研究
现在灌浆用往复泵由于水泥浆液的磨损和高压的驱动,其活塞或柱塞,阀盘或阀座,以及高压调节阀的阀芯等几部分极易磨损,需频繁更换、停产,影响灌浆效率,增加成本,高压灌浆时泵打不上压,影响灌浆质量。利用我校粉末冶金高硬度,高耐磨新材料的研究成果,将这些高性能材料烧结在这些易损件的表面,可大幅度地提高性能和寿命,并实现产品产业化。
 
四、复杂地质条件下岩土工程与地质灾害防治理论与技术
 
1、注浆新材料、新技术的研究和开发
加强注浆技术在岩土体加固和防渗及其在水利水电建设、公路工程建设中的应用研究,开发新的注浆材料和注浆工艺,完善和发展注浆设计理论和注浆质量控制和检测技术。
2、加强对滑坡等地质灾害的发生机理的研究
加强对滑坡等地质灾害的发生机理的研究,特别是针对湖南区域工程地质条件,调查和分析滑坡等地质灾害发生的状况,为湖南省地质灾害的预测和防治提供更可靠的技术手段。
3、完善和发展地基处理加固技术
紧密结合本地区经济建设,重点进行采空区、岩溶地区的稳定性分析、评价方法,加强岩土原位测试原理和技术研究,提出新的设计方法;进行软土等不良地质体的地质条件、工程地质特征、承载力和变形特性研究,进一步完善和发展三元和多元复合地基设计计算方法研究,使地基处理技术达到更高的水平。
4、加强矿山等地质环境及灾害的调查和防治措施的研究
工程建设、矿山等人为活动诱发的地质环境和地质灾害问题,日益引起人们重视,加强对其调查和防治措施的研究,为政府提供决策依据。

本研究方向的主要特点是研究对象的多学科性,表现在涉及公路和土木、水利等学科岩土工程技术时,坚持以地质学为基础、以对岩土体的客观评价为重点,理论和实践相结合,这将有利于工程问题的合理解决和学科发展。


地质工程系近年来主要研究动态

(图示)

















  

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