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高校“形势与政策”课集时效性、针对性与综合性于一体,是培养时代新人的主渠道、主阵地,“是第一时间推动党的理论创新成果进教材、进课堂、进学生头脑,引导大学生准确理解党的基本理论、基本路线、基本方略的重要渠道”[1]。因此,我们要在总结“形势与政策”课创新必要性的基础上,从教学理念、教学团队、教学手段和考核方式等方面来实现“形势与政策”教学模式的创新,从而深化学生对当前形势和政策的体悟与践行能力。 一、创新高校“形势与政策”课教学模式的必要性 时代呼唤与学生诉求是“形势与政策”课教学模式创新的逻辑起点:世情、国情、党情、民情和学情的新变化,要求“形势与政策”课教学必须进行改革;高校在反思现实教学痛点过程中发现必须通过创新来提升“形势与政策”课的教学质量。 (一)新的事、时、势的要求 世界政治多极化、经济全球化、信息网络化、文化多样化、改革全面化、高等教育创新化的趋势高歌猛进,“形势与政策”课教师必须紧扣新的时、势、事这一时代图景来对课程进行改革和创新,要积极将世界发展大势,中国发展大势,身边的热点、难点和学生的关注点转化为教学内容并贯彻到教育教学过程中。教师在“形势与政策”课教学中要沿用好办法、改进老办法、探索新办法,帮助学生正确认识世界和中国的发展大势,强化其社会主义理想信念,实现教学内容的政治主导与现实生活的有机统一;帮助学生正确认识中国特色社会主义本质,强化其民族自信,实现知识传递与价值引领的有机统一;帮助学生正确认识时代责任和历史使命,强化其责任担当意识,实现能力塑造与全面发展的有机统一;帮助学生正确认识远大抱负和脚踏实地,强化其务实笃行能力,实现理论教学与躬行实践的有机统一。 (二)面临的课程痛点的要求 从教师层面而言,大多数“形势与政策”课教师在教学过程中存在认识不足、手段单一、内容陈旧、深度不够等问题。对于课程定位认知严重不足,不了解课程在大学生思想政治教育过程中的重要地位。在这种不当认知指导下的教学手段基本是“大水漫灌”;教学内容陈旧,无法及时反映发展变化的世情、党情、国情、民情,更不用谈满足学生了解“形势与政策”的基本需求;课堂教学管理过程中存在纪律散、组织乱等问题,课堂掌控能力不高,教学秩序不理想。从学生层面而言,学生在学习过程中存在被动敷衍、到课率低、抬头率低等问题。很多学生将“形势与政策”课视为“形式”课,不了解课程对于自身成长成才所具备的重要作用,因此学习态度较差。从教材层面而言,教育部每年会在春、秋两季学期开学前印发“形势与政策”课教学要点,由于不具备强制使用性,具体执行使用情况不理想。这种情况给“形势与政策”课教学带来一定的灵活性和自主性,部分机构和高校开始组织编写不同类型的“形势与政策”课教材用书。然而,教材权威性、规范性、实用性大打折扣,加之价格不菲,很多高校不愿购买。很多高校教学过程中,无论是教师还是学生都没有教材或者参考资料,严重影响教学效果。 二、创新高校“形势与政策”课教学模式的措施 (一)树立精准化教学理念 1精准研究供给对象 精准教学理念是“形势与政策”课供给侧改革的内在要求,需要紧密结合新要求、新形势、新情况,遵循学生成长成才规律和课程教学规律,使教学供给与大学生需求得以协调均衡、良性互动。学生的主体地位决定了教学内容要精准研究大学生实际需求,“关注和研究受教育者的需要应该成为思想政治教育理论和实践的重要维度”[2]289。高校“形势与政策”课教学要“围绕学生、关照学生、服务学生”,把握学生个性化、差异化成长需求,克服“大水漫灌”的现象,切实提高教学的针对性和吸引力。 2精准设计供给内容 以学生的兴趣与需求为教学设计的经纬线,为其量身定制供给内容:变“教案”为“学案”,变“讲堂”为“学堂”,变“个体听课”为“集体活动”,变“单一授课”为“多样活动”。立足学生视角,概括、提炼“形势与政策”课教学的“问题”,把这些“问题”通过申报科研项目的方式转化为研究“课题”,通过共同研究、集体备课,将课题成果转化为“形势与政策”课教学“专题”。借助“问题—课题—专题”的形式实现教学供给与需求平衡。通过对供给对象的精准研究及供给内容的精准设计,为后期针对不同年级、不同层次的学生进行立体化精准教学奠定前提和基础。 (二)构建“一体两翼”的个性化教学团队 为更好地解决“形势与政策”课教师数量匮乏、构成复杂、结构涣散等问题,需要构建“一体两翼”的个性化教学团队。“一体”是指专门从事大学生“形势与政策”课教学与研究的专职教师,充当教学团队的优秀力量和中流砥柱;“两翼”是指承担“形势与政策”课教学的兼职教师和专聘教师。兼职教师主要是从符合教学准入条件的党委、团委、学工部和辅导员中遴选,专聘教师主要是由专家学者、企业家、优秀毕业学子等组成。“一体两翼”教学团队所承担的教学任务有所区别:“一体”主要负责承担经典性与适时性相统一的重点教学任务,包括“形势与政策”课的基本理论、基本概念、突发事件、热难点问题等;“两翼”主要负责承担可选择性与自主性相统一的灵活教学任务,包括针对不同学科背景、不同层次学生的专题形势报告以及建立在“形势与政策”课基础之上研发出来的素质选修课。“两翼”承担的教学内容主要属于辅助教学部分,是对“一体”所承担的“形势与政策”课重点教学内容的有益补充,旨在拓展“形势与政策”课教学内容的广度和深度。 (三)采取“三位一体”的立体化教学手段 为破解“形势与政策”课课时有限与内容繁多之间的矛盾,在充分研究“形势与政策”课教学规律、教书育人规律和学生成长规律的基础上,采取“课堂+网络+实践”“三位一体”的立体化教学手段。1 课堂教学 大一、大二学生的“形势与政策”课教育主要是融合在每学期开展的思政课教学之中,针对不同日常教学内容对大学生穿插融合进行不同主题的形势与政策教育,既可以较好地保证“形势与政策”课的实效性,又让学生在润物细无声的过程中改观对课程的认知,满足其“形势与政策”知识的需求。在每学期思政课教学活动结束后,继续往后顺延一周,由原有专职思政课教师集中开展专题化的理论和实践教学,着重对大学生进行“党的基本理论、基本路线、基本纲领和基本经验教育;进行我国改革开放和社会主义现代化建设的形势、任务和发展成就教育;进行党和国家重大方针政策、重大活动和重大改革措施教育;进行当前国际形势与国际关系的状况、发展趋势和我国的对外政策,世界重大事件及我国政府的原则立场教育;进行马克思主义形势观、政策观教育”[3]。大三、大四学生的“形势与政策”课主要是由“两翼”教师承担,围绕学生的实际需求,精准实施教学。这些学生面临着毕业、继续深造等各种压力,给教学管理带来较大难度,针对其特殊情况,围绕毕业班学生关注的切实问题采取集中大班专题讲座式授课。借助贴近学生实际和契合其知识层次、心理需求、个性发展的专题讲座,能够在较大程度上改善大三、大四学生视“形势课”为“形式课”的尴尬窘境,提升教学效果。为进一步细化、深化、固化形势与政策方面的教育,紧扣教学要点,围绕一些较为经典而成熟的教学专题进行升级改造,将其打造成覆盖面广、推广性强的素质选修课,进一步扩大“形势与政策”课的影响和作用。2 网络教学 网络教学是课堂教学的延伸,“要运用新媒体新技术使工作活起来,推动思想政治工作传统优势同信息技术高度融合,增强时代感和吸引力”[4]。网络教学以其平等交互性改变了传统课堂的教学关系;以其及时便捷性提高了教学内容的时效性;以其灵活多样性创新了教学方式;以其综合海量性助推了教学目的的实现。利用网络平台优质的MOOC、SPOC、网络公开课、精品视频课、微课等混合教学形式翻转传统课堂,积极尝试应用微信、QQ、微博等圈群以及“云班课”“课堂派”“雨课堂” 等包装“形势与政策”课程,革新课程的配方、工艺与包装,提高教学的时代感和针对性,提升课程的引导力、吸引力、感染力和整合力。3 实践教学 实践教学是“形势与政策”课“三位一体”教学手段的重要内容,是实现课程知识传递与能力塑造的最佳契合点。把形势与政策教育与“三下乡”“大学生职业生涯规划大赛”“大学生创业大赛”“爱国主义知识竞赛”“青年志愿者联合会活动”等各级各类实践活动结合起来,充分利用重大节日、纪念日、重大事件发生的时机,开掘形势与政策教育的相关资源,通过与学生座谈、研讨的形式,广泛开展形势与政策宣传教育活动,切实增进教育效果,深化学生对当前形势和政策的体悟与践行能力。 (四)建立过程性动态化考核方式 “形势与政策”课考核要注重内容的开放性、实践性,创建过程性动态化考核方式,形成学生全程参与学习的倒逼机制。过程性动态化考核方式是从高校“形势与政策”课教学规律出发,以现代教育理论和教育评价理论为指导,对教学过程的重要环节进行科学规范的系统考核。过程性动态化考核方式是相对于传统“形势与政策”课只注重静态考核、结果考核而言的,兼顾学习结果与学习历程,兼顾回溯性评价和前瞻性评价,兼顾认知潜能和学习迁移能力,兼顾教学与评价的整合,兼顾师生双向沟通与互动关系,兼顾平时考核与期末考核,兼顾学习团队考核与个人考核,兼顾学生成长记录和学习团队成绩档案建立。过程性动态化考核借助课堂演讲、社会实践报告、笔试、课题成果报告协同并进的形式,使学生对“形势与政策”课的认同度大为提高,对课程的期待有很大提升,而且对教师的评教分数也有较大幅度提升。 三、结语 新时代提出的新理念、新思想、新要求为新一轮“形势与政策”课教学改革指好了道、领好了航,“形势与政策”课改革创新取得较大成绩,教学满意度亦有较大提升。然而,与课程目标定位、时展大势及学生成长需求相比,尚存在差距。如何因事而化、因时而进、因势而新,实现“形势与政策”课在改革中加强、在创新中发展仍需要进一步思考和探索。 参考文献: [1]教育部.教育部关于加强新时代高校“形势与政策”课建设的若干意见[EB/OL]. [2]张耀灿,郑永廷,吴潜涛,等.现代思想政治教育学[M].北京:人民出版社,2006. [3],教育部.教育部关于进一步加强高等学校学生形势与政策教育的通知[EB/OL]. [4].把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面[N/OL].(2016-12-09) 作者:代长彬 单位:安徽医科大学临床医学院
地质力学论文:岩体工程地质力学研究论文 摘要:针对施工图设计阶段,提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的岩体工程地质力学研究建议,包括:锚碇围岩工程地质条件研究、锚碇围岩工程力学特性研究、锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究、锚碇及其围岩相互作用三维数值模拟研究、锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验、锚碇锚固系统试验和大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究。 关键词:悬索桥隧道式锚碇施工图设计阶段岩体工程地质力学研究建议 1前言 坝陵河大桥离拟建贵州省镇宁至胜境关高速公路起点约21km,地处黔中山原地带。高速公路在关岭县东北跨越坝陵河峡谷,峡谷两岸地势陡峭,地形变化急剧,高差起伏大,河谷深切达400~600m。桥址区属构造剥蚀、溶蚀中低山河谷地貌。岩石建造类型以碳酸盐岩与陆源碎屑岩互层,以碳酸盐岩构成峡谷谷坡,以碎屑岩互层构成谷底及缓坡为基本特征。坝陵河流向与区域地质构造线方向(NW)基本一致。河谷西岸地形较陡,地形坡度40~70°,近河谷一带为陡崖。桥位区西岸(关岭岸)锚碇地段处于斜坡中部,出露的岩层有三叠系中统竹杆坡组第一段(T2z1)中厚层状泥晶灰岩和杨柳井组(T2y)中厚层状白云岩[1,2]。弱风化岩体直接出露于地表,微新岩体埋深30~50m。 坝陵河悬索桥主跨1068m,桥面总宽度24.5m,东岸锚碇采用重力式锚,西岸锚碇采用隧道式锚。西岸隧道式锚碇在技术设计中全长74.7m,最大埋深78m,主要由散索鞍支墩、锚室(34.7m)和锚塞体(40m)三部分组成,两锚体相距18~6.36m。锚塞体和锚室为一倾斜、变截面结构,上缘为圆形,下缘为矩形,纵向呈楔形棱台,矩形截面尺寸为10m×5.8m~21m×14.5m。西岸每根主缆缆力(P)约为270MN,水平夹角约26°。锚体中设预应力锚固系统,主缆索股通过索股锚固连接器与锚体中的预应力锚固系统连接。 悬索桥锚碇在承受来自主缆的竖向反力的同时,主要还承受主缆的水平拉力,是悬索桥的关键承载结构之一,其总体稳定性和受力状态直接影响到大桥的安全和长期使用的可靠性。坝陵河悬索桥是镇宁-胜境关高速公路的重要节点,针对该大桥施工图设计阶段,本文提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的工程地质力学研究建议。鉴于锚碇型式受到地形、地质条件的限制,国内外采用隧道式锚碇的大跨悬索桥为数较少[3-7],见诸文献报道的更少,本研究建议有不适当之处,请专家批评指正。 2岩体工程地质力学研究建议 2.1锚碇围岩工程地质条件研究 西岸隧道式锚碇坐落于边坡浅表弱风化~微新岩体中,弱风化~微新岩体的工程地质条件关系到锚碇隧洞的成洞条件及锚碇体系在主缆拉力荷载作用下的整体稳定状态。 边坡浅表部中存在卸荷岩体。岩体卸荷带是伴随河谷下切过程或边坡开挖过程中,由于应力释放,岩体向临空面方向发生卸荷回弹变形,能量的释放导致斜坡浅表一定范围岩体内应力的调整,浅表部位应力降低,而坡体更深部位产生更大程度的应力集中。由于表部应力降低导致岩体回弹膨胀、结构松弛,破坏岩体的完整性,并在集中应力和残余应力作用下产生卸荷裂隙。岩体应力的降低最直观的表现是导致岩体松弛和原有的裂隙发生各种变化,形成新环境下的裂隙网络。这些裂隙一部分是迁就原有构造裂隙引张扩大经改造形成[8],有一些是微裂隙扩展后的显式裂隙,也有在新的应力环境和外动力环境下形成的裂隙。在岩体卸荷、应力降低的过程中,随着新的裂隙系统的形成,也为外动力或风化营力提供了通道,加速岩体的风化和应力的进一步降低。风化岩体裂隙的增多,是岩体卸荷和风化共同造就的。 西岸锚碇边坡岩体在浅部节理裂隙发育,岩体透水性较好,渗透系数高;随着深度的增加,透水性逐渐减弱。深部的岩溶发育情况有待研究。 据初步设计阶段工程勘察资料,西岸锚碇边坡出露的灰岩和白云岩的产状为:倾向50~80°,倾角48~87°。主要发育三组优势节理:①155°∠57°;②220°∠34°;③333°∠46°。在岩层层面、不利结构面组合切割和深部岩溶发育情况下,在主缆巨大拉力下,不能够排除存在深部拉裂滑移面威胁西岸锚碇边坡整体稳定性的可能性。 锚碇围岩工程地质条件研究内容包括: (1)研究从边坡表部至深部岩体中裂隙的分布密度及张开度变化,揭示岩体的卸荷程度,为锚碇施工期和运行期边坡岩体质量评价以及岩体质量变化趋势提供可靠基础资料; (2)在岩层层面和不利结构面组合切割下,由于锚碇工程荷载,研究岩体中形成的潜在不稳定块体的安全度以及西岸锚碇边坡的整体稳定性; (3)采用地球物理勘探方法,研究边坡深部溶蚀裂隙与溶蚀洞穴的分布规律及其发育特征。 2.2锚碇围岩工程力学特性研究 主悬索的巨大拉力通过索股、锚杆传人隧道中填充的(预应力)混凝土,再通过(锚塞体)混凝土与隧道岩体的摩阻力和粘结力传递给周围的岩体。隧道式锚碇在巨大主缆拉力荷载作用下,不仅要维持自身的抗拔稳定,同时还要将自身承受的主缆拉力传递到锚碇围岩中,以充分利用围岩的承载能力,使锚碇和围岩共同作用形成一个整体的承载体系。 锚碇围岩工程力学特性研究包括三个方面: (1)锚塞体与岩体之间的抗剪摩擦力学性能[9,10]和粘结特性试验研究; (2)锚碇下部及两锚体之间的岩体处于复杂的拉剪应力状态,研究锚碇围岩在拉剪应力下的变形及强度特性,尤其是弱风化~微新围岩在拉剪复杂应力下的变形、强度及疲劳试验研究,模拟其破坏现象和破坏过程,从而掌握其破坏机制; (3)岩体在中度~轻度工程爆破开挖扰动下的力学性能研究。 锚碇围岩工程力学试验目的是确定锚碇边坡岩体力学参数建议值,供设计和三维数值仿真采用。建议在设计锚碇区域附近开挖一试验斜硐,采取岩样,并在硐壁打适量钻孔,进行室内岩石力学试验和原位岩石力学性质及配套的各项试验研究工作。主要包括室内岩石力学三轴剪切试验、节理(裂隙)测量、岩体变形特性(静载)试验、岩体抗剪(抗剪断)试验、岩体抗拉试验、混凝土与基岩胶结面抗剪和摩擦等试验和硐室声波普测、硐室地球物理勘探、含水量测试、钻孔声波测试、钻孔压水试验等试验研究工作。锚碇系统的摩阻力由基岩与锚碇系统接触面的正应力与摩擦系数来决定,摩擦系数一般由相似原理进行模型试验或现场测试得到。硐室地球物理勘探是查明锚碇围岩(主要是锚碇下部及两锚体之间的岩体)中的岩溶发育情况。 试验资料的整理应通过对现场和室内大量试验数据的综合分析,结合现行有关行业规范(规程)和工程经验的类比,提出西岸隧道式锚碇边坡区域岩体力学参数建议值,供设计采用。 2.3锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究 坝陵河悬索桥西岸锚碇围岩为弱风化~微新的灰岩和白云岩,属于易溶蚀化岩体。锚碇边坡地段地下水主要为(节理)裂隙水、岩溶裂隙水和岩溶孔(洞)穴水。西岸隧道式锚碇锚体混凝土浇筑后,在边坡岩体中形成不透水体(阻渗体),从而改变锚碇边坡的地下水渗流场。可以预见,地下水将从锚塞体混凝土边缘绕渗,因此锚塞体与围岩的交界部位岩体更易遭到溶蚀,削弱锚塞体混凝土与围岩之间的摩阻力和粘结力。锚碇围岩渗透特性的研究应着重锚塞体与围岩的交界部位岩体的渗透性能与抵抗溶蚀的能力的试验研究。 为防治锚塞体与围岩交界部位岩体的溶蚀危害采取的工程措施,主要是加强锚碇边坡坡面的排水工程。 2.4锚碇及其围岩相互作用三维数值模拟研究 由于悬索桥安全是依靠锚碇固定桥的体系,锚碇发生移动将严重影响桥梁体系,甚至导致桥体破坏,因此研究西岸隧道式锚碇的锚块及其围岩在主动拉力作用下的稳定性、瞬时变位与长期变位是相当重要的。应建立真实反映隧道式锚碇锚体和围岩二者相互作用、考虑施工过程非线性、地质结构面影响等的三维数值仿真模型,对锚碇稳定性及变位进行预测[11]。 2.5锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验 根据西岸隧道式锚碇为倾斜、变截面的工程特点,需研究锚碇隧道的钻爆开挖以及支护的施工技术[12-14]。在隧道式锚碇施工过程中,自始至终都要注意严格控制围岩的完整性,尽量避免对围岩产生过大的扰动。为保证主缆等硐内钢结构的使用寿命,锚碇的防水按GB50108-2001二级标准进行控制,要求较高。施工开挖后应对围岩中的塑性变形带进行挤密压浆处理,以使锚塞体混凝土与围岩紧密结合。 2.6锚碇锚固系统试验 试验目的是验证用于坝陵河大桥锚碇锚固系统的各产品力学性能是否满足设计要求。试验内容包括锚拉杆组件静载试验、疲劳试验及锚具组装件静载试验和疲劳试验[15]等。 2.7大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究 坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇锚塞体混凝土浇筑量约2×12143.322m3。锚碇结构混凝土浇筑量大,强度高,对施工工艺及养护维修提出了更高的要求;而大体积混凝土浇注施工由于受多种因素影响,若措施不当,很容易出现裂缝,影响到锚塞体混凝土的整体性强度以及钢筋的耐久性和实用性。西岸隧道式锚碇锚塞体大体积混凝土浇筑防裂技术从混凝土原材料选取和配合比的选择、降低原材料温度和控制混凝土拌和物温度、合理选择浇筑工艺和保证整体质量、有效控制混凝土内外温差到对混凝土温度进行监控及时掌握混凝土温度变化动态等一系列技术措施[16-22],都可借鉴汕头海湾悬索桥、宜昌长江公路大桥和重庆鹅公岩大桥的做法。 3结语 针对施工图设计阶段,提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的岩体工程地质力学研究建议,包括:锚碇围岩工程地质条件研究、锚碇围岩工程力学特性研究、锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究、锚碇及其围岩相互作用数值模拟研究、锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验、锚碇锚固系统试验和大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究。 地质力学论文:三维地质力学模型管理论文 研究岩体稳定问题通常采用的方法有工程类比法、地质结构分析法、数值模拟仿真分析法和地质力学物理模型试验法等[1,2]。对于中小型工程,一般只采用前几种方法进行研究,但对于大型或超大型工程,地质力学物理模型试验则是必要的。模型试验尤其是三维模型试验与数值方法相比有它的弱点,如尺寸效应、试验难度大、费用高。然而,物理模型则由于是真实的物理实体,在基本满足相似原理的条件下,则更能真实地反映地质构造和工程结构的空间关系,更准确地模拟施工过程和影响。试验结果能给人以更直观的感觉,使人更容易从全局上把握岩体工程整体力学特征、变形趋势和稳定性特点,以及各洞室或结构之间的相互关系,从而做出相应的判断。其次,也可以通过物理模型试验,对各种数值分析结果进行一定程度上的验证。与研究坝体、坝基和坝肩及边坡稳定性的三维地质力学模型试验[3~6]相比,地下洞室群的岩石力学物理模型试验则有很大的差距。据文献检索,只有少数几个平面模型试验[7~11]和小型三维试验[12]。这些试验均未模拟洞室的施工过程。其原因主要是模拟地下洞室施工过程的三维模型试验难度太大,如三维地应力场的模拟原理和技术、洞室群开挖尤其是内部洞室隐蔽开挖技术的实现、内部物理量测量等。本文作者提出并研制了离散化多主应力面加载和控制系统,成功解决了复杂三维初始应力场模拟的难题;采用机械臂和步进微型掘进机技术、微型高精度位移量测技术、声波测试技术、光纤测量及内窥摄影技术等,解决了隐蔽开挖模拟及内部量测等关键问题,完成了水电站复杂洞室群模型试验。这一试验成果可应用于今后我国大西南地区的其它超大型地下水电站的研究。 1工程简介 溪洛渡水电站位于四川和云南视壤的金沙江峡谷中[13]。电站总装机容量12600MW,共计18台700MW的水轮发电机组。该工程地质条件复杂,地下洞室群布置复杂、纵横交错,尤其是左岸地下厂房轴线与最大主应力呈较大角度相交,对厂房洞室稳定不利,而且厂房又位于高地震烈度区(高达Ⅷ度),如此超大规模的地下洞室群在施工期和运行过程长期安全稳定问题,都是前所未遇的。电站厂房采用全地下式,分左、右岸地下厂房,各布置9台机组。左岸地下厂房布置在大坝上游山体内,总装机容量为6300MW.厂房轴线为N24°W,三大洞室平行。 图1左岸地下厂房洞室群布置方案 主厂房尺寸为318.03m×31.9/28.40m×75.10m(长×宽×高),厂房总长度426.0m.主变室长325.52m,宽19.8m,高26.5m.尾水调压室长300.0m,宽26.5/25.0m,高95m,中间设两条岩柱隔墙,厚18.0m。如图1所示。 左岸厂房顶拱围岩由P2β4、P2β5、P2β6层玄武岩组成。岩体新鲜较完整,无大的断层切割,层间错动带一般不发育。层内错动带以P2β6下部及P2β4、P2β5层内相对较发育,错动带一般宽5~10cm,挤压紧密,为岩块岩屑型。裂隙以陡裂和缓裂为主,中倾角裂隙一般不发育。 2模型相似条件设计 经过与设计单位协商,确定模型的几何比尺为1/100,材料容重比尺为1.之所以这样确定,主要是考虑到开挖模拟的可操作性,以及相似物理量之间换算关系的简化。根据试验相似理论和上述几何比尺,进行了如下的模型相似条件设计:用下标p代表原型,下标m代表模型,K代表相似比尺,L为长度,u为位称,E为弹性模量,G为剪切模量,γ为容重,σ为应力,σo为初始地应力,ε为应变,ν为泊松比,φ为摩擦角,C为粘聚力,Rc为抗压强度,Rt为抗拉强度。如设实际岩体的容重为γp,模型材料的容重为γm,则容重相似比尺为: 与应力有相同量纲的物理量均有与应力相同的相似比尺,即材料弹性模量、剪切模量、抗压强度、抗拉强度、粘聚力,初始地应力和面力荷载的相似比尺均为100. 3试验要点及关键技术 本试验研究对象为左岸地下厂房洞室群,包括主厂房、主变室、尾水调压室、母线道和尾水管。 3.1模拟范围地下厂房顺水流方向的上下游各取三大洞室最大开挖跨度的1~1.5倍长度,实际各约为1.27倍,总长度为620m;沿高程方向的下方取到洞室高度的1~1.5倍,实际取为1.45倍~1.85倍,达到海拔200m;上方取到地面,实际模型作到海拔670m,其上部作为荷载加在模型顶面;沿主厂房的纵轴线方向取3个机组段长度(自5号机组中心线至8号机组中心线),为102m.因为模型几何比尺为1/100,所以岩体模型尺寸为长×高×宽=6.20m×4.70m×1.02m. 3.2地形及地质条件模拟对模型试验范围内的地形、地貌、地质材料和三维地质构造如层间和层内错动带进行了模拟,模型基本满足几何、物理、力学相似条件。 3.3初始地应力场模拟三维原始地应力的模拟是本试验的关键和难点。经过研究、论证和试验,本试验中首次提出并研制了“离散化多主应力面加载及控制系统”,成功地模拟了三维地应力场,保证了试验的初始条件。离散型三维多主应力面加载系统,是在地质力学模型仿真试验中,首次提出使用的一种能近似模拟复杂三维空间地应力场的加载系统。 它的基本思路来源于有限元、边界元、离散元等将研究域离散化进行数值分析的原理,把需要模拟的复杂变化地应力分布场,离散为有限多个微小的单元应力场,并认为此单元应力场为一个等效的均匀应力场。用一组垂直于该单元应力场主应力矢量的微小主应力面,代替原来的斜截面,并在这一组主应力面上按照等效主应力的大小施加法向力,就达到了模拟这一单元应力场的目的(如图2).对各个离散的单元应力场均进行这样的操作,就可以完成整个试验域复杂变化的应力场的模拟。 图2离散化多主应力面加载原理示意 这一加载系统由高压气囊、反推力板、限位千斤顶、垂直立柱、封闭式钢结构环梁、支撑钢架和空气压缩机组成。此外还有压力监测和报警辅助系统,以保证试验期间的压力稳定。 3.4开挖过程模拟按照数值计算优选的开挖步序(如图3所示),对试验范围内地下洞室群的隐蔽开挖进行了模拟。本试验中隐蔽性开挖的洞室包括尾水管和母线廊道,尾水管的隐蔽开挖长度为125m,而且为渐变的城门洞形断面,母线道断面也为城门洞形,但是靠近主变室一侧13m一段断面加大,造成母线道断面突变。这些都给开挖模拟带来极大困难。隐蔽开挖无法采用一般的手工钻进方法,需要设计专门的钻凿机具。经过反复研究试验,开发出隐蔽开挖机器臂和微型步进式掘进机,以及与之配合使用的隐蔽洞室内窥系统,成功解决了这一技术难题。如图4所示。 图3地下厂房洞室群开挖分期设计 3.5支护方案模拟按照数值计算优选的支护方案,对锚固支护(包括三大洞室的喷混凝土、锚索)进行了模拟。按照设计支护方案,锚索按实际位置模拟并施加预应力。系统锚杆与喷混凝土联合模拟为挂金属丝网涂浆。锚索模拟材料采用金属铝线或细铜丝束,用建筑胶浆固结,以螺旋加载方式施加预应力。 3.6施工模拟过程中的多种方式洞室内部收敛变形及破坏形态量测在主厂房、主变室、尾调室三个主要洞室中,采用预埋多点位移计方式进行了内部收敛以及洞周围岩深度变形量测;采用光导纤维进行了内部变形的量测;采用超声波测量方法进行了洞周围岩屈服松动区的量测;采用内部摄影方式进行了内部破坏形态的观测。 3.7内部应力场分布量测在主厂房、主变室、尾调室围岩中的适当位置,预埋三向应变计、应变花,进行了应力场分布量测。在重要位置,预埋光纤传感器,与应变片测量相比较,测量应力场分布。 图4隐蔽洞室开挖微型步进TBM示意 4试验过程和结果 试验自2000年5月开始各项前期工作,包括场地准备、试验台设计和施工、模型材料设计和试验、模型制作和传感器埋设、地应力场生成和监控系统研制、隐蔽洞室开挖系统研制和试运行、测量仪器的研制和准备等。2001年7月15日正式实施洞室开挖模拟,量测系统进行同步量测,采集数据,至2001年8月18日完成洞室群开挖。试验得出的洞群围岩变形、应力应变、屈服区分布等情况如下。 4.1位移主厂房顶拱最大下沉为37.5mm,主变室顶拱下沉为23mm,尾水调压室顶拱为34mm.各个洞室顶拱的变形随开挖量的增加均以下沉为主,开挖后期伴随有少量的上抬。这与同时进行的数值计算相比顶拱位移偏大一些,这是由于模型试验中准确地模拟了层内错动带的影响,而计算中则有所简化。尾水调压室边墙比主厂房边墙高20多米,初估最大水平位移应该更大些,但尾水调压室中间隔墙起到了限制变形的作用,从而减少了水平位移值。主变室与尾水调压室之间岩柱的上下游方向水平尺寸有所增大。 图5地下厂房洞周围岩位移分布 而主厂房与主变室之间的岩柱在上下游方向则有所压缩,是由于母线道对这部分岩柱削弱较多引起的。试验中所揭示的各个方向的位移量均不大,分布合理。除三大洞室顶拱位移比计算值略大之外,其它与计算值都很接近,洞周没有发现明显的开裂或位移突变。图5给出了洞周围岩位移分布。 4.2应力主厂房上游拱肩和拱脚处、尾水调压室上游拱肩和拱脚处均有拉应力出现。尾水调压室下游边墙5m范围内的岩体大部分存在拉应力,10m之外则呈现为压应力。随开挖的进行,洞室交叉部位产生应力集中,凡是压应力的则压应变值为原来的1.5~2.2倍。产生拉应力的部位则给出了很大的拉应变值,明显不大合理,可能是粘贴应变片的块体发生破裂造成的。但是可以从中判断是出现了拉应力。拉、压应力分布范围与计算结果接近。光纤传感器量测的结果比较有规律,随尾水调压室高边墙的逐渐形成,边墙表面岩体应力松驰,压应力降低甚至产生拉应力,而压应力分布有向深部岩体传递的趋势。 4.3超声波测量试验中采用超声波测速与位移沿岩体深度分布规律相结合的方法判断屈服松动区。洞周岩体波速最低处为尾水调压室的底部和顶拱,波速比未开挖前降低了40%~50%.三大洞室顶拱的岩体波速,主变室顶拱最高,达900~1000m/s,主厂房顶拱次之,为800~900m/s,尾调室顶拱最低,为400~500m/s.与地质剖面相比较可以看出,这一结果恰恰和这些洞室所在地层及地质构造相吻合。根据声波测量和位移测量结果的综合比较和分析,得到各洞室周围屈服区的范围(图6). 图6地下厂房洞周屈服区分布 4.4锚固支护系统根据地下工程围岩稳定性分析的经验,洞室围岩越稳定,围岩的整体性越好(早期喷锚支护可以增加这种整体性),则在后期开挖过程中,洞室上抬的趋势越明显。XA-22支护方案在主厂房顶拱埋设的两排锚索,穿过了层内错动带,增加了顶拱的整体性,是很必要的。虽然本试验中尚不能定量地比较这种锚固的作用,但定性上已经可以说明模拟的锚固系统对增加洞室围岩的完整性和整体性,起了明显的作用,这是数值计算中没有反映出来的。通过对模型锚索应力的测量,反映出对目前的开挖方案,锚索应力有明显增加。因为尾调室是上下先开挖然后中间再挖通,高边墙有一个突然形成的过程。虽然这一情况因为中间隔墙的存在而减弱,但对离隔墙远一些的部位仍有一定的冲击作用。考虑到这一点,尾调室上下游边墙锚索的预应力施加应有所控制,而隔墙的加固应适当提前。 5结论 (1)本试验是首次大规模三维仿真模拟地下洞室群的施工过程。它成功模拟了高容重岩体材料和岩体构造,容重比尺1比1;研制了离散化多主应力面加载系统,使模拟复杂三维初始地应力场得以实现;研制了用机械臂和步进微型掘进机,仿真模拟了施工过程;研制微型多点位移计,采用声波测试、内窥技术等多种测量手段进行了内部物理量的测量。(2)试验结果验证了在厂区特有的地形地貌、地质构造和地应力条件下,该水电站地下厂房洞室群的总体布置、洞型设计、洞室间距是合理的。主变室滞后主厂房和尾水调压室开挖一期的施工方案以及锚固支护方案,保证了洞室安全成洞。在试验开挖过程中,洞室群保持了总体稳定,主要洞室周边未出现明显的开裂及变形突变。洞周围岩屈服松动区分布,与厂区地质条件和洞室断面情况及空间相对关系有较好的吻合。推荐的支护方案对洞室整体性的加强有明显的作用,并有效地控制了松动区的发展。(3)试验结果表明,对条件复杂的超大型地下洞室群进行三维地质力学模型试验可以从全局上把握地下洞室工程整体力学特征、变形趋势和稳定性特点,并对数值模拟结果进行验证和校核。 地质力学论文:大型地下水电站厂房洞群三维地质力学模型试验 摘要:本文对拟建的超大型水电站地下厂房洞室群三维地质力学模型试验作了综合介绍,包括采用离散化多主应力面加载和控制系统,解决了复杂三维初始应力场的模拟难题;采用机械臂和步进微型掘进机技术、微型高精度位移量测技术、声波测试技术、光纤测量及内窥摄影技术等,解决了三维试验中的隐蔽开挖模拟及内部量测等关键技术问题。试验结果表明拟建水电站地下厂房洞室群的总体布置、洞型设计、洞室间距是合理的,推荐的支护方案对洞室整体性的加强有明显的作用,对设计方案起到有力的支持和验证作用。 关键词:大型水电站 地下厂房洞室群 三维地质力学模型试验 研究岩体稳定问题通常采用的方法有工程类比法、地质结构分析法、数值模拟仿真分析法和地质力学物理模型试验法等[1,2]。对于中小型工程,一般只采用前几种方法进行研究,但对于大型或超大型工程,地质力学物理模型试验则是必要的。模型试验尤其是三维模型试验与数值方法相比有它的弱点,如尺寸效应、试验难度大、费用高。然而,物理模型则由于是真实的物理实体,在基本满足相似原理的条件下,则更能真实地反映地质构造和工程结构的空间关系,更准确地模拟施工过程和影响。试验结果能给人以更直观的感觉,使人更容易从全局上把握岩体工程整体力学特征、变形趋势和稳定性特点,以及各洞室或结构之间的相互关系,从而做出相应的判断。其次,也可以通过物理模型试验,对各种数值分析结果进行一定程度上的验证。与研究坝体、坝基和坝肩及边坡稳定性的三维地质力学模型试验[3~6]相比,地下洞室群的岩石力学物理模型试验则有很大的差距。据文献检索,只有少数几个平面模型试验[7~11]和小型三维试验[12]。这些试验均未模拟洞室的施工过程。其原因主要是模拟地下洞室施工过程的三维模型试验难度太大,如三维地应力场的模拟原理和技术、洞室群开挖尤其是内部洞室隐蔽开挖技术的实现、内部物理量测量等。本文作者提出并研制了离散化多主应力面加载和控制系统,成功解决了复杂三维初始应力场模拟的难题;采用机械臂和步进微型掘进机技术、微型高精度位移量测技术、声波测试技术、光纤测量及内窥摄影技术等,解决了隐蔽开挖模拟及内部量测等关键问题,完成了水电站复杂洞室群模型试验。这一试验成果可应用于今后我国大西南地区的其它超大型地下水电站的研究。 1 工程简介 溪洛渡水电站位于四川和云南视壤的金沙江峡谷中[13]。电站总装机容量12600MW,共计18台700MW的水轮发电机组。该工程地质条件复杂,地下洞室群布置复杂、纵横交错,尤其是左岸地下厂房轴线与最大主应力呈较大角度相交,对厂房洞室稳定不利,而且厂房又位于高地震烈度区(高达Ⅷ度),如此超大规模的地下洞室群在施工期和运行过程长期安全稳定问题,都是前所未遇的。电站厂房采用全地下式,分左、右岸地下厂房,各布置9台机组。左岸地下厂房布置在大坝上游山体内,总装机容量为6300MW.厂房轴线为N24°W,三大洞室平行。 图1 左岸地下厂房洞室群布置方案 主厂房尺寸为318.03m×31.9/28.40m×75.10m(长×宽×高),厂房总长度426.0m.主变室长325.52m,宽19.8m,高26.5m.尾水调压室长300.0m,宽26.5/25.0m,高95m,中间设两条岩柱隔墙,厚18.0m。如图1所示。 左岸厂房顶拱围岩由P2β4、P2β5、P2β6层玄武岩组成。岩体新鲜较完整,无大的断层切割,层间错动带一般不发育。层内错动带以P2β6下部及P2β4、P2β5层内相对较发育,错动带一般宽5~10cm,挤压紧密,为岩块岩屑型。裂隙以陡裂和缓裂为主,中倾角裂隙一般不发育。 2 模型相似条件设计 经过与设计单位协商,确定模型的几何比尺为1/100,材料容重比尺为1.之所以这样确定,主要是考虑到开挖模拟的可操作性,以及相似物理量之间换算关系的简化。根据试验相似理论和上述几何比尺,进行了如下的模型相似条件设计:用下标p代表原型,下标m代表模型,K代表相似比尺,L为长度,u为位称,E为弹性模量,G为剪切模量,γ为容重,σ为应力,σo为初始地应力,ε为应变,ν为泊松比,φ为摩擦角,C为粘聚力,Rc为抗压强度,Rt为抗拉强度。如设实际岩体的容重为γp,模型材料的容重为γm,则容重相似比尺为: 与应力有相同量纲的物理量均有与应力相同的相似比尺,即材料弹性模量、剪切模量、抗压强度、抗拉强度、粘聚力,初始地应力和面力荷载的相似比尺均为100. 3 试验要点及关键技术 本试验研究对象为左岸地下厂房洞室群,包括主厂房、主变室、尾水调压室、母线道和尾水管。 3.1 模拟范围 地下厂房顺水流方向的上下游各取三大洞室最大开挖跨度的1~1.5倍长度,实际各约为1.27倍,总长度为620m;沿高程方向的下方取到洞室高度的1~1.5倍,实际取为1.45倍~1.85倍,达到海拔200m;上方取到地面,实际模型作到海拔670m,其上部作为荷载加在模型顶面;沿主厂房的纵轴线方向取3个机组段长度(自5号机组中心线至8号机组中心线),为102m.因为模型几何比尺为1/100,所以岩体模型尺寸为长×高×宽=6.20m×4.70m×1.02m. 3.2 地形及地质条件模拟 对模型试验范围内的地形、地貌、地质材料和三维地质构造如层间和层内错动带进行了模拟,模型基本满足几何、物理、力学相似条件。 3.3 初始地应力场模拟 三维原始地应力的模拟是本试验的关键和难点。经过研究、论证和试验,本试验中首次提出并研制了“离散化多主应力面加载及控制系统”,成功地模拟了三维地应力场,保证了试验的初始条件。离散型三维多主应力面加载系统,是在地质力学模型仿真试验中,首次提出使用的一种能近似模拟复杂三维空间地应力场的加载系统。 它的基本思路来源于有限元、边界元、离散元等将研究域离散化进行数值分析的原理,把需要模拟的复杂变化地应力分布场,离散为有限多个微小的单元应力场,并认为此单元应力场为一个等效的均匀应力场。用一组垂直于该单元应力场主应力矢量的微小主应力面,代替原来的斜截面,并在这一组主应力面上按照等效主应力的大小施加法向力,就达到了模拟这一单元应力场的目的(如图2).对各个离散的单元应力场均进行这样的操作,就可以完成整个试验域复杂变化的应力场的模拟。 这一加载系统由高压气囊、反推力板、限位千斤顶、垂直立柱、封闭式钢结构环梁、支撑钢架和空气压缩机组成。此外还有压力监测和报警辅助系统,以保证试验期间的压力稳定。 3.4 开挖过程模拟 按照数值计算优选的开挖步序(如图3所示),对试验范围内地下洞室群的隐蔽开挖进行了模拟。本试验中隐蔽性开挖的洞室包括尾水管和母线廊道,尾水管的隐蔽开挖长度为125m,而且为渐变的城门洞形断面,母线道断面也为城门洞形,但是靠近主变室一侧13m一段断面加大,造成母线道断面突变。这些都给开挖模拟带来极大困难。隐蔽开挖无法采用一般的手工钻进方法,需要设计专门的钻凿机具。经过反复研究试验,开发出隐蔽开挖机器臂和微型步进式掘进机,以及与之配合使用的隐蔽洞室内窥系统,成功解决了这一技术难题。如图4所示。 图3 地下厂房洞室群开挖分期设计 3.5 支护方案模拟 按照数值计算优选的支护方案,对锚固支护(包括三大洞室的喷混凝土、锚索)进行了模拟。按照设计支护方案,锚索按实际位置模拟并施加预应力。系统锚杆与喷混凝土联合模拟为挂金属丝网涂浆。锚索模拟材料采用金属铝线或细铜丝束,用建筑胶浆固结,以螺旋加载方式施加预应力。 3.6 施工模拟过程中的多种方式洞室内部收敛变形及破坏形态量测 在主厂房、主变室、尾调室三个主要洞室中,采用预埋多点位移计方式进行了内部收敛以及洞周围岩深度变形量测;采用光导纤维进行了内部变形的量测;采用超声波测量方法进行了洞周围岩屈服松动区的量测;采用内部摄影方式进行了内部破坏形态的观测。 3.7 内部应力场分布量测 在主厂房、主变室、尾调室围岩中的适当位置,预埋三向应变计、应变花,进行了应力场分布量测。在重要位置,预埋光纤传感器,与应变片测量相比较,测量应力场分布。 4 试验过程和结果 试验自2000年5月开始各项前期工作,包括场地准备、试验台设计和施工、模型材料设计和试验、模型制作和传感器埋设、地应力场生成和监控系统研制、隐蔽洞室开挖系统研制和试运行、测量仪器的研制和准备等。2001年7月15日正式实施洞室开挖模拟,量测系统进行同步量测,采集数据,至2001年8月18日完成洞室群开挖。试验得出的洞群围岩变形、应力应变、屈服区分布等情况如下。 4.1 位移 主厂房顶拱最大下沉为37.5mm,主变室顶拱下沉为23mm,尾水调压室顶拱为34mm.各个洞室顶拱的变形随开挖量的增加均以下沉为主,开挖后期伴随有少量的上抬。这与同时进行的数值计算相比顶拱位移偏大一些,这是由于模型试验中准确地模拟了层内错动带的影响,而计算中则有所简化。尾水调压室边墙比主厂房边墙高20多米,初估最大水平位移应该更大些,但尾水调压室中间隔墙起到了限制变形的作用,从而减少了水平位移值。主变室与尾水调压室之间岩柱的上下游方向水平尺寸有所增大。 图5 地下厂房洞周围岩位移分布 而主厂房与主变室之间的岩柱在上下游方向则有所压缩,是由于母线道对这部分岩柱削弱较多引起的。试验中所揭示的各个方向的位移量均不大,分布合理。除三大洞室顶拱位移比计算值略大之外,其它与计算值都很接近,洞周没有发现明显的开裂或位移突变。图5给出了洞周围岩位移分布。 4.2 应力 主厂房上游拱肩和拱脚处、尾水调压室上游拱肩和拱脚处均有拉应力出现。尾水调压室下游边墙5m范围内的岩体大部分存在拉应力,10m之外则呈现为压应力。随开挖的进行,洞室交叉部位产生应力集中,凡是压应力的则压应变值为原来的1.5~2.2倍。产生拉应力的部位则给出了很大的拉应变值,明显不大合理,可能是粘贴应变片的块体发生破裂造成的。但是可以从中判断是出现了拉应力。拉、压应力分布范围与计算结果接近。光纤传感器量测的结果比较有规律,随尾水调压室高边墙的逐渐形成,边墙表面岩体应力松驰,压应力降低甚至产生拉应力,而压应力分布有向深部岩体传递的趋势。 4.3 超声波测量 试验中采用超声波测速与位移沿岩体深度分布规律相结合的方法判断屈服松动区。洞周岩体波速最低处为尾水调压室的底部和顶拱,波速比未开挖前降低了40%~50%.三大洞室顶拱的岩体波速,主变室顶拱最高,达900~1000m/s,主厂房顶拱次之,为800~900m/s,尾调室顶拱最低,为400~500m/s.与地质剖面相比较可以看出,这一结果恰恰和这些洞室所在地层及地质构造相吻合。根据声波测量和位移测量结果的综合比较和分析,得到各洞室周围屈服区的范围(图6). 图6 地下厂房洞周屈服区分布 4.4 锚固支护系统 根据地下工程围岩稳定性分析的经验,洞室围岩越稳定,围岩的整体性越好(早期喷锚支护可以增加这种整体性),则在后期开挖过程中,洞室上抬的趋势越明显。XA-22支护方案在主厂房顶拱埋设的两排锚索,穿过了层内错动带,增加了顶拱的整体性,是很必要的。虽然本试验中尚不能定量地比较这种锚固的作用,但定性上已经可以说明模拟的锚固系统对增加洞室围岩的完整性和整体性,起了明显的作用,这是数值计算中没有反映出来的。通过对模型锚索应力的测量,反映出对目前的开挖方案,锚索应力有明显增加。因为尾调室是上下先开挖然后中间再挖通,高边墙有一个突然形成的过程。虽然这一情况因为中间隔墙的存在而减弱,但对离隔墙远一些的部位仍有一定的冲击作用。考虑到这一点,尾调室上下游边墙锚索的预应力施加应有所控制,而隔墙的加固应适当提前。 5 结论 (1)本试验是首次大规模三维仿真模拟地下洞室群的施工过程。它成功模拟了高容重岩体材料和岩体构造,容重比尺1比1;研制了离散化多主应力面加载系统,使模拟复杂三维初始地应力场得以实现;研制了用机械臂和步进微型掘进机,仿真模拟了施工过程;研制微型多点位移计,采用声波测试、内窥技术等多种测量手段进行了内部物理量的测量。(2)试验结果验证了在厂区特有的地形地貌、地质构造和地应力条件下,该水电站地下厂房洞室群的总体布置、洞型设计、洞室间距是合理的。主变室滞后主厂房和尾水调压室开挖一期的施工方案以及锚固支护方案,保证了洞室安全成洞。在试验开挖过程中,洞室群保持了总体稳定,主要洞室周边未出现明显的开裂及变形突变。洞周围岩屈服松动区分布,与厂区地质条件和洞室断面情况及空间相对关系有较好的吻合。推荐的支护方案对洞室整体性的加强有明显的作用,并有效地控制了松动区的发展。(3)试验结果表明,对条件复杂的超大型地下洞室群进行三维地质力学模型试验可以从全局上把握地下洞室工程整体力学特征、变形趋势和稳定性特点,并对数值模拟结果进行验证和校核。 地质力学论文:坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的岩体工程地质力学研究建议 论文作者:曾钱帮 王思敬 彭运动 刘明虎 陈晓东 樊敬亮 摘要:针对施工图设计阶段,提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的岩体工程地质力学研究建议,包括:锚碇围岩工程地质条件研究、锚碇围岩工程力学特性研究、锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究、锚碇及其围岩相互作用三维数值模拟研究、锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验、锚碇锚固系统试验和大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究。 关键词:悬索桥 隧道式锚碇 施工图设计阶段 岩体工程地质力学 研究建议 1 前言 坝陵河大桥离拟建贵州省镇宁至胜境关高速公路起点约21km,地处黔中山原地带。高速公路在关岭县东北跨越坝陵河峡谷,峡谷两岸地势陡峭,地形变化急剧,高差起伏大,河谷深切达400~600m。桥址区属构造剥蚀、溶蚀中低山河谷地貌。岩石建造类型以碳酸盐岩与陆源碎屑岩互层,以碳酸盐岩构成峡谷谷坡,以碎屑岩互层构成谷底及缓坡为基本特征。坝陵河流向与区域地质构造线方向(NW)基本一致。河谷西岸地形较陡,地形坡度40~70°,近河谷一带为陡崖。桥位区西岸(关岭岸)锚碇地段处于斜坡中部,出露的岩层有三叠系中统竹杆坡组第一段(T2z1)中厚层状泥晶灰岩和杨柳井组(T2y)中厚层状白云岩[1,2]。弱风化岩体直接出露于地表,微新岩体埋深30~50m。 坝陵河悬索桥主跨1068m,桥面总宽度24.5m,东岸锚碇采用重力式锚,西岸锚碇采用隧道式锚。西岸隧道式锚碇在技术设计中全长74.7m,最大埋深78m,主要由散索鞍支墩、锚室(34.7m)和锚塞体(40m)三部分组成,两锚体相距18~6.36m。锚塞体和锚室为一倾斜、变截面结构,上缘为圆形,下缘为矩形,纵向呈楔形棱台,矩形截面尺寸为10m×5.8m~21m×14.5m。西岸每根主缆缆力(P)约为270MN,水平夹角约26°。锚体中设预应力锚固系统,主缆索股通过索股锚固连接器与锚体中的预应力锚固系统连接。 悬索桥锚碇在承受来自主缆的竖向反力的同时,主要还承受主缆的水平拉力,是悬索桥的关键承载结构之一,其总体稳定性和受力状态直接影响到大桥的安全和长期使用的可靠性。坝陵河悬索桥是镇宁-胜境关高速公路的重要节点,针对该大桥施工图设计阶段,本文提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的工程地质力学研究建议。鉴于锚碇型式受到地形、地质条件的限制,国内外采用隧道式锚碇的大跨悬索桥为数较少[3-7],见诸文献报道的更少,本研究建议有不适当之处,请专家批评指正。 2 岩体工程地质力学研究建议 2.1 锚碇围岩工程地质条件研究 西岸隧道式锚碇坐落于边坡浅表弱风化~微新岩体中,弱风化~微新岩体的工程地质条件关系到锚碇隧洞的成洞条件及锚碇体系在主缆拉力荷载作用下的整体稳定状态。 边坡浅表部中存在卸荷岩体。岩体卸荷带是伴随河谷下切过程或边坡开挖过程中,由于应力释放,岩体向临空面方向发生卸荷回弹变形,能量的释放导致斜坡浅表一定范围岩体内应力的调整,浅表部位应力降低,而坡体更深部位产生更大程度的应力集中。由于表部应力降低导致岩体回弹膨胀、结构松弛,破坏岩体的完整性,并在集中应力和残余应力作用下产生卸荷裂隙。岩体应力的降低最直观的表现是导致岩体松弛和原有的裂隙发生各种变化,形成新环境下的裂隙网络。这些裂隙一部分是迁就原有构造裂隙引张扩大经改造形成[8],有一些是微裂隙扩展后的显式裂隙,也有在新的应力环境和外动力环境下形成的裂隙。在岩体卸荷、应力降低的过程中,随着新的裂隙系统的形成,也为外动力或风化营力提供了通道,加速岩体的风化和应力的进一步降低。风化岩体裂隙的增多,是岩体卸荷和风化共同造就的。 西岸锚碇边坡岩体在浅部节理裂隙发育,岩体透水性较好,渗透系数高;随着深度的增加,透水性逐渐减弱。深部的岩溶发育情况有待研究。 据初步设计阶段工程勘察资料,西岸锚碇边坡出露的灰岩和白云岩的产状为:倾向50~80°,倾角48~87°。主要发育三组优势节理:①155°∠57°;②220°∠34°;③333°∠46°。在岩层层面、不利结构面组合切割和深部岩溶发育情况下,在主缆巨大拉力下,不能够排除存在深部拉裂滑移面威胁西岸锚碇边坡整体稳定性的可能性。 锚碇围岩工程地质条件研究内容包括: (1)研究从边坡表部至深部岩体中裂隙的分布密度及张开度变化,揭示岩体的卸荷程度,为锚碇施工期和运行期边坡岩体质量评价以及岩体质量变化趋势提供可靠基础资料; (2)在岩层层面和不利结构面组合切割下,由于锚碇工程荷载,研究岩体中形成的潜在不稳定块体的安全度以及西岸锚碇边坡的整体稳定性; (3)采用地球物理勘探方法,研究边坡深部溶蚀裂隙与溶蚀洞穴的分布规律及其发育特征。 2.2 锚碇围岩工程力学特性研究 主悬索的巨大拉力通过索股、锚杆传人隧道中填充的(预应力)混凝土,再通过(锚塞体)混凝土与隧道岩体的摩阻力和粘结力传递给周围的岩体。隧道式锚碇在巨大主缆拉力荷载作用下,不仅要维持自身的抗拔稳定,同时还要将自身承受的主缆拉力传递到锚碇围岩中,以充分利用围岩的承载能力,使锚碇和围岩共同作用形成一个整体的承载体系。 锚碇围岩工程力学特性研究包括三个方面: (1) 锚塞体与岩体之间的抗剪摩擦力学性能[9,10]和粘结特性试验研究; (2) 锚碇下部及两锚体之间的岩体处于复杂的拉剪应力状态,研究锚碇围岩在拉剪应力下的变形及强度特性,尤其是弱风化~微新围岩在拉剪复杂应力下的变形、强度及疲劳试验研究,模拟其破坏现象和破坏过程,从而掌握其破坏机制; (3) 岩体在中度~轻度工程爆破开挖扰动下的力学性能研究。 锚碇围岩工程力学试验目的是确定锚碇边坡岩体力学参数建议值,供设计和三维数值仿真采用。建议在设计锚碇区域附近开挖一试验斜硐,采取岩样,并在硐壁打适量钻孔,进行室内岩石力学试验和原位岩石力学性质及配套的各项试验研究工作。主要包括室内岩石力学三轴剪切试验、节理(裂隙)测量、岩体变形特性(静载)试验、岩体抗剪(抗剪断)试验、岩体抗拉试验、混凝土与基岩胶结面抗剪和摩擦等试验和硐室声波普测、硐室地球物理勘探、含水量测试、钻孔声波测试、钻孔压水试验等试验研究工作。锚碇系统的摩阻力由基岩与锚碇系统接触面的正应力与摩擦系数来决定,摩擦系数一般由相似原理进行模型试验或现场测试得到。硐室地球物理勘探是查明锚碇围岩(主要是锚碇下部及两锚体之间的岩体)中的岩溶发育情况。 试验资料的整理应通过对现场和室内大量试验数据的综合分析,结合现行有关行业规范(规程)和工程经验的类比,提出西岸隧道式锚碇边坡区域岩体力学参数建议值,供设计采用。 2.3 锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究 坝陵河悬索桥西岸锚碇围岩为弱风化~微新的灰岩和白云岩,属于易溶蚀化岩体。锚碇边坡地段地下水主要为(节理)裂隙水、岩溶裂隙水和岩溶孔(洞)穴水。西岸隧道式锚碇锚体混凝土浇筑后,在边坡岩体中形成不透水体(阻渗体),从而改变锚碇边坡的地下水渗流场。可以预见,地下水将从锚塞体混凝土边缘绕渗,因此锚塞体与围岩的交界部位岩体更易遭到溶蚀,削弱锚塞体混凝土与围岩之间的摩阻力和粘结力。锚碇围岩渗透特性的研究应着重锚塞体与围岩的交界部位岩体的渗透性能与抵抗溶蚀的能力的试验研究。 为防治锚塞体与围岩交界部位岩体的溶蚀危害采取的工程措施,主要是加强锚碇边坡坡面的排水工程。 2.4 锚碇及其围岩相互作用三维数值模拟研究 由于悬索桥安全是依靠锚碇固定桥的体系,锚碇发生移动将严重影响桥梁体系,甚至导致桥体破坏,因此研究西岸隧道式锚碇的锚块及其围岩在主动拉力作用下的稳定性、瞬时变位与长期变位是相当重要的。应建立真实反映隧道式锚碇锚体和围岩二者相互作用、考虑施工过程非线性、地质结构面影响等的三维数值仿真模型,对锚碇稳定性及变位进行预测[11]。 2.5 锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验 根据西岸隧道式锚碇为倾斜、变截面的工程特点,需研究锚碇隧道的钻爆开挖以及支护的施工技术[12-14]。在隧道式锚碇施工过程中,自始至终都要注意严格控制围岩的完整性,尽量避免对围岩产生过大的扰动。为保证主缆等硐内钢结构的使用寿命,锚碇的防水按GB50108-2001二级标准进行控制,要求较高。施工开挖后应对围岩中的塑性变形带进行挤密压浆处理,以使锚塞体混凝土与围岩紧密结合。 2.6 锚碇锚固系统试验 试验目的是验证用于坝陵河大桥锚碇锚固系统的各产品力学性能是否满足设计要求。试验内容包括锚拉杆组件静载试验、疲劳试验及锚具组装件静载试验和疲劳试验[15]等。 2.7 大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究 坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇锚塞体混凝土浇筑量约2×12143.322m3。锚碇结构混凝土浇筑量大,强度高,对施工工艺及养护维修提出了更高的要求;而大体积混凝土浇注施工由于受多种因素影响,若措施不当,很容易出现裂缝,影响到锚塞体混凝土的整体性强度以及钢筋的耐久性和实用性。西岸隧道式锚碇锚塞体大体积混凝土浇筑防裂技术从混凝土原材料选取和配合比的选择、降低原材料温度和控制混凝土拌和物温度、合理选择浇筑工艺和保证整体质量、有效控制混凝土内外温差到对混凝土温度进行监控及时掌握混凝土温度变化动态等一系列技术措施[16-22],都可借鉴汕头海湾悬索桥、宜昌长江公路大桥和重庆鹅公岩大桥的做法。 3结语 针对施工图设计阶段,提出坝陵河悬索桥西岸隧道式锚碇及其边坡的岩体工程地质力学研究建议,包括:锚碇围岩工程地质条件研究、锚碇围岩工程力学特性研究、锚碇围岩渗透及抗溶蚀特性研究、锚碇及其围岩相互作用数值模拟研究、锚碇隧道钻爆开挖及支护的施工技术试验、锚碇锚固系统试验和大体积混凝土浇筑防裂的施工技术研究。 地质力学论文:岩体地质力学下水利水电勘察的应用 摘要:随着经济的发展和社会的进步,用电量、用水量的需求大幅增加,急需新建大量利水电工程,而水利水电工程场地及其周围环境的岩体工程地质情况对水利水电工程的工程质量和工程安全影响很大,所以急需对岩体工程地质力学在水利水电工程勘察中的应用进行研究。本文将对岩体工程地质力学在水利水电工程勘察中的应用进行相关的阐述,并提出了一些相应的建议,希望对相关参与者与研究人员带来一定帮助。 关键词:岩体工程地质力学;水利水电工程勘察;岩体结构;高坝坝基;地质构造稳定性 1引言 经济在发展,社会在进步,人民群众的用电量、用水量急剧增加,从而导致了水利水电工程也随之急剧增加,水利水电工程场地及其周围环境的岩体工程地质情况,对水利水电工程的质量和安全影响很大,进行水利水电工程勘察时,要运用岩体工程地质力学知识,对水利水电工程场地及其周围环境的岩体工程地质情况进行详细勘察,所以急需对岩体工程地质力学在水利水电工程勘察中的应用进行研究。本文将对岩体工程地质力学在水利水电工程勘察中的应用进行相关的阐述,希望对相关参与者与研究人员带来一定帮助。 2岩体工程地质力学基本知识 岩体工程地质力学的研究对象是工程场地附近的岩体结构。岩体,由一种或多种不同的岩石组合而成,受到形成环境以及后期构造影响后,岩体内会呈现各种各样不同的结构面。在实际环境中,岩体会被各种各样不同的结构面切分成为不同的结构体并出现破裂带。进行岩体工程地质力学等地质研究时,必须先研究岩体结构。进行水利水电工程地质勘察时,依据相关规范并结合实际工程经验对岩体结构类别进行量化和细化,岩体主要分为5类。Ⅰ类岩体,主要为厚层状或整体块状结构;Ⅱ类岩体,主要为中厚层状或块状结构;Ⅲ类岩体,主要为镶嵌状或互层状结构;Ⅳ类岩体,主要为碎裂状或薄层状结构;V类岩体,主要为散体状结构。在具体工程中,可以根据工程区域的具体地质条件以及影响岩体质量的因素,进行适当调整,从而结合工程区域岩体的具体特性,制定相应的岩体质量分类或岩体工程地质分类,以及结构面分类,用于实际工程情况下的边坡、坝基、地下洞室围岩等结构的岩体具体分类,赋予相应结构面岩土体以及岩类物理力学参数值。高地应力等因素会对岩体分类造成影响,其对岩体分类造成的影响,有待进一步研究。 3工程区域的地质构造稳定性以及地震研究 汶川大地震以后,国家相关部门十分重视地震对水利水电工程的影响,相关部门专门发文要求,进行大型水利水电工程设计时,必须要进行工程防震抗震设计,并必须专门接受审查。在地震研究中,活断层的判别标志有:(1)地震断裂带中构造岩或者被错动脉体是晚更新世;(2)错断晚更世以来的地层;(3)沿着断层存在历史地震,或者存在现代中、强震的震中分布,或者存在密集而频繁的近期微震;(4)经现代化监测表明,沿着断层存在地形变和地位移;(5)经地质构造上的证实,被发现的断层与已知的活断层有着共同或共生的关系。在工程地质勘察规范中,工程场地岩体中活动断层的年龄被限定在十万年以来存在过活动的断层。水坝等主要水工建筑物应该尽量避免跨越活断层或者与活断层有构造活动联系或相关联的分支断层,特别应该注意尽量避开晚更新世晚期以来有过地质活动的断层。水坝选址不适宜选在地震等级为6级及以上的震中区或者地震的基本烈度为Ⅸ度及其以上的强震区。如果在上述两种情况下建水坝,需要专门进行论证。汶川特大地震后,地震灾区的大部分大中型水电水利工程,虽然有不同程度的损坏现象,但却没有一个水电水利工程在地震中发生重大次生灾害,这有力说明工程地质勘察规范中所规定的区域构造稳定性的技术标准、工作方法、评价原则是正确的,能经受大地震考验。 4高坝坝基工程地质研究 我国的水坝高度有些已达到了300米,成了俗称的“高坝”,水荷载和坝基荷载对高坝坝基岩体质量的要求非常严格。主要有以下技术要求:(1)高坝坝基岩土体在长期被水渗透和作用的前提下,必须保持力学、化学及物理性质的稳定,并要确保坝基的渗透压力和渗漏量维持在允许的范围内,以免发生渗透破坏;(2)在各项不同荷载作用下,高坝坝基各个部位的变形和应力值应该确保在允许范围内,以免出现不均匀变位或局部应力集中的现象而影响大坝安全运行;(3)高坝坝基岩土体在其所承受的荷载作用下确保不会产生滑移失稳。如果高坝采用混凝土坝基,需要先对坝基岩体工程地质进行分类以及对岩体质量进行分级,要重点对影响坝基抗滑稳定性的软弱结构面的性状以及它们的不利组合的边界条件进行勘察,并需要根据岩体的软弱结构面类型选定它们的强度参数和变形参数以适合工程建设的需要。要对影响高坝坝基不均匀变形与应变的弱化岩体进行详细勘察以避免其对水利水电工程的工程质量带来安全隐患。如果进行高坝建设时采用当地采挖来的工程材料将坝基建在深厚的覆盖层上,必须对覆盖层的结构和详细分层、埋藏谷的范围、河床深槽的范围等相关地质资料进行详细勘察,特别要对漂孤石层、架空层、粉细砂层、软土层的物质组成、渗透特性、分布范围进行详细勘察,同时要详细准确地评价地震作用下的地层不均匀沉陷可能性、地层渗透稳定性、砂层液化程度,这是为了给水利水电工程建设时采取合适的防地层渗透、抗砂层液化、防地层不均匀沉陷等措施提供科学的依据。 5结语 本文通过对岩体工程地质力学基本知识、工程区域的地质构造稳定性以及地震、高坝坝基工程地质进行阐述与分析,对岩体工程地质力学在水利水电工程勘察中的应用进行了初步探究,提出了一些相应的建议,对相关参与者与研究人员起到了一定帮助作用。 作者:黄子炎 单位:浙江华东建设工程有限公司 地质力学论文:关于工程地质力学应用过程中常见问题的分析 摘 要:社会经济的进步,极大促进了工程地质力学的发展,工程地质力学是研究地质体变形状况的科学,地质体具备多形态的特征,为了满足工程地质的实际要求,进行地质体存在状态、力学特性、地质体演化过程的分析是必要的。 关键词:工程地质学;地质体;演化过程;力学特性 1 地质体的力学特性 (1)地质体产生于一定的地质环境,地质体是由地质环境中按照某些结构排列的岩石、水等构成的,其具备非均匀性、非连续性的地理特征,无论是初始状态特性,还是流-固耦合特性都充分体现了地质体的独特性,区别于传统力学的研究对象。 地质力学界对地质体特性的研究并没形成一个统一的描述方法,其中依旧存在很多的问题需要深入研究,这需要做好相关的室内试验,进行精细性的分析,获得丰富多样的本构关系,掌握地质力学的特殊规律。地质体是一个比较复杂的系统,仅仅通过局部的岩石试样,并不能代表其整体的特性,岩石试样缺乏典型代表性,岩体试样不能脱离地质体本身,否则其会丧失处于母体中的作用。在某些状况下,获取试样,会导致其内在特性的改变。为了更为深入地研究地质体的整体特征,需要深入了解地质体的局部特性,在此基础上,进行地质体整体特性的描述及探测,从而满足实际工作的要求。 (2)地质体的特性与地质构造运动、地质环境密切相关,从而影响到地质体的一系列的力学行为。通过对力学分析方法的应用,不能取得定量化的结果,为了获得地质体的初始状态,需要应用工程地质力学的应用方法,从而解决实际工程问题,地质体的特性具备多样性,比如非线性特性、非弹性,这些特性与岩体结构面的特性密切相关,温度效应、时间效应是固体材料的常见特性,地质体的特征与温度、天气等密切相关,其中外界因素的变化,导致其出现更为复杂的力学过程。 2 工程地质力学所面临的常见问题 (1)地质工程主要分为两类问题,地下工程问题,比如水电工程的地下隧道、地下核肥料、地下矿藏等区域的采空区,地质体的活动断幼纯觥⑷硌易纯觥⑼杆状况等,对于工程的稳定运作产生一系列的影响,与工程建设、工程造价密切有关,这类问题主要涉及到高地应力前提下的地质体的变化状况。第二类问题是地面工程,涉及到一系列的基础工程建设,铁路公路边坡、矿石开采,主要引发的问题为滑坡、泥石流等,我国的边坡工程规模日益庞大,其也引发了一系列的自然灾害,存在的主要力学问题是水、地震等作用下的破坏状况。 一项合格的工程建设必然要经历选址、勘察、设计等几个模块,在不同的工作模块中,由于其工程阶段的不同,工作目的的差异性,其工作的侧重点也不一样。地质工程是一个整体性的工程,其内部各个阶段间互有联系,密切相关,为了解决实际工作需要,工程地质力学的应用要因地制宜,灵活应用,切实解决地质工程中的问题。 (2)在地质工作中,避让是非常重要的原则,避开危险区域,是地质工程工作的重点。为了达到这一目的,必须首先明确哪些区域存在着危险状况,获得相关的地质资料后,再针对山体的稳定性进行判定,这种可靠性关系的判断与地质工程的顺利开展密切相关。建筑工程的顺利开展,需要建立在良好的地质条件基础上,如果将良好的地质条件误判为不稳定,将会造成地质工程工作资源的巨大浪费。 在地质工程实践中,有些地质问题依赖于工程师的工作经验,比如利用边坡稳定判断方法进行滑面参数的分析,这些参数的确定依赖于丰富的工作经验,在这个过程中,有些工作步骤需要利用有限元进行计算,这些可靠的地质工程分析方法都离不开大量的工程实践工作。 3 地质体力学特性探测的一般方法 (1)在地质工作中,选址是一门重要的工作,在选址过程中,地质人员需要依据地质条件、环境等,进行工程建设可行性的判断,这需要进行工程建设地点、线路等的综合性分析,需要做好一系列的地质勘察工作,进行地质条件的深入了解,从而判断出工程建设状况。通过各种工程手段获得工作资料将作为下续工作的依据,一般来说,勘察过程中获得越多的资料,其工程设计的可靠性也就越大。在实际工作中,地质勘察的手段诸多,受到实际工程状况的影响,地质资料的获取比较困难,工程设计往往要进行多次设计。 为了实现地质工程造价的优化,必须最大程度地降低工程成本,而又获得最大的工程效益,在最优成本的前提下,获得丰富的地质材料。地质力学研究不仅仅需要获得给定条件的结果,也要最大程度创造地质工作的良好条件,这通常需要进行表面位移监测、波动等方法的应用,进行地质体力学特性的探测。这些方法具备良好的工程合理性。 上述方法运用得当,可以进行某工作区域某点特征的获取,而又不破坏地质体的原本形态,它的探测成本也是比较低的,目前来说,我国的地质勘察体系并不健全,缺乏丰富的理论体系支撑,计算机应用技术体系尚不健全。 (2)相比于工程结构,地质体的可容许变形更大,工程结构与地质体之间的相互作用比较复杂,远甚于单纯结构的变形分析,在这个过程中,为了给出合理性的工程设计,必须进行地质体初始状态、地应力场状况的深入分析,从而给出恰当的工程设计方法,进行工程涉及到优化。在地下工程工作中,岩体分类技术是常见的工程设计方法。 目前来说,我国的岩体分类技术理论体系尚不健全,通过对这种岩体分类问题的论证,能够满足我国复杂环境区域工作的要求,进行复杂性地质工程可行性的判断。工程岩体分类是比较笼统的,它主要适应于工程的初步设计阶段、工程预算阶段、招投标阶段,这种方法与一般工程的力学计算方法存在较大差异性,有些精密、复杂、大型的地质工程,需要精细化的岩体分类技术方法,这需要具体问题具体分析,提出适宜的工程方案,满足实际地质工作的需要。 (3)在地质工程工作中,力学、地学是密不可分的,这两者的结合都是为了创造更大的工程建设效益,这与力学基本理论体系的发展密切相关,需要满足工程建设工作的需求。通过对力学研究工程的应用,模拟复杂性的地质结构状况,通过科学性的建模,满足复杂的工程需要,这也需要工作人员的综合性判断,实现工作经验与计算机数值计算结果的结合,确保力学及地质学的相互渗透、相互结合,从而进一步解决工程常见问题。 (4)在实际工作中,地质工程师凭借丰富的工作经验,能够进行某地区地层的直接判断,从而有利于地质调查工作的开展,进一步节省工程成本,如果不能确保地质判断的准确性,将会导致工程实践的失败,也不能获得正确的力学分析结果。为了满足实际地质调查工作的要求,需要进行力学分析手段的补充,进行地质体力学参数的获取。 通过对力学手段定量化的分析,可以实现地质体的准确判断,再通过一系列的力学理论方法,做好工程的定量分析工作,为工程设计提供丰富的信息依据。这就需要进行地质环境定量化的分析,进行地层的辨认、定性地分析,进行地层几何特性的分析,这都离不开地质勘查工作的开展,需要做好相关的现场监测工作。 4 结束语 工程地质力学与地质工程密切相关,其实现了工程学科、力学、地学的结合,地学是地质工程的基础,力学是重要的工作研究手段,以此为标准,实现工程工作的高效化,通过对不同学科的结合、研究、分析,实现工程地质力学的长远发展,解决实际工作问题,满足工程的实际需要。 地质力学论文:超大断面隧道软弱破碎围岩渐进破坏过程三维地质力学模型试验分析 【摘要】超大断面隧道在软弱破碎围岩的施工中具有很大的难度,软弱破碎围岩的不良地质条件,加上隧道断面的扩大,极大的影响了隧道的稳定性。软弱破碎围岩的渐进破坏过程,由最初的开挖改变围岩应力重分布的情况,可以发展到应变弱化过程中逐渐发生破坏。本文采用三维地质力学模型,从模拟试验的建立、相似材料的选择等方面着手,对超大断面隧道软弱破碎围岩的渐进破坏过程进行了试验分析。 【关键词】隧道;破碎围岩;渐进破坏过程;三维地质力学模型 一、三维地质力学模型试验内容 (一) 实验参数 本文选取某隧道工程为试验背景,该隧道的主要特征是,穿过极破碎地层,薄片状岩层在节理表现上呈碎块状,并伴有少量裂隙出水现象,隧道开挖后,岩层粉末化。同时,围岩岩体破碎完整性较差,还会在与水接触时松散软化,稳定性较差,容易发生坍塌。本研究将所选取的隧道工程相关工程数值与相关规范进行对比,统计了该隧道软弱破碎围岩的基本物理力学参数: (二)模型初设 选取尺寸为 2.0 m长×2.4 m宽×2.4 m高的三维三维地质力学模型,其应力相似比、几何相似比为 1∶50。使模型边界满足相关条件,在模型的中间位置进行开挖,其实际的开挖面积为 110m2 ,为超大断面铁路隧道。模拟试验的开挖长度为2米,由台阶法支护试验、全断面支护试验、全断面无支护试验以及掌子面保留超载段四个阶段组成。四个阶段中按顺序依次开挖,有效进行超载破坏试验。 二、三维地质力学模型模拟材料选择 模拟材料应该与实际的修筑情况较为相似,模拟材料包括锚杆、初喷混凝土等支护结构以及软弱破碎围岩所采用的材料。 (1)支护体系相似模拟材料 尽可能通过相似材料的选用,避免出现混凝土与围岩间不良特殊效应,保障模拟试验与实际的隧道施工中混凝土初喷的原料情况相近。因为实际的隧道施工混凝土的来源是爆破围岩碎石,可以选取C 2 5初喷混凝土,其抗拉强度、抗压强度以及弹性模量较为相似。根据隧道刚度与面积要求,首先让聚四氟乙烯满足锚杆的基本物理条件要求,其次将胶结剂涂抹在聚四氟乙烯材料的表面,最终与黏结石、英砂共同完成围岩的模拟,这一过程有效实现锚杆模拟材料。以初喷混凝土相似材料举例来说,其力学参数对比表如下: (2) 软弱破碎围岩相似模拟材料 本次三维试验的隧道,其主要的岩层构成为炭质千枚岩、上统千枚岩,整体岩质都较容易破碎,而且具有一定程度的流变性,即其岩层的状态容易受到外力的作用而改变。根据这种情况,模拟试验可以采用重晶石粉、精铁粉、石英砂,结合以松香溶液胶结剂进行相似材料的配偶。并通过相应的流变装置对其力学参数进行有效的测验,测试结果表明,当情况为过载时,慢速蠕变、稳定蠕变和加速蠕变是相似材料的三个变形过程,最终会出现破坏现象;当情况为小额载荷时,也就是受低应力影响下,相似材料有慢速蠕变和稳定蠕变两个变形过程。与此同时,针对千枚岩,相似材料在蠕变测试中,压缩应力增大,其蠕变性随之增强,这一测试表明,千枚岩软弱破碎围岩同样具有蠕变性。 三、三维地质力学模型试验 三维地质力学模型试验中隧道的修筑方法为夯实填筑法,首先依照科学的等比进行材料配置,并保证材料能充分满足试验需要,搅拌均匀后在模型框架内从下往上进行分层铺设,在设计方案的标高部位预设测量仪器,之后继续填铺,到模型顶部后停止铺设。隧道模拟试验的埋深为200米左右,模型开挖步骤为:先从隧道口开始每隔0.5米连续进行台阶法支护开挖、全断面支护开挖、全断面无支护开挖,之后在掌子面的前0.5米处进行超载破坏试验,对不同围岩段的渐进破坏现象进行观察分析。4阶段的深挖中围岩都受到有规律的破坏:当埋深增加至400米时,局部的拱顶围岩有拉剪破坏,且最早出现裂缝甚至掉块现象的是掌子面邻近的全断面无支护开挖段,一般是在隧道拱顶集中表现;当埋深增加至700米时,拱顶、边墙都有大量的材料脱落与破坏现象;当埋深增加至800米时,台阶法支护开挖方法下,局部拱顶支护材料出现开裂与破坏;当埋深增加至1000米时,支护与围岩均出现大面积破坏现象,隧道面临整体坍塌。 四、分析结果 超载情况下,围岩的破坏区域会随着开挖深度的增加渐进扩大,最早发生破坏的是全断面无支护段周边围岩,然后是全断面支护段与台阶法支护段的初喷混凝土。拱顶上方区域是主要的破坏集中区,既是衬砌结构出现破坏的主要源头,也是造成围岩坍塌的主要原因;隧道侧部的边墙也有局部的破坏,破坏程度从边墙的上部到边墙的拱脚逐渐加剧。同时,随着埋深的增加,无支护段围岩位移增长情况多于支护段围岩位移增长情况,说明支护结构具有明显的承载力,这一过程中荷载与应力的增长呈反向;随着围岩破坏深度的增加,拱部出现变化性的压力拱现象,这说明在顶部进行加固有一定可行性,是改善超大断面隧道软弱破碎围岩渐进破坏现象的有效探索方向。 结束语 采用三维地质力学模型试验对在隧道逐渐深挖过程中软弱破碎围岩的渐进破坏情况进行试验,所展现的超大断面隧道软弱破碎围岩渐进破坏全过程与实际情况极为贴近,有利于掌握超大断面施工过程中可能出现的问题,为提高隧道稳定性的方法探究提供有效的参考依据。 地质力学论文:地貌地质力学及其最新进展 第一部分 中国地貌的基本特征及其形成机理 一、中国地貌的形态特征 我们伟大祖国群山纵横,高原雄伟壮丽,江河源远流长,平原一望无际。青藏高原在大西南屹立,喜马拉雅山高耸成为“世界屋脊”。大西北地区巨大的山脉环绕着巨型盆地。中国东部平原辽阔和丘陵起伏。主要河流自西向东注入海洋,反映了我国地势西高东低的特点。随着地势向东逐级递减,大致沿青藏高原东北部边缘,大兴安岭―太行山―雪峰山东缘和洋陆边界三条巨大界线,出现四个地形阶梯。这就是人们所熟悉的西高东低、梯级分布、形态多样和山区广大等我国地貌的四个显著特点。然而,这只不过是中国地貌外在的形态特征,还没有揭示中国地貌的展布规律和形成机理。 二、中国地貌的展布特征 经研究发现,定向纵横的群山、巨大而规则的洼地和受山脉控制的江河,是我国地貌重要的展布特征。具体而言: 1)三道纬向“长城”:由横亘于北纬40o―42o的阴山和天山山系、北纬32o30―34o30的秦岭和昆仑山系,以及北纬24o―26o的南岭山系等5条山系组成的三带巨大山岭。它们每个带各自大约占2个纬度,彼此之间大致间隔7―8个纬度,其展布特征十分引人注目(图1)。 2)三带濒洋山岭:在东亚河我国东部濒太平洋地区,大致平行海岸线出现有三条巨大的北北东向山系(图1)。第一带是“岛弧山系”,由千岛群岛、日本列岛、琉球群岛和我国的台湾列岛等所组成。第二带是“沿海丘陵山地”,包括长白山、胶辽丘陵和东南沿海丘陵。第三带是“内陆山脉”,由大兴安岭、太行山和大巫山组成。这三带山系也有一定的等间距性。 3)东西对称山岳:我国西北地区,存在这一系列北西向山系,如阿尔泰山和祁连山等。它们和东部地区展布的北东向山系有遥相对应之势,显示了镜向对称的特征。 4)巨大弧形山川:我国西南部,由青藏高原及其周缘山脉,组成一个向东北突出的巨大弧形。喜马拉雅山、冈底斯山、喀拉昆仑山等大致东西延伸,向东迅速转折为近南北走向,在那里出现了横断山脉。再向南延出国境,经中南半岛到印度尼西亚后又转为东西向,形成一个异常庞大的反S形山系(图1)。在国境内,澜沧江、怒江和金沙江径流于其高山峡谷之中,形成一个“巨大弧形山川”。 5)大型横向水系:由于纬向山系的持续横亘,我国的大江大河,如黄河、长江和珠江等,尽管其局部流向反复多变,但大都在其间广阔的东西向洼地中径流。因此,纬向山系就成为我国主要水系的分水岭。东西方向的阴山,分隔了东北水系和华北水系。阴山与秦岭之间为黄河流域,黄河流向几经反复大角度转折,但一般不跨越阴山和秦岭山系。昆仑一秦岭山系和南岭山系之间则是长江流域,长江在两带山系之间汹涌奔腾。南岭山系以南还有珠江水系。这些山系总的流向和山系的走向基本一致,由西向东径流,明显受到中国地形西高东低和纬向山系的控制。 6)纵横行列洼地:“洼地”一词是各种“负向地形”(即是下降而形成的各种地形)的统称,包括平原、草原、沙漠,以及由下降堆积而形成的“黄土高原”等。负向地形和正向地形是相辅相承、彼此伴生、又相间出现的,它们沿一定走向规律地展布在山系两侧。在我国有一系列“纵向洼地带”和“横向洼地地带”: 纵向洼地带:在东亚濒太平洋地区,平行三带濒洋山岭相应出现三个大型洼地带,向东而西:第一带是由鄂霍次克海盆、日本海盆和东海海贫组成的“浅海洼地带”;这些近海海域不过是被海水淹没了的洼地,从地质结构来看,它们基本还是大陆型的地壳。第二带是由松辽平原、华北平原、长江中下游平原和北部湾盆地组成的“平原洼地带”。第三带是呼伦贝尔草原,陕北盆地和四川盆地组成的“盆地洼地带”。 横向洼地带:自北而南,第一带为天山一阴山纬向山系以北的准噶尔盆地、蒙古―呼伦贝尔草原、松辽平原和鄂霍次克海盆。第二带为天山一阴山和昆仑一秦岭两个纬向山系之间的塔里木盆地、柴达木盆地,河西走廊、阿拉善沙漠、陕北盆地、华北平原和日本海盆。以及第三带的四川盆地、长江中下游平原和东海盆地等。 这些洼地规律地分布着,形成“横成行,竖为列”排列十分有序的地貌格局。 归纳起来,①三道纬向“长城”;②三带濒洋山岭;③东西对称山岳;④巨大弧形山川;⑤大型横向水系;⑥纵横行列洼地,是中国地貌的六个展布特征。 三、中国地貌的展布规律 事实表明,我国地形复杂而又有规律地分布着。经认真研究,可以将中国地貌展布规律概括为:1)成群地带出现(群带性):无论山脉、盆地或平原都成群、成带展布;2)山川定向纵横(定向性):表现为定向纵横的群山,以及受山脉控制的水系;3)保持一定间隔(等距性):无论山脉和洼地,都以一定间距重复出现;4)东西镜向对称(对称性):中国东部北北东向的山脉和洼地与西部北西西向的山脉和洼地,有遥相对应之势;5)正负地形相向(伴生性):上升的正地形总是和下降的负地形相间、相伴出现;6)重叠形成网络(交织性):不同方向的正地形带和负地带相互交织,彼此阻割与干扰,形成我国独具特色、丰富多彩的地貌景观。 四、几个有趣地貌景观的解析 1)问:既然我国东部濒太平洋地区有北北东向的“三带濒洋山岭”,为什么不形成三条连续的山脉,却被一一分隔?而中国的洼地带,又为什么“横成行、竖为列”规则而有序地分布呢? 答:地貌地质力学揭示,正是由于“三道纬向长城”的顽强横亘,阴山山系和秦岭山系,不仅把“三带濒洋山岭”,也将与其伴生的“三条洼地带”一一分隔,致使北北东向的山脉和洼地被分割成为不同段落,并分别冠以不同的地理单元名称。 2)问:为什么在东亚出现独特而美丽的花彩列岛,它们又为什么形成大小相若的一系列弧形,而不是一个巨大的弧形呢? 答:地貌地质力学指出:东亚花彩列岛中的每两个相邻弧形交接处的“结”,都正处于中国大陆纬向山脉向东的延长线上;也正是由于顽强横亘的纬向山系控制了花彩列岛的“结”,才形成了一系列美丽的岛弧。关于东亚岛弧形成的假说众多,没有哪一个比这一说法更具雄辩力了。 3)问:为何在东亚出现两类不同形态的“弧形山脉”?即濒太平洋地区出现一系列向东南突出的“不对称单突弧形”?而在中国大陆内部却呈现一系列S形(即“对称的双突弧形)山脉呢? 答:地貌地质力学认为:大陆内部,两侧均为大陆型地壳,岩石性质彼此均一的条件下,在南北向相对扭动作用时,左侧向南推挤而出现向东南突出的弧形时,右侧必然相对向北推挤而产生向西北突出的弧形,所以形成“S”形(即“对称的双突弧形”)山脉。而在濒太平洋地带,一侧为大陆型地壳(由古老的多层地壳组成的很厚的大陆型地壳),另一侧为大洋型地壳(由年轻的单层地壳组成很薄的大洋型地壳),在南北向相对扭动作用时,大陆一侧向南扭动而出现向东南突出的弧形时,大洋一侧因为缺失巨厚的上层物质,就不能形成向西北突出的弧形,结果导致“不对称单突弧形”的形成。 五、中国地貌的形成机理 1)揭示了地貌规律性,还不能明了它们的成因。毫无疑问,一个正确的地貌假说必定能够完满地解释中国地貌的展布特征和展布规律。地貌的形成和演化起因于地球内营力的地壳运动,而地球外营力导致的地表风化、剥蚀、搬运、堆积作用,以及崩(塌)、滑(坡)、(泥石)流等,也时刻改变着地表地貌景观。简言之,地球内营力是一种“造形作用”,使地表地形出现起伏;地球外营力则是一种“毁形作用”,使地形差异趋于消失,起填平补齐的作用。可见,地貌形态是地球内、外营力共同作用结果;地壳运动则是其矛盾的主要方面,正是地壳运动铸就了地貌形态的基本格架。 2)因此,探讨地貌的成因离不开地壳运动,研究地壳运动又离不开力的作用,力是一切地貌形成的源头。研究形成地貌过程和方式,就要根据地质构造的力学性质和位移方向,反演形成它们的构造应力场及其动力来源。深入研究揭示,我国东部和西部都经历了两个发展阶段:第一阶段,中国大陆整个向南推挤,在“纬向协和函数”控制下,形成等距分布的纬向构造带;继之,由于分别受到太平洋和印度地块的顽强阻抗,中国大陆中部相对向南移动,致使中国东部发生反时针扭动;中国西部则为顺时针扭动,从而分别形成了深及地幔的巨型挤压性的北北东向和北西西向构造带,铸成了中国大地构造格架”,成为中国现代地貌的基础。在第二阶段,由于构造运动大大减弱,在“弹性回返”(由于第一阶段和第二阶段构造的强度和幅度显著由强变弱,所以用“弹性回返”比整个区域外力改变来解释,更为合理)作用下,构造运动动力让位于重力作用,在重力均衡作用主导下,深及地幔的构造带产生明显差异升降,在地幔坳陷带(即“山根”)强烈上升成为山脉,在地幔隆起带持续沉降形成盆地(或平原),由此形成了中国现代地貌格架。 第二部分 有关几个重要地貌问题的新理论 一、造山―成盆统一形成新机制 1)造山带与盆地是经久不衰的两个研究热点,但其形成机理至今仍然没有一致的看法。地质学家一向强调造山作用是构造运动结果,板块构造说更直接视为两个板块碰撞使然;地理学家则根据“山根”的普遍存在,更多地认为重力均衡作用是山脉不断隆升的主要原因。直至目前尚未见到一个能够统一说明构造运动和重力均衡作用在造山过程中各起着何种作用的理论或假说。从事盆地研究的学者,向来认为盆地主要是强烈拉伸作用的结果;专注山脉研究的学者,则强调山岳主要是强烈挤压作用的产物。其实,山脉不是在单一的挤压作用下形成的:其一,根据“平衡剖面法则”,造山过程中平面上的缩短,远远不足以使山脉上升到如此高度;其二,更不可能使山脉持续上升至今,挤压只能造丘(陵),而不能造山。实际上,一切地貌现象都不是孤立存在的,盆地和山脉、正地形和负地形、隆起和沉降是对立的统一,彼此相辅相成、相依存在和相伴而生,共同组成有成生联系的“地貌体系”。它们的形成是在一个复杂的地壳运动过程中,由不同构造运动体制(而不限于一个“挤压体制”或一个“伸展体制”)相继作用的结果。 2)根据我国主要造山带和青藏高原典型地区的深入研究揭示,它们具有共同的五个显著特征,即①中生代经历强烈挤压并未上升为高山或高原;②山脉与盆地同步形成,新生代以来升降幅度已近万米;③山前和高原边缘都发育新生代巨型交角度正断层,确切表明山脉隆升与盆地沉降是在新生代以来拉张作用下以“断块”完成的;④中生代挤压构造上,普遍叠加了新生代张性构造;⑤秦岭上升和渭河盆地同步下降以及青藏高原隆生的过程中,都受到强烈的拉张作用。 3)任何正确的造山一成盆理论,必须能够说明我国的地质实际。我们提出的“挤压后效―拉张、断块、均衡造山一成盆统一新机制”可以给予完满解释:①中生代历经强烈构造运动挤压,波及地下深部,形成巨型“幔隆带”和“幔坳带”(即“山根”);②构造运动挤压作用大大减弱,在重力均衡作用主导下,导致幔坳带隆升成山和幔隆带沉降成盆;③新生代造山作用和成盆作用,在拉张作用下以“断块”形式表现出来。同时,这新机理还可以合理说明“后造山作用”形成的一系列伸展构造现象(诸如:山前平缓正断层、变质核杂岩、造山带塌陷作用和造山侵蚀作用等)。 4)挤压后效一拉张、断块、均衡造山一成盆统一形成新机制有三个显著特征:①把多元造成山一成盆作用因素(挤压作用、拉张作用等构造运动,以及重力均衡作用等)纳入统一模式;②用诸多因素主导作用有序转化,来解释造山一成盆的演化过程及其形成机制;③将造山(带状山脉)造高原(面状山脉)和成盆作用的形成,有机地联系起来。 5)两个推论:①“挤压与伸展”、“开与合”互相转换,是地壳运动的普遍现象。中国大陆“中生代挤压”的“燕山运动”和“新生代伸展”的“喜马拉雅运动”,并非如目前被公认的是两个独立的“构造运动施回”,它们实际是同一个构造旋回的两个阶段。因此建议更命为“燕山一喜马拉雅运动旋回”。进言之,更古老地质年代的“加里东运动”、“海西运动”、“印支运动”等等,都被视为强烈的挤压运动旋回。其实不然,它们都是由“早期挤压”和“晚期伸展”两个阶段所构成;人们对第二阶段的“伸展运动”知之甚少,是因为张性构造形迹叠加在强烈挤压构造之上,很难把它们一一辩认出来的缘故罢了! ②根据山脉不断强烈隆升、盆地持续沉降,以及强震、活火山不断发生等一系烈地质现象,许多学者断言:当今处于地壳运动强烈的时期。否!这种结论过于武断了! 按照我们的观点,第一,如前所述,当今处于地壳构造运动相对微弱、重力均衡作用居于主导地位的地质时期,山脉的隆升和盆地的沉降并非构造运动所致,乃是重力均衡作用的结果;第二,地震和火山的活跃期和宁静期的短周期,与地壳运动的超长周期是无可相比拟的。因此可以认定:当今正处于地壳运动相对的和缓时期,而不是地壳运动强烈的阶段。 二、中国大陆构造带的“向洋迁移”和对板块学说的置疑 1)关于形成中国大陆构造的动力来由,至今存在着重大争论,集中体现在动力是来自印度板块和太平洋板块向欧亚板块(中国大陆)的碰撞推挤?还是源于中国大陆中部向南―南东的挤压? 2)地质学家所公认的地质事实是:无论是中国东部还是中国西部,至少中生代以来地壳运动存在“定向迁移”的规律:①中国东部北北东向的三个沉降带,自西而东,它们形成的时代分别是三叠纪的印支运动、侏罗―白垩纪的燕山运动和新生代的喜马拉雅运动;构造带的形成时代也与此相一致;②中国西南部则更为明显:从华力西运动的昆仑带开始,向南依次出现甘孜印支折皱带、藏北早燕山折皱带,藏中晚燕山折皱带和藏南喜马拉雅折皱带;与此同时,岩浆岩带、变质带以及海水退出的方向,也清楚地显示这种规律。 中国大陆东部和西部两个方向“定向迁移”,有一个共同特征,就是“向洋迁移”规律。板块说断言:这是裂解于“古陆”的板块,在地质历史时期,自北向南依次碰撞而形成的;令人不解的是:在漫长的地质历史时期,若干板块依次向北漂移,第一,只有在后一板块恒比前一板块速度更快时,才能依次逐一碰撞。试问,有什么动力可以使后一板块比前一板块速度更快呢?第二,在每一板块经历了不同距离的漂移和不同角度的转动之后(这已由古地磁所证实)而逐一碰撞拼合,其碰撞缝合线却“严丝合缝”,平滑而光洁,既没有“棱棱角角”,也不见“碎裂地体”?第三,所有碰撞缝合线分布彼此平行、协调,就像同一个时期形成的一套弧形一样?难道这不有点近似于“天方夜坛”吗?显然,这种向洋迁移规律不能用板块构造向北―北东向碰撞推挤,或俯冲给出理论说明。 3)合理的解释是:依据力学上的“近极强原理”,动力来自北方,在接近动力源的部位,首先受力变形并促发构造运动、岩浆活动和变质作用。板块构造学说立足于海洋,令人信服地解决许多重大地质问题,取得了骄人的成就。但它在大陆地质中遇到到了许多难题,这正是它之所以不能顺利“登陆”的重大难题之一。 三、重要的“三新理论” 现代地貌、地表构造带和各种地球物理界面的现在形态等三类现象,都是很新地质时代形成的。 1)新地貌:地质学家认为,中生代燕山运动(205―137百万年)奠定了我国大地构造格架,中国盆地格架也随之形成。但是不要因此就认为我国现代地貌(盆山格架)就是中生代铸就的。实事上,中生代形成的盆地格架已久经变迁,当时的山脉也几经夷平。深入研究表明:①青藏高原是新生代上新世(5.3百万年)以来强烈隆升的;②全国的现代地貌也主要是上新世以来,也就是“新构造运动”时期才形成的。 2)新构造带:地质学家一贯强调构造继承性是中国地质构造的基本特征,认为现在地表出露的大型构造带,都是久远地质年代,甚至是吕梁运动(18亿年前)所形成,并持续活动至今的。其实这是一个很大的误解。深入研究揭示:“构造新生性”是主导的,“构造继承性”是次要的。中国的地质实际地说明,仅仅在燕山运动(205百万年)以来,存在着显著的构造继承性,而不会跨越“构造运动旋回”恒久地继承活动下去。这不仅因为古老构造已相继老化固结;更重要的是彻底的活动论告诉我们,各大陆不仅逐渐改变着自己的位置,也改变着自己的方向,作用于它的构造运动也会因而改变,无论从理论上和地质实际看,上述看法都是没有道理的。恰恰相反,现在持续延伸的构造带都是很新的,都有很明显的现代活动性。对此,我们可以多方面加以论证,仅就一点而言:因为没有新的活动它们就会被不同方向构造切载,因一段隆起、一段沉降而不连续。可见,一切现代地表持续延伸的构造带都是“新构造运动”时期以来正在活动着的,一般不会老于燕山运动的构造带。 3)新地球的物理界面:地球内部存在许多地球物理界面,例如古登堡面、莫霍面、康拉德面等,使地球成为具有层状构造的球体。它们形成于不同的地质年代,有的很为古老。有人认为这些形成时代久远地质年代的地球物理界面,其现在空间分布的形态也是古老的。这显然是不对的。因为这些古老界面受到各种动力作用,在整个地质演化过程中,不断改变着自己的位置和形态。例如,在强烈构造运动作用下,会形成新的上地幔隆起(幔隆,即山根)和上地幔坳陷(幔坳),即使地壳和上地幔分界莫霍面形成隆起和坳陷。这些古老的界面和它新的形态的关系,正如“老砖盖新房”。 这就是有关现代地貌、地表构造带和地球物理界面形态的“三新理论”。 第三部分 结语 一、在传统的中国地貌形态特征的基础上,通过展布特征、展布规律和形成机理三个层次跨越式的深入研究和总结,地貌地质力学把中国地貌研究从形态归纳分析,提高到论理的新阶段。 二、掌握了中国地貌展布特征,人们不仅可以直接掌握我国地貌格局和主要地貌单元的分布,容易地把它们绘画成图并铭记在心;更重要的是,可以由此进一步揭示中国地貌的展布规律。 三、懂得了中国地貌展布规律,不仅为我们理解纷繁而多样的地貌现象之间的内在联系和依存关系,铺平了道路;还为深入探讨中国地貌形成机理打下基础。 四、中国地貌形成的新机理告诉我们:和其他许多事物一样,各种宏观地貌格架的形成不是一蹴而就的。中国地貌的演化经历了两个发展阶段。第一阶段在构造运动主导下,形成了“中国大地构造格架”;第二阶段在重力均衡作用下,在大地构造格架的基础上,构建了“中国地貌格架”。 五、造山一成盆统一新机制把造山、造高原和成盆作用、构造运动和重力均衡作用,以及挤压和伸展作用巧妙地结合起来,纳入统一发展演化模式;创造性地运用不同地质阶段主导作用有序转化,合理地解释了盆山构造的形成机理。这一理论具有普通适用意义。 北京地质学会副理事长、中国科学院地质力学研究所研究员。大地构造学家、石油地质学家和地震地质学家。政府特殊津贴获得者。历任地球科学大辞典副主编、中国地质大学客座教授、地质力学专业委员会秘书长、国家地震局基金委评委、长期代表地矿部参加全国地震趋势会商会,中国地质科学院高级职称评委等职。主要学术成就:(1)提出《造山一成盆统一形成新机理》;有“半隐伏构造带”等诸多新发现;对中国大地的构造特征做出全新理论概括。(2)发现冷湖工业油田;以“隐伏东西亚带”双重控油新理论,指导发现陕北大气田。(3)大三线选址中,纠正了攀枝花基地的否定理论,肯定了二滩水电站,否定了牛郎坝基地等。(4)最早填制第一张三峡沿江1/万地质详图,首次填出断裂带,解决了“谷底深槽成因”等三个关键工程地质难题,充分肯定了建坝地质条件。(5)总结出一套中国活动构造特征及其控制地震分区的创新理论;最早编制“填图规范”,开创了“区域地震地质填图”新途径。(6)担任常务副主编,二十多年合作编就《地球科学大辞典》等一系列重要专著。 地质力学论文:从岩石地质力学角度分析老顶的类别及控制 摘要:煤层顶板分为伪顶,直接顶,老顶。伪顶较薄厚度在0.1m~0.2m;开采后很容易冒落;而直接顶开采后也容易冒落;老顶很厚且岩石坚硬开采后很难冒落。因此必须掌握老顶的活动规律,采取针对性的措施,才能控制和管理好顶板实现安全生产。 关键词:老顶类别及控制;岩石地质力学 当采煤工作面回采后,采用全部陷落法管理顶板,其顶板有时候不能够及时垮落,造成大面积悬顶,给安全生产带来隐患。 当工作面从开切眼沿走向向前推进后,其上面的顶板岩层随着工作面的放顶必然会出现岩层接近采空区的部分开始垮落、垮落层上面的没能落下的岩石在应力作用下出现裂缝、在裂缝的岩层上面的岩层出现弯曲下沉三种情况。从科学角度看,工作面中的支护的作用应能支撑住垮落带岩层的重量,综采液压支架或单体液压支柱的可缩量应能适应岩层的裂缝下沉作用。 通过长期的井下现场实践,直接顶的岩石厚度比3倍采高大或者和3倍采高相等时,老塘中只要冒下的直接顶岩石等于3倍采高厚时,采煤工作面上部的老顶或直接顶岩层已开始出现裂缝,形成裂隙带。 如果直接顶的厚度比3倍采高小时,则它上面的老顶可能出现以下两种情况: (1)如果直接顶上面的岩石分层厚度超过6m的老顶。工作面开采后,其也会断开被破坏,因块大,之间挤压力大容易被压实,下降量少,由于直接顶岩层块大互相挤压上降量少和老顶岩石有一个自由空间;如果工作面沿走向推进到一定距离后,老顶达到极限垮落步距必将大范围垮落,必然产生撞击和暴风,危险性大。这种老顶可定为厚度大不容易冒落顶板。 (2)如果直接顶上面的岩石分层厚度不超过6m的老顶。当工作面开采后,其也会断开,转动下沉,下沉落到浮矸上,整个变化过程中,老顶断块间从开始到结束不失水平方向力的互相制约,并且能形成平衡结构,即这类老顶已进入裂隙带。如果这个过程中断块间没有水平力的联系,不能形成平衡,那么老顶是在垮落带里。 关于煤层被采动后其上覆顶板岩层会出现垮落和裂隙现象,我从长期的生产实践中总结出来的规律看出,老顶岩层的高度如果只比其下面自由空间高度大一点点时,是形成不了裂隙带的,老顶岩层的高度要比自由空间高度超过1.5m-2.0m,这样才能形成稳定的平衡结构,才能产生裂隙带。我们可以用下面数学关系式来判别是否进入裂隙带。 这个数学关系式从顶板最底下到上面能判断出各个老顶分层,很容易判别出处在哪个带中。 对难冒落的老顶和比较容易冒落的老顶要用不同的方法去处理。难冒落的要采取打眼放炮方法处理,用炮崩落实现人工强制落顶,消除隐患。实现安全生产。 对垮落带老顶,要用以下措施解决: (1)如果直接顶高度比1倍采高大时,可以对老顶的断裂块采用支撑的措施。生产实践过程看,厚1.5m的老顶,块度长6m左右;2m厚的,岩块长度10m左右;厚2.5m的老顶,块度大小在长14m左右。用增加切顶支柱的办法解决这个问题,是因为老顶断裂是在工作面煤壁里切断,随着采煤工作面的向前推进,老顶断裂线进入采煤工作面上方,必须增加切顶支柱来支撑断裂的老顶。 (2)当直接顶厚度比1倍采高小时,有时煤层直接和老顶接触,可考虑沿切顶线直接切断的方式,为此,必须使老顶岩梁在切顶线处处于固支条件,同时所采用的支柱必须能支得住断裂的老顶的重量。为了使老顶岩梁正好在切顶线处形成固支条件,要求从以下两个方面做起:①工作面切顶支柱的初撑力能平衡工作面上方垮落的岩石的重量,切顶液压支柱初撑力能支住最大悬顶距时老塘上方垮落带岩层的重量。②工作面切顶液压支柱的初撑力与切顶支柱初撑力所形成的反力矩应能支住岩梁由重量所产生的力矩。当选择用大初撑力的单体液压支柱,尤其是选择初撑力大的切顶支柱时,完全能沿切顶线切断垮落带老顶,从而实现安全生产。 地质力学论文:滑坡变形规律的地质力学模型试验研究 摘 要 本试验主要研究毕威高速公K86+800截面分别没有支护和有支护的情况下在开挖路堑后降雨的工况下边坡的稳定性,坡体可能的破坏模式等,利用试验结果验证对比验证边坡支护结构对坡体稳定性起到的作用大小,以及相同支护条件下开挖路堑与降雨作用分别对边坡位移影响大小比较。 关键词 滑坡变形;地质力学模型;相似原理 1 试验内容 1.1 开挖路堑与降雨工况对边坡变形及滑动影响作用对比 通过对相同条件下的边坡(有支护或者无支护)在开挖路堑与降雨两种工况作用下边坡坡面位移与坡体内部位移的监测,对比位移在开挖路堑期间坡面与坡体内部位移变化速率与累计变化量的大小来比较两种不同工况对边坡位移与滑坡规律的影响大小。 1.2 边坡支护与否在开挖路堑与降雨工况下的变形滑动规律对比 分别对支护与没有支护的边坡在相同工况作用下(开挖路堑+降雨)表面位移、内部位移监测,通过对比两者相同位置测点的位移变化趋势,对边坡支护结构作用作出定性的评价。 1.3 试验特色及创新 1)利用相似性原理模拟试验模型及试验参数,选用的模型经过不断重复的对比性试验,选用了与实际相似度较高的试验材料及配合比,有利于试验现象进行观察,为得到一个较为准确的结论做好铺垫。 2)对坡体表面及内部位移分别采用电阻应变式传感器和全站仪经行测量,达到试验数据有科学性、正确性、准确性的目的。 3)正确选用试验模拟工具和方法。雾化喷头及坡体锚固结构,相对尺寸与实际相似度较高有较强的相似性、说服性。 4)合理运用控制变量法、夹逼法进行试验,有效评估了有、无支挡结构的不同破坏程度,对得出试验结论提供了重要的依据。 2 试验原理 2.1 模型相似原理 模型相似原理是指在模型上重现的物理现象应与原型相似,即要求模型材料、模型形状和荷载等均须遵循一定的规律。它们的几何特征和各物理量之间必然互相保持一定的比例关系。 根据弹性理论,可以写出原型和模型之间的平衡方程、相容方程、物理方程、几何方程、边界条件。由此可得到模型的相似判据。 2.2 相似常数的确定 本试验中主要考虑几个控制性相似常数。分别为:几何相似常数CL,应力相似常数 ,材料容重相似常数 。根据以上相似常数可以计算出相应的相似常数。 2.3 相似材料 相似材料除应满足相似关系外,还应做到成本低、性能稳定;受环境变化的影响小;便于加工等。考虑以上因素,本试验用到的相似材料分别有:石英砂、膨胀土、木条、塑料网、铁丝等。用以上材料,按照相似关系制作模型试验中的边坡材料和抗滑桩钢筋网等。 3 试验参数确定 3.1 试验截面的选取 在实验中选择坡体高度最大,危险性相对较大的截面作为研究对象,进行模拟试验。 3.2 相似比及模型尺寸的确定 综合考虑实验的可操作性与实验结果的准确性,确定本试验选择几何相似比CL=90,能满足试验要求。主要考虑重力场的影响,由此确定材料容重相似比为 =1,其余物理量力学指标的相似比按照相似理论导出。 3.3 相似材料的配置 鉴于岩土性质的离散太大,且模型尺寸较小,因此尺寸效应对实验影响较大,单纯采用相似原理反算土体材料参数(C、Φ)并不容易达到理想效果。为了达到试验目的,采用夹逼法进行实验材料的配置。坡体材料采用石英砂与膨胀土两种材料进行配置。 依次采用五组不同的重量配比进行试验。试验条件为对制作好的无支护边坡模型进行路堑开挖和降雨作用,对边坡表面与内部进行位移监测。 通过实验我们选用材料配比为“石英砂:膨胀土=300:75”作为后续试验所采用的材料配比。 4 对比试验 4.1 试验条件模拟方法 1)开挖路堑模拟,路堑开挖阶段模拟采用小规格铲子由上至下的顺序对路堑进行开挖,开挖过程尽量不对坡体产生扰动,分层、有序开挖。 2)降雨作用的模拟,降雨的模拟采用雾化喷头对坡体进行降雨,分次进行降雨,降雨过程流量控制在60 L/h,每次降雨时间控制在10 min~15 min。并且保证无支挡与有支挡情况下对边坡降雨的总时间是一样的。从而使两者降雨总量是一致的。 4.2 试验测试内容及测点布置 试验测试内容包括坡体表面位移,坡体内部位移。坡体内部位移测点有三个,坡体表面位移测点在有支挡时有10个,无支挡时有12个。 4.3 量测系统及原理 表面测点位移测量采用全站仪进行测量,通过全站仪观测预先安装在坡面的铁皮测点来确定实验过程中相应测点位移变化量的大小。 内部位移的测量主要是借助于电阻应变式传感器进行数据采集,并通过北京波普公司生产的数据采集箱进行信号转换。 5 结论 1)在降雨时间控制在一定范围内时,不管是边坡位移变化速率,还是位移变化累计量,路堑开挖所造成的影响都远小于降雨作用的影响,因此开挖路堑对边坡产生滑坡并不是其主要作用。 2)通过边坡加设支挡与不架设支挡进行比较可以发现,加设支挡之后的边坡稳定性得到了明显的提高,内部位移与表面位移变化量都大大降低,坡体几乎不发生滑动,坡体支护起到了良好的效果。 地质力学论文:五里堠煤业地质力学测试及其特征分析 摘 要:煤岩体地质力学参数是一切工程研究、设计及施工的基础,采用小孔径多参数耦合地质力学快速测试系统对五里堠煤业进行了测试。测试表明测试区域应力场类型为σH σh σv型,即水平应力控制型,量级上属于中等偏低应力区;顶板岩层结构及强度存在差异,第一测点顶板较为坚硬,第二测点相对软弱;顶板结构相对稳定,部分层位存在破碎段及裂隙。 关键词:地质力学参数;小孔径多参数耦合快速测试;五里堠煤业;水平应力控制型 1 前言 煤岩体地质力学参数可分为应力参数、变形与强度参数及结构参数,是一切与岩体力学有关的理论研究、工程设计及施工的基础,准确了解煤岩体地质力学参数是岩体力学最基本的一项工作,是认识研究对象必不可少的环节,具有不可替代的重要作用。 煤岩体地质力学参数测试可分为实验室试验和现场测试。实验室试验的岩块已经脱离岩体,在进行试验时很难比较准确地模拟和反映煤岩体在井下的实际状态,如应力环境、结构面分布及其他井下环境因素。因此实验室岩石力学数据往往与井下煤岩体的实际情况出入很大。现场测试在井下煤岩体中进行,在实际的井下环境中测试,测试数据更接近实际。 五里堠煤业为潞安集团整合矿井,之前未进行过系统的地质力学测试,各种基础力学数据缺乏,工程设计随意性较大,不利于矿井的高产高效。为解决这一问题,五里堠煤业采用新开发的小孔径多参数耦合地质力学快速测试系统进行了系统的地质力学测试。 2 测试方法与测试系统 2.1 地应力测试 相比较应力解除法、应力恢复法等测试方法,水压致裂法有以下优点:(1)能测量较深处的绝对应力状态;(2)它是最直接的测量方法,无需了解和测定岩石的弹性模量,甚至连岩石的抗张强度也可以用水压曲线求出;(3)水压致裂测量应力的空间范围较大,受局部因素的影响较小;(4)不需要套芯工序,可利用其它工程的勘探孔进行压裂;(5)井下测量速度快,成功率较高。 鉴于水压致裂法的上述优点,选择水压致裂法为地质力学快速测试系统的地应力测量方法。水压致裂法地应力测量在现场巷道围岩钻孔中进行。在打好的钻孔中用一对橡胶封隔器封闭选定的钻孔段,然后对封隔器之间的岩孔进行高压注水,直到将围岩压裂。根据压裂曲线和裂纹方向确定最大水平主应力、最小水平主应力及最大水平主应力的方向。垂直主应力由上覆岩层重量求得。 2.2 巷道围岩强度测试 岩体强度原位测量方法有大尺寸压剪试验、冲击锤法、声波探测法、钻孔钻进法及钻孔触探法等。钻孔触探法是一种比较适合煤矿井下巷道围岩强度的测量方法。它具有以下优点:(1)测定结果比较接近岩体;(2)能够测出井下不能取样的软弱破碎煤岩体的强度;(3)能够测出钻孔不同深度、不同层位煤岩体的强度及分布;(4)仪器操作比较简单,可实现快速测量;(5)与现场原位大尺寸压剪试验相比经济得多。 通过比较分析,确定钻孔触探法为地质力学快速测试系统的围岩强度测量方法。钻孔触探法测量钻孔内表面岩壁的强度。在需要测试的煤岩体中打钻孔,利用钻孔触探仪对钻孔孔壁加压进行测试。钻孔触探仪的一个最重要部件是探头,在液压系统液体压力作用下,从探头壳体伸出一个平头探针,压紧钻孔孔壁。继续加压,直到孔壁被压裂,同时记录临界压力值。通过简单的换算,即可得到煤岩体的单轴抗压强度。大量的现场实测表明,该方法可快速、准确地测定煤岩体的单轴抗压强度。 2.3 巷道围岩结构测量 岩体结构观察与测量的方法有很多。在岩体被揭露的地方,岩体的结构暴露出来,可以通过肉眼直接进行观察和描述。对于没有被工程揭露的岩体,要想了解岩体结构,就必须在岩体中打钻孔。 钻孔法有钻孔裂缝压印法、完整岩芯采取法、钻孔壁观察法等。其中,钻孔壁观察法利用钻孔窥视仪观测钻孔壁上的不连续面分布情况。采用钻孔窥视仪,可借助锚杆、锚索孔进行观察,方便、快速、成本低,适用于煤矿井下巷道围岩结构大面积、快速观察。因此,确定钻孔窥视仪孔壁观察法为地质力学快速测试系统的围岩结构测量方法。 3 测试结果及分析 3.1 地应力 共布置两个测点,第一测站位于030210回采面的运输巷中,距离老切眼28m,埋深约为247m。第二测站位于集中回风下山巷道,距2#轨回联巷70m,埋深约为229m。 孔壁岩石的压裂曲线如图1和2所示,测量结果如表1所示。 结果表明,两测站地应力场形式为σHh,即σH σh σv。在二个测站中,第一测站σH较大,为14.03MPa;第二测站σH较小,为11.18MPa。二个测站侧压系数σH/σV分别为2.84、2.44。二个测站最大水平主应力方向分别为N41.34°W和N22.11°W。最大水平主应力方向大致为北偏西方向,两个测站一致性较好。 根据理论和数值模拟研究,水平主应力对巷道顶、底板的影响作用大于对两帮的影响,垂直应力主要影响巷道的两帮。σH σh σv应力场情况下,巷道最佳的布置方向为巷道轴线沿最大水平主应力方向,该结论可以作为现场设计和施工的参考。五里堠煤业旧系统3#煤工作面巷道布置方向大部分为N75°E和N80°E之间,这与最大水平主应力之间的夹角为45-60°之间,对巷道顶底板的稳定性极为不利,现场设计应考虑加强顶板的支护。 3.2 围岩强度 (1)顶板岩层。顶板岩层强度(顶板以上10m范围)如图3和4 所示。 图3 第一测站顶板岩层强度第一测站顶板钻孔围岩强度测试结果见图5,该测点顶板10m范围内岩体平均单轴抗压强度为52.63MPa,但强度分布不均,在2.2~6.4m范围内,围岩单轴抗压强度较大,平均为75.36MPa,而在0~2.2m及6.4~10.0m范围内围岩强度相对较小,仅为32.42MPa。这是因为在2.2~6.4m范围内,巷道顶板主要以砂岩为主,围岩强度较大,而在0~2.2m及6.4~10.0m范围内,岩层是由泥岩、砂质泥岩组成的,岩层强度较小。 图4 第二测站顶板岩层强度第二测站顶板钻孔围岩强度测试结果见图6,该测点顶板围岩单轴抗压强度整体分布较均匀,钻孔10m范围内平均单轴抗压强度为35.12MPa,只在局部段有围岩强度出现极值,如1.0m处围岩单轴抗压强度较小,为23.61MPa。 (2)煤体。两帮煤体10m范围内的强度如图5和6所示。 图5 第一测站煤体强度第一测站煤帮钻孔围岩强度测试结果中,钻孔10m范围内岩体平均单轴抗压强度为7.18MPa,但由图可知煤体强度整体分布较均匀,只在局部段围岩强度相对较大,如34m处,围岩单轴抗压强度较大,为9.4MPa。 图6 第二测站煤体强度第二测站煤帮钻孔围岩强度测试结果中,钻孔10m范围内岩体平均单轴抗压强度为7.09MPa;因此,在76~88m段煤体单轴抗压强度相对较小,平均值为5.16MPa,其余各测站都落在7.09MPa线附近。 综合分析两个测点数据,顶板结构有一定差异,第一测点有一层厚度约2m坚硬层,强度达到100MPa,坚硬层上下并有厚度4.5m左右的中硬岩层,强度范围为50-80 MPa;第二测点顶板强度相对较弱,但也相对分布均匀,平均为35MPa,最大为50MPa。两个测点的媒体强度相当,平均略超过7MPa,为软弱煤层。 3.3 围岩结构 对顶板测试孔围岩结构进行钻孔窥视,选取第一测点0-10.8m范围内窥视为例,如图7所示。 第一测点顶板测孔围岩窥视结果中,结合矿区综合柱状图分析可知:该测孔大部分较完整,但局部段有明显的破碎带,孔壁粗糙疏松,围岩空洞破碎,如7.5~7.8m、985~10.35m等处,此外还伴有裂隙、离层、夹层等结构,如065m、5.9m、6.4m、6.6m、6.8m等处。 因此,该测点附近顶板岩层相对结构简单,顶板5.8m范围内基本没有结构弱面,但5.9-6.8m范围内发育多条横向裂隙,以及7.5~7.8m、9.85~10.35m两处较大的破碎段等都大大影响围岩的长期稳定性。 图7 第一测点顶板0-10.8m围岩结构展开图4 结论 (1)巷道围岩地质力学测试是与岩石力学工程的一项最基本的工作,进行巷道布置、支护设计之前,应进行全面、详细的地质力学参数测试,为巷道布置优化和支护设计提供准确、可靠的基础参数。 (2)小孔径单孔多参数快速测试方法,仅采用一个钻孔,就可完成地应力、围岩强度、围岩结构的测量工作,测量速度大幅度提高。 (3)地应力测量结果表明,五里堠煤业两测站地应力场形式为σHh,即σH σh σv。σH 分别为14.03MPa和 1118MPa;侧压系数σH/σV分别为2.84、2.44;最大水平主应力方向分别为N41.34°W和N22.11°W,一致性较好。从量级上划分五里堠煤业测试区域地应力水平属于中等偏低应力区。 (4)从两个测站的围岩强度测试结果来看,五里堠煤矿巷道围岩的平均单轴抗压强度分布不均,由于裂隙和破碎带的存在,不同位置围岩体的强度差异较大。从巷道顶板来看,顶板以砂岩、砂质泥岩和泥岩为主。砂岩岩层围岩单轴抗压强度较大,如第一测站顶孔中部的砂岩岩层,强度达到100MPa;而砂质泥岩或泥岩岩层,裂隙和破碎带较发育,加之岩层本身的特性,围岩单轴抗压强度相对较小,平均为35MPa;两测站帮孔煤岩单轴抗压强度总的分布较均匀,平均值在7.1MPa左右。 (5)从两个测站钻孔窥视的结果来看,五里堠煤矿巷道顶板围岩整体较为稳定,但有一定的破碎,有的破碎带挺严重,孔壁伴有一定的裂隙、离层、夹层等结构,两测站中巷道围岩主要为灰色、灰黑色的砂岩、砂质泥岩、泥岩,局部处有煤线、岩石夹层、斜交裂隙等。 地质力学论文:对我国地形分布规律及成因的地质力学分析 摘要:祖国大地上,巍峨耸立的高山,连绵起伏的峻岭,纵横交织的江河,星罗棋布的湖海,塑造了多姿多彩的壮丽河山,构成了我国特有的地形分布特点。作者尝试以地质力学的观点剖析我国网格状地形分布的规律及成因。 关键词:地形;分布规律;地质力学;分析 我们伟大的祖国,山脉纵横,河流交错;丘陵起伏,高远辽阔;平原坦荡,盆地巨硕。它们纵横交织,形成了我国地形的网格状分布特点。 本文试从地质力学的角度.剖析我国网格状地形分布的规律及其成因。 一、我国网格状地形分布的概况 所谓网格状分布的地形。是指构成地形骨架的山脉.互相交织,把大地刻划成一个“棋盘”,在“棋盘”的网格中间分布着高原、平原、盆地和海洋的大陆架等相对低洼地。 当打开中国地形图时.乍一看去.映人眼帘的全国大大小小的山脉和相对低洼,纵横交织,似乎难以找到规律。但仔细观察,就会发现山脉与洼地,在排列上具有方向性展布的规律。归纳起来主要有:东西向、北东――南西向、北西――南东向和南北向;同时,山脉与洼地都是相问分布的,具体情况如下: 东西向山系和低洼地我国东西向山系主要有三条.自北至南依次有:横亘于北纬40-43度之间的天山――阴山山系:展布于北纬32-34度之间的昆仑一秦岭山系:坐落在北纬24-26度左右的南岭山系。这三条山系,彼此之间都是相隔7-8度,而山系两侧都分布着规模巨大的相对洼地。例如,在天山――阴山山系北侧有准葛尔盆地、内蒙古高原;南侧有塔里木盆地、河西走廊、黄土高原。在秦岭与南岭之间,有四川盆地、长江中下游平原。在南岭以南也有大片低洼地存在。这种山系与洼地相问的分布的现象,虽然各具特色,但它们分布的规律总是隆、凹相问,平行排列,具有明显的方向性特点。 北东向山系和低洼地主要展布在我国东半部和东亚岛弧地区,其延伸方向大致与海岸平行,具体也有三条巨大的山系,自东向西:第一条为岛弧山系,由千山岛群岛、日本群岛、琉球群岛和我国台湾岛所组成:第二条是沿海山系.包括长白山地和东南沿海低山丘陵;第三条是大兴安岭、太行山、巫山和雪峰山等。这些山系彼此之间,也保持着一定的距离,山系的两侧为相对低洼地。例如。在第一条山系东侧有一系列海沟。这里有世界最深的马里亚纳海沟;在第一、二条山系之间,分布着一系列浅海盆,自北而南有鄂霍次克海、日本海、黄海、东海和南海等;在第二、三条山系之间,由松辽平原、渤海盆地、华北平原和江汉平原分布;在第三条山系西侧,是由呼伦贝尔巴音和硕盆地、陕甘宁盆地和四川盆地所组成的沉降区。可见,北东向的山系与洼地,也是相问分布,其中,洼地长期持续地沉降,地形较为开阔并具有封闭性特点,接受了大量的沉积物,成为我国石油生成盆地和油田的分布区。这些北东向山系与洼地和东西向山系相交.是我国东半部的地形呈现出明显的网格状展布的特点。 北西向山系和低洼地展布于我国西北地区的主要山系有阿尔泰山和祁连山,它们和我国东半部的北东向山系遥相对应,显示出来镜像对称的特点。北西向山系之间,也有相对低洼地,不过这些低洼地因受东西向山系的联合挤压作用.多呈近东西向的长条菱形洼地。 南北向山系和低洼地主要山系有贺兰山、六盘山、大凉山及横断山脉等。它们已成为我国中部的一条重要地理分界线。在这些山脉之间也有低洼地分布.特别是横断山脉出现了明显的高山与峡谷相问分布的形势。 上述的山系和低洼地相问排列。构成了网格状分布的地形.这在我国东半部表现的尤为明显.东西向和北东――南西向山系互相叠加,形成了比较规则的格子状山系,致使我国东部的洼地形状多呈南北长得菱形。而西部由于受东西向山系的制约,其洼地形状往往多呈东西长得菱形。东部和西部之间,贯以南北向的山系.这就是我国网格状分布的地形格局 二、我国网格状地形分布的成因 我国网格状分布的地形。其成因有多种解释.现以地质力学观点来加以阐述。 地壳运动的基本形式有两种:一种是水平运动;另一种是垂直运动。所谓水平运动即地壳物质在力的作用下沿着地球表面作切线方向运动。所谓垂直运动,即地壳物质在力的作用下沿着地球半径方向作升降运动。这两种运动形式在地壳中虽然共存,但地质力学认为地壳运动是以水平运动为主。在水平运动影响下引起垂直运动。我国的主要山脉,就是在地壳水平运动中,受到水平挤压力而不断隆起形成的。 我国东西向的山脉,都是在南北向水平挤压力的作用下,伴生隆起而形成的;南北向的山脉,是在东西向水平挤压力的作用下,伴生隆起而形成的;北东向的山脉和北西向的山脉,则是南北向水平挤压力发生不均衡时,产生扭动而造成的。地壳不是一个均质体.所以对作用到地壳上的力的阻抗也就不同.从而引起刚柔性不同的地块.其运动速度也不同.这样的地块之间便产生了力偶,也就是方向相反,但不在一条直线上的两个力,导致快慢两个地块发生扭动,形成北东向或北西向的斜列山地与洼地。例如,我国东半部就是在这种力偶作用下形成了北东向的三列隆起与洼地。这主要是由于亚洲大陆地壳上部主要由硅铝层组成,具有柔性;而太平洋洋底上部地壳主要是由硅镁层组成,具有刚性,所以运动速度不同。当亚洲大陆向南运动时,太平洋洋壳起阻挡作用,引起北向的力,便产生了反时针方向的扭动,形成了北东向的三隆三凹。同样道理,在我国西半部,由于亚洲大陆在向南滑动中受到了印度板块的阻抗.这样使地壳中又产生了不均衡的力偶作用.出现了顺时针方向的扭动.形成了一系列北西向的山地与洼地。可见,我国的山脉,都是由南北向水平挤压力和东西向水平挤压力作用的结果。 既然我国的山脉形成是与南北向和东西向的水平挤压力有关,那么这些力是怎样产生的呢?地质力学认为,这与地球自转速度的变更有关。 当地球自转时.除两极外.地壳任何一点都会受到离心力的作用。该离心力可以分解成两个分力,其一是垂直地面的垂直分力,这个力因受地心引力的抵消,对地面物质运动不起作用;其二是平行地面,指向赤道的水平分力。当地球自转速度加快时,正是这个水平分力使地壳物质沿着经线方向.从高纬向低纬推挤.引起某些大陆块的滑动.形成了东西向地质构造和与之相应的山脉与洼地。在地球自转速度发生变化时,便会产生东西向的纬向惯性力。特别是地球自转由慢变快时,纬向惯性力的方向由东指向西,减慢时相反,由西指向东。正是这个力造成地壳上层物质东西方向的运动.从而产生了南北向的地质构造和与之相应的山脉及洼地。在上述两种力的作用下,如果在地壳的某些地段发生不平衡,便导致了各种扭动构造体系的产生,我国北东向、西北向的地形就与之有关。 三、结论 我国地貌形态呈网络状分布的根本原因.就在于地球自转速度变更时产生的离心力的水平力(即南北向水平挤压力)和纬向惯性力(即东西向水平挤压力)共同作用的结果。 地质力学论文:浅析地质力学模型试验技术的研究与应用 摘要:当前,大型地下洞群所处的地质环境愈加复杂,尤其是在深埋、高地应力条件下,洞群围岩的稳定性状况、破坏形态和破坏机制等问题急需解决,而地质力学模型试验是解决这类问题的主要研究方法。该文主要分析了模拟材料、组合式模型试验装置、量测技术等问题,并介绍了模型试验的工程应用。 关键词:地质力学 模型试验技术 工程应用 引 言 地质力学模型试验是根据一定的相似原理对特定工程地质问题进行缩尺研究的一种方法,主要用来研究各种建筑物及其地基、高边坡及地下洞室等结构在外荷载作用下的变形形态、稳定安全度和破坏机理等。2l世纪是中国工程建设快速发展的世纪,水利、水电、能源、交通等大型工程的开发已成为我国经济建设的重点。对这些复杂的问题,一方面要借助理论分析、计算机数字模拟方法去研究;另一方面,更多地要借助地质力学模型试验手段来解决。大量的工程实践证明,地质力学模型试验方法是研究大型岩土工程问题,特别是地下工程问题的一种行之有效的方法。 1 模型材料 根据相似理论,模型的几何尺寸、边界条件、荷载及相似材料的容重、强度及变形特性等方面必须与原型相似。一般根据要研究问题的性质,寻找满足主要参数相似的材料。例如,对于沿夹层滑动的稳定问题,夹层材料的相似性必须严格满足,而岩体的某些材料参数的相似性可以适当放宽。 目前国内外最常用的是采用石膏、重晶石粉、石英砂等材料配合而成的,具有代表性的是韩伯鲤等研制的MSB材料和马芳平等研制的NIOS相似材料,这2种材料都具有较好的性能,但都具有不足的地方。酒精易于挥发,干燥时间短,可缩短试验周期;没有任何毒副作用,不会对人体造成伤害:压制成型的砌块易于切割,能满足模型拼装砌筑的工艺要求;容重高、抗压强度和弹性模量低;性能稳定,不生锈,有很高的绝缘性;由于各种材料拌和后未产生化学反应,因此试验后的材料可重复使用,提高了材料的利用率和使用寿命等优点。 2 组合式模型试验装置 2.1组合式试验台 张强勇等研制的组合式三维模型试验装置,采用分体式设计,其主要由底盘、箱体、加载系统组成(见图1)。其中,钢台架体由盒式铸钢构件通过高强度螺栓连接组合而成,而盒式铸钢构件采用25 Mn材料在铸造钢厂一次制模整体铸造而成。钢台架底盘由8块长250 cm、宽50cm、厚8 cm,其上带有螺栓槽的型钢钢板并列拼接而成。另外,在隧洞部位,采用具有隧洞尺寸形状的箱体拼装,可并且采用钢化玻璃覆盖,这种设计即保证了模型的侧向刚度,又可在试验过程中可以观察到隧洞的破坏部位和形状。 1――底盘;2――盒式台架;3――引线透气孔;4――连接螺栓; 5――高强拉杆;6――刚肋;7――隧洞模型;8――钢化玻璃 图1 新型模型试验装置 该模型试验台具有刚度大、整体稳定性好、组装灵活方便、尺寸可任意调整的特点,箱体根据不同的试验要求组合成不同的形状和尺寸。液压加载系统的油管和测试导线易于引出,材料容易干燥。 2.2液压加载系统 采用的液压加载控制系统可实现自动控制液压,并能长时间的(至少15d)保持设定的压力值。该系统主要由液压控制台、41个吨位为300 kN的液压千斤项、高压油泵、油箱、液压排气系统、液压传感器等组成。模型项面模拟垂向重力荷载、左右两个水平方向模拟梯级加载,各设5个千斤顶;底座与模型之间设有10个液压千斤项;洞室轴线方向的4个梯级荷载在背面共设有16个千斤顶。此项模型试验系统已申报国家发明专利。(见图2) 图2 加载装置系统 3 量测技术 模型试验一般测量的数据为应变和位移。模型变形测量方法大体可归纳为3类:机械法、电测法和光测法。计算机技术和自动化技术的应用保证了试验结果测量的自动化和可靠性。 实验力学发展最快的领域是量测和数据采集技术,每一项新的量测技术的诞生都会推动实验水平的提高,地质力学试验技术同样如此。模型观测的主要内容为应力、应变、位移、裂缝和破坏形态,测量的主要方法有电阻应变片和应变仪、 位移传感器、激光散斑、云纹、摄象录象等。在三维模型中,地质构造(如断层或夹层)内部相对位移的测量十分重要,而内部位移传感器并没有现成的产品。长江科学院研制出一种高精度位移计,采用等强度梁的结构形式,用厚的磷铜片制成,在梁上、下部共贴 片电阻片,组成全桥电路,使用时将其埋设在构造面的下盘,其上埋一个固定桩,这样就可以测量结构面上、下盘的相对位移。在数据采集技术上,目前已实现自动采集、实时监测和自动绘图等全自动化流程。 4 模型试验的工程应用 4.1大坝坝基抗滑稳定问题 对于大坝基岩抗滑稳定,尤其是深层抗滑稳定问题,地质力学模型可以比较全面地模拟地质构造及其组合,在加载过程中可以直接观测到地质构造的变形及对大坝的影响、坝基破坏的路径和超载安全度,尤其对于地质构造沿坝轴线方向有视倾角的三维问题,用模型试验更有优势。例如,葛洲坝二江泄水闸抗滑稳定、 三峡左厂房坝段整体稳定和铜街子厂房坝段稳定等问题都通过地质力学模型进行过大量的研究。 4.2拱坝坝肩抗滑稳定问题 拱坝坝肩稳定问题是典型的三维问题,尤其是存在复杂的地质构造和地形形态时,模型试验有着不可替代的优点,它可以直观地展现出坝肩岩体在拱推力作用下的变形和破坏过程以及大坝超载安全度。国内大多数大中型拱坝都采用模型试验方法研究坝肩稳定问题,象龙羊峡、清江隔河岩、二滩、小湾、东风和李家峡等工程的拱坝。 4.3边坡开挖和稳定问题 用试验方法可以比较方便地研究边坡在原始地应力作用下开挖卸荷作用, 也可以通过改变边坡坡角的方法研究边坡抗滑稳定安全储备问题。例如在三峡永久船闸开挖边坡、 清江隔河岩厂房高边坡和三峡库区链子崖危岩体边坡等进行过这方面的试验研究。 4.4 地下洞室开挖及围岩稳定问题 地下洞室分级开挖、围岩稳定性、洞室群之间的相互关系及喷锚支护等加固措施的研究是地质力学模型试验的重要研究领域, 国内许多地下厂房或地下防护工程都采用过模型试验研究围岩稳定问题。 5结论 在模型材料方面,结构面相似材料大部分已解决,但结构体相似材料方面还有大量工作要做,还要寻找在保证重度和变形模量相似情况下,同时满足各项强度指标和应力应变关系的相似材料,只有这样才能模拟断裂、流变和强度破坏等材料非线性特性。对于大变形模型要发展非接触的测量装置并自动转换成数值信号。
电子测试论文:电子测试系统接口技术 摘 要 随着电子信息化时代地来临,电子产品数量逐渐增加,电子测试系统在电子产品生产和质量保障中都起着非常重要的作用,电子测试系统不仅推动我国信息化建设进程,并且逐渐扩大应用范围,渗透到人们日常生活的方方面面,提升人们使用电子产品质量和舒适感。在电子测试系统中,接口技术是关键,目前我国电子产品市场上接口技术包括S-100标准化接口、RS-232C串行标准化接口总线、IEEE-488标准接口总线、VXI接口总线以及PXI系统总线。 【关键词】电子测试系统 接口技术 发展趋势 在人们不断认识新鲜事物和创造新型事物之时,总是离不开测试,虽然我国科学技术在近些年取得大幅度进展,但是在电子产品生产过程中依然面临着测试任务,因为电子测试数据具有一定指标性和实用性,给电子产品调试提供实际依据,因此在生产环节中要不断完善测试系统功能。在电子系统发展过程中取得进步最大的就是接口技术,接口技术发展和研究给人们的生活带来很大便利性。 1 电子系统测试接口技术 1.1 S-100标准化接口 S-100标准化接口主要适用于处理微机电子测试系统,是由100条信号线与电源连接而成,其中75条线脚名称和功能都有统一规定,9条线脚规定名称但没有功能限制,其余16条线脚的使用功能和名称都交给用户自行定义。S-100标准化接口设计的最初目的是为配合8080型的CPU工作,但是由于其自身稳定性比较好,在其他方面的应用也非常广泛。 1.2 RS-232C串行标准化接口总线 RS-232C串行标准化接口总线主要用于串行连接CRT终端机及调制解调器,是由25个有明确规定使用功能和名称的线脚组成,总线长度控制在15m以下,该种接口总线技术自身具有一定缺陷,接口传播信号速度比较慢,优势在于信号传播过程中能够保证高度的安全性、能够传输到比较远的地方、传输需要的线缆盗勘冉仙佟 1.3 IEEE-488标准接口总线 IEEE-488接口总线共有16条用于传播信息的线路,其中8条线路用于双向信息传播与总信息命令,另外8条线路用于信息同步或异步交换并对交换信息进行缓冲。但是由于其传输速率不超过1M字节每秒,美国惠普公司在IEEE-488技术基础上进行研发,形成传输速度增加的IEEE-488标准接口总线,改善接口各项性能,有效解决接口与微型机之间的互通问题。 1.4 VXI接口总线 VXI(VEM bus Extensions for Instrumentation)接口总线集中了智能仪器、个人仪器以及自动测试系统的很多特点,包括测试仪器模块化、32位数据总线提高数据传输速率、系统可靠性高、具有可维修性、电磁兼容性好、通用性强、标准化程度高、灵活性强等。VXI接口总线技术的出现使得自动测试系统尺寸大大缩小,测试速度大幅度增加,能够满足目前自动测试系统向标准化、自动化、智能化、模块化以及便携性的方向发展。VXI接口包括GPIB接口、RS-232C接口、MXI bus接口、IEEE1394接口和VME bus接口,都是采用内嵌式主计算机,有效减少系统体积、增加工作质量和效率。VXI接口总线的接口电路比较复杂,采用双端口RAM将有利于器件内部的CPU与VXI总线间的数据传输,能够进一步扩大VXI接口总线的优势。 1.5 PXI系统总线 PXI系统总线是一种基于PC的测量和自动化平台,它结合了PCI的电气总线特性与Compact PCI的坚固性、模块化的特性,并在此基础上增加了专门的同步总线和主要软件特征。使之成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台。PXI系统总线具有很多优点,包括传输数据速率快、适合大量数据交换和传输、测试时间短、性能可靠性大等。PXI系统拥有32位总线信号和64位总线信号两种类型,主要是由PXI背板提供支持的机箱构成,机箱具有一个系统插槽和一个或多个外设插槽,该种接口技术地使用使得测试系统逐渐完善和标准化。 2 发展趋势 2.1 强化基础研究、提高仪器质量和可靠性 我国在电子产品发展上步伐比较晚,相比较发达国家来说,电子产品发展水平远远没有达到发达国家标准。因此国内电子测试系统在改善运行环境和情况的同时,还要借鉴国外先进的运用概念、原理和方法,通过科学途径培养更多专业测试技术人才,为我国科学技术的发展和研究提供更大空间。注重强化发展基础研究,以提高仪器质量和可靠性,使得仪器整体和内部形成协调发展、技术稳定、可靠的模式,从而克服长期以来的技术局限。 2.2 迎难而上、突破技术难点 我国科学技术发展正处于技术攻坚阶段,应该注重借鉴国外优秀技术,集中力量克服技术中遇到的难题,打破国外技术封锁的窘境,依靠自身技术研发和创新,鼓励青少年用于创新创业,将科技产业作为重点产业发展,争取在最短的时间内赶上发达国家科技水平。 2.3 加大科技研发投资力度、积极研制新型仪器 电子产品的更新速度很快,电子测试系统也要跟上电子产品的更新速度,基于此国家应该加大科技研发投资力度,积极研制出新型仪器,实现大批量产品和技术更新,大规模生产新型测试仪器,全面提高测试系统接口技术的稳定性和可靠性。 3 结语 综上所述,随着电子产品种类和数量的逐渐增多,人们的生活和工作已经与电子测试密不可分,不仅给电子测试系统的接口技术发展提供了发展空间,同时也让人们在使用电子产品之时享受电子产品带来的便捷。电子测试系统的发展一直是我国电子产品发展的关键,本文在新时展的背景下,总结我国目前市场具备的几种电子测试系统的接口技术,是为了更好的促进电子产品的健康发展,是为了给接口技术研发提供理论参考依据,希望通过本文的研究能够给读者带来更多专业知识了解,对我国科学技术发展提供最大地支持和理解。 作者单位 商丘医学高等专科学校 河南省商丘市 476100 电子测试论文:电子计量测试的发展动向和趋势 【摘要】 随着我国经济的发展和科学技术的进步,企业对于计量测试的要求越来越高。如今,计量测试已经被普及到人们的日常生活当中,受到了人们的热切关注。文章主要研究了电子计量测试的未来发展动向以及其发展的主要趋势。笔者将从电子计量测试的概述角度出发,深入分析电子计量测试的主要发展趋势,期望能够使更多的人认识到电子计量测试的重要性。 【关键词】 电子计量测试 特点 发展趋势 前言: 我国的一些生物工程当中也采用了计量测试,并且对计量测试的精准度做出了特别的要求。为此,我国需要深入研究计量测试的技g,从而使计量测试的技术能更加符合社会发展的需求。电子计量测试的出现在一定的时间内满足了国家和企业的需求,并且获得了很多领域的认可。如今,电子计量测试的发展前景已经上升到了科技的层面,并且还在受到不断的追捧。在国际领域上,电子计量测试成为了国家发展的重要指标之一,其代表着国家科技的水平以及社会生产的进步。 一、电子计量测试概述 所谓的电子计量测试指的是在某些领域当中需要的测量工作,而电子计量测试能够为实际工作提供数据并且为工程的设计以及建设提供依据。国际上所规定的电子计量测试范围大概在10kHz―3000GHz左右,而一旦测量的数据达到了1MHz―300MHz,将被称为高频,当数据频率达到了300MHz―30GHz则被称为微波,当频率达到30GHz―300GHz,就会被称为毫米波,再往下则被称为亚毫米波。人们通常会用到的波段主要从以上几个段位中作为主要的参数。 事实上,电子计量测试时一种参与比较复杂的工作。电子计量测试中的电磁波主要从传输线等途径中传输出来[1]。而当工作人员采用传输线的形式来传输数据时,其将参考当时的电压以及功率等多方面的信息。 当工作人员以自由空间的方式进行数据的测量和传输时,将考虑到磁场的强弱等。因此,电子计量测试的主要特点就是以电磁作为主要的参量。该项技术如今已经具有了覆盖面比较广的特点,并在统一的参量当中,其能够进行不同阶段的测试。 二、电子计量测试发展趋势 电子计量测试已经获得了很广阔的发展空间,并且将在未来被运用在多个领域当中。 2.1电子计量测试在生物工程领域的应用 我国的生物工程当中经常会出现关于生物磁场方面的测试,在该工作当中,就会运用到电子计量测试。工作人员在生物工程的研究当中主要是为了研究人类的大脑活动,从而了解人类的触觉以及视觉等感官,并且能够研究出人类大脑的神经活动。电子计量测试将进军到生物工程的研究当中,对脑神经的活动频率进行探索[2]。该项工作中,电子计量测试能够按照其测试的频率分析出人类脑神经的活动原理。如今,很多发达国家都已经对电子计量测试进行研究和分析,并从其性质角度和传播途径等方面说明了电子计量测试的优点,从而将现代的信息技术与电子计量测试融合在一起,环节生物工程研究人员所面临的数据分析问题,并能够解决人工智能软件开发中的问题。 2.2电子计量测试在环保工程领域的应用 我国所研究的一些环保工程当中也运用了电子计量测试,其将通过技术的转变而为环保工程提供支持。电子计量测试被运用到电磁污染的测量当中。当今社会,我国人们的生活水平越来越高,其对电气的使用也越来越多。但事实上,电气设备中所散发出来的电磁会对人体健康造成影响,严重的情况下会使人类生病。 国际上的很多国家都已经对电磁的发射波段进行了规定,我国也出台了明确的文件规定了电气设备所发出的电磁。为此,电子计量测试将会被运用到日常生活当中,并对电磁进行测量,从而使噪声污染减少。电子计量测试也将被运用到大气的测量当中。地球上的大气受到了严重的污染,促使雾霾现象以及温室效应的发生[3]。电子计量测试的发展注定其将被运用在对大气层的测量当中,从而使人们能够及时得到预警。研究人员将根据电子计量测试所提供的数据来分析大气的具体状况,并制定出相应的政策,以此来改善环境,帮助人类更好的生活在地球上。 三、结论 如今,电子计量测试已经获得了全面发展的机会,其工作技术也正处于革新和研发的阶段。相信在未来的时间里,电子计量测试能够向着更为合理的方向发展,从而实现技术上的全面革新,并且能够使测量工作的服务质量更加优化。电子计量测试中的产品质量也能够获得人们的认可,其会创造出更多的社会价值。 总而言之,只要人们能够更加重视电子计量测试,就能够使电子计量测试融入到实际生活当中。 电子测试论文:微电子电路的校准技术和自动测试探索 摘 要 本文接下来简要分析了微电子电路自动测试技术与自动校准技术,同时从四个方面的研究探索了微电子电路的校准技术与自动测试技术。 关键词 微电子电路;校准技术;自动测试探索 随着电子电路技术在各种电器产品之中的深入应用,对人们日常生活产生了很大的影响。为了确保运用了微电子电路技术的产品质量能够达标,研究微电子电路的校准技术与自动测试也就显得尤其重要。 1 微电子电路的自动测试技术与校准技术 1.1 自动测试技术 对微电子电路按照相关要求严格进行测试,是保证其余商家产品影响不到自身产品的重要途径。为了确保运用微电子电路技术的产品质量能够达标,必须根据其具体情况进行测试。若是保证测试设备级别达到产品测试需要的水平之上,软件本身质量情况则是能够对测试质量产生较大影响的重要因素。而软件本身的质量情况却取决于检测依据以及检测过程中选择使用的方式、测试复盖率和、测试验证的有效性这几个方面,并且这也一直是近年来关于自动测试技术研究方面的一个重要课题。 1.2校准技术 在测试设备满足相关要求的前提下,测试软件的质量对检测数据的准确性、可靠性有着很直接的影响。若是测试设自身的准确性达不到相关要求,则测试软件即便质量很好也无法保证测试结果的准确性。通常情况下,对质量要求比较高的生厂商对校准测试系统量值的准确性相对而言也就比较高,这些生产商有的还在使用三家比对和一票否决制。从而在一定程度上增高了管理环节与生产的成本,进一步对产品的生产速度造成影响。 2 微电子电路自动测试与校准技术探索 2.1 微电子电路校准依据与方法研究 现阶段国内还没有形成比较系统的电路检测标准,微电子电路的校准的依旧包含了GB3443-82、GB437784、GB6796-86等与“xx电路测试方法的基本原理”,在这之中的“xx”是微电子电路型号分类。根据目前暂定的分类情况有30种左右。 现阶段关于这方面的标准还没有形成系统性,微电子电路的检测校准不仅需要测试方法的基本原理,还需要与之对应的程序设计规则。不然若使用相同的标准,能够编织出质量不同的程序。这样也就会使测试与校准的完整性、一致性得不到有效保障。把测试方法基本原理当作检测依旧还不够完善,还需要加强相关程序设计规则的规定。并进一步编制出比较完善的与之对应的微电子电路校准规章。微电子电路校准并非使用一般的仪表器作为设校准设备,而是选择使用自动检测系统。这也检测校准过程中就可以由程序控制,有效降低了人工操作带来的影响。所以,对校准过程的研究已经转变为对校准程序设计规则的研究。一般而言校准过程中的控制文本被成为规程,检测过程中的控制文本被成为规则,而其规程与规则都将以程序设计形式实现。 2.2设备校准依据与方法研究 生产制造厂设计指标也就是设备校准的依据,一般而言有基准以及输出通道量值、范围与不确定度这两种。单独针对一个测试系统的话,其对校准量值要求比较多。若选择手工方法进行校准,若该测试系统包含60个通道,所花费时间大约10~20天,而表格的话需要耗费大概300页。如此大的工作量也就需要自动方式完成更佳。现阶段主要有基准参量分别溯源法与标准物质法这两类设备校准方式。基本上大多数的微电设备都是综合测量的类型,因此一般而言均具有好几个类型的参量要进行校准。比如说时间频率、电阻以及电压,这些的量值实际上各有不同。若是在对其进行校准的时候选择了参量分别溯源法,通常情况都是先针对其基准量施行溯源。在这之后再选择出溯源达到相关标准的基准,并用此检验设备之中其余参量与全部输入或者是输出参量。最终也就对整个系统完成校准。只是选这种方式进行校准是有一定难度的,其系统基本上是从西方发达国家引入进来的,仅配带了这些系统各自的使用手册,并不附带校准资料。因此想熟知这些系统的校准程序比较难以实现。比方说想要了解测试系统的基础位置、标称值等,这均是难度系数比较高的方面。若是对这些测试系统没有一定程度的了解,基本也就难以使用此方式进行校准。而所谓的标准物质法则选择的标准样片其不确定度实际上是已知的。这种方式是用不确定度已知的标准样片,以此利用这些样片对设备施行测量校准。若是测量的参数类型的范围相对完整,则此为校准。反之,也就称之为核查或者是比对。标准物质法一般情况比较不符合使用在国家最高微电子测试设备的校准。但如果是通过国际协作,让其用于更高设备上制作的标准样片也就适用。 2.3 检测复盖率与校准完整性研究 这方面是其检测校准过程的重要追求目标。通常情况其故障复盖率若越大是更符合其需要的。最佳的便是可以用最少的代码获取最高的故障覆盖率。在以前那些测试码生成算法这方面的研究之中,已经有多种比较适用的算法。只是这些算法之中也就穷举对于复杂电路差不到能达到100%的故障复盖率。其实早些年,计算机这方面的技术不是很高,资源也就相对比较匮乏,而且其硬件所需要的成本也不低,相对而言速度也是比较慢等等方面给测试码的大小造成了技术方面的限制。而如今因其在计算机复制测试系统上,测试速度已经大幅度提高,内存也有很大的扩大,使得大部分微电子电路使用穷举或者是状态穷举都不会在存在较大的问题。校准的完整性与测试故障覆盖率是不相同的,其并不在乎测试码的大小,更多的是在乎检测参量是否完全测验,因此也就与校准方式、过程挂钩。比如,选择基准参数分别溯源法,这里用的代码、测试量并大,但检测却完整。若选择基准物质法尤其需要看第一个通道的输入或输出参量、范围是否测完。也是因其本身自带验证程序,自校时会以第一通道作为基础进行校准,可以校准测试系统所有通道的一致性。也才能使其余通道的准确性得以有效保障。 2.4 量值溯源 所谓的量值溯源,在国内或者是国际上均是其量值通过一条不间断链持续追溯到最高标准。对微电测试所使用的设备关于校准量值溯源这方面而言,溯源与校准这两方面使用的方法是有着一定联系的。因此实际上还存在着参量分别溯源法或者是标准物质法。只是在使用标准物质法的时候是存在一些限制条件。 3 结论 微电子电路检测设备需要根据计量原理与被测电路电子特征的具体情况编写出相应的检测程序,以此被我国众多行业引用并推广。因此,需要加强微电子电路自动测试与校准技术的研究力度,使更多产品质量得以有效控制。 电子测试论文:变电站在线监测智能电子设备的自动化测试 摘 要:通过一定的通信方式采集并上传变电站在线检测智能电子设备的状态信息,在监测分析整个变电站的运行时发挥着重要的作用。对此,文章通过下文对相关方面的内容进行了论述。 关键词:变电站;在线监测;智能电子设备;自动化测试 作为一体化监控系统,在线监测智能电子设备为其中非常重要的组成部分。现阶段,随着技术的发展,出现了种类多样的在线监测电子设备,需要我们在工作中有甄别性地进行理解与应用。 1 测试方法的分析 应该根据实际情况出发,设置相应的在线监测IED装置设备。通过客户终端机DUI终端完成通信与交流。在分析完响应报文之后,对其功能的具体性能进行辨别。通常测试人员需要加入到常规的测试方法中,这样闭环就难以形成。文章在研究时,将在线监测IED的功能测试用例提供了出来。测试用例会被自动化测试系统解析成测试脚本,这样客户端通信模拟器就是通过测试脚本进行控制的,从而同DUT完成通信。对响应报文给出的一些测试结果进行着重的研究与分析,这样就有效的完成了选择测试用例再到生成测试结果的闭环处理。此外,测试过程的记录也被测试用例所提供了出来,便于一些测试人员认识到测试的重要性。 将测试过程文件应用到变电站在线监测IED自动化测试中,当作测试的提交文件,对其各项功能的测试通过文字的形式描述出来。在线监测IED的所有功能都被包含于自动化测试系统所给出的预定义用例中。将用例从测试用例数据库中选择出来,自动化测试脚本是测试平台转化测试用例后所得到的。此外,对所要输入的测试数据进行选择,然后,向着自动化测试引擎中一同输入测试脚本。 2 测试的重要技术分析 2.1 将自动化脚本根据实际情况设计出来 在线监测IED的各项功能的预期结果与测试步骤都是通过功能测试用例进行描述的,人工的测试形式一般通过测试者按照测试用例中的程序,分部进行测试,并对比分析预期结果和实际结果。 在扩展标记语言的基础上,专门将有一种脚本描述语言为在线监控测试IED功能测试设计了出来。为了防止工作的重复发生,通信测试的具体运作、审核测试结果及所在的测试环境等,都充分的应用了模块化测量思想。根据具体情况入手,将相同的操作方案抽象的制定出来,之后,在自动化测试语言脚本元素的基础上,完成相应的定义与分析。将不一样的脚本信息在不同空间的基础上定义出来,各不相同的试用例工程,然后合理的选择和采用其中的脚本元素,然后积极的制造出自动化测试脚本。 2.2 生成测试脚本 2.2.1 储存测试用例 数据库内部的在线监测IED功能测试用例通常利用自动化测试系统进行读取分析,按照用户给出的测试输入数据及对应的测试序列将测试脚本生成出来。 并且,需要通过调用多个通信服务来完成在线监测IED的各个功能,将测试序列表构建起来,对相应通信服务命令进行存储。 2.2.2 生成测试脚本 在分析时,以在线监测IED的上传数据功能为例展开,对测试用例生成测试脚本的基本过程进行分析。图1是它的基本流程图: 首先,将测试用例表中的记录读取出来,将相应的变量通过脚本中的输入参数定义出来,并且,按照测试者给出的数据初始变化量进行测试,如图中①环节所示。 其次,将对应的测试的序列在测试用例中查找出来。在排列时,按照执行顺序去做。按照这样的测试序列检测数据上传功能:联系控制模块、将报告出发装置设置出来、对报告控制模块的书写、执行报告、报告暂停。图中的②和③就是最好的诠释。在测试序列表中定义测试序列的通信服务参数。并且,在参数名称的基础上,将脚本内部的定义变量查找出来,对其值进行设置与应用。因为一些测试序列已经将执行时间定义了出来,所以,在定义的过程中,可以将timer元素应用到脚本完成该项操作。 再次,将预期结果通过测试用例定义,在执行了测试序列后,对对应结果的脚本描述进行定义、收集。如图中④所描述的。 2.3 设置自动化引擎 整个测试流程的控制是由在线监测IED自动化测试引擎进行控制的,分别由接入的逐渐完成各个测试步骤。有测试引擎为自动化测试脚本将一致性的入口输入提供出来,对全部组件的行为进行集中式控制,进而展开自动化测试。 通过开放式的接口对测试引擎进行设计,但是,只对测试流流程控制给予了完成,利用接口方式,对客户端通信、结果分析组件和脚本解析等进行调用。这种设计,对测试引擎的独立性给予了保持,此外,能够互相替换符合开发接口的组件,大大的提升了其扩展性。 对IED发出的响应报文,由测试引擎收集,然后通过具体的测试结果,分析相应的组件,分析响应报文,将测试报告制作出来。通过分析相应的结果,测试结果分析组件对响应报文中的内容逐一的进行对比,如果对全部规则全部可以满足,这样就表明通过了测试,利用反射机制,测试结果分析组件将报告控制块与相应报告中的变量分别获取出来,然后将测试报告生成出来。 3 结束语 在线ID自动化测试法是一种先进的技术措施,文章通过下文对该测试系统的相关内容进行了着重的分析与论述。通过在实际操作与测量中应用该技术,将测试效率有效的提升了上来,并且在测试结果的基础上改进了在线监测IED,为有关行业的工作人员在具体工作中提供了极大的帮助作用。 电子测试论文:基于PXI的汽车电子ECU功能测试系统 摘 要: 由于传统功能测试系统对汽车电子ECU进行测试时存在偏差高和稳定性差的缺陷。因此,提出基于PXI的汽车电子ECU功能测试系统,该系统由PXI总线、电子监控测试模块、万用表和计算机组成。PXI总线对汽车电子ECU进行数据的采集与初始化测试,并将数据传输给电子监控测试模块。电子监控测试模块由控制器、供电模块、检测模块、信号收发器和开关控制器组成。供电模块为电子监控模块供电,检测模块将检测出的故障数据传递给信号收发器进行信号转变。开关控制器通过分析故障信号进行电路的转换或切断操作。控制器管控着整个电子监控测试模块的运行流程,并将筛选后的数据传输给万用表。万用表对接收到的数据信号电压进行放大并传递至计算机。软件设计部分,给出PXI汽车电子ECU功能测试系统的测试流程及其故障的排除算法。实验结果表明所设计系统拥有较高的准确性和稳定性。 0 引 言 近十年来,汽车电子ECU以其舒适性、经济性和娱乐性作为诱惑因素,其全国装载率[1?4]已高达80%。为保证汽车行驶的安全稳定,庞大的汽车电子ECU市场对其产品的功能测试提出了较高的要求[5?6]。由于传统功能测试系统对汽车电子ECU进行测试中存在偏差高和稳定性差的缺陷。因此,构建准确性和稳定性较高的汽车电子ECU功能测试系统,已成为目前国际汽车组织协会研究的重要项目。 以往研究的汽车电子ECU功能测试系统均存在一定的缺陷,如文献[7]提出虚拟汽车电子ECU功能测试系统,利用计算机模拟汽车行驶过程中的各种障碍,进而对汽车电子ECU进行测试和故障排除,但这种测试系统无法应用于特定环境,且准确度和故障排除率较低。文献[8]提出DSPACE汽车电子ECU仿真测试系统,其拥有性能优越的硬件以及完善的仿真软件,可对汽车电子ECU进行完美测试,但这种测试系统价格昂贵,且在实际运用中汽车电子ECU无需进行如此复杂的测试,因此推广率较低。文献[9]提出基于N1硬件平台的汽车电子ECU功能测试系统,该系统以HIL作为理论依据进行汽车电子ECU的网络和功能测试,但这种系统的检测流程较为复杂,效率低下。 为了解决以上问题,提出了基于PXI的汽车电子ECU功能测试系统,在PXI总线上添加适合的测试电路和设备,构建功能完善的汽车电子ECU功能测试系统。实验结果表明,所设计的汽车电子ECU功能测试系统拥有较高的准确性和稳定性。 1 基于PXI的汽车电子ECU功能测试系统 1.1 系统总体结构设计 PXI汽车电子ECU功能测试系统由PXI总线模块、电子监控测试模块、万用表和计算机组成,其结构图如图1所示。PXI总线对汽车电子ECU进行数据的采集与初始化测试,并将数据传输于电子监控测试模块。电子监控测试模块将采集数据进行筛选和信号放大,并管控着电路的转换和切断操作。万用表可对筛选出的数据信号电压进行放大,并将数据信号电压传递至计算机进行分析和控制。 1.2 PXI总线模块设计 PXI总线模块是PXI汽车电子ECU功能测试系统的优秀模块,其主要功能是对汽车电子ECU系统进行数据的采集、测试与传输。PXI总线模块由扩展卡、数控二极管、转换卡和PXI拓展器组成,图2为PXI总线电路原理图。 由图2可知,PXI总线模块工作流程为:将需要进行测试的汽车电子ECU与PXI总线模块中的扩展卡相连,利用扩展卡进行汽车电子ECU的数据采集与存储。因扩展卡所需数据类型较为特殊,故二者在进行数据的传输前需要进行数据的协议转换。采用某公司设计的MXI?4转换芯片,无需进行复杂的算法编制便可实现数据的协议转换。 扩展卡拥有极高的存储容量和防丢失性能,可进行数据协议的大量存储。数控二极管是一种拥有两个电极的电路元件,其在工作状态下只允许电流从单一方向通过,并且能够进行电流值的显示。通过将扩展卡与数控二极管相连接,可防止系统在不稳定的情况下电流逆流形成的数据乱码,也能够实时监测电路中的电流值,防止电路元件损伤。 由于经由MXI?4转换芯片转换后的协议数据不能被PXI汽车电子ECU功能测试系统的其他模块所识别,故在PXI总线模块中安置转换卡。转换卡能够将协议数据转换为标准的电气规范数据,并将其传输于PXI拓展器。由于汽车电子ECU在故障状态下工作时的数据波动较大,且标准范围并不惟一,故PXI拓展器会对传输来的数据进行初始化测试,将符合规定范围附近的数据全部留用,再将测试数据传输于电子监控测试模块进行进一步的分析。 1.3 电子监控测试模块设计 电子监控测试模块能够实现数据的传输、汽车电子ECU故障的判定与锁定以及监控单元的自我检修等功能,可对电源故障、信号故障、转速故障和存储故障等进行实时监测。该模块可以对温度范围为[-45 ℃,90 ℃]、用电电压范围为[DC 13 V,DC 15 V]的汽车电子ECU进行功能测试,测量范围较大,可完美满足市场需求,图3是电子监控测试模块基础结构图。 由图3可知,电子监控测试模块由控制器、供电模块、检测模块、信号收发器和开关控制器组成。 控制器是电子监控测试模块的优秀组成部分,管控着模块中供电系统、检测系统和信号收发器的运行流程,一旦发现以上运行流程出现本末倒置或不正常停止的情况,控制器会对电子监控模块进行初始化操作,以保证PXI汽车电子ECU功能测试系统的正常运行及其所测数据的准确性。 供电模块可自动为电子监控模块供给能量,其中包含2个直流电源与2个交流电源,能够满足绝大部分汽车电子ECU的检测用电需求。 检测模块不仅能够快速检测出数据中蕴含的汽车电子ECU故障,也能够及时发现电路中电源和接点产生的故障,为PXI汽车电子ECU功能测试系统的持续工作提供了保障,检测模块将检测到的故障信息数据传递给信号收发器。 信号收发器能够将故障信息数据转变成各种类型的可视化数据信号(包括正弦信号、三角信号、脉冲信号等),方便开关控制器进行数据的解析。由于不同数据呈现出的可视化类型不同,而不同可视化类型所需转换的电路也不同,当解析电路出现故障时,也需要进行电路的切断操作,故加入开关控制器这一元件进行控制。开关控制器接收到信号收发器传输过来的数据后,需要对数据进行分类解析,并给出是否关闭、开启电路开关的指令,以进行PXI汽车电子ECU功能测试系统电路的准确转换。采用某公司生产的4P?600M开关控制器,该开关控制器能够识别出的信号范围较广,最大开关电流为8 A,最大开关电压为250 V和DC 40 V,短路电阻值为15 Ω。4P?600M开关控制器内部拥有一个双向型电源,通过对该电源的隔离或者正负极的对调,进而实现电路的转换和切断。由于信号收发器无法进行数据的输出操作,故电路转换或切断工作运行完毕后,信号收发器会自动开始搜寻开关控制器数据,并将数据传递给控制器。最后,控制器将电子监控测试模块筛选后的数据传输给万用表。 1.4 万用表设计 由于电子监控测试模块输出数据的信号电压范围是[-10 V,10 V],而汽车电子ECU供电电压一般为15 V,需要将输出数据的信号电压进行放大才能够被PXI汽车电子ECU功能测试系统所使用,因此在系统电路中引入万用表这一元件。选用某公司设计的KEW1019R万用表,该万用表具有自动充放电能力,可在电源故障的情况下连续正常工作180 h,且准确度高、显示清晰、过载能力强,图4是KEW1019R万用表连接电路图。 分析图4可知,万用表不仅可以对数据的信号电压进行放大,也可检测PXI汽车电子ECU功能测试系统中各电路元件(包括电阻、电容、电感等)的工作性能,便于第一时间对损坏或不符合系统电路需求的元件进行更换,令所获取到的汽车电子EUC测量数据更加精准。在电路中加入了缓冲器,这是为了防止万用表突然输出过大的放大电压损坏电路其他元件。放大后的电压被传输于计算机进行进一步处理。 2 系统软件设计 利用LabVIEW软件对PXI汽车电子ECU功能测试系统进行编程。LabVIEW软件拥有巨大的编程数据库,包含数据采集、数据分析、通用接口总线、设置断点、单步执行、数据显示和数据存储等,为程序的调试提供了便利。系统的测试流程为:首先读取PXI汽车电子ECU功能测试系统的配置文件,为整个系统的初始化工作做好准备。配置文件主要有:统计过程控制、系统配件类型、极限文件和主机配置类型等。系统初始化后便可以开始数据的采集与筛选工作,测试流程启动后,当采集的数据不符合事先设定的电气规范标准值时,系统将进行不间断的数据采集,采集和筛选工作同时进行,采集的数据量达到一定数值后,测试工作开始。当检测出汽车电子ECU具有某项故障时,则自动将此故障输出并保存至计算机中。循环进行数据的采集、筛选和检测工作,直至将所有故障数据存储完毕。图5为系统测试流程图。 %循环测试并存储结果 3 实验分析 为验证所设计的PIX汽车电子ECU功能测试系统的准确性和稳定性,实验在装有某汽车电子ECU的汽车上分别进行虚拟汽车电子ECU功能测试和PIX汽车电子ECU功能测试,现假设两辆汽车的行驶初始速率和加速度均相同,分别记录两辆汽车的位移、实时速度和系统给出指令的时间,经分析后绘制出曲线图。 图6、图7分别为虚拟汽车电子ECU功能测试系统准确性和本文功能测试系统准确性。 可以看出,虚拟汽车电子ECU功能测试系统准确度曲线较为杂乱,且平均准确度仅为55%,无法对汽车电子ECU进行准确测试,对汽车的行驶安全造成了一定影响;而本文测试系统的准确度曲线较为平稳,平均测试准确度较高,为80%,验证了PXI汽车电子ECU功能测试系统的准确性。 图8、图9分别为虚拟汽车电子ECU功能测试系统故障排除曲线和本文功能测试系统故障排除曲线。通过分析两个功能测试系统的故障排除率即可确定二者稳定性能的优劣情况。 由图8、图9可知,虚拟汽车电子ECU功能测试系统在下达指令的初期故障排除率较高,但曲线整体呈大幅度下降趋势,即系统稳定性较低;而本文测试系统的故障排除曲线较为稳定,故障排除率的最大值和最小值分别为99%和83%,故障排除率整体较高且波动较小,验证了PXI汽车电子ECU功能测试系统的稳定性。 4 结 论 本文提出基于PXI的汽车电子ECU功能测试系统,该系统由PXI总线、电子监控测试模块、万用表和计算机组成。PXI总线对汽车电子ECU进行数据的采集与初始化测试,并将数据传输给电子监控测试模块。电子监控测试模块由控制器、供电系统、检测系统、信号收发器和开关控制器组成。供电系统为电子监控模块供电,检测系统将检测出的故障数据传递给信号收发器进行信号转变。开关控制器通过分析故障信号进行电路的转换或切断操作。控制器管控着整个电子监控测试模块的运行流程,并将筛选后数据传输给万用表。万用表对接收到的数据信号电压进行放大并传递至计算机。软件设计部分,给出了PXI汽车电子ECU功能测试系统的测试流程及其故障的排除算法。实验结果表明,所设计的PXI汽车电子ECU功能测试系统拥有较高的准确性和稳定性。 电子测试论文:电子信息产品中限流电路的测试方法研究 摘 要随着现代经济水平与信息科技的发展,电子信息产品的使用率较高,在我们高中学生群体中,电子信息产品已经成为我们学习和生活中必不可少一部分。但是在越来越多的电子信息产品出现在市场中后,电子信息产品的安全事故发生的频率较高,其中包括电子产品发生触电、自燃、电磁辐射等问题,对使用者也造成了一定的危害。从技术角度分析这些安全隐患,其关键因素在于限流电路存在安全问题,在本文中将着重以电子信息产品中限流电路的测试方法为优秀,分析如何提升电子信息产品的应用安全性,望此次的研究能有效的提升电子产品自身的安全性能。 【关键词】电子信息产品 限流电路 测试方法 针对电子信息产品,虽然用户对智能化、功能的相关需求较高,但是为保障电子信息产品的稳定的发展,其安全性也具有重要的作用。我们在应用电子信息产品过程中,多重视产品的应用效果,而忽视了对应用安全性方面考量,但随着越来越多的电子信息产品不良事件的发生,逐渐引起了社会公众的关注。保证电子产品的应用安全,从技术角度出发必然是主要方向,而就技术方向来讲,电路安全是最主要的研究方向,我们所使用的电子产品,例如手机或者电脑,限流电路均属于影响安全的因素,为保障其安全性,对其电路进行有效的测试最为关键,以上问题将在下文中予以阐述。 1 限流电路对电气设备属性的限值 1.1 对电路电流的限值 电路电流是保障电子产品能够正常运行的主要技术,而同时电子电流也是引发不良事件发生的主要影响因素。因此,电路电流的限制对提升产品安全性来讲具有重要意义。限流电路限制规定频率不能够超过1kHz时,在限流电路中的任何两个零件之间或零件与地面之间,应连接一个2kΩ±10%的无感电阻器,经过该电阻器的稳态电流不能够超过0.7mA峰值或2mA直流值。在频率高于1kHz时,0.7mA的限制需要乘以kHz为单位的频率值,但是不能够超过70mA的峰值。之所以会有以上的限制,主要是因为人体在电路中的电阻与一个2kΩ的无感电阻器相似。 1.2 对电容量的限值 处于稳态环境下的电压电路,将电流控制在限流电路的规定范围内,此电路就算是安全的电路。但是针对具有电容器的电路而言,由于电容器在放点的过程中具有瞬时性的特点,为避免电容器放电对人体造成电击风险,需要对电容量进行必要的控制。限流电路的控制范围是:电压不能够超过450v峰值的电流值的零部件,在此环境下的电容量不应该超过0.1μF。在电压U值超过峰值或者电流值的环境下,电路内的电容量不能够超过45/U(nF)。在电压超过15kV峰值或直流值的零部件,电路内的电容量需要控制在700.U2(nF)。也就是说根据相关标准所要求的GB4943.1-2011的要求下,在限流电路中,在电压没有超过15kV时,电路内电容器的储存电荷量需要控制在45μC之内;在电压超过15kV时,电路内的电容器储存能量需要控制在350mJ之内。 2 限流电路的监测方法 2.1 测试使用的设备分析 限流电路的监测所使用到的设备主要包括HP54501A数字示波器,2000Ω±10%无感电阻器,HP4284LCR综合测试仪。其中HP54501A数字示波器是显示电压随时间变化的测试设备,属于电子测试中相对基础但也是最主要的一个设备。将其应用于限流电路的监测中主要是监测电阻器两端的电压和频率。2000Ω±10%无感电阻器是一种电阻上的抵抗值非常小的设备,多被使用在负载的组织中,收集相关产品在使用中的不需要的电量,做到缓冲的作用大于制动的作用。HP4284LCR综合测试仪的用处是检测多通道无源光器件的损耗性能,将它使用在限流电路的监测中主要是测试电容量和电阻值。 2.2 测试电路 在本次研究中,主要选用的测试电路的对象有一定的要求,选择的测试电路需要确保其在有桥接电容或者桥接电阻的限流电路。 2.3 测试方法 测试的方法主要包括以下几个方面: (1)把需要测试的设备连接到电压为额定电压0.901.1倍之间的电压电源环境中。 (2)先需要做的是测试桥接电容与桥接电阻之间的等效电容连,以及工作电压值。利用HP54501A数字示波器对电阻器两端的电压和频率进行监测,核算无感电阻器的电流值,在其频率超过1kHz时,将测出的频率核算出电流的限值。将测量值和限值进行对比,分析电路电流是不是符合相关规定的标准。 (3)结合所测试出的工作电压对电路的电容量进行评估,分析其是否有超过规定范围,进而评估此电路电容器的电容量是不是符合相关安全应用标准。 (4)查出在故障环境下有可能造成被测点电压上升或频率变化的零部件,把这些零部件进行短路或者开路处理,然后在重复上面所说的步骤测量。在监测过程中所我们需要考虑一下几个方面的接地零部件: (1)保护接地端子; (2)需要与保护接地链接的所有其他导电零部件; (3)设备内部为功能目的为接地的所有导电零部件。 2.4 测试结果 为了明确该种测试方法的准确性,使用常规检测方法和本文介绍测试方法进行对比。此次试验中,将45件电子设备的限流电路的相关属性进行检测,其中有8件电子产品的限流电路已经确定为不合格的产品。通过使用两种测试方法,常规的测试方法只检测出5件电子产品不合格,而本文介绍的测试方法则检测出有八件电子产品限流电路存在问题。 3 结论 信息化时代的背景下,电子信息相关产业得到了快速的发展,而其中电子信息设备就是其中比较具有代表性的一个领域,无论在生活中还是工作中,包括我们参与教学活动过程中,电子信息设备都得到了广泛的应用。在电子信息设备的广泛应用下,用户对相关设备的需求均在不断的提升,其中包括设备功能、设备储电量、设备安全性能,其中电子信息设备的安全性则是上文中所主要分析的方向。综合上文所述,电子信息设备的安全与电路电流存在着一定的关系,只有保障电电路电流在规定的安全范围内,才能够保证电子信息设备的安全。通过对试验测试结果的分析,本文研究的测试方法,能在一定程度上提升限流电路测试的准确性。 作者简介 高嘉诚(1999-),男,河南省洛阳市人。就读于郑州市第一中学,对电子信息、通信工程等学科有浓厚的学习兴趣,多次到相关企业、实验室实习,参加有关交流考察活动。 作者单位 郑州市第一中学 河南省郑州市 450000 电子测试论文:基于FCC15.247无线电子产品的EMC测试 [摘要]现代社会,无线电子产品设备在人们的生活中应用广泛,电磁干扰与兼容EMC测试的问题变得非常突出。针对电子产品,研究了FCC15.247无线电子产品的EMC测试和方法,目的在于提高电子产品的使用性能。 [关键字]FCC15.247 无线电子产品 一、FCC15.247的概念 FCC(Federal CommunicationsCommission),是美国政府中的一个独立型的机构,它直接负责国会的所有系统检测。FCC15.247只是FCC中的一种型号设定,它的型号有很多种,比如:FCC15.209、FCC15.207等等的型号分类。利用无线电广播、卫星、电视和电缆,负责调解国内与国际的通信系统设备,这个任务涉及到美国五十多个州以及哥伦比亚等地区。依照美国联邦机构的通讯类的相关法律法规的制度,除了一些相关法律特别规定的产品不需要EMC认证,凡是要进军美国市场的电子类的产品都要有EMC的认证,相对于FCC无线电子产品存在着特殊的规定要求,用EMC的测试方法去测试,则测试的主要有三个项目,分别是:辐射发射(RE)、传导发射(CE)、无线带宽。下面分别对这几个项目进行的EMC测试方法进行研究。 二、FCC15.247无线电子产品的EMC测试和方法 2.1辐射发射 在检测辐射发射数据时,FCC进行EMC测试需要在3米测试距离,通常利用3米的暗室电波,并且以30MHz-1GHz的准峰值检测,但是在1G偏上的频率需要以平均值检测。检测数据的仪器值的设定需要根据国家无线电干扰,特别是委员第十六号的规定设定,让测试设备(EUT)正常工作,这两种测试数据方法得出的结果要符合B类所限定的值,这样才能让消费者放心使用。 2.2传导发射 采用传导发射的EMC检测数据时,(EUT)受试仪器要以CISPR所限定的方式检测,阻抗稳定网络(LISN)跟电源端子的结合,它的检测频率需要在0.15-30MHZ之间,接收机要以准峰值及采用峰值这二种测试波形的方法测试。 2.3无线产品带宽的要求 1、数字调制系统(DTS)。 采用数字调制系统(DTS)测试方式时,FCC的具体要求如下:所受测式设备(EUT)必须在500kHz以上及6dB带宽以上。在检测过程中,所受检测仪器(EUT)需要将仪器的天线接口连接到频率分析仪器上,中心频率则需要采用频带载波所在频率,然后再来分析500kHz是不是小于6dB带宽的宽度。在检测过程中要分别测试高频、中频和低频这三个频段的数据。 2、跳频系统(FHS)。 在跳频系统(FHS)测试方式中,FCC具体要求如下:所受测试设备(EUT)的跳频载波频率相隔必须在跳频频道20dB带宽及25kHz以上。在跳频系统测试中,跳频系统随意选取跳频频率时,所受测试设备(EUT)应当精确跳频到所相应的频率。在此过程中频率应被平均分配,传输器上的跳频频道应当跟系统所收到的输入带宽所相配对,所传输的信号应当跟频率的跳动所同步,检测步骤跟以上所提数字调制系统一致。如下表2-1所展示,FCC15.247(a)(i)(ii)(iii)分别描述了跳频系统中20dB带宽的要求。 除去跳频系统中20dB带宽的要求,则还要测试跳频系统中的频道数目和频道所占用的时间要求,如下表2-2中所展示。 2.4最大峰值输出功率的要求 2.4.1数字调制系统(DTS) 在采用数字调制系统(DTS)测试方式时,FCC需要所受测试仪器(EUT)最大输出功率的最高值应小于1W(30dBm),在测试过程中,将所受测试仪器(EUT)的天线接口与衰弱器连接到功率计上,根据电缆绳及衰弱器以及功率计显示的数据相加得出所测数据值,测试过程要以高中低三个频段进行测试,这样才更加精准有效。 2.4.2跳频系统(FHS) 相对来说跳频系统(FHS),FCC要求受试设备(EUT)跳频载波频率分开至少25kHz,或跳频系统中至少20dB带宽要求,如表2-1所示。所测试的内容和上述所涉及的数字调制系统是一样的步骤。FCC15.247(b)(1)和(2)都具体描述了最大峰值输出功率的要求,如下表2-4所示。 三、结论 本文探讨并研究了FCC 15.247无线电子产品中的EMC测试和方法。采用辐射发射(RE)、传导发射(CE)、无线带宽三种测试方法来进行分析和介绍,产品最初会呈现出下降的趋势,其原因主要是因为提高了EMC设计考量意识和减少了EMC软件的使用等等因素。将这两种原因结合起来,可以更好地提高产品的EMC测试的成功率。 电子测试论文:汽车电子电器系统中半实物仿真测试的应用 [摘 要]随着社会的快速发展,科学技术和经济水平的不断提高,汽车在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用,为人类的出行提供方便快捷的服务。特别是汽车电子电器的广泛应用使得现代的汽车更加安全、节能和环保,但另一方面汽车电子电器系统的开发和测试更加复杂。所需的开发周期更长,成本更高。半实物仿真测试法就是将大量的实车测试工作变为半实物仿真测试,大大节约了开发成本,缩短了开发周期,并且在汽车安全性能上还有所保障。 [关键词]汽车电子电器系统;半实物仿真;测试应用。 日新月异的现代化技术使得汽车为人们提供的服务越来越人性化,电子电器系统在这一方面的作用更为突出,它的便捷体现在方方面面。另一方面,汽车电子电器系统日趋复杂,出于对消费者安全的考虑,电子电器系统集成设计和测试是至关重要的。为了确保电子电器系统设计的可靠度,增加测试的难度和周期在所难免,但新车上市的紧迫感又使得设计周期变得越来越短。目前,这个矛盾得以解决的最有效办法,就是采取半实物仿真测试法将更多的道路实验和实车测试工作放到实验室进行,既解决了对汽车测试周期长的问题又节约了一定的成本。 一、半实物仿真系统测试概述 半实物仿真测试就是在汽车电子电器系统研发期间,利用计算机和测试台架用来模拟汽车实际情况,实时监控和测试汽车的各种数据和信号,以及考察其在极限条件下的应用情况。分析和仿真各种动态系统的交互环境,很适合数值计算、数据分析,它为汽车动力系统仿真提供了可靠稳定的基础。 电子电器系统复杂度的提高使得全面而高效的汽车电子集成测试变得比以往任何时候都更加重要。测试可以发现并改正缺陷,将各个子系统集成起来进行测试更能暴露出系统的设计缺陷,这种方法既可以缩短开发测试周期,缩短新车上市的时间,又能大大节约成本,更重要的是增强系统设计的安全性,可靠性。 半实物仿真测试系统通常由软件和硬件两部分组成。 实际的汽车执行器和传感器信号都由其硬件产生和接受,同时可以连接车辆的仿真环境和真实环境,汽车电子电器系统的实时环境也由它构成。汽车各动力系统的运行状况就是由软件来进行模拟的。软件所具备的图形化的用户界面,使得有关模型测试和定义,都很方便。硬件,软件双管齐下,提高了半实物仿真测试法的科学技术性,为汽车电子电器系统的开发测试提供了有效的保障。 此外,大量的测试工作会被转移到微机上进行,原有的实验操作方法和操作环境保持不变,系统的开放性和真实性保证了测试效果接近或等价于真实效果,这就是半实物仿真测试的最大优势。 二、汽车电子电器系统测试内容 半实物仿真测试所需要的平台就是除了发动机和变速箱本体以外的其余所有汽车电子电器零件的所有集合体,共同置于铝合金车架上。半实物仿真测试就是在这个平台上所进行的。电子电器系统集成测试包括功能测试、性能测试、网络测试、故障回放测试、诊断测试和电磁兼容测试五大块。 功能测试持续时间最长,从试制造车前一直持续到车辆上市阶段。主要包括整车级集成功能测试、系统级集成功能测试、借口测试、误用测试、用户感知测试等,功能测试中所包含的各项测试最为丰富,复杂,也最为重要。在汽车电子电器系统中占据着很大的比重。 性能测试包含整车静态电流测试、整车待命状态电流测试、电气回路电流及电压降测试、整车接地性能测试及接地点移除造成电气功能紊乱确认测试、保险丝熔断性能测试及保险丝缺失造成电气功能失效确认测试和整车电压相关的功能测试。 网络测试可与功能测试同步进行,包括物理层测试、通信层测试和网络管理测试,从而认证整车网络。 故障回放测试对车辆试验中遇到的一些电子电器系统故障,在集成测试平台的实时仿真的汽车虚拟环境下,可以很方便地进行模拟,通过故障回放来寻找问题的根本原因,寻找解决方案。诊断测试包括系统参数配置、软件刷新、传输层测试、服务层测试、IO控制测试和DTC测试。电磁兼容测试是在试制造车阶段对工程车进行实车测试。 三、详解半实物仿真测试法 现在汽车市场竞争激烈为吸引消费者的关注,某些车的开发者都利用电子电器系统的设计来刺激消费。汽车最为重要的是安全性能,缩短新车上市的准备时间,增加汽车测试的周期以及节约汽车研发成本的一系列需求,促进了半实物仿真测试法的发展。电子电器系统半实物仿真模型主要包括环境模型和变速箱模型。由于汽油发动机的工作点由节气门开度、喷油时间和点火正时时刻所决定,因此由试验所得的转速、扭距和效率特性就组成汽车发动机模型。 按照油门开度、车速和当前档位等参数进行计算,由此可建立换挡变速箱模型。通过计算当前的行驶阻力和车速,可给出车辆动力学模型。建立起车型的仿真模型,再建立起电子电器系统仿真测试界面,在微机上就可以进行该车型的电子电器系统仿真测试。目前越来越多的汽车设计师,工程师所采用的就是这种方法,这种方法可以最大程度的模仿汽车电子电器系统在实际中所出现的状况,可以最大程度的提高汽车的安全性能,保障消费者的安全。半实物仿真测试法的出现大大降低了汽车开发者的成本,缩短了对汽车电子电器系统的测试周期,更是对汽车的安全性能有所保障,越来越受到各工程师,设计师的青睐。 四、总结 汽车电子电器系统半实物仿真测试最显著的优点是可以对实际的汽车环境进行模拟,而不用对汽车进行实际检测,这样做既能保障安全不会使其产生危险,又可以模拟在真实世界中不能实现的特殊情形。汽车电子电器系统可以模拟在极端条件下的运行情况,不伦是酷暑还是严冬,不伦下雨,下雪天湿滑的路面,还是结冰的湖面都可以模拟。通过模拟这些极端情况可以帮助找出汽车电子电器系统中的不足,即使它们不会在正常情况下,只会在特定情况下发生。这样未雨绸缪,就可以把危险降到最低。 运用半实物仿真测试法可以在汽车电子电器系统未准备好的条件下对单个子系统进行测试,使得测试成为开发流程的一个有效组成部分。该方法还可以帮助在有充分证据的条件下对特殊的汽车电子电器系统设计替代方案做出早期决策,这样汽车电子电器系统在将来客户的应用环境中就能有效运行。 综上所述,汽车电子电器系统半实物仿真测试功能强大,不仅能通过缩短开发周期加快了整车上市时间,减少了汽车工人以及技术人员的人数,还由于测试期间无需使用实际硬件而降低了设备成本以及相关的维护成本,省时省力,是目前汽车电子电器系统最为适合的测试方法。 电子测试论文:电子设备热仿真及热测试技术研究 [摘 要]在科学技术水平不断提高的今天,电子产品和设备的数量也在随之不断的增加。热仿真和热测试这两项技术作为电子设备中包含的两个关键技术,其技术水平的高低将会对设备本身的使用效率产生直接影响。对此,本文以电子设备为立足点,分别对其热测试和热仿真两项技术进行细致研究。 [关键词]电子设备;热仿真;热测技术;研究 引言:就目前来看,热控制技术正处于一个方兴未艾的发展阶段,国际上有很多的国家和地区都将热控制技术作为各个军工行业电子研究机构必须要研究的一项复杂的电子系统中的一种优秀技术。但由于电子设备以往的研发过程相对较为落后,设计师对以往设计经验的依赖性较高,这使得其相关热技术无法得到哟小发展。因此,对热仿真和测试技术进行细致研究势在必行。 1. 电子系统中的热仿真与可靠性 就目前来看,电子系统正在逐渐向着紧凑型和小型化的方向不断发展,这也使得其应用范围在不断的扩大。但在不同的行业领域之中,其应用电子系统的环境存在着一定的差异性,特别是在国防军工和航空航天这两个行业的电子系统中。由于其外部环境温度变化的范围相对较大,常常会出现超出电子系统常会使用温度极限的情况出现,所以其使用环境也更加的严峻,这就在一定程度上对电子设备本身的热设计工作提出了更高层次的要求。 在电子设备中,热仿真技术的存在主要是为了确保设备内部包含的所有元器件其本身的工作温度可以一直处于安全范围之内,一旦在施工的过程中超出了这一范围,元器件本身的工作性能就会降低,设备的使用寿命就会减少,从而使得电子设备本身的可靠性无法得到有效的保障。因此,为了确保热仿真技术的准确性,相关人员一定要对流体力学、热力学、不同介质环境中的热传递规律等有充分的了解,从而做出精准的电子设备工作环境预期,进而为热设计工作的进一步进行提供充分的设计依据[1]。此外,伴随以CFD为优秀技术的专业性热仿真软件发展进度的逐步成熟和一些先进仿真工具的出现,也为电子设备内任意点温度、流体速度和压力等设计变量的准确性提供了有效的保障,从而进一步优化调整了热设计技术,提升了整个电子设备的可靠性与热性能。 2. 热仿真技术的优势和具体应用 对于所有的电子设备来讲,做好设备本身热性能的设计是十分必要的。而就热仿真软件本身来看,其存在的最大的优势就在于,其能够通过虚拟样机的构造,对设备的热设计工作进行优化,通过借助计算机本身具有的强大仿真和后期处理能力,将电子设备内部的空气或者是液冷板内部液体的流动情况进行直观和形象的揭示,及时发现其流动的不合理性可能会造成的问题,以便从根本上找出根源问题,并给予解决[2]。 在军工行业的电子系统中应用电子设备时,因为设备的工作空间容易受限制、工作环境较为恶劣,要想确保设别可以这一会处于正常、可靠的工作状态,该行业电子设备的操作人员一般会使用相对较为专业的热仿真软件来对热设计进行进一步的优化。与此同时,电子设备的应用,可以有效解决传统热学理论在计算过程中存在的耗时长、程序繁琐、结果误差较大等缺陷问题的存在。 3. 热测试装置和测试验证 在热测试装置之中,高压氮气是该装置中的压力源所在,电子设备在运行的过程中可以通过减轻和精确的调节阀门压力这两种方式对液体容器本身的压力进行有效的控制。一般情况下,这种热测试采用的都是试验的方式。由于连接管内部的截面积要远远的大于其试验时使用的模块的内界面剂,而冷却过的水在流过来看试验模块之后,会被直接排放到同大气压力相等的收集容器之中。因此,在试验系统中,大部分的压力差都会在试验模块上被消耗。与此同时,试验中使用的储液容器内包含的液体温度主要是由设备中的温度控制单元通过了精细的调节和控制单元来完成温度开工至工作的,其控制的精确度可以被控制在零点五摄氏度这一范围之内[3]。在试验模块之外,覆盖着带有绝热保温性能的材料,在热测试验证的过程中,试验人员可以通过单向流动所处的加热条件下,对热平衡进行有效的计算,通过这种计算获得的热测试技术结果,可以使电子设备在恶劣的运行环境之中,其本身的散热损失能够被控制在百分之五以内。此外,这样一来,电子设备本身的加热热量基本可以完全被处于流动状态的冷却水吸收。 结束语: 总而言之,高热流和高密度的热控制技术一直以来都是电子系统中的关键和难点技术。对此,本文以热冷却模块作为主要的论述点,通过对其整体研究过程的细致分析,从而对热仿真和测试这两项技术对整个电子系统和其内部包含的电子设备的重要性进行了分析。此外,还通过相互定量对比验证的方式进一步阐述了这两项技术对相关行业未来发展具有的重要作用。 作者简介 1袁涛,男,陕西宝鸡,陕西烽火电子股份有限公司。 电子测试论文:车身电子测试系统设计 摘 要:随着汽车电子技术的不断发展,各种汽车类电子装置越来越多,其装置之间的线路连接也越来越复杂,这对汽车的布线系统提出了更高的要求,汽车控制局域网CAN总线应运而生。本文简要介绍了CAN总线的特性,设计了基于总线技术的车身电子控制系统,从而简化了线束,降低了生产成本,也方便了维修。 关键词:车身;电子测试;系统;设计 1前言 随着汽车电子技术的不断发展和性能的不断提高,整车逐渐形成了一个庞大的系统。传统的线束不能够满足汽车行业的不断发展,而CAN总线技术的应用让各种信号数据在电子单元之间得以共享,节约成本的同时也增加了汽车的智能化,并提高了汽车的安全性、舒适性和稳定性,降低了诊断与维修难度。目前CAN总线技术的发展很快,会逐渐成为车体控制和管理的主流,本文基于SAEJ1939协议和CAN总线协议对汽车的电子控制系统进行了结构分析,并总点阐述了CAN节点硬件和系统软件设计。 2CAN总线特性 CAN总线(ControllerAreaNetwork),即控制器局域网。CAN总线是一种支持分布式实时控制的串行通讯网络,具有很高的安全性。CAN总先技术极大的简化了传统系统布线的繁琐和技术含量低的问题,使其控制单元和系统检测分布更加合理,其通讯介质分为三种:同轴电缆、双绞线和光纤。CAN总线技术是一种成本合理的远程网络通讯控制方式。如下为CAN总线的主要特性: (1)总线利用率极高; (2)现场总线成本低; (3)数据传输速率快; (4)数据传输距离长; (5)可自动重发被破坏数据; (6)在节点发生严重错误的情况下可以自动退出总线功能; (7)可以根据报文的ID来决定是否接收报文; (8)报文仅使用标志符来识别优先级信息、功能信息。 3车身电子控制系统的总体设计 车身电子控制系统的控制功能主要包括:中央门锁和防盗遥控、玻璃车窗的电动升降、电动座椅、空调等。随着汽车电子技术的发展,集成了上述功能的车身电子控制系统逐渐应用于高档汽车,提高了汽车的控制性能,其结构主要包括:中央控制模块、四组车灯模块、四组车窗与车锁模块、空调控制模块、座椅调整模块等,各模块之间采用bps的低速双线CAN总线通讯。车内采用六个控制单元组成车身的CAN总线控制网络,分为左右门节点、车身前后节点、仪表节点和主节点。车身电子控制系统使用六个CAN通讯节点来代替繁杂的线束,很容易的实现了数据共享,使汽车成为了一个智能化的整体,具备自我调节调控功能。 4车身电子控制系统硬件设计 单片机片内集成了可达1 024KB的闪速存储器Flash。近年来,随着nash在单片机片内的应用走向成熟.单片机的开发和应用又迎来了一次新的飞跃。Flash是一种非易失性存储介质。读取它的内容同RAM的读取一样方便,而对它的写操作却比EEPROM还要快。在系统掉电后,nash中的内容仍能可靠保持不变。nash的主要优点是结构简单、集成密度大、成本低。由于Flash可以局部擦除,且写入、擦除次数可达数万次以上,从而使开发微控制器不再需要昂贵的仿真器。 简单的背景开发模式(BDM):PC主机_+BDM调试器_目标板,使得开发成本进一步降低,也使得现场开发和系统升级变得比较方便。 应用锁相环技术提高了系统的电磁兼容性。在以往不使用锁相环的微控制器应用系统中,晶振电路由于其工作频率比较高(通常为几兆赫兹至几十兆赫兹)而成为一个很大的干扰源,这一问题给系统设计、线路板布局带来了很多不便。MC9S12XE系列单片机在时钟发生系统中巧妙地使用了锁相环技术,因而可在几兆赫兹的外部晶振情况下,通过软件编程产生上百兆的系统时钟。从而降低了对外辐射干扰,提高了系统的稳定性。 5车身电子控制系统软件设计 该系统软件设计采用模块化思想,分别为:主程序模块、数据帧接收模块、数据帧发送模块、CAN控制器初始化模块等多个独立的模块。SJA1000兼容CAN2.0B技术规范,具有标准帧和扩展帧两种格式。主控节点作为网关主要实现CAN总线网络数据帧的透明传输,以及数据信息的交互。网关转发包括CAN总线网络的转发。实际应用中,CAN节点一直向网关发送信息,只有当网关发出查询命令时,CAN节点才向网关发送信息。该系统采用验收双滤波方式,这样可以使广播下发、上传到各个模块,从而实现数据信息的共享。在两个滤波器分别设置为一个广播消息ID标识码和一个模块自身ID标识码。采用这种双滤波方式,可以非常有效地提高通讯的灵活性。 CAN节点都采用查询的工作方式,优先级别高的节点可以向CAN总线广播,地址正确的CAN节点可以接受数据处理转入数据处理程序。对于特殊数据的发送请求,可以采用远程帧申请的方式,这种数据处理方法有利于程序对多个任务的结构化管理。 5.1通信控制环节设计 本系统的通信控制环节中,远程配置及监控依靠网口通信完成,近程控制通过USB通信实现。为了保证系统通信时的可靠性和实时性,对本系统植入μC/OS-Ⅱ操作系统提供任务调度机制。同时考虑到嵌入式系统资源相当宝贵,选用LwIP(LightWeightIP)作为TCP/IP协议栈移植到该系统中。 LwIP实现的重点是在保持了TCP/IP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用,是一种轻量级IP协议,适合在一般的嵌入式系统中使用。本系统的通信控制环节设计分为两个主要部分:远程参数配置和数据转发机制。 5.1.1远程参数配置 为实现客户端对系统参数的远程配置,需采用动态网页技术。目前,能实现动态网页技术的有CGI(CommonGatewayInterface)、ASP、PHP和JSP等。由于ASP、PHP、JSP等技术需要依赖相应的语言支持,而CGI程序可用任何语言编写,且没有和任何特定的服务器结构联系在一起。考虑到本系统编程语言限制、资源有限等因素,选用CGI技术[本文采用HttpdServer作为嵌入式WebServer,在μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统中移植LwIP的基础上,添加HttpdServer的源代码,CGI工作流程如图1所示。 5.1.2数据转发机制 本系统参考了静态路由表的工作机制,并基于Modbus总线协议规定消息帧中包含目标设备的地址,将这些地址位分配给各个串口,配置串口号对应地址位的路由表。 为保证数据的正确性和完整性,消息帧的末位校验采用循环冗余码校验(CyclicR,CRC)方式,根据生成的CRC-16校验码多项式可以计算得到一个16位的二进制数作为校验码附在帧结尾处。发送方在发送了带有校验码的指令后,接收方会通过该多项式来验证收到的CRC-16校验码,当接收到的校验位与计算得到的校验位不一致时表明数据错误,需要提醒主机重发,提高了数据的安全性和识别错误的可靠性。 6结束语 随着汽车技术的不断发展,对安全、舒适、方便性的要求越来越高。本文结合CAN总线技术,主要研究了基于总线技术的车身电子控制系统,设计了采用“ECU(AT89C51)+CAN总线(SJA1000)+CAN收发器(PCA82C250)”模式的电子控制系统。该系统充分应用了先进的汽车电子技术和CAN总线技术,适应了汽车智能化和人性化的发展趋势,使汽车的性价比得到了不断提高。 电子测试论文:电压波形参数测试在电子测量与仪器实验中的应用 摘 要:电子测量与仪器是测控专业重要的课程,而对应的实验课程则是培养学生理论联系实际能力的重要环节。在分析电压表测量原理的基础上,设计并实现了不同类型电压表的实现模块,给出了相应的数据测量表格。在实验教学中能够帮助学生迅速理解和掌握电压表测量的原理和方法,取得了良好的教学效果。 关键词:电子测量与仪器;峰值;平均值;有效值 引言 电子测量与仪器课程是测控及相关专业的重要专业基础课程,主要运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量及电路元件的特性和参数进行测量。使学生掌握电子测量的基本概念,测量误差理论及数据处理方法,掌握基本电参量的测量原理,方案设计及结果分析方法[1]。 在各基本电参量中,电压是描述电信号的重要参数。电压表是测量电压的重要仪器,而正确理解和掌握电压表测量电压的原理往往对初学者来说不是一件容易的事情。 1 电压参数的测量原理 电信号可以分为直流信号和交流信号。对于直流信号而言,其电压是一个恒定不变的值,测量相对比较简单,没有必要做太多的讨论。而对于交流信号,其电压大小是可以时刻变化的,可以用电压的瞬时值来描述电压的大小和变化。示波器可以测量信号的瞬时值并通过图形的方式直观的展现在屏幕上。但是示波器价格昂贵,不方便携带,因此在很多场合不适用。 电压表是测量电压的重要仪器。其测量原理如图1所示。首先被测的交流信号先要经过检波电路进行检波,转换成直流信号,再由直流电压表对该直流信号的电压进行测量,将测量值乘以一个系数之后得到测量结果在显示器上显示。 检波电路的检波方式通常有三种,平均值检波、有效值检波和峰值检波,分别对应于平均值电压表、有效值电压表和峰值电压表。 交流信号都可以看成是一系列不同频率和幅值的正弦波的叠加。因此,正弦波是一种典型的交流信号。由于被测交流电压大多数是正弦电压,而且人们通常只希望测量其有效值,故除非特别说明,交流电压表都是以正弦波为测量对象,并按有效值定度,即表头示值是被测电压为正弦电压时的有效值[2]。 因此,在测量正弦电压时,对有效值电压表,其检波电路的输出就是电压的有效值,可直接当做读数进行显示,如式(5)所示。 U=?琢 (5) 对平均值电压表,其检波电路的输出就是电压的平均值,而要得到有效值,需要按式(6)进行换算才能得到正确的读数。其中KF为正弦波的波形因数。 对峰值电压表,其检波电路的输出就是电压的峰值,而要得到有效值,需要按式(7)进行换算才能得到正确的读数。其中KP为正弦波的波峰因数。 Up=Kp・?琢 (7) 而在测量非正弦电压时,有效值电压表的读数就是波形的有效值,该读数是正确的。而对于平均值表,读数是按式(6)换算的。但它无法自动识别出输入波形的波形因数,因而其中的KF仍然是正弦波的波形因数,因此读数是错误的。由于同样的原因,峰值表的读数也是错误的。 所以,通过以上的分析可以得到,在测量非正弦信号时,只有有效值电压表的读数是正确的,可直接使用。而平均值表和峰值表的读数是错误的,如果要使用,则必须使用对应被测信号的波形因数或波峰因数进行修正。 2 实验方案的设计 为了让学生能够更好地掌握电压表测量电压的原理,我们设计了“电压表波形相应研究”的实验。目的是帮助学生分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的影响,进一步明确用不同检波特性电压表测量各种电压波形所得测量结果的物理意义,掌握测量结果的处理方法。 首先,为了体现电压表的内部结构,加深学生对测量原理的理解,利用模块化设计的思想[3],我们将检波电路(有效值检波、平均值检波和峰值检波)单独设计到实验板上,作为三个独立的模块,如图2所示。 a.有效值检波模块 b.平均值检波模块 c.峰值检波模块 图2 检波电路模块图 给各个模块供电后,在输出端就能分别得到输入信号的有效值、平均值和峰值。这些值可以通过直流电压表直接测量得到。 设计表格如表1所示。要求学生调节函数信号发生器,输出频率为2KHz,输出幅度为1V(用示波器监视)。分别输出正弦波、三角波和方波,用平均值、有效值和峰值检波模块测量各输出波形,记录读数并填入表1中。根据测量结果,计算被测电压的有效值,并进行分析说明。其中,由于三种波形的输出幅度是相同的,因而峰值检波的三个读数应该相同。而表格中的最后三行要求将每个检波模块的输出换算成有效值,则要求学生能够将电压表的实现过程与图1中的原理框图完全对应起来,进一步加深对测量原理的理解。 3 结束语 该实验和相关实验板在我院2012和2013级测控专业与自动化专业中进行了使用,取得了较好的实验效果。主要体现在以下几个方面:(1)将不同检波方式的电压表内部结构通过若干主要模块体现出来,充分体现出电压表测量电压的测量原理,有助于学生的进一步理解。(2)通过实验完成等幅度测量的数据表格,有助于学生灵活运用所学知识,从设计者的角度思考问题,主动运用测量原理来解决问题。 电子测试论文:电子战数字测试系统的设计方法 摘要:本文设计了一种电子战数字测试系统,对与电子战有网络接口关系的相关系统(设备)数据信息进行模拟,可模拟高密度大批量的雷达威胁目标信息,可检测电子战系统的反应时间以及信息处理、综合显示、数据融合等功能,解决了电子战系统因网络接口多、接口数据复杂导致的接口测试困难、系统检验缺乏手段等问题。 关键词:电子战系统 数字测试系统 模块化设计 电子战系统功能复杂,接口众多,技战术指标要求高,在系统设计过程中往往碰到接口调试困难,系统功能检验缺乏工具和手段的问题。 本文设计了一种电子战数字测试系统,对与电子战有接口关系的网络节点的数据信息进行模拟。可模拟高密度大批量的雷达威胁目标信息来检验电子战系统的信息处理、综合显示、目标分配等战术功能;可应用于电子战接口调试、测试、系统功能检验等不同场合,满足不同的需求;可检测电子战系统在各种威胁环境下的反应时间;构建模拟作战环境,用于测试电子战系统的数据融合等功能。 1 数字测试系统的体系结构 数字测试系统采用了灵活的模块化设计方法。把每个相关网络节点设计为一个基本模块,包括侦察模块、干扰模块、指挥控制模块等;基本模块之间相互独立,每个基本模块各自与被检系统相连,能够独立完成网络报文的收发、处理、显示、解析和应答功能。在基本模块基础上设计高层模块,包括反应时间检测、多目标处理能力检测、目标库管理、战情设置与演练等。高层模块调用基本模块提供的接口函数,实现对被检系统各项战术功能的检测。这种设计方法使测试系统具有良好的开放性和可扩充性。 数字测试系统的体系结构见图1。 图1中,基本模块基于UDP协议/TCP协议与被检系统进行网络通信。UDP是一个面向数据报的传输层协议,UDP协议的优点是提供了两种特有的传送数据的方式:广播与组播。通常情况下,一个数据报仅发往单个目的主机,也就是点对点(Unicast)报文。当需要将报文同时送到网上所有其它主机时,可使用广播(Broadcast),而不必同一条报文连续发送若干次,从而有效降低了网络负荷。当需要把报文送往某些节点,而不是全部节点,则可以使用组播(Multicast),以最大限度降低对该报文不感兴趣的节点的处理负荷。基于UDP协议通信,通过应用层的超时重发机制来保证报文收发的可靠性。 与UDP协议对应的是,TCP协议提供一种面向连接的可靠的字节流服务,并通过下列机制来保证传输的可靠性:在传输层实现应答超时重发;在TCP报文头包含“校验和”信息,若收方检测后发现“校验和”有误,则丢弃该报文段而要求重发;TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲区,接收端只允许另一端发送其缓冲区所能接纳的数据。 2 基本模块的设计 基本模块实现某一相关网络节点数据信息的模拟。 每个基本模块提供相应的人机界面,示意图见图2。用户首先对需要发出信息的参数进行设置,然后点击“发出报文”菜单,弹出一个子菜单,其中列出该模块所有可发报文的名称。点击子菜单,完成发出信息的操作。 报文参数的设置方式大致有3种类型。参数比较多、比较复杂的报文,用表格方式,比如报文1,在一个表格中列出若干批目标的参数,用户可根据需要用鼠标选中1批或多批目标,作为发出信息(表中的数据来源于相关联的目标数据库)。比较简单的报文,比如报文2和报文4,用户直接在文本框中输入数据,或直接选择复选框中的1个或多个状态即可。还有一种特殊的报文需要用简单的态势图来表示,比如报文3,给两个9管发射架装填弹种,设置炮管为不同颜色来表示相应弹种。 基本模块的工作流程见图3。 基本模块的输入包括用户命令、高层模块调用和网络报文接收三类。 对于用户命令,根据用户操作类型调用各自的流程进行处理:1、针对“开关机”命令,进行节点状态初始化,包括人机界面初始化、通信控件初始化等;2、针对“发出报文”命令,根据用户选择的报文名称和输入的参数进行报文编辑、发出,并记录发出时戳,最后显示报文。 对于高层模块调用,根据函数调用中的参数设置,选择报文进行编辑、发出、显示,并把报文发出时戳返回给高层模块。 对于网络报文接收,记录下收到报文的时戳,然后根据报文命令码进行识别。非法报文予以剔除,合法报文则判断数字测试系统的应答方式:若是自动应答方式,则组织报文进行应答。最后对接收的报文进行解析、显示。 3 高层模块的设计 3.1 目标库管理模块 目标库管理模块是一个重要的辅助模块,用于实现对系统中各种目标库的数据管理功能。 数字测试系统建有多个目标库,分别为各基本模块提供目标数据(例如图2中的报文1)。各目标库中预生成若干批目标参数。当基本模块开机时,对应目标库中的数据就被载入模块的目标表中。 目标库管理模块提供了查看和修改库中数据的功能,使目标参数符合用户的需求。 3.2 多目标处理能力检测模块 多目标处理能力检测模块通过下发命令到侦察模块,控制侦察模块在瞬间发出大批量的侦察目标信息。侦察模块根据此命令,从目标表中提取相应数量的目标参数,组成ESM侦察信息,发送给被检系统。在被检系统上观察信息处理结果,同时在数字测试系统的干扰模块观察目标引导结果,可检测被检系统多目标处理的能力。 3.3 反应时间检测模块 反应时间检测模块通过控制侦察模块向被检系统发出一批ESM侦察信息,并提取发出报文的时戳;当干扰模块收到来自被检系统的目标引导,则提取收到报文的时戳;通过比对时戳,实现检测反应时间的功能。 3.4 战情设置与演练模块 战情设置与演练模块可用于检测电子战系统的数据融合等功能。 该模块的设计思路是:构建模拟战区,设置作战区域,设置我方平台和目标平台的初始位置(经度、纬度)、运动轨迹、速度等;目标平台所携带的辐射源类型包括ESM信息等。把这些辐射源信息按一定的数据格式和数据频率发送,目标方位信息随运动时间而变化。考虑目标与我方平台的距离:当目标进入我方侦察系统探测范围时,控制侦察模块发送ESM信息;当目标飞出侦察系统探测范围时,控制侦察模块发送目标消失信息。把上述设置的战情态势数据保存到预案库中。战情演练时,从库中调用预案,在模拟时钟的控制下,执行预案并控制各模块发送相应信息。 战情设置与演练模块中,战情演练是其中的优秀部分。战情演练的过程由模拟时钟控制。时钟在战情演练命令下发时即初始化归零,此后按照模拟步长周期性触发,统一各平台的解算步骤。平台位置解算是后续参数解算的基础。根据预案中对敌我双方平台的运动轨迹设置,依据时钟计算当前时刻各运动平台的位置,进而解算目标平台至我方平台的方位和距离。下一步进行侦收与探测判别。判断侦察系统对敌方辐射源的侦收情况,对辐射源信号中不可接收到的部分进行过滤,降低处理密度。主要通过频率判别和距离判别进行处理。根据侦收判别的结果,控制侦察模块发出ESM信息或目标消失信息,指挥控制模块发出目标航迹信息,等。 此时,在被检系统观察对各种数据进行融合处理的结果,并与战情设置与演练模块设置的数据进行比对,完成对被检系统数据融合功能的评估。 4 结语 电子战数字测试系统采用模块化设计思路,分两个层次进行软件模块设计,具有较好的开放性和可扩充性。该数字测试系统成功解决了电子战系统接口测试困难、检验缺乏手段等问题。 作者简介:许坤(1972―),男,江苏泰州人,硕士学位,高级工程师,主要研究方向为雷达电子战显控技术、电子战数字仿真技术;陈林(1984―),男,江苏扬州人,硕士学位,工程师,主要研究方向为雷达电子战显控技术;闵啸(1988―),男,江苏江阴人,本科学位,工程师,主要研究方向为雷达电子战显控技术。 电子测试论文:探讨电子衡器中计量测试技术应用探讨 [摘 要]在科技发展的今天,电子衡器运用在各行各业之中,特别在生产经营方面具有无法忽视的位置。计量测试技术对于电子衡器的生产具有重要的意义。为了较好的展现其作用,则需确保其计量的准确度以及可靠性。并且,良好的可靠性以及计量准确度无法脱离测量技术。 [关键词]电子衡器;计量测试技术;质量 引 言:当前,我国电子衡器的生产厂家已经具有数百家,大多以非自动衡器为主。电子衡器已经由以往的引进技术发展为自行研发及设计阶段。特别对于非自动衡器在称重显示控制器的研发方面更为迅猛。可是,随着近些年计量器具产品品质的抽查状况可以发现,大部分主要计量器具在产品质量方面普遍提升,在电子计价秤品质方面并未显著提升。 一、电子衡器中计量测试技术的重要性 对于电子衡器而言,计量测试技术尤为关键。其能够为各个企业给予更加准确的数据资料,且能够为生产的产品给予良好的质量保障,保障市场内交易的产品可以顺利进行。由于人们物质文化水平的提高,生活的节奏逐渐加快。企业为了紧随时代步伐,如果依旧沿用传统经营方式,则无法真正满足百姓的所需。所以,企业只要获得精确的数据材料,才能够发展、生存的更加壮大。企业只有将各种资料信息进行统一,才能够生产出优质的产品。假如具有丝毫误差,则会对消费者的权益产生危害。通过电子衡器,科学采用计量测试技术,则能提高企业经营生产效率,显著节约原材料,减少投入成本,以此为企业的良好发展提供应有的效果[1]。 并且,在市场中进行产品交易时,有时会发生缺斤短两的现象,令消费者权益受到影响。这一状况均因计量测试存在问题,令不符合标准的产品进入了市场,且对市场交易的正常秩序造成影响。因此,只有不断完善电子衡器计量测试技术,加强运用的精准度,才可以预防这类不良状况的产生,扩大电子衡器的运用范围,调动计量测试技术的内在价值,真正打造出秩序井然的市场氛围。 二、存在的质量问题 1、测试温度时不符合标准 制造电子计价秤时,通常会对温度进行试验,透过将其摆放在高温及低温不同状况中,观看在环境中的变化。我国对电子计价秤使用温度规定为-10到40℃之间,储藏温度为-30至80℃之间,以此确保指标的准确度。假如电子计价秤不符合标准,那么运用过程中一旦环境较为炎热或较为寒冷,则会出现较大的误差,对测试结果影响较大。 2、在抗电脉冲串及抗静电放电测试中不符合标准 测试电子计价秤时,电子线路会由于周遭环境状况以及周遭存在的电磁干扰而出现状况,透过检测可以看出,处于使用当中的电子计价秤,如果我们在此时接打电话,则会对其造成影响,令测量结果不准,以此令结果产生错误。 3、测试湿热时不符合标准 在电子计价秤是否符合标准的检查中,想要了解电子计价秤是否会被潮湿环境所影响,其绝缘状况如何,则需执行湿热试验,也就是把电子计价秤摆放于高温及较为潮湿之处,查看其是否能够在这样的环境当中正常使用。对于销售海鲜或者货品众多的综合市场而言,如果货物水分含量较高,则必须进行湿热测试,一旦电子称不符合标准,则会在称重时出现较大出入[2]。 三、电子衡器在制造时不合格的原因 1、设计器具时未考虑全面 有的生产厂家在设计器具过程中,并未对周遭的环境乃至设施进行考量,并未提出良好的预防措施,所以令制造的器具预防干扰的能力过差。 2、制造电子衡器选择廉价材料及设施进行制作 有些制造电子衡器的企业一味希望通过最低的投入获取最大的收益,所以在制造器具方面,仅选择了廉价的材料与设备进行制造。例如,制造电子计价秤时,称重传感器是其中最为关键的零件,有的企业则使用一些价格较低且质量不过关的传感器,令制造出的电子计价秤质量过差,测量数据失准。 3、监测制造器具时未严格执行相应标准 组装电子秤时,工人为了能够用最快的时间组装完毕,在工作环节中不够严谨,令电子衡器在质量方面无法过关,造成资源、物力、财力的浪费。 四、具有的故障 电子衡器的故障大致有两类:常见故障及特殊故障。酿成这些问题的主要原因在于设计安装不够合理,产品运用不够合理并且自然磨损等原因。产品设计安装不合理,会令电子衡器的出数两侧不一致或出数缺失。运用在恶劣环境当中的电子衡器,在运用过程里,较易在称底端或旁边缝隙内渗入沙粒,这会令计量出数不够稳定。这是因为称体内的传感器被遮蔽,受到外界压力的影响,令计量数据产生较大的偏差,此时仅需将称中的杂物去除便可。另一原因则为在安装电子衡器时操作不够规范。比如有些化工厂在检测电子衡器时,在重量低于30t时,承重结果较为精准,可是在重量大于30t时,则会出现明显的误差,检查后未发现称体内有异物,测量传感器的电压及电阻也十分正常,更换称重仪表也未发现问题,最终透过加设砝码发现,在重量达到32t时,误差则会加大,降低1t,误差则随之下降,所以检查称底时发觉,垫传感器使用的铁块阻挡了称台的槽钢,空称状态时有一条空缝,这就使得在测量小吨位时较为准确,而测量大吨位时则会出现误差。 元器件本身的不足也会令电子衡器出数不够稳定,这一故障会透过补接补偿线到激励线的方式进行处理。把四线结构加成六线能够具有加强信号、清除故障的效果。令数值不稳定的另一方面是接线盒进水,这一状况只要通风干燥则能够处理。判断这些故障的方式则为测试技术。比如通过万用表测量补偿线、激励线信号线以及屏蔽线相互间的电阻值,假如测量的屏蔽线以及信号线相互间的电阻为30欧,信号线表面压裂后短路,这一问题则能够经由更改主线进行处理。 五、计量测试技术 计量测试技术作为电子衡器维修的根本,相同的故障也会由不同原因所引发。比如在监测当中,传感器数值产生变化,排除掉电阻与传感器的原因,通过检测发觉为接线板中的压线螺丝松动而导致问题的发生,因此,这一状况仅需拧紧螺丝。在电子衡器维护阶段,传感器的零线状况较为困难。传感器的零漂会令数值失稳,但这个问题较为少见。仅通过简单的测量工具并不能判断为哪一传感器的故障,此时可以透过将分度值变小的方式进行处理[3]。将所有传感器的数值进行记录,间隔一段时间后再次进行记录,假如数值出现变化则划分到检测当中,之后测量电压及电阻,透过检测可以发现,是传感器的零漂问题,因此只要将其更换则能够解决问题。 结束语:综上所述,对于计量测试技术而言,需要不断明确电子衡器发展的趋势,不断运用先进的计量测试技术,良好处理电子计价秤计量测试的质量问题。并且,需结合时代特点,彻底更新设计理念,更新系统结构模式,才可以真正提高电子衡器产品综合质量水准,建立显著的经济效益与社会效益,真正完成可持续化的发展。 电子测试论文:电子产品包装材料的性能分析与测试 【摘 要】电子产品的包装由外包装和内包装共同组成。通常,外包装以纸箱为主,抵抗堆码和运输颠簸带来的压力;内包装由气泡膜和防潮袋共同构成,在发挥缓冲效果的同时,提供阻隔水蒸气的效用。本文通过对电子产品各层包装关键性能进行分析和日常检测,能确保其在在流通过程中发挥理想的功用,大大提高电子产品的安全性和可靠性。 【关键词】电子产品包装 纸箱 气泡膜 防潮袋 引言 在信息化极为发达的现代社会,电子产品作为其重要标志发展迅速,尤其是凝聚着最新科技的智能电子产品,如智能手机、电脑、电视遍布生活的各个角落。作为其主要构成,电子元器件在越加精密复杂的同时向着大规模集成电路发展。因此,碰撞、挤压、潮湿和静电成为电子产品贮存和运输中的安全隐患,相应的,包装的保护性能愈发重要。 包装是电子产品保护和存储介质,首要功能就是保护电子产品。因此,在电子产品的流通和贮藏过程中,包装设计应考虑以下几点:(1)需承担一定外力的碰撞冲击,防止产品外壳或芯片受损;(2)需抵抗堆码和运输颠簸带来的相互挤压,防止内容物的变形;(3)具有抵御雾、露、雨、水蒸气渗入的能力,减缓电子产品的氧化、生锈、短路等问题。 包装材料是构成产品包装的基本因素,其选择的合理与否直接关系到包装所呈现的性能。因此,科学的选材对电子产品包装具有重要意义。 电子产品的包装由外包装和内包装共同组成。通常,外包装以纸箱为主,内包装由气泡膜和防潮袋共同构成。 1 纸箱 在大型电子产品的包装中,由瓦楞纸板制成的纸箱是最为常见的外包装容器。瓦楞纸板经至少一层的瓦楞纸和一层箱板纸粘合而成,具有较好的弹性和延展性。 瓦楞纸板的楞形一般为近三角形,并列成一排,相互支撑,从而使瓦楞纸板形成一定的机械强度和抗压能力,为内容物提供保护和缓冲作用。根据楞形的设计差异,共有ABCEK五种,前四种应用最为广泛。 A型楞是最先发明的一种瓦楞形状,具有最大的瓦楞间距和高度,单位长度内瓦楞数量最少,这种形状富有一定的弹性,能发挥良好的缓冲性能,承载较大的冲击力。 B型楞与A型楞截然相反,瓦楞高度最低,单位长度瓦楞密度大,纸板表面平整,具有较高的平压强度,在外界压力下不易变形,稳定性好。 C型楞的楞高和单位长度内的瓦楞数均介于A型与B型之间,性能也介于二者之间。 E型楞的瓦楞楞薄而密,其刚性和强度、手感硬度较好。 综合以上各种楞形的特点,成箱后的抗压强度从高到低依次为A、C、B、E。在实际应用中,为了获得更高的抗压强度,通常采用两种或者三种楞形结合的方式构成三层、五层或七层的瓦楞纸板。 除此之外,瓦楞纸箱的抗压能力还与瓦楞原纸自身的特性,如原纸的定量、紧度、水分和施胶度有着紧密联系。定量即克重,克重越大、紧度越高、厚度越均匀、水分(9%~12%)和施胶量控制合理,越有利于保障成品纸箱的抗压强度。与此同时,瓦楞纸箱采用的是吸水性很强的纤维材料,即使原材料水分控制合理,但生产环境、存放环境、使用环境的高湿状态会促使瓦楞纸箱材料迅速吸湿,从而降低其整体的抗压强度。 综上所述,瓦楞纸箱的抗压性能受到多重因素的影响,对于现代企业来说,应加强该性能日常检测,通过把握力值与变形量的变化曲线,结合各影响因素,进一步完善瓦楞纸箱的质量。实际操作时可参照GB/T 4857.4-2003《包装 运输包装件基本试验》提供的方法,借助XYD-15K纸箱抗压机进行测试(图1)。 2 气泡薄膜 气泡膜是以高压聚乙烯为主要原料,生产过程中添加增白剂、开口剂等辅料,经过高温230℃挤出吸塑成型气泡的一种产品。由于气泡中充满空气,所以质轻,富于弹性,具有良好的防震、抗压、缓冲、防潮之效。 气泡膜在使用中,若包装物为电子元器件等带有尖锐边角的物品时,运输颠簸和外力装卸都可能导致气泡膜被内容物的边角戳破,从而使气泡膜的保护作用大打折扣。此种情况反映了气泡膜的耐穿刺性不甚理想,可以通过XLW电子拉力机检测材料的穿刺强度来衡量该性能优劣,为气泡膜的工艺改进提供量化数据参考。具体方法可参考GB/T 10004进行。 测定所需的穿刺强度测试装置分为两部分:钢针固定装置和样膜固定夹环,如图2。将直径为100mm的气泡膜安装在样膜固定夹环上,然后用直径为1.0mm、球形顶端半径为0.5mm的钢针,以(50±5)mm/min的速度去顶刺,读取钢针穿透试片的最大负荷。测试试片应5个以上,取其算术平均值。 3 防潮袋 对于电子产品来说,水蒸气是导致电子产品失效,无法正常运转的最重要因素。当周围相对湿度超过65%时,水蒸气会在金属表面形成一层厚度不足0.01微米的水膜,空气湿度越高,水膜的厚度越厚。空气中的CO2、SO2、NO2、H2S等气体会溶解在水膜中形成电解液,使绝缘介质的绝缘性显著下降,在金属材料表面产生化学腐蚀或电化学腐蚀。之后,由于电子产品内外存在一定的水蒸气压力差,水蒸气发生扩散,逐渐渗入电子产品的内部零件中,导致电磁性器件的绝缘率下降,发生短路,腐蚀金属材料和接触性原件的表面,影响电子器件的性能和机械强度等。因此,防潮成为电子产品包装的首要解决的问题。 防潮袋的出现有效解决了这个问题。防潮袋采用了具有一定水蒸气阻隔性能的材料对电子产品进行包装,以减缓外界水蒸气的渗入,降低湿度变化对电子产品的影响。可见,袋体的水蒸气透过性能的优劣直接关系到防潮效果能否达到预期。 影响包材透湿性的因素很多,例如环境湿度、材料亲水性与否、化学结构、结晶度、厚度、密度、添加剂、增塑剂等等。因此,在多重因素的影响下,最佳的判断方式是利用试验法直接测定防潮袋材料的水蒸气透过率,测试方法以称重法和传感器法应用最多。 称重法指的是在规定的温度条件下,在试样两侧保持一定的水蒸气压差,然后利用称重传感器或分析天平把透湿杯的重量变化“称”出来,再根据试样的面积、厚度、称量间隔时间以及试样两侧的湿度差计算出材料的透湿性能参数。称重法的应用可以追溯到1953年制定的ASTM E96,这是最早的称重法透湿性测试标准。经过数十年的不断应用与完善,称重法已经成为当今国际透湿性测试的仲裁方法。 与称重法并列而论的是传感器法,根据使用的传感器类型不同,包括动态相对湿度检定法、红外检定法和电解法。该类方法的试验环境与称重法较为一致,测试速度快,测试过程稳定,分辨率高,影响因素少,因此这类测试方法更适用于快速测定高阻隔性塑料薄膜、薄片以及含有塑料的多层结构材料的水蒸气透过性能。对于防潮袋来说,建议采用电解传感器法更为合适,仪器可选用W3/330水蒸气透过率测试系统。 电解传感器法使用电解池作为湿度传感器,设备的渗透腔被防潮袋材料试样分成一个干腔和一个湿度可控的湿腔,水蒸气从湿腔渗透通过试样进入干腔后会被载气气流携带至电解池中,由电解池测量载气的湿度并输出电信号,然后计算可得试样的水蒸气透过率。测试过程如图3、图4、图5、图6所示。 结语 随着电子产品经历新一轮的销售热潮,商品质量状态越来越多的引起人们的关注。其包装的基础性能无论对商品保质还是流通贮藏都有着十分重要的现实意义。通过对电子产品各层包装关键性能进行分析和日常检测,能确保其在在流通过程中发挥理想的功用,大大提高电子产品的安全性和可靠性。 电子测试论文:信息化电子测试技术发展综述 摘要:当前世界各个国家均非常重视本国科技的发展,把科技创新作为第一生产力,其中信息化技术的创新发展进展神速,计算机等信息化技术的发展大踏步前进。全球信息化日新月异,尤其我国信息化技术突飞猛进。电子测试技术在电子国际市场的巨大需求下具有广阔应用前景。为了适应不断发展的电子测试技术,本文对电子测试技术不断翻新的发展进行探索和综述,指出了电子测试技术的前景和发展趋势。 关键词:电子测试技术 信息化 智能化 为了保证全球信息化技术的正常运行和迅猛发展,自然要求电子测试技术也水涨船高,能够不断适应新情况的出现。除了计算机等信息化产品外,电子测试技术是保证上述电子产品安全使用的重要保证,是信息化领域正常运转的保护神,它能够渗透到几乎所有电子产品生产和使用的所有环节,其主要是通过测试电子产品的性能参数来实现其作用。伴随着新的电子产品不断涌现,对电子测试技术的要求持续提高,因此需要与时俱进的升级电子测试技术,才能保证电子产品的生产和使用。 1 市场需求分析 电子测试技术的市场需求,主要取决于当前技术水平及消费者要求。当前消费者对电子产品的需求向小体积,多功能,电池续航长等方向发展。电子产品企业为了适应当前消费者需要,将远距离无线传输,高能电池,精密小型化元件等最新技术融合到电子产品中。持续更新的技术使得电子产品功能不断强大,每一代电子产品更新需要的集成技术愈加复杂,这都将对电子测试技术的提出新的适应变化和挑战。自然,这也是电子测试技术更新的目标和动力。同样,电子产品需要更低的成本才能吸引消费者的注意,自然电子测试的成本也不能太高,电子产品和电子测试技术已融为一体,不可或缺。 2 现状分析 当前的电子测试技术为计算机集成新技术,模块化形式更为人们所接受。例如电力行业测试技术以往以多种电磁和电动式指针式仪表,铁丝和铜线互感器,单功能电子管为基础建立的测试技术。这些测试技术体积庞大,灵敏度低,精确度差,已不能适应当前社会的要求。而如今的集成化电子测试技术精准度更高,灵敏度更强以及对测试范围更加宽泛等。在信息化的大背景下,电子测试技术趋向于智能化、信息化、网络化等方向发展,可从以下方面展开讨论。 2.1 高性能智能化 电子测试技术的智能化,不仅兼顾传统感知功能,还能处理分析数据,和预测电子元件健康状态等功能,智能化系统突出的革新表现在彻底抛弃传统算法和测试模式,通过现场分析数据对电子产品进行在线、准确测试,从而达到及时对电子产品建筑状况进行测试的目的。目前测量仪器可分两种,通用仪器和专用仪器。通用仪器中,电子全测仪和水准仪逐步替代传统水准仪和测距仪;计算机辅以应用软件变得更加智能化和多功能化;多种信号发生器、分析仪及高性能光通讯设备,采用新的测试技术原理,测量准确度、时效性更为突出,现在已形成产品系列;值得一提还有全站型仪器,它将宽带矢量网络分析仪、电子侧距仪和经纬仪结合在一起,使得测试仪器功能更加全面化;仪器多功能化依赖多种仪器的结合,结合的形式有两种:一种是简单积木式,另一种是集成化。 2.2 网络化 目前我国信息化水平不断提高,多种信息的获得依赖于网络,这使得我们的工作和生活环境离不开周围的网络环境。电子测试技术的网络化就是电子测试仪器对电子产品进行测试和分析需要基于网络平台,并可有效克服带宽等障碍性因素的干扰,现正向低成本、良好操作性和强兼容性方向发展。这在传统电子测试技术是不可想象的。一个常见例证可很好解释这一特点,当前智能手机使用率可占半壁江山,其智能化加速提高,手机用户只要能够连接上网,即可通过网络登录官方网站对手机终端进行更新升级,抑或是检查本手机系统是否存在问题,存在哪些问题,手机用户在家即可完成对手机的电子性能测试。而且,在APP持续研发的良好背景下,许多手机获得自我检测功能和更新升级机会。手机用户只需在可联网的环境下就可保障电子测试技术的顺利开展,所以电子测试技术逐步具有网络化的特征。 2.3综合化 与传统电子测试方式相比,现在的电子测试技术功能更加全面,更加综合,不再局限于原来的单一功能;测试系统的能力与传统的方式相比,有了大幅度的提升;另外,对于电子产品的测试不再仅限于合格验收方面,可以从电子产品的前期预期,规划设计,生产预售,合格验收,使用维护以及报修等多个方面做到全方位的测试,这是电子测试技术测试功能综合化和测试方面全面化的体现。 3 结语 全球电子测试技术正向高性能智能化、网络化和综合化方向发展,越来越具备强大的功能,表明电子测试技术前景广阔,必将带来新的技术革命。 作者简介:李丽苹(1971―),女,河南洛阳人,本科,工程师,研究方向:关于CPU 电子测试论文:电子衡器中计量测试技术的应用分析 【摘要】电子衡器里面的计量测试技术的测量精度是极其高的,并且能够使用在很多的地方,其达到的效果也是不可估量的。因此我们在很多的地方都会使用到电子衡器的测试技术,从而使其能够发挥到它最大的用处,使计量测试得到的结果更加准确,更加可靠有效。针对这一点,本方对电子衡器中计量测试技术的应用进行了分析。 【关键词】电子衡器;计量测试;应用分析 最近几年的时间,我们国家进行电子衡器的制造的公司越来越多,他们制造的电子衡器大多都是非自动的。最开始的时候我们国家是通过借鉴其他国家的技术制造电子衡器,如今随着国家的发展富强,科技水平也在不断提高,制造电子衡器的时候已经不是单纯的采用其他国家的技术,而是自己不断研究、设计,从而发现新的、先进的制造方法,也使得其用途更加广泛,其中最具代表性的一项成果就是制造的称重显示控制器已经在世界上处于先进的地位。最近这段时间我们国家有关的一些监督管理机构对计量器具的质量进行检查的时候发现主要的一些计量器已经发展的尤为先进,其用途也是特别的广泛,测量的结果更是准确无误,当然有好就有坏,我们国家在进行电子计价秤的制造过程中,其技术水平一直难以得到提升,一批货品制造出来,其中合格的器具只占有40%-65%的比例。 1.电子计价秤存在的质量问题 1.1 对温度进行试验时不符合要求 制造抽烟电子计价秤的时候,一般会对温度进行测试,通过将其放置于高温和低温等不同的温度条件下,观察其适应环境的情况如何。我们国家规定的电子计价秤的使用温度应该在(-10~40)℃范围内和(-30~80)℃的贮藏温度内保证准确度指标,要是制造的电子计价秤不合格,那么使用的时候如果在较为炎热的夏天或是在较为严寒的冬天得到的测量结果会有很大的误差,严重影响测试结果,进而对后续的工作造成不良影响。 1.2 进行抗电脉冲串试验和抗静电放电试验时不符合要求 在通过电子计价秤进行测试的时候,电子线路会因为周边的环境情况和周围具有的电磁干扰导致发生问题,通过检验发现正在使用中的电子计价秤在我们使用的接打电话的时候,就会对其产生干扰,影响测试结果的准确度,从而造成结果的错误。 1.3 进行湿热试验时不符合要求 检查电子计价秤是否符合使用要求的过程中,要想确定电子计价秤会不会受潮湿环境的影响,它绝缘情况是怎么样的,我们就需要进行湿热试验,即将电子计价秤放置在高温度和较为潮湿的地方,观察它在这种条件下的测试其示值是否准确,从而确定它能否适应该环境条件。那些主要销售产品是海鲜的地方或者货物繁多的综合市场以及货物水分含量高的环境来讲,进行湿热试验是必不可少的,如果试验不符合要求的电子称被使用在这些场所,其货物的重量就会有很大的不同。 2.制造的电子衡器不合格的缘由所在 (1)对器具进行设计的时候没有考虑周全 比如有一些生产厂家对器具进行设计的时候,没有考虑到周边的环境以及设施等会对器具造成的影响,没有指定有效的防止干扰的方法,从而导致制造的器具的预防干扰能力较差。 (2)部分制造电子衡器的公司只会挑选最为便宜的材料和设备进行制造 部分制造电子衡器的公司只想着怎样减少投资,获取更大利益,因此在制造器具的时候,只会挑选最为便宜的材料和设备进行制造。比如:制造电子计价秤的时候,要选择其中最主要的零件“称重传感器”的过程中,一些公司就将采用那些便宜但质量不过关的传感器,从而导致制造出来的电子计价秤的质量也不过关,测量的数据不精准。 (3)对制造的器具进行检测的时候没有严格的执行有效的标准 比如:在电子秤的组装的过程中工人的为追求最快的组装速度,而出现工作不严谨,以致制造的电子衡器质量也不能过关,浪费资源,浪费财力、物力。还有一些人将不合格的电子称使用在现实生活中,导致出现更大的问题。 3.使用电子衡器过程中发现的故障问题 通常情况电子衡器的故障主要表现在两个方面:常见故障、特殊故障。引起电子衡器发生问题的因素如下: (1)进行器具的设计的时候没有考虑周全、将器具应用在实际的时候中操作有误、周边环境的变化等。 比如:设计电子汽车衡,以及在安装使用电子汽车衡的时候,将其使用在煤场、料场等,有可能会把煤块、砂石等坚硬物抵在在称底,以至于测量的时候数据不精准。 (2)制造电子汽车衡过程中操作错误。 对化工厂选用的电子汽车衡进行称量时我们知道,小于30t的物品的称量数据误差非常小,但是称量物品多于30t时,就会出现(1~5)t的误差,测量时称台下没有其他干扰物,传感器正常,更换掉称重显示装置,问题依旧存在,仔细查找之后发现称台下面垫传感器的地方有一厚约10cm的铁块,顶在槽钢内缘,空称的时候有间隙存在,以至重量小的物件能够准确测量,较重的就会有误差。 综上所述,要想使电子衡器能够准确可靠的长时间使用,则应该确保周边环境的良好,操作必须认真执行使用说明,做好电子衡器的日常维护保养工作。 4.解决电子衡器的一些问题过程中采取的计量测试技术 计量测试是发现电子衡器的一些问题的最简单的的方法,影响因素不一样,但也可以造成一样的问题,因而在这里作者进行了简单的介绍: (1)由于传感器接线线制的不合适(4线制改维6线制即可)、接线盒受潮或进水会引起电子秤示值不稳。 (2)对称重站用到的电子汽车衡进行检查发现,检查快完成的时候,两个传感器的示值不同,对其进行仔细检查发现不是传感器、电阻等造成的问题,而是因为在接线板处出现虚接,所以测量开始前必须先检查连接情况是否良好,只有基础工作做好了,后边的工作才能更好地顺利进行,问题也就更容易解决,也就会减少许多不必要的工作量的出现。 (3)对电子汽车衡进行检查的时候,传感器出现零漂问题是最为麻烦的事情,在用的电子汽车衡进行检查的过程中,我们可以知道是由于传感器出现零漂会导致测量结果的错误,但是零漂不会经常出现,它是随机发生的,不确定的,因而仅仅通过测试工具做检查的工作是不够的,是不能检查出实际的问题到底在哪里,为此应该选取变小分度值来进行测量,观察各个传感器的数据并进行记录,通过一段时间统一标准砝码的测量记录发现哪一个传感器数据不同,那么就应该把该传感器当作重点检查对象,之后对它们的电阻以及电压变化进行检查,经过长时间的检查排除,我们知道了出现问题的传感器,然后换了新的传感器,最后发现不在发生零漂的问题,整个器具也能够正常准确的进行工作。 5.总结 不管怎么说,这些年来,我们国家的电子衡器的制造水平有了质的发展,在世界上也占有一定的地位,所以,在制造过程中我们更应该高度重视各方面的影响,提高测量的准确度,减小误差,同时也应该注意进行工作人员是否敬业,进行严格的监控,制定一系列合理的工作制度,按照要求进行,同时也要加强工作人员专业知识的学习,从而使他们在进行检查工作的时候减小错误率,当我们对各方面的因素进行管理改善之后,我想我国制造的电子衡器会更加优良,测量结果会更加准确,外界因素对其的影响也将会降到最小,如此其他后续的工作也将能够更加顺利地开展,从而使我们国家电子衡器的制造水平更加先进,处于引领地位。
高压电气试验设备探讨:分析高压电气试验设备的现状及其技术改进 摘要:分析高压电气试验设备的现状可以从高压电气设备的具体运行情况为出发点来进行检验测试,这非常有利于高压电气设备问题的发现,进而通过对问题的及时处理保证高压电气设备的正常运行。本文就通过对高压电气试验设备的现状以及其改进措施进行简单的研究与分析,寻找其问题所在,进而对其更行改革,力争实现高压电气试验设备的本质提升。 关键字:高压电气;电气试验设备;电力系统; 高压电气设备的试验工作就是通过一定的技术方法对设备的的绝缘性能、绝缘程度、以及电气设备的运行情况进行简单的试验。比如,在有一定的技术能力下对变压器的试验工作,可以从其吸收比与极化指数的指标来试验,还可以对其空载以及负载的损耗程度来试验等等,这些变压器的试验项目都离不开高压电气试验设备的辅助进行。下面就对电气设备的要点概述以及对其当下的运行状况进行简单的探讨。 一、对高压电气试验设备的测试概述 高压交联动力电缆、电力变压器、电力互感器、以及发电机等等都是电力系统中担任着重要角色的高压电气设备,只有它们安全可靠的运行才能保证工厂生产的正常秩序,而一旦它们出现故障就会给正常的生产运营甚至国家经济带来不可避免的经济损失。在电力系统设备的运行中,绝缘故障是发生次数最多的事故,因此,我们必须把它作为电力系统设备检测的重点项目来进行定时期的检测。对绝缘性能的检测方法有两种:离线试验与在线监测。简单来说,在线监测是通过对设备绝缘性能的勘测数据进行一定的积累,在监测过程中要对系统的运行进行一定程度的协调。而离线绝缘检测是指在设备在无电状态下就可以进行,目前我国的绝缘检测都是通过离线检测来进行的。 二、高压电气试验设备的现状 1.高压程控电气试验车的运行现状 高压程控电气试验车是通过将改造过的中型客车作为其运作的支撑载体,它的设备测试系统被固定在其载体中型客车上,这个装置很大程度上提升了设备的试验简便度,可以很方便的将其运载至某试验地点并对设备进行非常便捷电气试验。这种中型客车承载的试验设备一般都是使用国外的试验设备产品,它包括了客车前体的端头测试单元,还包括了数据通道、测试通道等控制单元,它的运作使得我们的设备试验可以随时随地的去测试。另外,在进行测试时,我们可以采用电缆来做媒介,将需要进行测试的设备通过电缆相连,同时,启动试验设备,与此同时可以将测试的结果进行简单的记录。一般来说,高压程控电气试验车是一种自动化的试验测试设备,这使得其在操作时省略了很多中间步骤,简化了其运作程序,但是由于其价格比较昂贵,使得其在国内的企业中还没有实现普及。 2.常规试验设备的现状 目前,我国的高压电气试验设备还未完成更新与改善,所使用设备仍然是传统的试验设备,它不能自动操作完成对设备的试验工作,同时,其体积占用非常大,也很不方便进行携带转移,因此,它在对设备的试验工作上存在很大的局限性,另外,它还存在一个最重要的缺陷,那就是它不能将试验检测后的相关数据输送至计算中,所以,通过计算机程序来对测试结果进行数据处理是不可能的,这将大大的增加了设备试验的工作繁琐度,对提高工作效益有很大的妨碍作用。 其次,由于高压电气试验设备不能自动化的进行设备的试验工作,因此,必须通过手工来对其进行设备试验控制,与此同时,还需要工作者通过自己的工作经验去判断设备试验的结果是否符合标准。这无疑增强了对设备测试工作人员的工作要求。如果由一位经验不丰富的工作人员操作,很可能会由于对试验结果判断失误而导致更大的试验误差;而在实际设备试验时,试验的数据结果不能持久的保留,如有需要保留的数据就必须通过人工来进行记录,这不仅会增加人工记录的复杂性,还加大了查询数据的困难性。基于目前状况,只有通过对传统试验设备的改进来增加工作效率。[1] 三、对高压电气试验设备的试验分析与改进措施 1.首先,是工频交流试验系统的分析。工频交流试验系统也是一种设备试验系统,它由电源控制器、升压变压器、调压器以及保护球隙装置等构成。其中,电源控制器是控制整个试验设备启动与关闭的开关闸门。升压变压器主要是用来升高电压的,将电压按照被试验设备所需电压来进行适当的升压。而调压器则是用来调节工频交流试验系统在工作时所需要的电压大小以及电压升降速度的。作为保护装置的球隙测压器则是为了保护被试验设备的电压安全。在这种高压电气试验设备中也存在一些缺点,这就使得高压电气试验设备在无形中增加了不少程序,使得测试过程非常繁杂,而且这种电气试验设备占地面积比较大,对现场试品的测试具有非常大的局限性。[3] 2.其次,是对直流耐压的试验系统进行分析。在高压发生器出现的早期,我国一般是采用工频高压器来制造直流高压。这种直流高压发生器的体型庞大,对高压的稳定性能较差,而且纹波系数太高效率又太低,由于其不能满足生产需要已经被淘汰了。现在出现了一种工频倍压整流高压发生器,它不仅操作方便运行电路简单,而且其承受高压能力强,发生故障的几率非常低,在原有基础上很大程度上降低了其工作局限度。而在实际的工作试验时,由于这种试验设备提供的是工频倍压,所以它在闭环工作中是没有任何反馈信息的,这很不利于工作人员对其工作过程的有效监控,这无疑增加了工作的被动性;同时,这种工频倍压整流高压发生器的高压过载稳定性较差,在实际的试验工作中,如果电压过载而其继电器控制回路的保护又过慢,导致试验设备的安全性能太差,不能保证设备每时每刻的正常运作,这对试验工作也会产生大大的影响。 基于我国电气试验设备中存在的缺陷,我们必须要采用适当的、切实可行的方法去改进,从而改造出更有效率的电气试验设备来为我们所用。随着计算机技术的日益更新与普及,我们可以考虑以原有的常规试验设备为基础,研制一款具有处理数据软件的机器设备,并将设备连接在传统试验设备与计算机处理数据端口中间,使其能够更有效率的工作。这种革新为试验设备的数据处理功能进行了改造,规避了先前对数据处理的复杂性与困难性,极大的提高了传统试验设备的工作效率。[2] 综上所述,通过对多种高压电气试验设备的现状以及其技术的改进进行分析,不同的电气试验设备都有不同的优势与缺点,我们必须清晰的了解当下高压电气试验设备的状况以及需求方向,进而去改进、去革新,才能为高压电气事业更好的发展去思考、去努力、去奉献。 高压电气试验设备探讨:高压电气试验设备现状分析及技术改进探讨 【摘 要】高压电气试验作为正确分辩设备运行状态、绝缘性能的重要方式,在变电站试验中,必须对高压电气设备进行及时性检测。从实际试验设备来看,高压电气试验设备作为高压电气检测的重要操作方式,不仅可以对变电站高压电气设备绝缘状态、性能进行检测,同时还可以发现隐蔽问题。本文结合我国高压电气试验设备,对变电站高压电气试验设备使用状况以及技术改进进行了简要的探究和阐述。 【关键词】高压电气;变电站;电气试验设备;技术改进 随着人类用电需求不断增加,高压电气设备得到了广泛应用。为了保障高压电气试验,在适时检测电气设备的同时,根据变压器试验项目,不断完善极化指数和吸收比试验、电容和介质损耗试验、直流泄漏试验、极性变比试验、负载损耗和空载损耗试验、分接开关过渡时间过渡电阻试验、耐压交流试验、变形绕组、变压器油试验以及局部放电试验等相关辅助试验。因此,在变电站高压电气试验中,必须根据试验设备现状,在优化技术改进措施的同时,保障高压电气试验成果,提高变电站供电水平。 1 变电站高压电气试验设备使用现状 1.1 变电站高压程控电气试验车 结构改造的中型客车作为高压程控电气试验设备的重要载体,测试系统通常在客车内部,在方便变电站测试地点的同时,对变电站电气进行电气试验。在电气设备试验车中,中型客车试验设备采用国外试验产品,在前端单元测试、通道控制单元测试以及数据通道测试中,进行变电站测试。 在变电站测试中,通过电缆,将变电站测试设备、电缆有机联系起来,当测试设备启动后,通过分析试验结果,进行变电站高压程控试验记录。由于高压程控电气试验车属于自动化试验设备,在操作中,不仅省略了试验流程,同时还具有操作简单方便等特点;由于价格昂贵以及自身因素影响,导致程控高压电气试验不可能在供电单位普及。 1.2 变电站常规试验设备 由于技术条件限制,我国大部分变电站单位让然采用传统试验设备,由于携带不便、体积庞大等特点,在没有和计算机连接的接口时,变电站电气试验数据不能进入计算机系统,缺乏相关软件精确分析;因此,对高压自动化测试功能造成了很大的影响。另外,由于传统电气试验设备需要人工操作,在操作过程中,通过自身经验判定试验数据准确性;对于缺乏经验的变电站经验人员,由于操作水平不同,很多操作流程存在误差,导致高压电气试验结果出现更大误差,在试验数据不能长期保留的同时,必须进行人工记录,不仅增加了常规试验操作工序,同时对对记录结果查询也造成了困难。在高压电气试验支付能力有限时,由于不可能淘汰机械设备,只能通过强化改进方法,让传统设备接近高压电气试验。 1.3 变电站常见电气设备 1.3.1 直流电阻测试 直流电阻测试又称变压器线圈直流电阻测试,在判定变电站线圈内部接头、线圈接头和引线、引线和分接开关焊接质量时,掌握载流部分以及分接位置短路、开路情况。在变电站试验中,测量仪器通过变压器线圈电阻电桥法,对低于100欧姆电阻的线圈采用双臂电桥(凯尔文电桥)的方式,进行试验;当电阻值大于100欧姆电阻时,使用单臂电阻(惠斯登电桥)的方式进行试验。在测量方法中,直流电阻线圈测量一般在上接线引线端,在掌握分接开关直流电阻的同时;对于有中性点的测量,必须引出相应的直流电阻测线;没有中性点的测量,引出直流电阻端测线。 在电桥使用中,为了保障电气试验顺利进行,必须接好桥壁4根接线,2根电压接线端紧靠线圈外侧,另外两根电流接线接在变电站变压器线圈内侧,从而增强常见电气试验测量准确性。在电桥使用中,通过先打开电源开关,在一段时间后再进行电桥检流计接通,根据变电器检流计偏转方向以及直流电阻测试仪工作原理(如图1),让电桥始终处于平衡状态。当电气试验检流计出现正负速度偏转,测试值和方向变化有关联时,通过调节变电站数值旋钮或者 倍率开关等方式,保障检流计平衡。在测量过程中,由于线圈属于较大的电感性元件,电桥内部电源不断向电感器元件充电,一段时间后才能稳定,为了保障电阻值精确,必须在稳定后再读取。 1.3.2 变压器变比测量 在变电站变压器变比测量中,必须验证变压器电压交换值稳定性,在达到设计值,根据开关接线引出线位置,判定变压器是否存在短路现象。在仪器使用中,通常使用QJ35型电桥、电压表比较法、计算机控制式、比数字式电桥更加多功能的电桥进行试验。 在电压表测量中,当变压器一次性加入380v电源时,通过三相控制开关方式以及接线原理(如图2变压器接地原理图),在某线间接入电压表,进行路线电压测量;当变压器再次接入电压表时,通过测量相应线电压,闭合开关后,再进行数据读取,经过换算,得到变压器变比。 2 高压电气试验设备改进方案 为了增强变电站使用效率,必须根据变电站电气设备缺陷,在改进技术方案的同时,增强电气设备服务力度;根据计算机网络技术快速发展,在日常设备使用中,开发高压电气设备软件,在做好传统设备与计算机接口连接的同时,从根本上增强变电站工作效率。在这个过程中,试验人员必须根据工作时间,掌握系统流程;在变电站试验的同时,将相关数据录入计算机软件,对相关结果数据进行统筹分析。 当前,系统软件环境主要有:Microsoft Visual Basic、Microsoft Access、Windows XP;硬件环境主要有:CPU33MHZ,以16寸彩进行显示,硬盘为320GB、激光打印机、针式打印机以及不同类型的喷墨打印机。系统功能包括:数据录入、测试报告打印、数据管理存储、数据比较分析以及数据显示报告程序。 在变电站系统中,根据通用性数据测试结构,保障数据库结构始终和现场常规组织吻合。以站所名称为第一级牵引,以运行编号、设备类型的方式进行第二级牵引,以检测年月为第三级牵引,进行变电站存储管理。在通用数据库结构中,为了方便扩充管理的,以站为一单元,在数据独立性增强的同时,降低局部损失对数据造成的影响。 在数据库建立中,根据变电站数据库特点,同类设备采用库中记录的形式,一个项目使用若干字段。在常规试验设备电气测试中,通常使用手动录入的方式,对原始数据进行存储、换算。分析、管理、比较,从而保障设备试验结果,以及同类设备不同识别的试验结果,在全面分析后,根据变化趋势,保障被测设备合格。为了积累电气试验资料,在跟踪电气设备性能的同时,建立对应的管理方案,保留最新测试检验成果,作为管理人员比较分析电气设备性能的参考,在归档后再进行打印。 3 结束语 根据变电站发展情况来看,高压电气相关设备生产和世界先进水平还有很大差异。在现代化高压电气试验设备中,由于常规试验局限,经济能力越来越不能适应经济发展要求。因此,在实际高压电气试验中,必须根据实际情况和已有资源,进行技术改进,减少劳动力,在保存试验结果的同时,充分吸收国内发展技术,进行开拓创新让试验结果更加精确可靠,从根本上增强试验经济效率。 高压电气试验设备探讨:探析高压电气试验设备现状及技术改进 摘要:随着我国的经济快速发展,人们对生活要求的大幅度提高,电源应用量大幅度增加,带来了前所未有的压力,高压电试验又是确保电力传输的安全的最有效措施。本文从常规电气试验设备、高压程控试验车、电气试验设备常用的试验方法三方面对高压电气试验设备现状进行分析,探讨高压电气试验设备的技术改进,从而达到为电力系统高压电气设备安全运行保驾护航的目的。 关键词:高压电气;电气试验设备;现状;技术;优化 前言 对于电力系统来讲,高压测试是非常关键的一项活动,在开展测试工作的时候,要切实的结合相关的规定来设置,及时排除安全隐患,在试验中,必须严格遵守《电业安全工作规程》,杜绝各项违规操作,确保试验工作安全顺利地完成。 1.高压电气试验设备现状分析 1.1 常规电气试验设备 目前,我国大部分的高压电气试验设备为常规试验设备。在自动测试功能方面,这些设备则是无法完成;且此类设备体积庞大、苯重、不方便携带,常规设备还有一个最大的缺陷是不具备连接计算机的接口、试验数据也无法直接输入计机中,显然也不能应用分析软件对数据进行分析。此外,传统试验设备需要人工操作,缺少丰富经验的操作人员,在试验的过程中极容易出现差错,最终致使试验结果出现较大偏差。最为严重的是,不能对常规设备所测得的试验数据进行长久保存,只能采用人工记录的方法;在查询记录时,也存在着较大的困难。目前国内大部分电力企业因资金不足,立即将常规试验设备进行淘汰不太现实。因此,只能对传统的常规设备加以改进,才能使其与目前高压电气试验要求相适应。 1.2 高压程控试验车 对中型客车进行改造后,将高压电气试验系统安装在客车上,这样就可以在最短的时间内赶到试验地点开始电气试验。试验车当中的设备多为技术先进的产品,试验系统包括了数据通道、测试前端单元及控制通道测试单元等,方便进行各项试验。在使用高压程控试验车测试电气设备时,需要与电缆等被试设备相连,但不需要人工记录测试的结果;试验车是一种自动化设备,不需要复杂的操作;但其主要的不足是价格昂贵,这对于国内一般的电力企业来说,是难以支付的,所以目前还不能得到普遍的应用。 1.3 目前高压试验常规项目及方法 1.3.1 直流电阻试验 直流电阻试验它是一种非破坏性试验。它的主要作用在于对各种电气设备导电回路的线圈、引线、接头、开关触头、分接开关及接头焊接的质量进行判断,并检测分接开关的载流部分或各分接位置是否出现了短路及开路现象。测量方法如下:将被测设备的直流电阻串入直流电桥引线端。应用双臂电桥测量大功率变压器这种电抗大电阻小的设备时,要将四根测量引线都接好,尤其是两根电流线要接得很紧,电压线的极性要与电流线的极性一一对应,以便提高测量的准确性。 1.3.2 介损试验 介损试验它也是一种非破坏性试验。介损试验的方法如下:根据现场测量需要,选择专用介损测量电桥和合适的接线。正接线:将介损电桥高压线屏蔽及芯线CX接到被试设备的高压端,被试设备的低压端接入电桥芯线CN;反接线时,被试设备的低压端接入电桥线芯CX。介损试验是目前检测高压电气设备绝缘介质老化、潜在绝缘缺陷的重要常规技术手段。 1.3.3 直流耐压试验 直流耐压试验它是一种破坏性试验。老式的直流耐压试验的试验方法如下:一人接线、一人查对,需确认接线没有出现错误之后,才可以进行试验。微安表处在高压端接线时,引线需要有良好屏蔽以消除杂散泄漏电流的影响。如无专用的直流耐压试验装置,当被试物电容量较小时,可采用滤波电容器与被试物并联。在可控硅整流装置当中,应注意整流管承受的最大电压不应超过整流管电压反峰值的一半。如采用硅管作为倍压整流,还要注意保持硅管极性正确。 用新型专用直流耐压试验设备取代老式试验设备,目前多数企业已能承受其费用。 1.3.4 交流耐压试验 交流耐压试验也是一种破坏性试验,它是鉴定电力设备绝缘强度最有效和最直接的方法,是预防性试验的一项重要内容。此外,由于交流耐压试验电压一般比运行电压高,因此通过试验后,设备有较大的安全裕度,因此交流耐压试验是保证电力设备安全运行的一种重要手段。 在工频条件下,由于被试品电容量较大,或者试验电压要求较高,对试验装置的电源容量相应的也有较高的要求,传统的工频耐压装置(交流耐压试验变压器)往往单件体积大,重量重,不便于现场搬运,而且不便于任意组合,灵活性较差。 便携式交流工频耐压仪(由干式试验变压器、控制箱两部分组成)体积小,重量轻;,结构简单、可靠性高;可方便在现场恶劣环境下使用。 对于电容量较大的交联聚乙烯绝缘电力电缆(XLPE),选用变频电源、励磁变压器、电抗器、分压器组成变频串联谐振试验装置。该装置体积小,重量轻,已得到了广泛的应用。 此外,常用的绝缘电阻试验对被试设备有明显的贯穿性绝缘缺陷时比较有效。 2.优化高压电气试验设备技术 根据上述分析可发现,目前的电气试验设备还存在一定的缺陷,要弥补这些缺陷,必须对高压电气试验设备的技术加以优化和完善。而试验设备车的成本过高不适合用于当今我国的社会需求,所以,要想优化高压电气试验设备技术,并取得成就,就要结合设备的成本进行综合考虑。因此,通过实践经验和对高压电气试验设备技术的研究,发现将计算机技术运用到试验设备当中不失为一种良好的解决方法。以常规设备作为基础,开发管理电气设备的系统软件,设置好设备连接计算机的接口,以使试验的工作效率能够提高。管理系统的功能主要是让操作人员能够根据系统提示来完成试验工作,降低了人为操作可能导致的误差;管理系统还能将试验的数据输入到计算机当中,同步完成分析测试结果的工作。此管理系统的数据模型结构为通用版的测试结构,这一结构与常规的现场组织方式相符合。第一,一级的索引为站所名称,二级索引为电气设备的名称,三级索引为检验电气设备的日期,以上三种等级均采用存储式管理。在设计系统的过程中采用了通用版的数据组织结构,使之便于扩充与管理,且将一个站所作为独立的单元,使之不会受到其他站所的影响;因此实验数据具有较强的独立性,避免了因局部受损而丢失所有数据,维护电气设备的工作也将变得更方便。在建立数据库时要遵循以下原则:每一个变电所、发电厂需要建立起一个独立的数据库,在数据库中使用一条记录来存储相同类型的设备试验结果;在一条记录中采用若干字段记录一个试验项目的测试结果。在运用常规的试验装置测试电气设备的运行状况后,以手动的方式将试验数据输入到计算机当中,管理系统就可以比较、分析、管理、换算及存储原始的试验数据,这样一来,不仅可以对历次的测试结果进行对照分析,还可以对照分析不同相别或同类设备测试的结果。在对变化趋势及规律进行总结后,得出的结论能够作为判断被测电气设备运行是否正常的标准,并为运行人员及试验人员的分析工作提供参考。此外,为了能够将资料累计起来,对电气设备所具有的性能进行跟踪监测,一定要建档管理测试结果;要将最新测试的结果保留下来,以供对比或打印。 3.结语 现在的电力系统越来越发达,传统的高压电气试验设备已经无法满足方便使用的需求,所以对技术的优化是势在必行的。在使用传统的试验设备的基础上,不断的进行新技术的开发和新型设备的研制,逐步的淘汰传统的试验设备,这样电力系统的正常运行才可以得到保障。而降低现有的高端设备的成本也是未来发展的一大重点,所以对现有的常规电气试验设备加以利用,并设计出完善的软件管理系统,不但可以在节约投资成本,也可以使高压电气试验设备测试的结果更准确,从而使高压电气试验设备的工作效率得以提高。 高压电气试验设备探讨:高压电气试验设备现状分析及技术改进 摘 要:高压电气试验设备可以对高压电气设备的运行状况进行检验,有助于及时发现其中问题,从而保证高压电气设备正常地运行。文章对变电站高压电气试验设备的现状进行简单的分析,然后探讨技术改进的相关问题。 关键词:高压 电气试验设备 技术改进 高压电气试验具体就是试验设备绝缘性能的好坏以及设备的运行状态等,如变压器试验项目很多,一般有能力的情况下有以下项目:吸收比和极化指数的试验、介质损耗和电容试验、直流泄漏电流试验、变比、极性试验、空载损耗和负载损耗试验、直流电阻试验、分接开关的过渡电阻和过渡时间以及波形试验、交流耐压试验、绕组变形试验、变压器油试验、局部放电试验等,这些试验需要试验设备进行辅助。 1 概述 对于变电站来说,高压电气设备应该进行适时的检测,从而保证它安全稳定的运行,从目前来看,高压电气试验设备是检测高压电气设备的主要工具和手段,它可以对高压电气设备的性能、绝缘状态等进行检测,及时发现隐性的问题,这符合变电站坚持以预防为主的要求。下面先简单介绍高压电气试验设备的现状,然后探讨相关的技术改进措施。 2 变电站高压电气试验设备现状 2.1 高压程控电气试验车 高压程控电气试验车的载体主要是改造完成后的中型客车,其测试系统固定在客车上,可以很方便地到达试验地点并进行电气试验。中型客车中的试验设备大多使用的是国外的试验产品,产品主要包括前端测试单元、测试通道控制单元以及数据通道等,可以十分方便地进行各种测试。在进行各种测试时,可以使用电缆,使需要测试的设备以及电缆相连,启动测试设备后就可以将试验的结果进行记录,由于高压程控电气试验车是自动化试验设备,它就省略了很多其它的步骤,在操作上也十分简单,但是它也有着自身的缺点,即价格昂贵,对于一般的供电单位或者企业来说都支付不起,因此,还没有得到普及。 2.2 常规试验设备 我国目前大多数高压电气试验设备所采用的是传统的试验设备,它不能完成自动化测试功能,并且由于体积较大,携带也很不方便,更重要的是,它还没有和计算机相连的接口,其试验数据不能传送到计算机中,当然也不能使用相关软件进行分析。另外,传统的试验设备需要人工进行操作,并且运用自己的经验去判断试验数据是否合格,对于那些经验不太丰富的试验人员来说,可能由于操作中的误差或者经验的缺乏而最终使结果出现很大的偏差,更严重的是,试验的数据不能长久地保留,如要保留也需要进行人工记录,这也加大了查询记录的困难性。由于大多数企业的支付能力有限,想立即淘汰这些设备是不太可能的,只能通过改进的方法使传统的设备更加适用于高压电气试验。 2.3 常见电气试验 2.3.1变压器线圈直流电阻测试(简称为直流电阻测试)作用:判断线圈内部接头、引线与线圈接头、分接开关与引线的焊接质量,分接开关各个分接位置及载流部分有无开路和短路情况。 测量使用的仪器:测试变压器线圈直流电阻采用电桥法,对于小于100电阻的多采用双臂电桥,也称为凯尔文桥;大于100电阻的采用单臂电桥,又称惠斯登电桥。 测量方法:测量线圈的直流电阻应在引线端上接线,测出分接开关上所有位置上的直流电阻,如有中性点引出端测线直流电阻,无中性点引出端测线直流电阻。 注意事项:1)使用电桥时首先要接好桥臂的四根接线,两根电流接线端要接在变压器靠线圈侧即内侧,两根电压接线端要接靠线圈外侧,这样可以提高测量准确性。2)在使用电桥时要先打开电 源开关,经过一段时间后再接通电桥的检流计,然后根据检流计偏转的方向来平衡电桥,否则电桥很难调平衡。如果掌握检流计正、负偏转的速度、方向与测试准确值大小变化的关系,就能很快调节倍率开关或调节数值旋钮将检流计调到平衡。3)由于线圈是一个较大的电感性元器件,测量时电桥中电源向它充电,经一定的时间后才会稳定,所以要读取稳定时指示的电阻值。 2.3.2 变压器变比的测量 测量变比的目的:验证变压器的电压变换是否符合规定值,达到设计值;开关各引出线的接线是否正确,可初步判断变压器是否存在匝间短路现象等。 测量使用的仪器:电压表比较法、电桥法(如:QJ35型电桥)、新型的、电脑控制式的、多功能的变压器变比数字式电桥。 测量方法:电压表法。1)在变压器一次侧加入380V电源,用三相开关控制,并在某线间接入一电压表测其线电压;在变压器二次侧接入一电压表,测其相对应线电压,合上开关后两块表同时读数,得出的数值需经换算,换算后的数值为变压器的变比。2)换算的方法为以低压侧测试值为标准值,换算成二次侧相当于400V时一次侧的读值,此时的读值就是变比。变比的误差为:测试的高压值减去标准值的差值,再除以标准值约百分数则为此档变比。 3、高压电气试验设备的改进方法 通过对高压电气试验设备的现状分析,了解到试验设备还存在很多缺陷,因此,需要采取可行的改进方案,能够更好的完善高压电气试验设备功能,结合相关的计算机技术,实现自动化操作,从而有效的提高工作效率。系统的主要作用是对试验工人进行提示操作,能够自行的将检测数据自动记录到计算机系统当中,并自行分析结果。这就要求配备相应的硬件设施,如喷墨打印机、针式打印机等。对数据的分析要求计算机有MicrosoftVisualBasic,MicrosoftAccess等系统软件。按照系统功能进行划分,可以划分为数据录入程序、数据存储管理程序、测试报告显示程序、数据分析比较程序、检测报告打印程序。这种系统主要是将站所名称作为一级牵引,设备的名称作为二级牵引,把检测日期时间作为三级牵引。采用这种结构能够方便数据的扩充和管理,数据比较独立,即使地方数据丢失也不会对其他站点的数据造成影响,便于维护。 在建立数据库时,要求每一所变电站建立一个数据库,配备多台设备,每个测试项目进行不同的记录。使用常规的高压电气试验设备进行试验时,对测试收集到的数据通过试验工人手动记录到计算机系统中去,有计算机系统对数据进行结果分析和储存。计算机根据以前的数据变化规律和趋势,将分析结果提供给试验工人。另外,为了积累更多的测试资料,持续监测高压电气设备的运转情况,对于测试实验的结果要建立档案,保存到数据库中,更新数据库,扩充数据库数据资料。能够随时的将资料打印出来便于实际分析。数据资料的内容主要包括了主变压器、电压互感器、电流互感器、真空断路器、少油断路器、电抗器、电容器、氧化锌避雷器等测量的数据。 对于上述电气试验设备的缺陷,需要采取切实的改进方案,从而使电气设备更好地为我们服务,由于计算机的相关技术日益成熟,在常规设备的基础上可以开发一款高压电气设备的管理软件并设计好传统设备和计算机相连的接口,从而有效地提高工作效率。系统完成的主要功能是试验人员在工作时按照系统的提示进行操作,在试验的同时将相关数据实时地录入计算机中,并对结果进行分析。 本系统采用通用测试数据库结构, 使其符合现场常规组织方式, 首先以站所名称为第一级牵引, 设备名称(运行编号+设备类型) 为第二级牵引, 按照检测的日期( 年+ 月) 为第三级牵引进行存储管理。采用这种通用测试数据库结构, 便于管理和扩充,而且以站所为一单元, 与其它站所无关, 数据独立性较强, 减少因局部损坏引起的数据丢失, 维护起来十分方便。数据库的建立按如下原则进行, 每个变电所建立一个数据库, 一台或同类型几台设备占用库中一个记录, 一个测试项目占用记录中若干字段。当用常规试验设备对高压电气设备进行测试后, 测试数据采用手动录入计算机方式, 管理程序能对原始测试数据进行换算、存储、管理、分析、比较,既可以对照该设备历次试验结果,也可以对照同类设备或不同相别的试验结果, 根据变化规律和趋势,经全面分析后作出判断,以判断被测设备是否合格,供试验人员及运行人员分析参考。为了积累资料,跟踪监测电气设备的性能,测试结果要建档管理,要保留最新水平的测试结果, 供管理人员比较分析电气设备的性能,并且档案库可随时进行打印。管理测试数据内容包括主变压器、电流互感器、电压互感器、少油断路器、真空断路器、电容器、电抗器、氧化锌避雷器等,系统对这些设备分门别类的进行处理。 4 结语 对于现代化高压电气设备的试验来说,常规试验已经不能满足需要,但由于经济能力的有限也不能立即淘汰这些设备,因此,使用较少的钱去对其进行改进,使得试验的结果更加准确,这也一定程度上可以减少所需要的劳动力,并且很好地保存好试验的结果,最终提高试验的工作效率。 高压电气试验设备探讨:高压电气试验设备现状及技术优化 摘要:本文从常规电气试验设备、高压程控试验车、电气试验设备常用的试验方法三方面对高压电气试验设备现状进行分析,探讨高压电气试验设备的技术优化,从而达到为电力系统高压电气设备安全运行保驾护航的目的。 关键词:高压电气;电气试验设备;高压程控试验车;现状;技术;优化 1.高压电气试验设备现状分析 1.1 常规电气试验设备 目前,我国大部分的高压电气试验设备为常规试验设备。在自动测试功能方面,这些设备则是无法完成;且此类设备体积庞大、苯重、不方便携带,常规设备还有一个最大的缺陷是不具备连接计算机的接口、试验数据也无法直接输入计机中,显然也不能应用分析软件对数据进行分析。此外,传统试验设备需要人工操作,缺少丰富经验的操作人员,在试验的过程中极容易出现差错,最终致使试验结果出现较大偏差。最为严重的是,不能对常规设备所测得的试验数据进行长久保存,只能采用人工记录的方法;在查询记录时,也存在着较大的困难。目前国内大部分电力企业因资金不足,立即将常规试验设备进行淘汰不太现实。因此,只能对传统的常规设备加以改进,才能使其与目前高压电气试验要求相适应。 1.2 高压程控试验车 对中型客车进行改造后,将高压电气试验系统安装在客车上,这样就可以在最短的时间内赶到试验地点开始电气试验。试验车当中的设备多为技术先进的产品,试验系统包括了数据通道、测试前端单元及控制通道测试单元等,方便进行各项试验。在使用高压程控试验车测试电气设备时,需要与电缆等被试设备相连,但不需要人工记录测试的结果;试验车是一种自动化设备,不需要复杂的操作;但其主要的不足是价格昂贵,这对于国内一般的电力企业来说,是难以支付的,所以目前还不能得到普遍的应用。 1.3 目前高压试验常规项目及方法 1.3.1 直流电阻试验 直流电阻试验它是一种非破坏性试验。它的主要作用在于对各种电气设备导电回路的线圈、引线、接头、开关触头、分接开关及接头焊接的质量进行判断,并检测分接开关的载流部分或各分接位置是否出现了短路及开路现象。测量方法如下:将被测设备的直流电阻串入直流电桥引线端。应用双臂电桥测量大功率变压器这种电抗大电阻小的设备时,要将四根测量引线都接好,尤其是两根电流线要接得很紧,电压线的极性要与电流线的极性一一对应,以便提高测量的准确性。 1.3.2 介损试验 介损试验它也是一种非破坏性试验。介损试验的方法如下:根据现场测量需要,选择专用介损测量电桥和合适的接线。正接线:将介损电桥高压线屏蔽及芯线CX接到被试设备的高压端,被试设备的低压端接入电桥芯线CN;反接线时,被试设备的低压端接入电桥线芯CX。介损试验是目前检测高压电气设备绝缘介质老化、潜在绝缘缺陷的重要常规技术手段。 1.3.3 直流耐压试验 直流耐压试验它是一种破坏性试验。老式的直流耐压试验的试验方法如下:一人接线、一人查对,需确认接线没有出现错误之后,才可以进行试验。微安表处在高压端接线时,引线需要有良好屏蔽以消除杂散泄漏电流的影响。如无专用的直流耐压试验装置,当被试物电容量较小时,可采用滤波电容器与被试物并联。在可控硅整流装置当中,应注意整流管承受的最大电压不应超过整流管电压反峰值的一半。如采用硅管作为倍压整流,还要注意保持硅管极性正确。 用新型专用直流耐压试验设备取代老式试验设备,目前多数企业已能承受其费用。 1.3.4 交流耐压试验 交流耐压试验也是一种破坏性试验,它是鉴定电力设备绝缘强度最有效和最直接的方法,是预防性试验的一项重要内容。此外,由于交流耐压试验电压一般比运行电压高,因此通过试验后,设备有较大的安全裕度,因此交流耐压试验是保证电力设备安全运行的一种重要手段。 在工频条件下,由于被试品电容量较大,或者试验电压要求较高,对试验装置的电源容量相应的也有较高的要求,传统的工频耐压装置(交流耐压试验变压器)往往单件体积大,重量重,不便于现场搬运,而且不便于任意组合,灵活性较差。 便携式交流工频耐压仪(由干式试验变压器、控制箱两部分组成)体积小,重量轻;,结构简单、可靠性高;可方便在现场恶劣环境下使用。 对于电容量较大的交联聚乙烯绝缘电力电缆(XLPE),选用变频电源、励磁变压器、电抗器、分压器组成变频串联谐振试验装置。该装置体积小,重量轻,已得到了广泛的应用。 此外,常用的绝缘电阻试验对被试设备有明显的贯穿性绝缘缺陷时比较有效。 2.优化高压电气试验设备技术 根据上述分析可发现,目前的电气试验设备还存在一定的缺陷,要弥补这些缺陷,必须对高压电气试验设备的技术加以优化和完善。而试验设备车的成本过高不适合用于当今我国的社会需求,所以,要想优化高压电气试验设备技术,并取得成就,就要结合设备的成本进行综合考虑。因此,通过实践经验和对高压电气试验设备技术的研究,发现将计算机技术运用到试验设备当中不失为一种良好的解决方法。以常规设备作为基础,开发管理电气设备的系统软件,设置好设备连接计算机的接口,以使试验的工作效率能够提高。管理系统的功能主要是让操作人员能够根据系统提示来完成试验工作,降低了人为操作可能导致的误差;管理系统还能将试验的数据输入到计算机当中,同步完成分析测试结果的工作。此管理系统的数据模型结构为通用版的测试结构,这一结构与常规的现场组织方式相符合。第一,一级的索引为站所名称,二级索引为电气设备的名称,三级索引为检验电气设备的日期,以上三种等级均采用存储式管理。在设计系统的过程中采用了通用版的数据组织结构,使之便于扩充与管理,且将一个站所作为独立的单元,使之不会受到其他站所的影响;因此实验数据具有较强的独立性,避免了因局部受损而丢失所有数据,维护电气设备的工作也将变得更方便。在建立数据库时要遵循以下原则:每一个变电所、发电厂需要建立起一个独立的数据库,在数据库中使用一条记录来存储相同类型的设备试验结果;在一条记录中采用若干字段记录一个试验项目的测试结果。在运用常规的试验装置测试电气设备的运行状况后,以手动的方式将试验数据输入到计算机当中,管理系统就可以比较、分析、管理、换算及存储原始的试验数据,这样一来,不仅可以对历次的测试结果进行对照分析,还可以对照分析不同相别或同类设备测试的结果。在对变化趋势及规律进行总结后,得出的结论能够作为判断被测电气设备运行是否正常的标准,并为运行人员及试验人员的分析工作提供参考。此外,为了能够将资料累计起来,对电气设备所具有的性能进行跟踪监测,一定要建档管理测试结果;要将最新测试的结果保留下来,以供对比或打印。 3.结语 现在的电力系统越来越发达,传统的高压电气试验设备已经无法满足方便使用的需求,所以对技术的优化是势在必行的。在使用传统的试验设备的基础上,不断的进行新技术的开发和新型设备的研制,逐步的淘汰传统的试验设备,这样电力系统的正常运行才可以得到保障。而降低现有的高端设备的成本也是未来发展的一大重点,所以对现有的常规电气试验设备加以利用,并设计出完善的软件管理系统,不但可以在节约投资成本,也可以使高压电气试验设备测试的结果更准确,从而使高压电气试验设备的工作效率得以提高。
建筑工程材料检测论文:提高建筑工程材料质量检测的对策 建筑材料对建筑工程有着重要的意义,做好建筑材料的质量检查工作,是工程施工的首要任务。随着科学技术的不断进步,材料的质量检测有了更加科学的方式,材料的质量控制也相应的得到保证,但是由于部分检测人员综合素质偏低,检测设备仍需进一步完善,因此工程材料质量检测仍存在一定的问题,需要及时的解决。 1建筑工程材料质量检测的重要意义 1.1利于新材料、新工艺的选择 随着科技水平的提高,工程材料不断的推陈出新,越来越多的新材料和新工艺被运用到建筑施工之中,材料的质量检测,为新材料的选择使用提供了良好的保证。要想提高工程的整体质量,需要充分新材料、新工艺是很好的途径,而建筑材料的质量检测,为他们的利用提供了可能。 1.2利于工程材料的合理使用 工程材料的种类非常多,无疑加大了对施工材料的选择难度,对工程材料进行质量检测,可以对各种原材料进行优化选择,在保证材料质量的前提下,对于成本较低的材料进行合理的选择使用。与之相似,对于成品或者半成品材料,也可以通过质量检测,对符合质量要求的同类产品进行对比,优先选择较高性能的工程材料[1]。 1.3可对材料的配合比设计进行优化 建筑工程对材料的使用,并不是采取单一的方式,各种材料之间需要通过一定的配合比进行设计,以混合物的形式,被运用到建筑施工之中,最为常见的便是混凝土的使用。通过工程材料的质量检测,可对材料之间的试配进行检验,在质量达标的试配方案之中,选择工程造价较低的方案。 2建筑工程材料质量检测的主要方法 2.1取样检测 工程材料的数量巨大,难以实现对其进行全部的质量检测,往往采用取样检测的方式进行,通过对材料样品的评定,推断材料整体的质量情况。这种检测方式的关键在于取样,样品的选取是否符合规范要求,将影响着检测结果。对于样品的选取一定要做好以下几点:第一,样品的选取量要严格把控,选取的样品数量不易太少,同样过多也会造成成本的浪费。第二,选取的样品要具有代表性,能过反映整批材料的质量特质。第三,取样方式要合理,一般的建筑材料需要从不同部位进行取材,而钢材需要按照相关规定要求,从特定部位选取。 2.2材料的养护测试 建筑材料所处的外界环境,会对其质量造成一定程度上的影响,比如说环境的温度和湿度等,基于此应对检测试件进行标准养护,排除外界环境的干扰,保证检测结果的有效性。目前的施工材料在进行养护检测时,需要将检测试件置于15-250的环境中静置一到两天,并保证其相对湿度不低于95%。 2.3力学性能检测 建筑材料需要具有一定的力学性能,特别是钢筋混凝土材料,对建筑材料进行力学性能检测时,要特别注意试件的制作,应按照相关标准进行。首先,试件的尺寸和形状,应满足设计要求,以混凝土抗压强度试件为例,试件形状为正方式,尺寸要求边长为15cm。其次,试件的精度要符合设计要求。试件精度高低会对检测结果存在影响,如果试件不够平整,试件的强度会有所下降[2]。 2.4误差检测、数据处理 建筑材料的检测会受到其他因素的影响,从而导致相同材料出现不同结果的现象,要想使检测结果更加科学合理,需要进行数据处理。与此同时,检测过程中可能存在误差,应对可能存在的误差加以判断,或者再次进行质量检测,保证检测结果的科学性。 3建筑工程材料质量检测存在的主要问题 3.1水泥质量检测存在的问题 水泥是建筑施工应用最多的原材料,如果水泥质量检测存在问题,将会对工程建设产生巨大的影响。然而部分施工单位,对水泥的质量检测有所忽略,其主要表现有:第一,水泥出厂后长时间放置,当再次使用时不进行及时的复检,一旦存在质量问题,会严重影响工程的质量。第二,施工单位为赶工期,在取得性能检验结果前,就已经投入使用。第三,水泥在质量检测时,取样存在部分问题,没有进行随机的重量抽样,样品具有的代表性较差。 3.2钢材质量检测存在的问题 钢材数量较多,在施工中管理较为混乱,从而加大了质量检测难度,往往会出现较多的问题。一方面,对于钢筋的质量检测,难以按照质量检测要求,做到科学合理的取样,导致检测结果不合理。另一方面,对于焊接试件的质量检测,其取样频率不规范,导致检测结果的真实性得不到保证。 3.3其他工程材料质量检测存在的问题 除去水泥和钢材之外,建筑施工还会用到其他的工程材料,它们的质量问题也将对工程质量起到影响。就目前的施工建设,发现有些施工单位,对其他建筑材料进行质量检查时存在如下几点问题: (1)对碎石颗粒的级配检测,不能严格按照有关规定要求进行,缺乏规范性。 (2)对于砖材的质量检验,在选样时以质量好的为主,忽视缺棱掉角的砖材,样品不具代表性。 4提高建筑工程材料质量检测的有效对策 4.1完善工程材料的质量检测机制 工程材料质量检测需要一定的标准加以指导,完善工程材料的质量检测机制,可对建筑材料实施监管控制,为材料的质量检测提供权威的数据资料,使一些质量不达标的材料难以进入施工现场,从而保证工程材料的质量。 4.2对施工现场的材料质量实施动态掌控 工程材料的质量检测较为复杂,每种材料的使用都应先通过检测,可见质量检测是贯穿于工程的全过程的。只有对施工材料全面的检测,才能有效保证材料的选用合理。动态掌控材料的质量,需要定期或者不定期的进行质量检测,对工程材料制定严格的质量标准,杜绝使用任何不符合施工要求的材料,如果发现不良行为,及时阻止并加以解决。 4.3提高检测人员的综合素质 工程材料的质量检测,主要由检测人员进行检测,提高他们的专业技能和综合素质,有着至关重要的作用。一方面,应对检测人员进行专业培训,了解相关的质量标准和操作技能,能够对各种材料的质量检测熟练掌握。另一方面,注重检测人员的思想政治教育,强化职业道德修养。 5结语 综合以上可以得知,要想保证工程质量,首先应保证工程材料不存在质量问题。基于此,提高工程材料的检测质量非常关键,施工管理人员应加强专业技能的培训,提升自己的综合素养,为工程材料的质量把好关。 作者:欧阳彩香 单位:安远县建筑工程质量检测站 建筑工程材料检测论文:建筑工程材料检测力度分析 1.建筑材料的检测方法 1.1见证取样法 见证取样法是当前建筑材料检测中使用较为广泛的方法之一,以建筑材料中钢筋原料为例,这种检测方法主要有两部分,其一,检测材料的质量外观是否符合建设需求。对材料生产厂家提供的材料检测报告的真实性进行核对,对提供的数据进行准确性以及误差检测,同时检测钢筋数量与质量是否满足建设要求,是否与施工合同条款一致。其二,对钢筋材料进行表面质量检测,此种检测方法主要采用抽样检测的方式,在同一生产日期的同一批次同一型号的材料中进行抽样,对抽样的材料进行抗拉检测以评估钢筋材料的质量。见证取样法在材料检测中的优势主要在于实施方便快捷且数据较为可靠、准确性较高。 1.2平行检测法 平行检测法是建筑工程施工单位经常使用的检测方法,主要用来检验工程建设材料以完成验收工作。比如,在砂浆的检测中,施工单位检测后,质量检测相关的单位进行抽样检测,将抽样检测结果与施工单位的自测结果相对比。这种检测方法主要是施工单位为保证建设质量而自行采取的检测手段。 2.建筑材料检测的程序与方法 建筑工程的整体质量有赖于建筑材料的质量,在建筑材料进入施工场地后,对材料进行综合性能的检测是保证建筑材料满足建设需求的主要手段之一。在施工现场进行材料检测是最为直观的检测手段,对材料外观检测确认与所需材料是否相符;通过现场抽样检测确认材料质量达标;在建设过程中保证监测小组随时对可能引发安全事故的建设材料进行检测,以做到一旦发现问题及时处理,避免出现不可挽回的损失。除此之外,在施工现场进行材料检测还可以对材料的适用性进行全面细致的掌握,对违规材料可以及时查处,保证建设质量和水平。在建筑材料的检测当中,其检测内容主要包括对钢筋材料的检测、对水泥材料的检测以及对砂砾、碎石的质量检测。对这些材料进行质量检测时,主要使用以下几种检测手段:(1)随着建筑市场的不断发展以及国家对于当前建设安全的重视,各种形式的建筑材料层出不穷,其种类不断增加,因而,检测项目也逐渐增加,所有用于建设的材料都必须经过严格的质量检测,不合格的建筑材料坚决不能用于建设。相关施工单位必须严格遵照国家标准进行建设,建设材料必须进行质量检测,检测标准也要符合国家规范。比如建设中所使用的水泥材料,必须要对其物理指标与化学指标进行检测,缺一不可;对于防水材料,不但要检测其防水性能,还要检测其拉伸性能。值得注意的是,当前部分施工单位为节省检测成本,在委托检测时故意缩减检测项目,这种做法不但会造成建筑材料使用的混乱,还给建筑质量埋下极大隐患。(2)抽样检测是当前建筑材料检测的主要方法之一,但是在取样时要注意所取样本的合理性与公正性。样本质量关系到检测结果的准确性,因此,在样本选取方面,必须严格遵照国家相关规定进行科学选样,取样过多过少或者取样部分的偏差都会对检测结果的准确性带来误差,甚至会带来相反的结果。在取样时,就要谨遵取样的方式,依据不同批次的材料抽取,保证样本的代表性。(3)要想保证检测结果的准确性、合理性,必须保证检测环境的可靠,保证温度、湿度适宜。合理的检测环境是合理检测的重要前提,由部分建筑材料的特殊性可知,建筑材料经过风吹日晒可能会发生化学反应、物理反应等,给检测工作带来难度,因此,保证检测材料的性能是满足检测准确性的基础。 3.建筑材料检测的重要性 建筑工程不是一项简单的工作,与各领域错综交叉,不仅涉及到力学、土木工程学,随着居民对人居环境要求的不断提高,美学、环境工程学也不断加入,使得当前的建筑工程综合性较高。同时,满足要求的建筑材料也与时俱进,其使用性与特殊性给当前的检测工作带来困难。材料的特殊要求使用综合性能较高的检测仪器和设备,以完成材料检测综合评定工作。当前的材料检测内容繁荣复杂,但具体而言,主要包含三方面的内容:物理方面、力学方面以及工艺方面。依据这三方面检测得出的数据可以直接决定建筑工程的质量水平,给当前的建筑工程施工的有序开展提供最主要的支持。就当前的建筑工程发展来说,加强材料检测力度的重要性主要表现在以下几方面:其一,不断加强建筑工程材料的检测力度可以使得施工单位在选择材料时更加高效、更加安全、质量更加有保证。在施工时,各类建筑材料鱼龙混杂,经过质量检测后,符合建筑工程的材料脱颖而出,在满足建设要求的前提下,可以选择更加经济实惠的建设材料。除此之外,材料检测可以使得施工单位对于材料性能更加了解,有利于建立系统完善的建筑材料市场,实现对建筑材料的筛选,以保证建筑建设质量、安全。其二,通过质量检测可以不断实现建筑材料质量的提升,满足当地建筑材料市场的经营。由于质量检测可以使得施工单位对于建筑材料性能全面了解,因此,在选择材料时,对于性能相近的材料,施工单位可以就近取材,减少材料运输费,满足工期要求,同时还可以拉动当地的经济发展,一举数得。其三,不断强化建筑材料的检测,可以促使检测新工艺、检测新设备不断发展推广。当前建设结构愈来愈复杂,建筑材料所含的科技因素愈来愈高,传统的设备在检测时已力不从心,因此,新的检测工艺检测设备的更新势在必行。通过检测工艺、设备的检测可以优化材料配比方案,控制材料使用与资金投入,满足经济效益。 4.结束语 经济水平的不断提升,科学技术的不断进步,当前的建筑材料日益复杂,不断加强建筑工程材料检测力度不但可以对建筑材料综合性能全面掌握,还可以在建设时选择价格低廉的适用材料,减少经济投入,提高经济效益。强化建筑工程材料检测是提高建筑工程质量的有效手段,工程质量与安全关系国计民生,必须得到充分而广泛的认识。 作者:王天立 单位:登封市水利局 建筑工程材料检测论文:建筑工程材料检测问题分析 1建筑工程材料检测试验的重要意义 建筑工程的建设施工质量直接影响工程整体的安全问题,建筑材料的试验检测在工程的质量中具有重要的地位,同时也是对建筑工程进行科学管理的有效手段。保证检测试验信息数据的客观与准确,并对其进行及时的记录,有利于对建筑工程质量进行科学的指导与控制。建筑工程的材料是建筑工程建设施工的重要基础条件,建筑材料的质量对建筑整体的安全与耐久性能具有较大的影响,所以,对建筑工程材料的检测工作对建筑整体质量具有一定的保障作用。此外,建筑工程施工材料的质量不仅对建筑工程具有一定的影响,而且对于人们的日常生活与日常的生产活动也会造成严重的影响。所以,对建筑工程材料的质量进行有效的控制具有重要的现实意义。 2建筑工程材料检测试验常见的问题 2.1工程材料检测试验的取样不合理 建筑工程材料检测试验结果是否准确与材料的取样情况具有直接的关系,因此,应注重对材料检测取样工作的重视。通常情况下,材料取样是从同规格同型号同批次材料中的不同部位进行随机的抽取检测样品。与此同时,材料检测取样的部位与方法应按照相应的规范进行,一旦出现不规范的现象,或者与材料取样的情况与要求出现差异,一定程度上就会影响材料检测结果的科学性,进而影响材料检测整体的科学程度,对建筑工程的建设质量产生严重的负面影响。所以,在建筑工程的施工过程中,对材料的取样工作应予以一定的重视与关注,这样才能保证建筑工程材料检测试验结果的准确程度。 2.2检测设备软硬件的系统更新速度慢 建筑工程材料在检测试验过后,要对所获取的信息数据进行详细的分析。而在分析的过程中应对施工材料的相应成分与含泥量以及其自身的坚固性等指标进行检测。在对建筑工程施工材料的检测时要依靠先进的仪器设备。但是,目前阶段,建筑行业的发展是以政府为主进行指导的,所以其仪器设备的更新主要依靠政府的决策,一定程度上会受到政府预算的影响。因此,在仪器设备的更新方面是无法满足迅速发展的建筑工程行业的。除此之外,相关的检测工作人员在进行专业的检测试验时,由于缺乏一定的专业理论知识以及学习的技能,所以对仪器设备的操作程序与操作技巧不熟练,一定程度上影响了建筑工程施工材料的检测试验效果。 2.3建筑工程材料检测制度不完善 在建筑工程施工材料的检测试验过程中,检测的制度不完善,使得部分施工企业在进行材料的检测试验时出现造假的情况。除此之外,检测试验的实际执行的体系得不到落实。由于建筑工程施工材料的检测项目不全面,所以只根据施工企业的检测报告无法确定检测数据的准确性与可靠性。 2.4工程相关检测人员的操作不规范 目前阶段,我国建筑工程的仪器装备比较落后,并且相关的检测人员自身素质不高,以上缺陷与不足之处一定程度上阻碍了工程材料检测工作的发展。因为在建筑工程材料检测试验中的工作人员较多,因此对人员素质的规范也有一定的难度。但是,工程材料检测工作是一项较为复杂的工作系统,所以,对于检测人员的实际操作专业技能具有很高的要求。但在实际的工程材料检测试验过程中,大多数的检测人员在专业的技能与操作经验方面都存在一定的不足与缺陷,无法满足其检测试验的要求,因此,也无法取得实时准确的信息数据。与此同时,缺乏专业技能与经验的工程材料检测人员在进行材料检测时,在信息数据与结果分析方面都会因专业知识不牢固而造成误差,进而影响检测试验结果的准确性。所以,检测人员自身的素质与专业技能对于建筑工程材料检测试验具有重要的作用与意义。 3完善建筑工程材料检测试验的具体措施 3.1科学合理的控制建筑材料的检测环境 温度与湿度的变化一定程度上会影响建筑施工材料的自身性能。以沥青防水的弹性体卷材为例,在对其进行相关的检测试验时,温度应控制在20~25℃的范围内。如果不在此温度范围内,对其抗拉强度的试验数据就会出现一定的偏差。所以,在对建筑工程施工材料进行检测试验时一定要重视对检测环境温度与湿度的控制,有利于保证建筑工程施工材料在检测试验过程中获得信息数据的准确程度与可靠程度。 3.2建筑工程检测项目的选择 目前阶段,我国建筑市场中逐渐出现建筑工程的材料,并且其种类不断增加,一定程度上增加了建筑工程施工材料检测工作的压力与难度。在建筑工程进行建设施工的过程中,质检工作人员应对工程施工现场的建筑材料进行严格的检测工作,保证材料的质量符合现阶段的规定标准。在进行混凝土配合比的检测过程中,要对水泥型号以及材质和相关的厂家信息进行全面的检查,同时对混凝土的质量进行试验。对建筑工程施工材料的质量检测试验,不仅能够保证施工材料在施工过程中的使用质量,同时也是推进建筑工程建设施工工作开展的有效途径。 3.3正确规范建筑材料取样与试样操作 在建筑工程施工材料的检测试验过程中,取样与试样的操作具有重要的作用,所以,科学合理的选择取样的方法具有一定的重要性。应当根据建筑工程施工材料检测试验工作中取样的不同要求,合理的制定相应的取样策略,并且对取样点进行随机数量的布置。 3.4正确处理检测试验的信息数据 由于建筑工程施工材料的检测试验数据结果具有一定的离散性,所以,要对所获取的信息数据进行正确的处理。以水泥胶砂抗折强度的检测为例,若其试验检测的结果与平均值存在较大的差异,就应将所获得的信息数据进行及时的删除,并且重新进行评价。除此之外,对建筑工程施工材料检测试验数据结果的影响因素很多,包括检测的环境,检测仪器设备自身的精准程度,或者被检测施工材料的均匀程度,还有相关检测工作人员的专业水平都会对检测的数据结果产生影响。若建筑工程材料的检测试验数据结果误差过大,应对施工材料进行重新检测。 3.5对工程检测试验的设备与人员进行合理的配置 对于建筑工程材料检测试验的实际规模与需要,科学合理的对工地试验室数量与中心试验室进行布置,并且对其进行跟踪与检测,掌握检测试验的信息数据。除此之外,要将检测试验工作人员进行科学合理的配置,积极的提高其自身的专业水平与技能。同时,对检测仪器的配备与计量予以相应的重视,确保检测试验仪器的准确程度。 4.总结 综上所述,建筑工程的建设施工质量主要是建筑工程的施工材料质量决定的,所以,对建筑工程施工材料的检验工作很重要。在进行建筑工程施工材料的检验过程中应按照相关的规定进行,并保证其检测试验信息数据的准确程度,进而对建筑工程的建设施工管理提供真实的信息数据,并作出客观的检测报告,最终推动我国建筑工程行业的进一步发展。 作者:李朝辉 单位:佛山市高明区宏信建设工程质量检测有限公司 建筑工程材料检测论文:建筑工程材料检测及问题分析 一、建筑工程材料检测及常见问题 (一)建筑工程检测材料的确定 随着工程材料的种类不断增加,工程施工现场中需要检测的材料也不断增多。对施工现场的材料进行检测时应根据国家的相关标准与规定进行。例如检测混凝土配合比时,应根据水泥的不同生产批次,检验其细度、安全性、强度与凝结时间;检测混凝土中的粗骨料时,更具正常使用比例对其含沙量与密度等进行检验;判断混凝土压碎指标时需按照建筑工程施工的有关要求;如果骨料有质地疏松情况,则需要检验其坚固性;还有的试验项目就是活性骨料的碱活性试验。确定建筑工程检测材料时应按照建筑工程施工的有关要求,在确保工程施工质量的前提下,严格检验工程材料,确保检验工程的合理性、完整性。 (二)检测材料的取样方法与数量 对工程材料取样时,应该选择具有代表性的材料,常规的取样方法就是在相同批次的材料中,根据不同部位与不同数量随机抽取,但要注意的是既要保证取样部位的合理性,也要保证取样数量的正确。例如对钢材进行取样时,就要在它的固定部位上截取。在检测试验混凝土取样时,应事先探测其钢筋位置,应在不含有钢筋的部位钻取芯样,尤其要注意的是为了确保芯样的抗压强度不被影响,取样时不要含有和芯样轴线相平行的纵向钢筋。如果构件的配紧密度较大难以避开时,最多允许芯样内含有二根钢筋,但前提是它的直径小于10mm的。检测单个构件时,取得芯样数量不可低于三个,且芯样直径通常情况下应大于骨料最大粒径的三倍,最低不小于它的二倍。取样的数量直接影响着检验结果,取样数量少、位置出现偏差都会造成检验结果误差值的增大,反之则误差值减小。在实际取样中,常存在着取样数量不准确、位置不准确以及取样没有代表性等问题。例如在检测袋装水泥时,根据相关要求应该从相同批次的20袋袋装水泥中抽取等量的材料样品,且取样的重量不低于12千克。但实际操作中,送检人员并未都按标准规定取样,然而按照检测标准要求检测出结果又与国家标准相符。所以在取样过程中应该严格遵守国家的相关规定标准,这样才能确保检测结果准确无误。 (三)不同环境下对检测结果的控制 在检测材料时,应该严格依照有关材料检测湿度、温度的规定,因为检测的结果会受到不同温度、湿度环境的影响,其准确性也会存在一定偏差。检测人员应该根据不同检测材料的不同特点,检测试验前应该对材料做到妥善保存,避免由于环境的温度、湿度的变化影响到材料的性能与检测结果。 (四)对试验机的加荷速度进行控制 测试材料的力学性能时,当处于常温条件下,其试件的变形则滞后于试件在实际工程运用中的荷载。此时检验结果将高于材料本身原有的强度。例如,在测试钢筋屈服点时,若荷载速度较高,屈服点就会升高。对混凝土、水泥的抗压试验中,检验结果也会受到加荷速度快慢的影响。因此。检测人员在检测试验过程中,应该按照有关的标准、要求,采取加荷措施,并有效控制加荷速度的快慢。通常情况下,如果试件发生变形甚至将要变形破坏时,应该暂停试验机的油门,受持续力的作用,将产生最大的荷载值。应该注意的是,在加荷过程中,加荷应始终保持均匀性、连续性。 (五)降低检测试验的误差 在工程材料的检测试验中,即使检测过程都是按国家的有关规定标准进行,但检测人员的操作技术、熟练程度、材料的均匀程度以及环境因素都会对检测结果产生影响,会出现一定的误差,若误差结果没有超出规定允许的范围,那么该测试结果可以当做实验结果,反之结果无效,需检测人员对材料重新检测,直至获取准确检测数据。 (六)对检测试验数据结果的取舍 在实际的工程材料检测试验中,相同的试件检测结果之间有较大差距,这时就应该对检测试验数据的结果进行取舍。根据相关标准,应取舍离散型比较大的数据,从而确保检测结果准确性。然而在检测过程中出现了检测数据差距较大,并不能单纯的对数据结果进行取舍获取试验最终结果,需要对原因进行查明,并对材料进行再次取样试验检测,从而获取准确的数据。 二、在混凝土强度检测试样中芯样试件的标准 第一,芯样试件的高径比确定。混凝土抗压强度受到芯样高度的影响较大,所以应该控制在0.95-1.05之间。 第二,芯样试件不能出现裂缝。当芯样试件出现缺边、吊脚的情况时,应该及时修补;芯样试件的端面必须进行补平或磨平处理,其端面的平整度应控制在0.1毫米以内,与垂直轴线的偏差小于2°。 第三,钻芯取样的方向确定。取芯的方向会影响芯样的强度,有研究证明,当钻芯的方向和混凝土成型的方向垂直时,芯样的强度要低于它与成型方向平行时的强度。 第四,芯样的含水状态确定。其含水状态与构件的实际工作条件的含水程度应该一致。 三、提高材料检测试验质量的方法 第一,严格坚守建筑工程材料的三证关。工程材料的质量是确保检测结果合格的前提,所以要严守检测材料的质量关。工程材料直接影响着建筑工程的质量,所以送检材料的质量应该符合国家的有关标准,并具备齐全的质量合格证书与出厂检测报告等。在验收材料时,监理工程师应该严格审查材料的相应资料,而且对于一些实行安全认证制度、生产许可证的材料,应具备安全认证标志与生产许可证号,材料选购人员在选购材料时注意对产品的这两个原件进行检查。 第二,采取强制性检测措施。按照对一些项目需要进行强制性检测的规定要求,检测人员应该严格执行,从而确保工程的质量,防止建筑工程的施工现场进入不合格的材料。强制性的材料检测项目如混凝土试块检测、钢筋数量等,都是需要严格检测的项目。通过采取强制性的检测措施,才能为材料质量提供保证,以此为基础,检测材料的质量才能有所保证,建筑工程施工质量才能提高。 第三,对施工现场的动态质量实时掌握。相关人员应该对建筑施工现场实施定期与不定期的检查监督,防止在施工中使用不符合标准的材料。对施工质量进行动态跟踪,随时掌握施工质量情况,从而及时发现问题及时解决,有效避免了施工后期出现质量问题。 四、结束语 在现代建筑工程的施工中,对建筑工程材料进行检测是一项重要工作。通过对工程材料的检测,能够有效避免不合格工程材料在工程中使用的问题,确保建筑工程施工顺利进行。而且从事检测试验的工作人员应该不断提高自身的专业知识、技术、能力,确保检测结果的准确性。 作者:臧军娟 马超 单位:杭州市建筑工程质量检测中心有限公司 建筑工程材料检测论文:谈建筑材料检测在建筑工程的重要性 摘要:建筑材料与人们的日常生活是密不可分的,其在建筑工程中扮演的角色是不可或缺的。加强建筑材料的检测工作的重要性,这对于保证建筑工程的质量是至关重要的。未来的建筑工程中必然有越来越多的新型材料,为了建筑工程行业的健康发展,为了人们的日常安全和用户体验,需要加强建筑工程中建筑材料的检测工作。 关键词:建筑材料;检测;建筑工程;重要性 1建筑材料的检测技术及其重要性 1.1建筑材料检测技术概述 随着科学技术的进步,建筑材料的发展也是十分迅猛,建筑材料产品的种类繁杂多样,这对建筑材料的检测技术水平的要求也越来越高,同时建筑材料检测的重要性也逐步的显现出来。目前,建筑工程主要应用的是建筑材料的产品工艺、力学性能以及物化性质。其中产品工艺是指建筑材料的生产加工过程的工艺性,力学性能是指材料自身的力学性质,如抗压性能、抗拉性能、抗剪性能以及抗弯性能等,物化性质指的是材料自身的密度、质量、导热导电性能、孔隙率等等。对于钢筋、砂子、石子、水泥以及混凝土这些人们耳熟能详的建筑材料应该是在材料检测中最为常见的材料了,那么对建筑材料进行检测的前提即使对材料的相关性能有所了解。在建筑工程能中我们比较常见的检测项目基本包括对于水泥的强度,细度,初、终凝时间以及安定性的检测,对于碎石的压碎值,针片状含量以及含泥量的检测,对于沥青的针入度,延度以及软化点的检测,钢筋的压缩冷弯实验,钢筋焊接的抗拉实验等。比如,对于钢筋的检测主要包括进场的检测、验收和取样以及对冷拉钢筋的处理。当钢筋出厂后运至现场,根据设计的标准以及相关规范对钢筋的标准进行检测,如外观、颜色、尺寸等,配套相关的出厂合格证、检测报告等质量证明文件,检测合格方可进场。之后在施工现场,进过各方的共同见证取样,送检测中心检测性能并出具复试报告。对于冷拉的钢筋,为保证每一批钢筋的重量均衡,要分批次的进行检验。在水泥到达施工现场后首先检查其包装、品种类型、强度等级以及出厂日期、安定性等。施工过程中也要对材料进行复试,测试相关性能,取样保证在同一批次的不同位置,用防潮器皿承载。 1.2建筑材料检测在建筑工程中的重要性分析 建筑工程的每个环节都是重要的,而建筑材料的检测工作无疑是重中之重,建筑材料的好坏影响工程的质量,对建筑材料的检测是保证工程质量的有效途径。同时,建筑材料的选择也关系到相关的设计思路和施工中采取的施工工艺,所以选择正确的材料以及保证材料的质量尤为重要。建筑工程的各单位应该给予材料检测足够的重视,认真贯彻落实材料检测的相关工作才能为建筑工程质量加上一道有力的保障。对于材料质量的把控有很多方面,建筑材料的检测技术可以从科学的角度出发甄别材料的好坏,能够客观的对比出材料的性能、成本及其他材料的自身特性,从而科学的比选出优秀的建筑材料。制定规范的检测标准和完善的质量管理体系认证,为建筑材料的检测提供理论依据并且加强检测的规范性和科学性。建筑材料检测技术在建筑工程中的应用,大大促进了建筑行业质量规范的发展,对于新材料、新工艺、新技术的应用和发展起到了不可忽视的作用,对于材料性能的探析和发展也有一定的促进作用,为材料的科学研究提供助力。建筑材料检测还能够优化设计方案,比如通过检测后确保材料的质量的情况下可以选择降低相关材料指数来节约成本,这是通过科学并且合理的方法降低成本的有效措施。建筑材料检测技术在建筑工程中的位置也发重要,显然已经无法取代,正因为越来越先进的检测技术的应用,为建筑工程产品质量提供了可靠的保障,才涌现出越来越多的优秀的建筑,这对建筑工程行业的发展也是有着深远的影响和意义。 2建筑工程材料检测技术优化策略 2.1合理取样 针对当前材料检测存在的问题,加强对建筑材料的取样是关键的环节。如果在取样的过程中,不严格的要求,并且取样的方法不符合标准,那那么就很可能造成检测结果与实际的误差很大,进而导致检测数据出现实证。而这也使得对建筑材料检测的质量也下降,并最终对工程建设产生非常不利的影响。因此,在实际的操作中,要广泛推行见证取样制度,实行见证取样送检的检测项目,必须在见证人员的见证下,依据国家有关工程质量检测技术规范标准,由工程施工方与见证人员共同对检测项目取样和送样,并在试样或其包装上作出标识、封志。见证人员对检测试件的代表性、真实性负法定责任。 2.2合理控制环境温度、湿度 对建筑材料来讲,其不同的温度和湿度对材料的影响很大,因此合理的控制温湿度等,是保证建筑材料质量的一个重要手段。如在对标准养护的砼试件进行检测中,其室内的温湿度都有着非常严格的要求,一旦超出了规定的温湿度,将使得其质量不能满足规定的要求。由此,在检测中,必须要将材料的温湿度控制在标准的范围内。 2.3强化实验室内部协调 制作,完备,严格督查相关质量手册等管理规定的推行和颁发,尽力提升相关的管控水准。因为检验检测对于专业的要求极为苛刻,对于实际操作的能力也很高。尤其是在检验技术突飞猛进的今天,检验人员自身的素质和相关的检验结果直接挂钩。尤其是指新技术,新材料的广泛实用。这些因素也导致了这一岗位对于专业的要求。故此,为了确保最后结果的公平公正,在实验室的内部,一定要严格落实相关的管理机制,以强化对于相关人员的管理。 2.4重视职业道德建设和监督机制 监督机构,检验组织和试验室,应当自觉地采用一些强力措施以保证送检过程和最后的结果的纯粹性,拒绝任何外来的因素的影响,诸如行政、商业、财务等等方面都不应当成为影响因素。行贿受贿这种行为应当严厉禁止,保证最后的结果不受到利益因素的影响。比如:重视检验人员自身的职业道德建设,和见证人签订相关的协议以保证最后的结果纯粹。最后相关的监督机构应当不断研发新的方式来完善监督模式。 3结束语 建筑业的快速发展,使得建筑材料检测技术也不断成熟。而随着建筑施工要求的不断提高,对建筑材料的检测也日益受到重视。良好的材料检测技术,为我国建筑业的可持续发展奠定了重要的基础。虽然建筑材料检测在发展,但是也存在诸多问题,如操作流程不规范,检测技术不完善等,严重制约着建筑业的发展。对此,要推动建筑行业的健康发展,加强对建筑材料的检测,成为当前研究的一个重要话题。 作者:王玉玲 单位:昌黎县建筑工程质量检测站 建筑工程材料检测论文:建筑工程材料质量检测分析 摘要:人类的工作生活离不开建筑,良好的建筑是人们高品质物质生活的保障,建筑关系着人们的生命财产安全和社会的稳定,只有全面保证建筑材料质量,才能实现可靠的建筑安全。各类建筑工程中所使用的材料,与建筑安全有着密不可分的关联,如果材料质量不达标,则会埋下较大的安全隐患,使建筑安全受到威胁。只有全面控制好材料,把握材料采购、使用等关键环节,做好材料检查与检测,才能有效杜绝不合理材料进入施工现场,进一步维护好生产安全。文章主要通过对建筑中材料控制各环节入手进行分析,全面提出材料检测技术措施与方法,维护生产安全保证社会稳定。 关键词:建筑工程;材料;质量检测 人们生活质量的提升,对建筑有了更高的品质追求,特别是近些年来,建筑质量导致的安全事故不断出现,让人们对建筑安全更加关注。影响建筑安全的环节较多,其中材料环节是重中之重,只有全面保证材料质量,才能实现优质工程目标。随着市场经济的发展,一些不法商家以次充好、以假乱真,严重的扰乱了材料市场秩序,而一些施工单位也为了节省成本,使用这些不良材料,埋下了许多安全隐患。只有全面控制好材料环节,才能为优质建筑提供有效保障。材料质量好坏主要以科学检测为依据,不达标的材料坚决不能投入建筑工程,避免出现质量问题,当前,建筑工程施工时对材料检测要求非常高,严格的流程、科学的方法、有效的技术是保证结果精准的基础前提。 1建筑工程材料概念与其质量监督控制 建筑工程材料主要是用于建筑本身的各种材料,通过材料的使用,建设出符合人们预期的建筑实体。 1.1建筑材料内容 建筑材料所包括的内容较复杂,涵盖面较广泛,材料范围不仅包括构成建筑物本身所需要材料自身,还包括一些配套工程所需的设备、器材等,比如说:水、电、气、脚架、安全网等一些物料。要想全面掌握建筑材料定义,则需要从更广泛的概念与范围去理解。当前,对建筑材料的最科学界定认为,材料需要从化学成分或者使用功能两个方面进行分类,如果按照化学性质分,建筑材料由无机材料、有机材料和复合材料三种构成;如果按其使用功能划分则建筑材料分为结构性材料、护性围材和功能性物料等三部分。 1.2建筑材料检测的管理 我国一直对建筑材料严格管理,有效保证建筑符合标准规范,保证人们生命财产的安全。改革开放前,我国对建筑工程材料的检测控制主要是以施工单位来进行检测的,建材使用由施工单位自主确定,对不合乎建设单位需要的材料,由施工单位自主决策,以此控制好材料进场,保证材料安全使用与控制。但是,随着我国改革开放后,市场经济地位的确立与发展,市场中各种商品构成越来越复杂,同质材料竞争不断加剧,从侧面上导致了市场上的不合理竞争,特别是在建筑业不断发展的今天,我国建筑工程材料开发与创新也不断加快,一些新的材料、新工艺出现并推广,如果单纯依靠建设单位检测,则不符合市场规律,更不能保证工程质量。随着人们对建筑质量的要求不断提高,材料检测检验也需要不断改进,以此满足时代需要,满足质量需求。 2建筑工程材料质量检测 建筑工程质量与材料有直接关系,只有通过相关的技术措施,才能对材料质量进行检查与检测,评估材料是否符合标准。 2.1严格按照标准要求进行试验 为了有效控制好材料质量,国家出台了相关的质量检测依据与法律法规,在建筑材料检测工作中,需要严格执行法律法规,通过标准设定,对材料质量进行控制。可以说,现代工程建设,不论结构多么简单,所使用的材料都是较为复杂的,各个环节均需要不同的材料进行构建,形成建筑主体。只有全面统一标准,才能从根本上杜绝质量事故,保证建筑质量。工程施工前后所使用到的材料需要严格检测,根据国家相关标准、规定和要求做好材料科学检查检测,特别是对主体材料的把握,更要提高标准,严格要求。水泥是主体材料,需要全面对水泥安定性、强度等做好科学检测,保证水泥具备一定的强度与硬度,钢材质量关系到建筑安全,其抗拉强度是关键,需要通过检测保证符合设计要求,碎石的压碎值指标是重点,需要通过严格筛选,确保达标。 2.2检测试样采集相关要求 工程所使用的材料较多,我们要想确定材料质量,在进行检测时,不能全部进行检验,需要通过科学的方法,做好抽样检测。进行试样检测时,为了保证数据具有代表性、科学性、准确性,需要在同批材料中随机进行样料抽取,特别是需要对不同部位、不同部分、不同性能的材料进行检测。要严格抽样、取样工作,保证程序符合要求,全面杜绝特意为实验而采样的现象,保证检测结果科学可靠。工程建设中,各个材料均与安全有密切关系,如果哪个环节不符合要求,则很可能就是安全事故的祸首。特别是在焊接环节,对钢材性能要求一定要达标,如果为了实验而特地采购就会埋下安全隐患,无法控制工程整体质量。样本采集需要全面细致,严格按照标准要求好的数量、次数、批次和部位科学采样,保证具备代表性。 2.3有效减少误差 任何数据均会出现误差,但是在进行材料检测时,需要严格程序,选择技术,从根本上杜绝好误差的出现,保证质量安全。可以说,任何一次的材料检测过程,均会受到各种条件影响出现一定的误差,这种情况的出现,也是非常普遍的,误差需要控制到允许范围内,才能最大程度保证质量,维护建筑安全。影响检测精准度的因素较多,人为因素、环境因素、技术选择因素等,均会影响到数据的稳定性和精准度。比如说,相关的实验人员对钢筋拉伸试验过程,需要严格检测程序,必须把试件拉到裂开才能停止,如果不达到这个程度,所出来的检测数据是不精准的,这种人为出现的误差对材料检测数据有着重要的影响,只有不断提高责任心,提升技术水平,才能有效避免出现检测人为误差,保证材料质量检测满足要求步骤和流程,维护检测结果的权威性。 2.4对相关数据处理要严格管理 对于检测所得到的数据处理,不同的方面有不同的方法与态度,可以说,不同的检测条件、周期、环境、时间均会对检测结果产生影响,那么我们进行检测材料数据处理时,就非常容易出现武断和主观的问题,同一组试件所检测出来的数据离散性的可以较大。所以为了保证材料数据检测的科学性和有效性,我们必须要对所检测出来的数据进行科学的数值处理。比如说对水泥胶砂强度抗折能力检测实验,当结果出来后,我们需要对比各方面检测数据,如果其中的一组中试件检测数据超出预期均值10%,进行数据统计就必须要把这个超常规数据值剔除,而需要重新把另外数据的平均值当做检测结果,这样才能形成科学的数据分析,保证数据的合理性。另外混凝土材料也是非常重要的材料,进行强度抗折能力检测后,结果所得到的数据并不是通常理解的相加,而是需要通过独特的数据统计方法进行数据处理,保证数据还原性。检测中往往出现一些小数点,只有严格处理好小数点,才能保证检测结果更加接近工程标准要求,否则会出现较为严重的后果。 3加强对建筑工程材料质量控制的对策 要想全面保证建筑安全,则需要通过对材料的良好把握,实现安全目标,建筑材料的控制,需要严格流程环节。 3.1建筑材料进入施工场地前的质量控制 只有通过源头治理,才能有效保证材料的安全可靠,从源头上控制建筑工程材料是质量的根本保障。材料进入施工现场,需要多道程序,建筑工程材料购买则是第一道程序,在进行材料采购前,一定要全面掌握图纸设计要求,严格设计标准,通过对设计、技术、材料等的关系把握,合理确定好建筑材料型号、规格、品种、质量。还要全面对工程进行质量分析,把握好建筑材料性质、特征和适用范围。充分考虑到各方面的建议,对材料市场形势、供货厂家资质、市场行业信息等的把握,确定好材料采购方向与意向,保证材料控制更加科学有效。需要对供应商建筑材料进行科学的试验检测,重点审核好订货单,通过全面审核后,保证材料源头安全。 3.2建筑材料进入施工场地质量控制 材料源头治理是一方面,更主要是对现场控制,建筑工程材料进入施工场绝对不能放松,需要严格检查入场材料是否与施工要求相符合,特别是材料品种,型号、规格等是否保持一致性。进行检测时,重点查看一下入场建筑工程材料生产日期、出厂质量证明等是否齐全,及时发现问题,解决问题,保证进场建筑材料与设计要求相一致,如果违背质量要求则不准放材料进场,质量问题严重的材料需要退货处理。要检查清楚建筑材料合格证中是否盖有生产单位或供货单位红章,生产日期、生产批号和出厂证明等是否清晰,如果不满足检测条件,则需要进行退货处理,坚决杜绝不符合规定要求的建筑材料进入施工场地。 3.3对强制性材料进行科学检测 建筑施工强制性施工材料主要是建筑物主体结构检测、钢筋数量检测和建筑工程完工后对空气质量的检测等方面,另外钢筋抽样检测、混凝土试块检测和加气块外观质量强度检测也在强制性检测范围。只有全面做好强制检测,才能把握好材料质量,避免因材料问题出现安全生产事故,影响整体建筑安全。 4结束语 建筑物构建材料不合格导致的生产事故,严重影响企业形象,危害社会安全,建筑工程材料质量问题关系建筑工程使用寿命和质量,只有全面加强建筑材料管理和检测,杜绝劣质假冒建筑材料使用,才能消除潜在威胁,为人民安全生产和生活提供良好环境保障。 作者:龙涛 单位:吉安市建筑工程质量检测中心 建筑工程材料检测论文:建筑工程材料检测技术研讨 摘要:建筑工程材料是建筑工程施工技术管理的一个重要组成部分。通过对材料检测技术的科学管理,我们可以充分利用当地的原材料,推广新技术、新材料和新工艺。科学地定量评价材料和部件的质量降低建筑成本。 关键词:材料;建筑工程,检测质量 1建筑工程材料检测对建筑材料质量的作用 1.1有助于保障工程施工质量 在施工过程中建筑材料可以直接被使用,要加强对建筑材料的质量的检测,因为施工人员的生命安全和建筑安全影响着建筑工程的整体质量。建筑材料检测工作要做好对建筑材料的安全检查,对建筑工程质量和施工人员的安全必须有保障。建筑质量随着建筑材料质量的提高而提高,也能够延长建筑物的使用寿命并且丰富建筑的功能,同时也保证建筑工人以及施工人员的安全。 1.2有助于挑选质优价廉的原材料 建筑材料检验可严格控制材料采购的质量,并选择具有良好信誉、高质量和标准性能的建材供应商。通过科学试验,材料本身对性能和价格进行科学分析和比较,可以帮助建筑公司选择高质量、低价位的原材料,优化建筑材料的采购。 1.3有助于建筑新材料和新工艺的推广与实践 建筑材料的性能检测工作给广大建筑工程领域介绍更现代的建筑材料、技术和生产设备,建筑材料的检测可对材料进行科学的分配比例。通过对材料性能测试的科学研究,根据施工现场不同材料配比进行开发,以找到最佳的价值,材料搭配是最合理的材料采购和应用解决方案。 2分析建筑材料质量检测要点 2.1规范化取样 检测报告从样例中检测得到材料的性能,以及测试报告所获得的数据是否准确,取决于是否使用了样例。在建筑材料检测中抽样必须做到科学和规范,测试人员要确保材料测试的质量要保证并写出正确的科学测试报告。 2.2代表性取样 抽样或抽样位置和抽样方法对整个材料的质量影响很大,稍微一点点的偏差就影响对材料的质量检测。所以我们必须采取有代表性的样本,严格按照数量和抽样方法进行抽样。正常情况下是从同一材料的不同部分提取一定数量的样品(钢必须从指定的部件中提取)。然而,在检验过程中的实际中,没有代表性的样品或数量不符合标准,如抽样方法不符合规范要求,因此必须加强样品的检测。 2.3加荷速度检测 由于各种速度和荷载的快速加载,在施工工程材料质量检测的条件下,检测材料的强度值将高于材料本身的强度。但不同的工程材料在抗压强度的测试中,在正常的温度下,测试速度偏高。例如,在混凝土标本进行检测,由于加载速度过快,材料的裂纹扩展速度慢于负载的速度,所以必须严格按照标准工程材料的加载速度,并要取最低值在合理范围内。 2.4试件尺寸及精度检测 建筑工程材料的样品试件尺寸及精度检测,如果形状和尺寸在标准范围内,这表明标本是一个标准标本,例如混凝土抗压强度试样的测试件,它是一个有150毫米边长度的立方体。 2.5误差检测 由于受到检测过程中辉受很多原因引起误差。因此,检查员必须严格遵守检验材料的标准、规格和程序。一般会有两种情况会导致检测错误。一是由于操作员的熟练程度造成同一组测试件之间的误差,二是并行检测的误差,这是同一种材料在同一种材料的分割中所犯的错误。所有上述错误都应尽量减少,以确保材料检测的效果。 2.6数据处理 保证测试准确结果要对测试结果数据进行适当的处理。如水泥砂浆强度的抗弯试验,如果样品中10%的平均值超过了样品的强度,那么你就应该移除数据,而另外两个则与测试结果的平均强度直接相关。 3建筑材料质量的控制措施 3.1建立完整的材料检测制度 建立和完善工程材料的测试和测试系统对于检测的质量的好坏是必要,严格按照规范去执行检测;同时应建立各级人员岗位责任制,并且要对技术文档管理和保密,测试样品和采样系统实施质量管理手册检查系统等;完善检测制度。保证项目的质量要确定测试人,确保测试质量。 3.2合理配备试验检测人员和设备 首先要依工程的规模来确定了试验室的数量和中心实验室的布局。数量和实验室的布局满足施工要求,要达到跟踪测试的目的。其次,配备技术人员要有专业培训的素养,试验检测人员的配备要合理,保证测试人员在进行了技术培训并持证上岗。首先,根据项目规模,对项目规模的确定实验室数量和中心实验室的布局。为了确保上述设置能满足施工要求达到跟踪测试的目的,及时掌握测试数据来有效地控制整个工程项目的质量。其次,测试人员配备应合理。对技术人员进行专业培训提高测试人员的技术水平,工程材料测试人员的要求必须进行综合系统工程材料测试、测试技术培训,才能认证。 3.3严格检查建筑材料三证 为了控制建筑材料的质量,我们必须严格控制材料。建筑材料必须有中国的质量合格证书,规格、型号和性能测试报告,都要符合国家对建筑材料的合格认证。由监理工程师检验验收建筑材料是否合格。生产许可证和安全认证制度的产品具有许可证编号和安全认证标志。 3.4必要的强制性检测 保证结构的安全必须要治理质量,并且在项目中要禁伪劣材料,根据规范要求以及主管部门的规定,项目要进行强制性检测。确保建筑材料的检测质量,对整个建筑的安全和施工人员的安全都起到很大的保障作用。 4结语 随着人民生活水平的提高越来越高,建筑材料建筑质量和安全性能的质量和安全也受到了人们的关注。提高对建筑材料的检测质量对整个建筑发展起着越来越重要的作用。 作者:赖水清 建筑工程材料检测论文:建筑工程材料检测试验与问题 摘要:近年来,国家发展速度较快,各行各业也随之发展起来。其中,建筑行业的发展占有较为重要的位置。在建筑行业发展过程中,工程质量决定了其经济效益。此时,材料检测工作显得极为重要,影响着建筑质量。但目前部分建筑企业在对材料进行质量检测的过程中,经常出现影响检测结果准确性的问题,对建筑行业的发展造成了较为不利的影响。 关键词:工程材料;检测;问题;改善措施 影响建筑工程质量的因素有很多,建筑材料无疑是非常关键的一个因素,因此想要保障建筑工程的质量,对建筑工程材料进行检测与试验,确保材料的质量。伴随着我国科学技术的蓬勃发展,建筑工程材料的检测与试验工作也在很大程度上有改善,有关的检测要求以及制度方面也进行了完善与优化,在各个方面都对建筑工程的质量有了很大的保障。但从整体情况看,当前的材料检测与试验工作仍然存在一些问题并需要解决。 1建筑工程材料检测问题 1.1新材料的质量难以控制 在建筑工程的施工过程中,通常以为原来使用的材料较多,所以很多的工作人员单凭经验就能够对其质量以及性能做出判断,但是这种判断在某些情况是不精准的,并且新的材料在很多方面不同于以往的材料,如果用以前的经验来判断就很容易出现判断失误的情况。同时新的材料在很多程度都有了改变,而施工人员还无法全面的掌握这些变化,缺少足够的经验,进而容易出现质量问题。最后,因为新材料流入市场的时间较短,因此没有相应的标准数据可供参考。 1.2建材市场混乱 目前,我国建筑材料市场较为混乱,主要是国家没有制定出完善的建材市场管理法律法规,不能更好地对其进行管理。同时,建筑材料市场材料种类很多,品牌较为复杂,不能更好地设定出材料的统一标准,这对建筑企业的发展造成较多不利影响,相关材料检测人员无法更好地执行工作。另外,建筑材料市场中的同类材料存在较多差异,无法促进材料检测工作效率的提升。 1.3建筑工程材料检测手段单一 目前,我国检测机构的数量虽然一直在增多,其发展速度也逐渐加快。但是检测机构的质量却无法得到保障,出现了许多检测机构虽然规模大、涉及面广但设备不足、落后,检测工作人员数量不够,技术部够不专业的情况,这些都会影响到材料检测结果的可靠性。随着国家信息技术的发展,各类先进技术已经应用在各行各业中,并且取得了一定的效果。但是,目前部分建筑企业在材料检测过程中,一味地应用传统检测手段,以人工检测方式执行工作,检测的技术水平很低,检测工作量难以提升,很容易出现检测数据误差,此类问题的出现,不仅影响建筑企业材料检测工作的执行,还会造成较多检测经济损失,对建筑企业的经济效益造成不利影响。 2建筑工程材料检测试验的重要性 2.1能够选取最优状态的材料 在对建筑工程材料的进行配比时,可以通过试验的方式选出状态最优的材料,例如,经过试验,在保证调配出的材料达到建筑质量标准的情况下,对混凝土选用灰剂量较少的调配方案;而在沥青路面的设计调配时,可以通过试验选取油量不是很高的方法。通过一些试验检测,我们能够选取最经济实惠、质量最优、状态最佳的材料,从而在保证工程质量的基础上,减少成本的投入,增加公司的经济效益。 2.2为施工的技术水平起到推进作用 应用检测试验的方式可以发现在建筑材料中存在的不足,这样建筑企业就需要立刻改变设计的方式,应用新的技术、新的工艺。长此以往,建筑工程的施工技术就能够得到提高,进而提高企业的经济收益。 3在具体建筑材料———钢结构中的抗滑移系数方面的检测 在建筑工程材料的钢结构中,对于抗滑移的检测系数也是非常重要的,对于其抗滑移系数的检测应采用试验来进行,试验的主要方式就是采用双摩擦面的二栓拼接的拉力试件来进行。具体试验检测方式如下:连接件板材在紧固高强度螺栓时,应分初拧、终拧。初拧应达到螺栓预拉力标准值的50%左右;终拧扭矩由公式T=K•P•d求得。加载时,应先加10%的抗滑移设计荷载值,停1min后,再平稳加载,加载速度为3~5kN/s,直拉至滑动破坏,测得滑移荷载NV在试验中当发生以下情况之一时,所对应的荷载可定为试件的滑移荷载:试验机发生回针现象;试件侧面画线发生错动;X-Y记录仪上变形曲线发生突变;试件突然发生“嘣”的响声。最后根据试验所测得的滑移荷载NV和螺栓预拉力P的实测值,按公式:μ=NV/nf•ΣPi计算出抗滑移系数。可见,通过试验的方式对其抗滑系数进行检测可以得到精确的数值。 4建筑工程材料检测优化措施 目前,部分建筑企业对材料检测工作不重视,在检测过程中,经常出现影响建筑质量的问题,这对建筑企业的发展造成较为不利的影响,相关管理人员应该对此类问题加以重视,采取有效措施解决问题。具体措施包括以下几点: 4.1制定全面、科学的试验检测标准 ①要根据工程的规模、等级制定检测标准,即确保标准适用于该工程,如果不考虑这一项引用其他工程的标准,就无法保证检测结果的可靠性。②制定检测工作的标准,即使工作流程规范化、全面化,通过这一流程,能够让工作人员有一定的约束力,进而不会出现工作消极、马虎的问题。③将实验标准具体化,细致化,争取能够涉及到每一个关键点。 4.2确保工作人员的技术素养 想要保证材料检测结果的质量,就需要重视工人人员的技术素养,因为无论是制定的制度、设备的运用还是技术的应用都需要人来完成,因此,一定要提高检测人员的素质水平,不仅要技术过关,还需要拥有良好的工作素养,即脚踏实地,认真对待工作。这就需要在选拔时提高上岗的门槛,确保其基础素质达到标准,并在上岗后定期对其培训以及考查,让其化压力为动力,能够负责的对待工作。同时,工作人员自身也要不断的学习与进步,因为科技的发展导致新的建筑材料越来越多,如果不能及时地更新检测数据以及手段,就很难保证新建材检测结果的可靠性。 4.3对检测工作进行规范化管理 ①工作人员的工作开展,即保证工作人员在开展工作时能够有相应的章法可以遵循,有制度规定可以作为约束力,保障工作的严谨性。员工因为有制度的约束,就会明白能够做什么,不能做什么,如果自己工作疏忽、马虎违反了规章制度就会受到相应的惩罚,就会认真对待自己的工作,检测结果的质量就能够得到保障。②数据、检测结果的规范性,很多检测机构没有注意到这一细节,对于检测过程、结果得到的数据都不能加以统一规范,经常出现书写、统计、数值不规范的现象,这些看似无关大局的小事,当久而久之形成一种习惯时,就会造成致命的问题,因为数据的不准确、数值的不精确、书写的不规范,导致下一工作也本着模棱两可的态度,结果只会越偏越大。因此,检测单位一定要重视这一环节,并及时做出规范整顿措施。 4.4规范试验操作管理 ①对检测流程进行规范化管理,掌握工程检测材料的来源避免一些问题材料流入到市场中,在样品的选择以及试验的过程中也要加以规范,如果出现问题,一定要立刻采取措施来应对,如果已经造成了一定的损失,就需要重新采取试验或者进行特别的标注。②对数据的处理进行规范化管理。如果发现对材料检测出的结果没有达到相关的标准,要查明出现这种情况的原因,如果是检测自身的原因要重复检测,如果是材料的原因要进行汇报。③对汇报工作的规范化管理,即保证汇报结果的及时性。 5结束语 总之,如果想要保证工程的质量,控制好建筑材料的质量是一个关键点,而想要保证建筑材料的质量,就要做好材料的检测试验工作。不仅要规范各个检测工作的管理,也要提高工作人员的素质修养,更要对建立与完善检测工作的有关制度,保证材料的质量,最终使建筑工程的质量能够得到认可。 作者:宋德强 单位:唐山建苑建设工程材料检测有限公司 建筑工程材料检测论文:建筑材料检测在建筑工程的重要性 摘要:建筑行业的发展中建筑行业的发展中,对建筑材料的选择是关键,建筑材料的质量对整个建筑工程的质量造成严重的影响。文章先分析了建筑材料检测工作的重要性析了建筑材料检测工作的重要性,又针对建筑材料检测工作的开展提出了有效的措施,希望能够为大家的研究工作提供借鉴和指导指导。 关键词:建筑材料;检测;建筑工程;重要性 1引言 在人们的日常生活中在人们的日常生活中,建筑材料是随处都能见到的。随着科学技术的不断发展着科学技术的不断发展,新型的建筑材料也被不断的研发出来来,这些建筑材料更能满足人们的生活要求,也变得更加人性化化。将这些建筑材料投入到建筑工程当中,能够提高建筑工程的质量程的质量,进而保证了人们的建筑安全,为居民提供了一个良好的居住环境好的居住环境。因此,加强对建筑材料的检测工作是十分必要的要的。 2建筑材料检测技术的相关概述 在建筑工程施工过程中在建筑工程施工过程中,一项必不可少的环节就是对建筑材料的选择筑材料的选择,为了选择高质量的建筑材料,需要加强对建筑材料的监测材料的监测。在目前的建筑材料中,材料本身应该能够承受巨大的压力和质量巨大的压力和质量,材料本身也需要具有一定的密度。所以,在建筑材料的检测过程中在建筑材料的检测过程中,综合考虑建筑材料的承受压力、的深度和密度质量等深度和密度质量等,已经成为检测工作的重点。建筑工地上,常见的建筑材料有沙子常见的建筑材料有沙子、水泥和混凝土等,对这些材料进行检测测,需要先对材料的性质进行判断,对钢筋建筑材料的拉力进行分析行分析,并对钢筋焊接的拉力进行检测,在水泥材料检测中,需要对水泥的强度需要对水泥的强度、细度、安定性以及初、终凝时间进行有效的检测的检测,这样才能够对建筑材料的质量和强度进行有效的检测测,提高整个建筑工程的职工质量。 3建筑工程中建筑材料检测的重要性分析 3.1提高了建筑工程的使用年限 在建筑工程中在建筑工程中,加强对建筑材料的检测,能够提高建筑工程的总体质量程的总体质量,进而延长了建筑工程的使用年限。在实际的检测过程中检测过程中,对建筑材料的强度和质量进行检测,能够对材料的采购工作提供给选择的采购工作提供给选择,选择那些质量好、使用年限长的材料料,有效地提高了建筑工程的整体质量。在材料检测之后,可以科学的选择建筑材料以科学的选择建筑材料,这样就能够对同一价格的材料的质量和同一质量材料的价格进行对比量和同一质量材料的价格进行对比,从中选出更加实惠的建筑材料筑材料,这样不仅降低了建筑施工成本,也能够在工程施工过程中程中,尽可能使用质量好的建筑材料,极大地延长了建筑工程的使用年限的使用年限。 3.2促进了建筑材料行业的发展 建筑工程中建筑工程中,对建筑材料进行检测,能够发现一些新型的建筑材料建筑材料,并对新的建筑材料制造技术进行推广,这样就促进了整个建筑材料行业的发展和进步了整个建筑材料行业的发展和进步。在建筑材料检测的过程中中,通过材料检测提出一些合理的要求,这样就能为材料生产企业提供有效的指导企业提供有效的指导,使得建筑材料的比例有了更加科学的调整和变化调整和变化,也能为施工人员提供更多的选择。施工人员针对现场的施工情况对现场的施工情况,选择合适的建筑材料,这样就使得建筑材料更适合整个施工过程料更适合整个施工过程,也就提高了整个建筑施工的整体质量量,建筑质量的提高,能够保证居民的居住安全,为居民创造一个良好的居住环境一个良好的居住环境。 4建筑材料检测中的问题 建筑工程施工过程中建筑工程施工过程中,加强对建筑材料的检测力度是非常重要的常重要的。不过,现阶段建筑材料越来越复杂,很多建筑工程中中,加强了对一些成品和半成品以及原材料的建筑材料的使用用,这些建筑材料的性质不同,那么对这些建筑材料的检测工作就造成了一定的影响作就造成了一定的影响。所以,应该对建筑材料检测过程中的问题进行分析的问题进行分析,进而有效提高建筑材料的检测质量。在建筑工程施工过程中在建筑工程施工过程中,建筑单位先进行投标,中标之后后,建筑单位会将整个工程分成几个不同的组成部分,并将这些部分分别包给不同的承包商些部分分别包给不同的承包商。因此,建筑公司就不能对建筑材料进行直接的管理筑材料进行直接的管理,使得建筑材料检测工作中存在漏洞洞。有些建筑工程中,甚至不能及时开展建材检测工作,这对整个建筑工程的施工过程都造成了严重的影响整个建筑工程的施工过程都造成了严重的影响。与此同时与此同时,在建筑材料检测的过程中,很多检测人员的学习水平较低习水平较低,检测经验也不够,这就使得建筑材料的检测工作已经成为一项面子工程已经成为一项面子工程,对检测效果造成了严重的影响。此外外,建筑材料检测工作的质量,还会受到检测人员的责任意识等因素的影响等因素的影响,因此,需要在检测过程中不断注意,只有将这个不利因素剔除个不利因素剔除,才能保证建筑材料检测工作的顺利开展。 5提高建筑材料检测工作质量的举措 5.1完善检测人员的岗位职责 在材料检测的过程中在材料检测的过程中,建筑单位应该制定完善的岗位制度度,让检测人员对自身的责任和义务有一个充分的了解。在这个过程中这个过程中,需要相关人员结合日常的建筑材料管理工作,制定相应的跪着制度定相应的跪着制度,确保建筑材料检测工作的顺利开展。在建筑项目开始和建筑项目完工阶段建筑项目开始和建筑项目完工阶段,都应该加强管理,进而确保建筑材料的质量保建筑材料的质量。为了提高工作人员的管理意识,施工人员在填写委托单时员在填写委托单时,应该将相关的责任写清楚,进而保证建筑材料的质量材料的质量,能够满足相应的建筑设计需要。在建筑材料检测的过程中测的过程中,还应该对检测人员的操作行为进行规范,并让检测人员定期进行轮岗测人员定期进行轮岗,这样就能够将建筑材料的检测工作的益处发挥到极致益处发挥到极致,也避免了材料检测过程中出现舞弊现象,保证建筑工程施工工作的顺利开展证建筑工程施工工作的顺利开展。 5.2有效保护材料检测设备 在建筑材料的检测过程中在建筑材料的检测过程中,需要用到材料检测设备,只有设备运行正常设备运行正常,才能够保证材料检测的质量。所以,应该加强对材料检测设备的日常维护和管理对材料检测设备的日常维护和管理,使材料检测设备能够时刻处在稳定运行的状态中刻处在稳定运行的状态中,这样就能够保证材料检测工作的顺利完成顺利完成。同时,在材料检测设备投入使用之前,也需要对其进行严格的检测进行严格的检测,保证设备合格之后再投入使用。 6结语 总之总之,建筑材料检测工作,在建筑工程中的重要性十分突出出,在未来的建筑行业发展中,应该不断增强材料检测的力度度,进而有效地提高建筑工程的质量,促进建筑工程稳定发展发展。 作者:赵华 黄丽华 单位:恩施职业技术学院建工系 恩施职业技术学院公共课部 建筑工程材料检测论文:建筑材料检测对建筑工程的作用 摘要:对当前建筑工程中的建筑材料检测进行分析。通过列举建筑材料的常规检测内容,得出不同的建筑材料检测内容和检测标准都是不尽相同的,针对不同的建筑材料要结合其具体的特征进行检测。对建筑材料检测工作不当造成的危害进行分析,同时又进一步分析了建筑材料检测中出现的问题。最后,针对出现的这些问题,提出而改进建筑材料检测工作的具体措施,认为应当从建筑材料源头,建筑材料选样,以及建筑材料检测的标准化进行着重,希望对今后建筑材料检测提供良好的借鉴。 关键词:建筑材料;检测;建筑工程 一栋建筑,从建筑地形选址、建筑设计、到建筑施工是一个复杂的过程,中间涉及多种因素作用。建筑材料是组成建筑的最基本,也是最重要的因素。建筑材料的好坏,是否合格达标,直接影响到最终建筑建成的质量,更是关系到人的生命安全和财产安全。那么为了确保建筑施工的顺利安全进行,有必要对建筑材料进行规范化、标准化的安全检测,确保整个施工流程的安全生产。 1.建筑材料的常规检测内容 我国对建筑材料的检测一直遵循国家的相关规范和标准,从通常意义的标准来看,建筑材料一般以常规内容检测为主。包括对水泥、细骨料、粗骨料、混凝土、建筑砂浆、墙体材料、防水材料、混凝土外加剂等各种建筑材料。其中,不同的建筑材料检测内容和检测标准都是不相同的。检测水泥时,水泥的三氧化硫含量,氧化镁含量,强度,安定性,凝结时间是需要重点检测的内容;检测细骨料时,则需要深入采用化学实验,颗粒级配方式,表现密度,堆积密度,有机物含量和碱活性浓度等都是需要着重进行检测的;粗骨料和细骨料相比又有所区别,出了颗粒级配方式,表现密度,堆积密度这些之外,泥块含量值,针片状颗粒含量值也是需要必须检测的;对混凝土而言,混凝土中间材料的配合比,表现密度和凝结时间等等,都是需要考虑在内的内容;对建筑砂浆,除了考虑配合比之外,稠度值,分层度值,都是要检测的内容;对墙体材料,需要考虑墙体材料的抗压强度值,进行重点监测;对防水材料,不透水性,拉伸性能,耐高温,耐低温等各种性能是监测的重点内容;对混凝土外加剂而言,其减水率,泌水率,透水的压力比和吸水量比是其主要监测内容等综合指标。可见,不同的建筑材料检测,内容和标准虽然不相同,但也并不是难以捉摸,不同的建筑材料具有不同的特征,而常规检测内容则是需要着重和主要考虑这些特征,将其作为检测的主要内容。 2.建筑材料检测工作不到位导致的危害 建筑材料检测是一项重要的检测内容,而如果在检测工作中,由于人员操纵不当,检测作业指导书制定不规范,管理不到位而造成的检测工作不到位,使得不合格的建筑材料流入施工场地,那么就会给建筑安全带来极大的隐患。现在不少施工企业和单位一味的为了追求经济效益,求短求快,对建筑材料自身的性能没有考虑清楚,盲目的求快检测过后,进行施工,给建筑的质量埋下了极大的安全隐患。所以说,如果没有注意到这些细节的安全问题,极有可能会导致工程质量的安全事故,这种情况在实际施工情况中并不罕见。 3.建筑材料检测中出现的问题 那么,建筑材料检测工作不到位具体在实际检测中有哪些体现呢。通过笔者近几年来的工程实践,在实践经验中进行总结,认为当前建筑材料在监测工作中出现的问题具体有以下几种。首先,对检测材料的检测工作的重视度不够。我们都知道,做事的态度比做事情的能力更为重要,而很多施工单位从刚开始进行施工就没有充分的重视到建筑材料的质量。在材料进场,材料验收,材料把关,材料检验等一系列程序而言,所做的都是流于形式的表面工作,并没有真正认识到检查工作的重要性。如有些工地的钢筋和水泥材料进场,只是形式上看看送货单和合格证,没有认真检查材料和核查材料。其次,对建筑材料检测构成威胁的因素认识不太明晰。影响建筑材料安全性能检测的因素有很多,但总体说来可以分为人为因素和客观因素两大类别,人为因素主要包括检测人员操作的熟练程度,是否规范化,客观因素则是包括气候环境影响设备仪器的精准度和设备仪器的自身误差。如有些检测单位设备仪器落后,设备仪器的精准度不够精准,造成检测结果不够精准。最后,是建筑材料送检程序自身的不规范性。目前,我国对建筑材料的检测程序基本都是建筑施工单位按照建筑材料送检要求来进行送检,但是这样会造成建筑材料检测的滞后性,这样会大大延长建筑材料的检测时间,给具体的检测和施工带来极大的不便。 4.改进建筑材料检测工作的具体措施 在分析建筑材料检测工作中的具体问题,具体问题具体分析之后,可以提出改进建筑材料检测工作的具体措施。首先,应当从进货源头上制止和杜绝不合格的建筑材料。这就要从建筑单位采集建筑材料开始,选择正规的厂家,认真核对厂家的营业执照,厂家的生产许可证等资质。对于购买使用的建筑材料,一定要有三包凭证,国际质量认证,试验报告书等一系列的安全标准;建筑材料进场时,要按程序做好材料的检查和检验工作。其次,合理做好见证取样工作。建筑材料的检测工作中,抽样检验是检测工作最常用也是最为行之有效的一个检测方法。那么,检测材料的最终成果是依赖于所送的建筑材料样品的质量来确定的。所以说,建筑材料的检测报告中的数据能够准确,主要取决于所送检的样品是否具有足够的代表性,所以,应当对建筑材料样品的取样做好充分的认知。最后,检测单位的检测项目也要程序化和规范化。具体而言,检测单位在进行检测时,要严格按照检测规范,检测标准,检测作业指导书文件进行检测,将人为因素,设备环境引起的误差因素降到最低,将检测结果做到客观公正化。 5.结语 建筑材料的检测是建筑工程中的一项重要程序,关系到建筑施工的质量和人身财产的安危,在分析当前建筑材料检测出现的种种问题之后,针对出现的具体问题,认为需要从建筑材料选购,建筑材料样品取样以及建筑材料的检测规范化标准化等一系列问题着手,将建筑材料的检测结果做到客观公正化。 作者:徐文斌 单位:博罗县建设工程质量检测中心 建筑工程材料检测论文:建筑工程材料试验检测技术要点 摘要:当前较为常见的建筑材料一般具备三个性质,分别为物理性质、力学性质以及工艺性质,建筑材料的质量和特性检测也主要是针对建筑材料的这三个性质进行的。文章对当前建筑材料的检测环节和相关技术控制措施进行探究,希望对建材质量检测工作有所帮助。 关键词:建筑工程;建筑材料;试验检测技术;建筑质量;施工设备 1概述 一项建筑的完成是由施工人员利用各种施工设备将各种建材组合搭建而成,建材可以说是建筑完成的根源,若是建材质量不过关,那建筑项目的完成质量更是无法保证。当前较为常见的建筑材料一般具备三个性质,分别为物理性质、力学性质以及工艺性质,如钢筋、砂砾、砖块、混凝土等,这三种性质决定着建筑材料的质量以及是否满足建筑施工需求,建筑材料的质量和特性检测也主要是针对建筑材料的这三个性质进行的。使用质量过关的建筑材料来进行建筑工程的施工,那将是事半功倍。所以为了提高建筑材料的可靠性,必须对建筑材料的特性进行检测,检测的主要目的就是为了测试出建筑材料的三个特性是否满足施工需求。 2建筑工程检测试验的作用 2.1有利于对建材原料的使用 建材原料是整个建筑工程项目完成的基础,建材的质量、单价、种类、特性等都是影响工程质量的关键,而建材检测则能够对这些建材特性和参数进行鉴别,从而区分其是否符合建筑工程施工要求。 2.2可以得到更加精确的施工参数 建筑工程的施工和建设主要依据就是施工参数,建材的检测能够为建筑工程提供有效的参数,从参数中能够看出工程质量的高低,从而保证工程施工质量。 2.3有利于保证工程完成质量 建材的检测数据是鉴别该工程质量是否合格的重要数据标准,若是所用建材监测数据不合格,那就需要对该建筑工程进行质量返工,加强施工环节的质量控制。施工前的建材检测能够避免返工,提前预防工程质量隐患,提高施工进度。 3影响材料检测的因素 3.1周围环境温度及湿度的影响 温度对水泥构件的早期强度有着十分明显的影响:环境温度对水泥材料的凝结硬化有很大的影响,当温度高时,水泥的凝结硬化速度迅速;当温度低时,水泥的凝结硬化速度缓慢,因此适宜的温度对水泥的强度起到了十分重要的作用。在国家的标准规范中对检测时的材料养护的环境条件有严格规定,例如水泥试验环境要求:试验用的试块在成型时的环境温度应该稳定地保持在20℃±2℃的情况下,并且其相对湿度也应该大于50%。只有严格遵守相关规定,才能有效地减少系统误差。 3.2加荷速度的影响 在建筑材料的试验检测过程中,根据不同的规定和标准,对各种建筑材料有不同的加荷速度的规定。例如混凝土试块的试验检测过程应该使用连续的、均匀的加荷速度,并且混凝土的强度等级小于C30时,其加荷速度应该为每秒0.3~0.5MPa,当混凝土的强度等级大于或等于C30且小于C60时,其加荷速度应该为每秒0.5~0.8MPa,当混凝土的强度等级大于或等于C60时,其加荷速度应该为每秒0.8~1.0MPa。假如检测人员在实际的试验检测工作中为了尽快地完成材料的试验检测任务,随意增加其加荷速度,将会使试验检测的结果失去真实性。 4材料检测试验与常见问题 4.1检测试验项目的确定 建筑市场建材种类的增加,需要进行检测的建材数量和种类也不断增加,建材检测工作的难度提高。俗话说:“巧妇难为无米之炊”,若是建材质量不过关,那建筑项目的完成质量更是无法保证。当前较为常见的建筑材料一般具备三个性质,分别为物理性质、力学性质以及工艺性质,如钢筋、砂砾、砖块、混凝土等,这三种性质决定着建筑材料的质量以及是否满足建筑施工需求,建筑材料的质量和特性检测也主要是针对建筑材料的这三个性质进行的。使用质量过关的建筑材料来进行建筑工程的施工,那将是事半功倍。所以为了提高建筑材料的可靠性,必须对建筑材料的特性进行检测,检测的主要目的就是为了测试出建筑材料的三个特性是否满足施工需求。 4.2取样的数量和方法 对检测的具体环节了解后,便需要正式进入建材质量检测工作环节中,需要做的就是采集需要检测的建材样本。检测建材样本的选取必须保证其代表性,选取方式可以采取随机抽取法即在建材不同位置选取等量的样本,再从多个样本中选取检测样本。这里需要注意的是样本选取位置必须随机且具有代表性,样本选取的数量也要适量,根据建材检测需求进行选取数量的限定。加强对建材检测管理的规范性要求,保障建材样本选取的代表性。建材样本检测关乎整个工程施工的正常开展,因此必须给予足够的重视:第一,要提高建材检测人员的专业素质,对现任职检测人员进行技能培训。而且要提高建材检测人员雇佣的门槛,对应聘人员的相关证书进行检查,确认其具备担任建材检测一职后再录取。在上岗前要对其进行定期的培训,帮助其熟悉检测程序,积累经验;第二,要保证建材样本选取的代表性,进行样本选取时要有人监督,建立相应的样本选取见证制度。在样本传送的过程中要有专人看管样本。只有这样才能保证样本的代表性,避免浑水摸鱼的行为。 4.3在不同环境下的检测结果控制 样本选取和检测环节完成后并不意味着建材质量检测工作的结束,最后一个环节也是最重要的一个环节即检测结果的处理。由于诸多不可完全控制的因素存在,如湿度、温度等,同一组建材样本的检测结果会出现数据分散性较大的情况,这种结果数据分散性情况出现时就需要对检测结果进行再处理。例如进行水泥强度检测时,若是相同样本的检测结果出现平均值的1.1倍,那就需要删除该数据,以其他检测试验数据结果作为最后处理的数据结果。此外,有的建材的特性检测是有固定程序和检测方法的,检测数据结果并不是简单的求平均值,而是需要专业人员进行处理才能得到最精准的数值。从上述可知,实验数据结果的处理是整个建材检测试验的重要一环。 4.4试验机加荷速度的控制 试验机加荷处理是建筑材料试验检测结果精准性的必要措施,相关试验标准和建材质量要求是是否采取加荷处理的依据,也是加荷速度控制的标准。在建材力学性能检测过程中,若是不进行加荷处理,而是在常温下进行检测,那极有可能导致检测结果高于建材的强度上限。在加荷处理过程中,要保证加荷的连续性和均匀性,此外,加荷速度的有效控制也是关键环节。在建材力度性能检测过程中,当检测样本接近发生或者开始发生形变时就终止检测,关闭试验机的油门,此时对其进行连续力度作用则会得到该建材样本的最大荷载值。加荷过程中最忌讳突然提高试验机油门或者突然中断试验机油门,试验机的加荷必须均匀且连续,这对试验机的质量也有一定的要求,若是试验机的精准性和稳定性不够,也无法完成试验机的加荷。 4.5减少试验误差 任何检测都会存在误差,建材质量检测也不例外。建材检测的误差除了无法完全控制温度、湿度等因素外,人为失误是导致建材检测失误的主要因素。建材质量检测人员在检测过程中的失误或者不按照正规检测程序进行检测是造成检测结果误差的主要原因,过于经验主义的检测人员是造成这种问题的主要检测人员。每一项建材检验操作都是有严格的流程规定的,但是建材样本本身的均匀性、湿度温度等外部环境影响以及检验操作人员的操作等都可能造成失误的发生。但是,人为失误仍是造成检测误差的主要原因,这类人为检测失误通常在钢筋拉伸试验、钢筋抗压试验等检测程序中出现。为了降低这种人为建材检测的失误出现,必须提高检测人员的专业素质,要求其充分掌握检测规范程序。 5确保材料试验检测准确的措施 5.1建立完善的质量保证体系 质量保证体系的完善能够规范建材试验检测的操作流程,强化检测人员的责任意识。此外,完善健全的质保体系还能够促进检测机构内检测设备质量和人员素质的提高。 5.2确定材料检测程序 检测程序和流程的规范能够提高检测的效率和质量。在确定检测流程时必须结合实际,充分了解该工程项目的具体情况,根据相关标准和要求制定科学详细的建材检测流程。此外,程序和流程的明确还需要检测人员自我责任意识和检测操作能力的提高,所以也要重视对检测人员专业素质的培训和教育。 5.3加强误差控制 任何试验检测都会存在误差,误差不可避免,但是误差越小,对工程质量的影响就越小。所以必须对检测误差进行有效控制,严格遵循国家规定。要严格按照实验步骤进行检测,不能省略和敷衍,否则将直接导致检测实验结果的作废,因为这不再是误差,而是错误。 6提高建筑工程材料检测试验质量的措施 6.1加强检测设备是建筑工程试验检测的重要物质基础 只有种类齐全、质量合格的检测设备才可以准确反映送检样品的真实性,作为评判建筑工程施工质量的参考。所以工程的建设单位和施工单位以及监理单位应当通力合作,必须确保试验检测设备满足检测要求。 6.2提高试验人员的业务素质对试验检测工作结果的质量起到决定性作用 只有加强对试验人员的培训与管理,使得试验人员具备相应的资质,确保其业务水平达到相关的要求,才能有效地提高该项工作的准确性与科学性。同时,试验人员的思想水平也起到关键作用,必须保证他们在试验检测的全过程中都能自觉地严格遵循国家标准,做到规范采样、科学检测,这样就能从根本上提高检测结果质量。 6.3建立健全试验检测的管理制度是确保试验检测结果客观准确的必然要求 加强试验检测全过程的监督力度,可以确保试验检测结果客观准确地反映工程建设的实际,从而找到工程建设中存在的问题,并有针对性地加以改进,最终提高建筑工程的施工质量。所以,各级单位应当密切配合,不断完善试验检测的管理制度,促进试验检测工作向着规范化、制度化的方向发展。 7结语 建材的检测有着严格步骤流程,若是不按照规定或者过于经验主义的进行建材检测试验,那极有可能造成检测结果的误差,这种误差将导致建材质量鉴别的失误。只有严格的建材质量和特性检测,才能保证建筑施工所用建材的质量,从而保证建筑工程的质量。 作者:刘银科 单位:银川市建设工程综合检测站 建筑工程材料检测论文:建筑材料检测对建筑工程的重要性 建筑材料和人们的生产生活有很大的关系,从古至今人们在进行建筑物建造的时候使用了各种各样的材料,在人类建筑史上这些材料占据了重要的地位,当前,国内工业生产能力稳步上升,在建筑材料的研发、应用上取得了重要的进步,建筑材料种类不断丰富,这些给建筑的制造和发展提供了很大的便利,在建筑中也扮演着重要的角色。建筑材料性能的好坏直接的关系到建筑物的质量,所以,必须加强对建筑材料的检测工作,这也是保证国内建筑行业稳步发展的内在需要。 1建筑材料的概述 一般来讲,所谓的建筑材料就是指使用于建筑工程的地面、墙体以及屋顶等不同地方、不同类别所有材料的总称。如今,陶瓷、水泥、混凝土等材料在建筑工程中比较常见。科学技术在不断地发展和进步,建筑材料的种类也不断的繁荣,由使用和构成角度来讲可以把建筑材料分为有机、无机等几大类,以其作用可以分为结构类、墙体类等等。面对如此复杂的建筑材料,必须对建筑材料的检测工作有清醒的认识,明确其在建筑工程中具有的重要地位并深入的对保障当前建筑材料检验工作顺利开展的机制进行深入的研究,以便于进一步促进建筑行业的发展和进步。 2建筑材料检测在建筑工程中的重要性 一般来讲,建筑工程的整体质量和建筑材料的整体质量之间有极大的关系。所以强化建筑材料的检测工作,也是重视并提高建筑工程质量的表现,从而让建筑工程的使用年限进一步提升。对建筑材料进行严格的检测可以对建筑材料进行科学的选择,对建筑材料自身的作用和性能从源头上进行比较,从而综合的对各类建筑材料进行选择。充分的对建筑材料进行检测,可以为建筑材料的选择提供依据,对于建筑工程进度的保障,建筑整体质量的提升具有显著的作用。如,利用检测技术,可以科学地确认各类建筑材料的质量有没有达到建设项目的要求,这样很大程度上杜绝出现建筑过程中成本浪费的现象。对建筑材料进行检测,在不同类型新型材料以及技术推广的过程中具有很大的作用,可以极大地促进建筑材料行业不断地发展和进步。经过检测之后,建筑材料的配比可以进行一定的调整和变化,让施工人员有选择的机会,施工人员可以充分的对建筑的实际情况进行分析,找出符合本项目最佳的建筑材料。如,在达到施工设计强度一样的情况下,选用的材料最好含有较少的灰剂量,这对建筑工程质量的整体保证具有极大的意义。随着社会的发展和进步,国内在不断地推进城市化的进程,人口总量的不断攀升,使得出现大量的建筑工程接连情况,要是没有建筑材料检测工作提供依据,这样的存在会极大地影响人们的生命安全。 3建筑材料检测改善措施 3.1进行必要的强制性检测 之所以要进行强制检测,其目的主要是对建筑施工过程中出现的质量问题实现管理的可控化,在建筑工程中严格的控制材料的质量,杜绝使用劣质材料,这对施工安全和建筑安全的保障具有积极的意义,同时有利于建筑单位设计要求以及质量要求的实现。必要性、强制性检测的主要是:钢筋数、主体结构、建筑完成后的房间空气质量测试等等,这对施工企业严格的落实建筑设计要求和行业的相关规定具有较强的威慑作用。 3.2建立完善的岗位工作制度和资料管理制度 以建筑材料监测工作的日常为基础,对工作制度的建设和安全进一步完善,再辅以科学的资料管理制度以便于对建筑材料的检测情况进行很好的管理、抽查和跟踪,用完善的管理制度在项目刚开始的建筑材料检测和项目完工的各项检测有所依据,在工作制度的约束下,检测人员工作的开展会更为有效。施工单位的人员、检测工作的人员以及项目工程一线的施工人员在填写委托单的时候要严格的按照规定进行仔细、详细的填写,保障建筑材料不管是质量还是数量都满足实际建筑设计以及建造的需求,以建筑材料的监测情况为基础对专业人员的操作进行合理的安排。同时笔者还建议,对这些人员要进行定期的轮岗,这样可以保障监督管理发挥最大的作用,尽可能减少徇私舞弊情况的出现。 3.3严格加强监测设备的管理应用 保障建筑材料检测工作顺利进行的关键是检测设备,所以对检测设备日常要加强维护保养和管理工作,让这些设备处在良好的运行状态下并具有稳定的性能,有利于建筑材料检测工作准确、顺利地完成检测工作。根据检测设备的特殊要求对设备建立完善、科学、长久的设备管理日志,这样可以对施工现场以及检测中心的检测设备的运行情况有详细的掌握,这也极大地方便了施工建筑材料的检测工作。对有特殊要求的检测设备,要有单独的登记卡,以便于及时的了解这些设备的实际性能,对管理日志和目录要进行定期的整理,联合相关部门对设备进行精确度校对,让检测仪器具有较高的精确度。随着国家重视建筑材料的检测,很多单位也购进了新的设备仪器,在未对其使用之前要对其完整性以及合格与否进行鉴定,经过严格的测试保证合格之后才可以进行使用,对鉴定的结果要进行严格的记录,要是有的建筑材料的检测标准发生了变动,就要及时地对设备的各项参数进行更改,让设备的实用性和适用性得到保证。就建筑材料的检测仪器的保养来讲,需要专门的机构和人员来进行定期的检查、测试、维护,再辅以不定期的抽查和考核制度,可以让检测设备的养护工作切实的落实。 3.4规范化管理 管理的规范化是保证建材的检测工作得以顺利推进的制度保证,只有让规范措施具有强制性才可以让建筑材料检测的真实性进一步提升,对从事建筑材料检测的人员来讲,要进行定期或者不定期的集中培训、学习,并实施必要的考核制度、奖惩制度,让专业工作人员具有提高技术和业务水平的动力。按照现行的检测标准,对工作人员进行建材抽样数量和抽样的方法进行指导和培训,让检测的可靠度、可信度进一步提升,对技术上的误差或者由于取样不科学导致的检测误差要坚决杜绝,以免对建筑材料的使用造成影响。对工作人员进行严格的专业培训和考核后,也不能疏忽建筑材料检测人员的法律、法规教育和培训,对自身检测工作的重要性要有清醒的认识,进一步提升责任意识和职业素养。在进行技术检测的过程中要严格的按照取样制度进行,开展监测工作的过程中要具有专门监督人员进行监督和管理,建筑材料最终的检测结果要由多层抽查机制来决定,这样可以有效地避免舞弊的情况出现,经过上文诸多措施的实施,可以有效地保障建筑材料检测单位工作的有效性、真实性。 4结束语 目前,轻量化、高强度、多功能是建筑行业材料发展的趋势,同时也在向低成本、低功耗的方向发展,在不断的扩大化工厂、工业等废料代替自然资源的原料,环保、自然材料也是当前大力提倡的,面对建筑材料多样化的发展趋势,要对建材检测在建筑工程上的重要作用有清醒的认识,对其中存在的问题深入的研究,并积极地探索解决方法,这才是保障建筑行业不断发展、进步、提升的关键和保障。 作者:温静 单位:深圳市鹏城建筑集团有限公司 建筑工程材料检测论文:建筑工程材料检测技术的应用 摘要: 在我国社会和国民经济日益发达的条件下,人们对建筑工程建设质量所提出的要求也越来越高,如果建筑工程质量产生问题,就会对人们的生命安全以及财产安全带来危害,同时引发资源浪费现象与环境污染问题。建筑施工材料质量和材料检测会对工程建设质量产生严重的影响,所以,想要确保建筑工程建设质量,就必须做好材料检测工作。本文主要对建筑工程建设过程中,材料检测技术的具体应用进行分析,提出相应的思考和建议,仅供参考。 关键词: 建筑工程;材料;检测技术;应用 前言 建筑工程施工中必不可少的就是建筑材料,建筑材料的质量直接影响着一个工程的质量,提高建筑材料的质量性能已经受到了建筑行业的重视,而对建筑材料进行检测是保证建筑材料质量的重要手段,相关企业部门只有严格按照规范标准对建筑材料进行送检,合理应用各项检测技术,才能保证工程的质量以及使用的安全,从而推进整个建筑行业的发展进程。 1建筑材料检测所具有的重要性 所谓建筑材料检测,主要指对建筑工程施工中的各种原材料进行科学、公正并且准确地检测。施工材料质量会直接决定建筑建设质量,因此,为了给建筑质量带来一定的保障,就一定要严格开展材料检测工作,只有提高材料检测效率,采可以限制延长建筑实际使用寿命。严格检测施工材料之后,施工单位还能够比较不同建筑材料,并且在后期比较类似的工程里面进行合理选材,从而提升施工材料实际利用率。相关人员能够对比施工材料价格、质量或者是功能等不同方面,通过该类比较方式筛选出更加物美价廉的施工材料,不仅能够提高建筑材料所具有的整体性能,同时还可以有效降低工程建设花费在材料上的成本。保证建筑建设质量和实际施工工期的前提就是合理应用材料检测技术。比如,检测建筑施工所采用的砂石与有关施工材料,判断其有没有达到施工技术各项要求,从而在一定程度上降低施工工程中各种费用问题的出现几率,挑选施工土场的时候,通过认真分析土样里面的组成成分,能够判断压实标准土样有没有达到标准要求,同时对合理使用土样机械非常有利。 2建筑材料主要检测技术 2.1钢筋检测技术 钢筋检测工作一般能够分为以下不同方面的检测:①钢筋进场阶段:待钢筋被运至施工现场后,需要按照钢筋混凝土用热轧带肋钢筋具体标准检测这些钢筋,同时确保钢筋质量达到标准规定后才可以运进施工现场;②钢筋的验收以及取样:当检查完钢筋复验报告、出场检验报告和生产合格证等后,需要遵循五个同一检测原则检测钢筋,也就是规格、炉号、出厂日期、批量以及交货状态都是相同的,同时将检验批钢筋质量严格控制在60t以内,通过现场见证的模式完成钢筋取样过程。现场取样的时候,分别取两根钢筋进行抗拉试验以及冷弯试验,同时确保在所有检验批次里面均可以检验一个拉伸以及一个弯曲试件;③对冷拉钢筋进行处理:需要采取分批方式验收冷拉钢筋,检验批应该确保各批冷拉钢筋的重量均在20t以下,并且冷拉钢筋均为同直径以及同等级的产品。 2.2水泥检测技术 检测施工水泥的时候,主要包括以下不同方面的检测工作:①当水泥运至施工现场时,需要及时检测水泥的散装仓号、所处级别、出厂日期、包装以及品种等,同时复检水泥的强度以及安定性等指标,确保水泥质量达到硅酸盐水泥以及普通硅酸盐水泥各项规定;②如果工程施工中发现了出厂日期已经在三个月以上的水泥或者是水泥质量具有疑点的现象,就需要复检水泥,同时按照复检结果合理使用水泥;③检测水泥的过程中,也需要遵循同一品种、同一等级、同一生产批号和同一生产厂家的原则检查水泥,确保水泥袋装批次处于200t以内,散装批次处于500t以内,批次检查过程中应该同时检查这批水泥的进场复检报告、出厂检验报告和生产合格证等;④对于水泥取样方式,必须在同一批号以及不同部位采集水泥试样,同时取样试点需要超过20点,待其混合均匀后利用防潮容器包装水泥。 2.3墙体材料检测技术 对于建筑工程建设所采取的墙体材料而言,按照外形特点、制作原料和具体生产方式,能够将其分成不同种。砌块与砖一般是烧结多孔砖,这种砖也是建筑施工中普遍使用的一种砖体。在检测烧结多孔砖的过程中,需要确保每批里面有5万块,若砖块数量比较少,就必须按照一个批次进行处理。对其强度进行检测的时候,需要在尺寸偏差、形态、质量均达到标准要求的样品里面随机选20块,同时在这些样品里面选出10块接受抗压强度检验(如图1为抗压强度实验室检验图),将剩下的10两块留下来备用,不必开展抗折强度试验过程。 3精度和误差处理技术 检测建筑施工材料的时候,很容易由于环境条件、材料均质性、人员自身检测能力、设备仪器的不同而产生一定的影响,同时导致最终检测结果存在一定误差。所以,检测过程中应该严格把握各项检测标准或者是规范等,从材料检测规范以及具体检测流程方面尽可能提升检测稳定性。一般情况下,导致检测工作产生误差的情况包括:①对于同组试件间产生的误差,一般是因为操作人员工作熟练程度和自身技术等造成的,这种误差具有一定范围;②对于平行检测误差,主要是采取相同方法以及相同仪器分段检测同意材料样品的过程中,检测结果产生的误差,该类误差的产生和检测材料自身均质性具有很大的关联;③对比检测误差以及再现性误差主要是使用不同设备检测同一材料或者是同一样品时产生的误差,这种误差考虑了检测结果全部影响因素,其也存在允许误差,和平行检测误差以及同组试件间产生的误差相比,其误差范围比较大。 4提高工程材料检测效率的措施 4.1进行强制性检测 想要有效确保建筑施工材料最终检测结果的准确性,尽可能使工程施工材料质量得到保障,就需要强制性检测建筑工程的某些项目材料,其中主要有有机污染物含量方面的检测、混凝土试块方面的检测、成品或者是半成品质量的检测、钢筋数量方面的检测、水泥各项指标的检测等,同时在强制检测的时候,需要严格依据相关标准或者是相关程序进行检测。 4.2随时了解现场动态质量 对建筑工程进行现场施工的时候,施工材料检测人员应该通过定期或不定期手段严格监督并且检验工程整体建设质量,防止施工人员在施工过程中应用质量没有达到标准要求的构建以及施工材料。同时,还应该随时进入施工现场深入了解并且把握施工质量,如果发现问题,就应该将其及时解决掉。 4.3提升材料检测工作队伍的整体素质 想要确保材料检测工作的顺利高效进行,就必须提升检测人员的自身素质。对于该方面,开展材料质量检测工作的相关人员应该不断学习,努力提升自身所具有的检测技能以及专业检测水平。同时,我国相关部门可以通过提高检测行业工作人员门槛的手段来有效提升我国建筑工程材料检测人员自身素质和工作技能。 5结束语 材料检测人员开展检测工作的时候,应该做到认真仔细以及全面严谨,严格执行各项检测标准,注意做好材料检测具体细节工作,对施工材料的配比进行优化,进一步提升材料检测工作团队的整体素质,从而有效控制建筑工程实际施工中很容易产生的质量问题。如果检测时出现问题,就需要考虑具体检测情况,实施科学处理方法,并且采用先进检测技术,保证检测结果足够精准。材料检测的高效进行不仅可以保证工程整体建设质量以及安全,同时还提升我国当前工业生产水准,推动我国生产力的有效发展。 作者:玉秋团 单位:广西建宁工程检测咨询有限公司 建筑工程材料检测论文:建筑工程材料检测试验 1建筑工程材料检测试验过程中存在的不足 1.1建筑工程材料检测试验体系不健全进行建筑工程材料的检测试验阶段,检测体系不够健全,导致一些施工单位实行工程材料的检测试验过程中造假,另外,材料检测试验实行机制贯彻程度不足,因建筑工程材料的检测试验全面性不足,因此仅依据建筑公司的检测试验材料不能确保检测试验结果的精确可靠。 1.2有关检测试验人员操作不科学当前,我国建筑工程的装置器械不够先进,且有关检测试验人员专业水平低下,对建筑工程材料检测试验的进步产生制约,由于工程材料检测试验人员数量大,所以对其专业水平的提升并不容易,可由于建筑工程材料检测试验属于相对繁杂的体系,因此,对检测试验人员现实操作能力和专业水平设定的标准较高,可现实建筑工程材料检测试验阶段,许多检测试验人员的专业水平和操作能力均有诸多问题,不能达到当前工程材料检测试验的标准规定,则不能获得及时精确的检测数据,同时,缺少专业水平和操作能力的材料检测试验人员实行工程材料检测试验过程中,获得的信息数据和结论研究均会由于专业水平不足导致误差出现,最终对工程材料检测试验结论的准确造成影响。 2消除建筑工程材料检测试验中不足的对策 2.1合理掌握工程材料的检测试验条件温湿度改变对建筑施工程材料的本身性能产生较大作用,例如,弹性体改性沥青防水卷材,针对该材料实行有关的检测试验过程中,温度需掌握在20至25摄氏度之间,若超出规定温度,实行的材料最大均匀塑性变形的抗力的检测试验结果则发生问题,因此,实行建筑工程材料检测试验过程中,必须提高工程材料的检测试验条件温湿度控制的重视程度,其可以切实保障建筑工程材料的检测试验阶段取得最终结果的准确性和可靠性。 2.2选用建筑工程材料检测试验的项目目前,我国建筑工程材料市场逐步涌入更多工程材料,且类型持续增长,提升了建筑工程材料检测试验过程中的难度和标准要求,进行建筑工程施工阶段,质检员需针对建设工程施工现场的建筑工程材料实行细致认真的检测试验,确保建筑工程材料质量达到当前时期规章制度要求的指标,在实行砼配合比的检测试验阶段,针对水泥的型号、性质以及有关生产厂家数据实行全方位的审核,与此同时,针对砼质量实行严格的检测试验,针对建筑工程材料的整体质量实行检测试验工作,不仅可以确保建筑工程材料在施工建设阶段的应用效果,还可以切实促进工程施工的顺利进行。 2.3严格建筑工程材料取样和试样工作实行建筑工程材料检测试验阶段,目标事物中选择有代表性的样本与试样工作的具体操作方式对检测试验结果影响较大,因此,正确无误的取样和试样工作在检测试验阶段格外关键,需依据建筑工程材料检的测试验过程中取样标准的差异,科学建立对应的取样方案,且针对取样部位实行随机材料数目安放。 2.4科学合理处置工程材料检测试验取得的数据因建筑工程材料的检测试验取得的信息存在离散性,因此,需针对取得的数据实行科学合理的处置,另外,针对建筑工程材料的检测试验取得的结果造成影响的原因较多,其中有材料检测试验现场条件,检测试验装置本身具备的精度,被检测试验的工程材料均匀度情况,以及有关检测试验人员的专业能力均对工程材料检测试验取得的结果产生作用,假如建筑工程材料的检测试验得到的结果存在较大误差,需针对工程材料实行反复检测试验。 2.5针对建筑工程材料检测试验的装置和工作人员实行科学安排基于建筑工程材料的检测试验工作中现实规模和标准需求,针对材料检测试验工地试验室和检测试验中心试验室数目实行科学合理的安排,且实行追踪和检测试验,确保工程材料检测试验的结果无误,另外,针对检测试验人员也要实行适宜安排,全力提升其本身的专业素质和专业技能,与此同时,提高检测试验装置设备的分配和计量工作的重视程度,保证检测试验装置设备的准确性。 3总结 工程施工质量优劣取决于建筑工程材料质量,因此,针对建筑工程材料的检测试验格外关键,实行建筑工程材料检测试验阶段,要依照有关规章制度,且确保检测试验结果的准确性,为工程施工管理提供切实的数据为支撑,且制定客观的检测试验材料,促进我国建筑业的稳定快速的发展。 作者:王军 单位:九江市建设工程质量检测中心瑞昌综合检验所 建筑工程材料检测论文:论建筑工程材料的质量检测与管控措施 一、目前建筑材料检测存在的问题 1质量检测重要性认识不足 建材质量检测对于工程质量控制有非常重要的影响,但是许多建筑公司缺乏对建材质量检测重要性的充分认识,使得材料进场后,仅仅草率地验收建材数量,而忽视建材质量的检验。正是由于他们对质量检测重要性认识不到位,导致许多假冒伪劣产品混入工程中,对工程质量造成了严重隐患。除此之外,材料入场后管理方式不当,存放位置不能严格地按照规定进行,很多建筑材料性能因此受到很大影响。 2人员素质因素 建筑工程材料检测过程需借助专业的精密的仪器完成材料检测过程。但是,在实际检测过程中,保证检测质量不仅仅需要精密而专业的检测仪器,更需要职业道德素质较强、专业能力较高的检测人员。专业人员具有丰富的专业工作经验,并具备良好的工程学专业知识,这对完成专业、准确地建材检测无疑是最大的保障。但是,在实际操作过程中,笔者发现,很多建材检测出现较大偏差,究其原因,大多数是由于检测人员缺乏专业化背景,实际操作经验、职业道德缺乏而导致。 3送检过程有待改进 现阶段,国内建筑材料检测主要是施工单位根据建筑材料的送检批次和取样要求进行取样后送检。这种送检过程在一定程度上延长了材料堆放的时间,而且对企业顺利验收材料设置了障碍。一般来说,检测现场和施工现场是相对独立的两个现场,施工单位和监理部门主要负责描述施工现场建材产品状况及取样,而建材检测则是由检测单位在检测现场完成,检测单位仅仅对送检样品结果负责。检测现场和施工现场的相对独立性,导致了建材实际质量和检测结果脱节,需对其进行有效改进。 二、建筑工程材料的质量检测与控制措施 1建筑工程材料进场前的检测及进场后质量控制 建筑工程材料进场前,有关部门需对其进行系列检测,例如,建材尺寸、外观、性能以及物态等,必要时,还需查验材料的质量证明文件、出厂日期。如果建材进场复验显示不合格,并且有关规范允许该类建材取样双倍复检,则施工单位必须在监理单位到场情况下,按照相关规范取双倍取样重新检测,检测合格后才能进场使用。但是,对于检测未通过或者未经检验的相关材料和设备,必须禁止使用,并在多方见证下就地封存,同时,告知质量监督人员进行规范化处理。进场的材料必须与提交资料显示的各种指标保持一致,如材料型号、品种、规格、编号、出厂时间等。同时,对施工记录、材料进场复验报告进行仔细核对,并认真查验材料进场复验频次、数量、报告结果等是否符合相关规范和要求。如果发现问题,则及时下达监督文书,以对工程质量进行及时准确跟踪,并记录责任单位的不良行为。 2加强检测人员专业能力 检测机构必须按照有关要求配备足够的检测人员,并针对检测人员的实际情况,给予适当、必要的培训和教育,使其具备一定的专业检测知识和专业检测能力,提高检测质量。检测人员的从业素质和从业水平直接决定着实验室的水平,因此,实验室骨干人才的评定,必须对其任职条件进行严格限制,重点考察其教育背景、理论基础、从业经验以及实践能力等方面。实验室应该明确规定技术负责人、质量负责人的任职资格,对高层、中层管理人员,从事技术检测人员、监督人员的任职资格与条件均应进行明确规定,并给予定期的培训、考核和认可。加强所有人员的职业道德素养、廉政建设、作风纪律的教育。除此之外,还需建立和健全各类人员的定期考核制度,坚持持证上岗,使人员素质与质量得到有效保证。 3加强建筑工程材料的质量检测系统建设 建材质量检测系统实现检测数据、报告等的实时共享,这为保证工程建筑质量提供了准确依据。尤其是存在安全隐患,检测不合格的检测数据通过检测系统传递给有关部门,能够实现多部门数据的有机共享,有效提升质量监督管理的权威性和科学性。建材质量检测系统需包括多种试验类型的多样检测和报告发放管理功能。例如实现钢材焊接、砼抗渗和抗压、钢材力学、砖抗折和抗压、水泥、砼配合比、砂浆、烧结多孔砖、砂浆配合比、砂石检验、烧结普通砖等多种试验类型的多样检测。 4建筑材料检测试验误差的控制 建筑材料检测试验方法选取和开展时,必须根据国家的有关规定有序进行。例如,建筑钢筋拉伸试验以检测钢筋质量时,需试验至钢筋试验材料断裂。建材试验过程中,应尽量做到真实准确,降低建材的检测误差,以提高建筑工程材料的检测质量。 三、结语 建筑工程材料质量直接影响着整个建筑工程的质量,是保障人民群众生命财产安全的基础。因此,必须切实提高建筑工程的质量,强化建筑工程材料质量检测工作,推进与之相关的检测标准、规范的建立和完善,相关单位和部门也需互相配合,共同努力。只有这样才能有效提升建筑工程材料的检测过程的工作水平和检测水平,使检测结果更为准确,为建筑工程整体质量提供保障。 本文作者:刘仁仙单位:云南省普洱市澜沧县建设工程质量监督站
高层建筑施工研究篇1 进入21世纪以来,城市中高层建筑的比重越来越大,逐步从新兴产物成为人们眼中城市发展水平的形象代言,大量高层建筑工地的随之兴起和大量新型装修材料的使用也日益增加了城市的火灾载荷,高层建筑施工过程中火灾隐患多,火灾发生后蔓延速度快,扑救难度大,往往会造成恶劣的社会影响。2010年9月9日,吉林省长春市一座在建楼盘的两栋32层高楼发生火灾,由于起火高度太高,消防救援的高喷车灭火高度完全达不到,加上烟囱效应,火势铺天盖地,大火共造成了42人受伤,财产损失达600万元;2017年12月1日3时53分,位于天津河西区友谊路35号的君谊大厦1号楼泰禾“金尊府”项目发生一起重大火灾事故,共造成10人死亡,5人受伤;2015年12月8日,石家庄市长安区建设北大街与和平东路交叉口一个高层建筑工地失火,在建楼房飞火遍地,现场浓烟滚滚、混乱不堪,历经2个多小时才将大火扑灭,造成了巨大的社会反响……这些事故的发生,均是基于高层建筑工地火灾的特殊性和人为操作、日常疏于管理等问题共同导致的,因此,重视高层建筑工地安全,从建设施工源头治理高层火灾隐患显得尤为重要。[1]由于高度和间距的差别,高层建筑在施工过程中与单、多层建筑和厂房等建筑有着显著的差别,不同施工阶段存在的消防安全风险重点也是各不相同,相应的消防安全管理策略也应该具有针对性。 1高层建筑工程的施工阶段和重点内容 1.1施工准备阶段重点做好场地交接,调集人、材、物等施工力量,进行施工平面布置,图纸会审,办理开工有关手续,做好技术、质量交底工作,使施工尽快进行正常,争取早日开工。此阶段主要进行高层建筑项目整体规划,项目报建、委托建设监理、招标投标、施工合同、签订前期手续等办理工作;通过各种勘察手段和方法对拟建工地的地质结构或地质构造做出分析评价;进行工程测量定位,确保高层建筑及其相邻建筑物和地下管路、道路的安全;对施工场地进行平整;建筑工地进行围栏及大门建设,预备封闭式施工,并进行办公区、生活区的搭建;保证现场办公的信息化,构建通讯、通网、通水、通电、通路等环节。 1.2主体施工阶段此阶段主要进行放线及土方挖掘。地基防水层及保护层施工,基础回填土。主体施工包括支架搭设、墙柱梁板钢筋绑扎、电气照明安装、防排烟、自动喷淋等消防系统管线的预埋预设、施工电梯等电气工程施工、排气道安装及洞口封堵、节能工程施工等环节。 1.3装修施工阶段包括内外墙抹灰施工、外墙装饰、楼梯及室内铝合金门窗安装、室内砂浆地面防水施工、护窗栏杆施工,室内及地下部分油漆涂饰和室内精装部分施工,室外车棚,围墙,绿化等环节。 2高层建筑各施工阶段的火灾危险及管理策略 2.1施工准备阶段高层建筑的建设工地占用面积较为庞大,人员也较多,施工准备前和施工的过程中均有较多潜在危险,给消防在日常安全管理方面带来了不少的困难。其中,消防布局的不合理,甚至无提前布局或随意布局,未按照建筑消防设计规范和要求进行规划的情况也常常存在。同时施工时涉及的部门较多,对工地消防设施提前进行设置时也会有所忽略,这些都容易造成先天的火灾安全隐患。先期高层建筑物的设计通常只考虑的是使用功能方面,往往又忽略了抵御火灾的能力,容易形成先天性隐患,例如,由于功能的需要,内部设有楼梯间、电梯井、管道井、电缆井、排气道、垃圾道等竖向性的通道和管道,这些井道一般贯穿若干或整个楼层,如果在施工前的设计未考虑相应的耐火等级和防火分隔或对耐火等级和防火分隔处理未进行科学安排,发生火灾时,这些井道就会像一条条内部的烟囱,成为火势迅速蔓延的途径。因此各管道、通道、竖井等在各楼层相互连接处或穿越过各楼层的封堵部位,以及同楼层通道穿越墙体等技术设计措施保障必须到位,相应地在施工后期跟进的阻燃结构必不可少。还有没按国家消防规范要求设计防火分区、自动消防系统、疏散通道等,由于场地四周的环境限制极容易导致在设计时省去设计环形消防车道或即使设计了但不完全按照规范要求。这些先天性的问题、建造前的缺陷使得高层在发生火灾事故时,建筑结构失去应有的防火功能,容易造成灾难事故的蔓延扩大。此施工阶段总体的火灾特点为火灾隐患多,建筑施工规模大,关联内容复杂,可燃的电器设备、火源和可燃物等火灾隐患多。 2.2基础建设施工阶段由于工程刚开工,此阶段主要是交叉作业,需要做好组织、协调,使工程尽快正常施工,相较于单多层建筑工程工地,高层建筑工地内施工工程量大,施工周期长,用火用电现象更为普遍。通常高层建筑施工需要两年时间,规模大的高层建筑需要的建筑周期可能会更长。随着建设工期的推移,大量的工人施工和种类繁多的机械增加了更多用火用电的情况,给高层建筑的防火管理工作带来更多的问题。工人入住后的生活区主要使用彩钢板房或临时搭建的简易建筑,使用彩钢板房板内部夹芯材料大多为阻燃性能好的岩棉等材料,但是受材料供应、价格等因素限制,有些施工工地会使用造价相比岩棉材料更为便宜的阻燃板材,甚至会使用造价更为低的易燃可燃聚苯板材料。同时临时搭建的彩钢房内的电器线路往往在墙壁或顶棚下敷设,因使用方便和图省事的原因,私拉乱接电器线路现象较多,增加了火灾危险性。由于工人的消防意识和素质各不相同,进驻工地的施工团队也不同,同时人员与外界接触频繁,人员流动难以有效管控,工人如果不能遵守防火的管理规定,如在禁烟区吸烟、未经许可擅自使用火源,随意使用小太阳、电热毯等保暖加热设备,把易燃易爆物品带入施工现场等。另外,大量建筑材料的堆放,施工人员的饮食、住宿,施工过程中用电量骤增,大量电焊作业随处可见,也给施工现场消防安全带来了更多隐患。施工工地内的办公建筑,会大量设置各种电子器材和日用设备,随之而来的是配电线路的铺设和搭接增多,负载的增加导致线路负荷的增加,造成了电线内传导的电流加大,由于施工期长,设备长期运行甚至过载运行,易使线路由于短路、接触电阻过大等原因,造成局部线路温度过高产生电线、电缆过热,或因绝缘层老化碰线而燃烧,甚至直接产生电火花、电弧引起火灾。加工区域使用的大功率电器加工设备和可能放置的易燃可燃材料,甚至是易燃易爆品,也增加了高层建筑工地的危险源,因此也是极易发生火灾的危险管控区域。 2.3装修施工阶段此阶段是施工和防火保护最难控制的阶段,也是容易发生较大火灾的阶段,需要更加严格地做好防火管控。首先是物料的堆放区,通常使用简易临时建筑搭建、或使用室外的大棚或露天堆放。这一区域内堆放的物料种类多、数量大,有时还会有施工需要的设施设备,各类装修的高分子原材料和木质板材都是可燃物。木料、木板、电缆线或是尼龙丝编织袋,容易被随意丢弃的烟头等火种引燃。高层建筑主体完工后的内部装修材料多采用高分、有机塑料等新型材料制品,如木质家具、窗帘、壁纸、吊顶、地毯和施工材料等都是氧指数低的易燃材料,可燃载荷极大,只要有一个小小的火源就有可能酿成大的火灾。高分子材料不但容易燃烧,还会在燃烧过程中分解释放出大量的一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氰化物等有毒烟气,这些烟气对人体的危害极大。尤其是外保温材料受限于现有材料种类,往往采用难燃物质而非不燃的A级材料,在央视大楼、伦敦大火中由于建筑外墙保温装修材料在防火阻燃方面等级普遍较低,失火后造成了极大的损失和极大的影响。与此同时,高层建筑在主体完工后由于楼层多和高度大,一旦起火,受烟囱效应的影响,室内和室外的温度差异形成的热风压也大,烟气在流动时的推动力亦增强[2]。建筑越高的楼层,提供给火灾燃烧的氧气供应越充分,燃烧越剧烈。由于高层建筑使用方面的要求,必须设置的通道和管道竖井,例如疏散楼梯、电缆井、电梯井、通风井等,竖向通道和管道的增多使得建筑的烟囱效应更加强烈,火灾热对流相应也加快,火场燃烧就越猛烈,烟气蔓延更快,形成恶性循环,使得火灾和火势更难控制。 3高层建筑工地的防火管理工作 3.1落实安全责任制建筑工地涉及的施工人员多,施工时间长,经常一个工地同时有几个施工单位,管理起来难度大。为此,首先必须健全管理体系,认真贯彻“谁主管,谁负责”的管理原则,明确划分建设单位、施工单位、管理团队的相关消防安全职责,逐级签订安全责任书、承诺书等,构建科学合理的消防管理制度和严格的消防安全管理体系,并对消防安全管理体系加以完善,以便消防安全责任能够落实到每一位工作人员的身上。有条件的应当在建设周期内建立消防保卫组织、义务消防队、微型消防站等,配备消防保卫人员,落实消防巡查制度。用防火制度来管理和规范人的行为,扎实落实好人员上岗培训制度、电气焊、用火等级审批制度、用电安全管理制度、材料分类存放和登记制度、人员出入管控制度等行之有效的方法制度,最大限度改善高层建筑的施工环境。 3.2严格审核工作效能火灾胜在防控,尤其是高层建筑,应当对建设施工前的消防安全设计规划工作进行严格把关,高层建筑的建设方和施工方都要高度重视防火设计和规划工作,并对施工现场的消防规划设计进行落实。从防火间距、耐火等级、消防车通道、消防设施、消防器材和现场消防用水的基础防火设计着手进行合理的安排落实和后续详细的检查,如发现在这些方面产生的问题,应该立即进行整改和重新完善。在按照前期设计的基础上,在后续建筑施工的过程中,对于设计和规划的情况及时进行调整和完善强化。在管理模式中优先应用动态化消防安全管理模式,在定期检查和错时抽查的基础上对消防落实设计工作的质量开展检查,并在第一时间将隐患消除[3]。 3.3加强施工消防安全培训充分发挥各施工单位、各部门、群众的人防作用,做到人人防火,处处防火,时时防火。高层建筑施工现场所有参与的人员,都应该经过消防知识常识、安全技术、应急灭火处置等方面的培训,提高防、灭火工作技能;增设专、兼职消防工作管理人员、检查和巡查人员,按照各自职责做好本职内的消防安全工作。 3.4做好建筑工地消防设施的配置工作各个楼层和重点防火区域要配备齐全的灭火器材,可配置适当数量的临时手提式灭火器、消防水桶、消防沙袋等。各种类灭火器材一定要放置在明显和方便取用的位置,不准挪作他用,指定专人管理,定期检测。建筑施工现场应配备相应的临时灭火设施,高层建筑物内的疏散楼梯、安全出口、避难场所等要保持畅通;电动车和电动车充电不得进入建筑内部;疏散标志和应急照明灯要按照要求设置和保持正常功能;建筑内施工不得随便拆改,装修不得随意增加可燃材料;严格划分施工现场各区域的安全等级,划分可燃、易燃材料的存放区和加工区,划分人员集中区域和其他重要区域等。 3.5严格规定外墙保温材料的耐火标准现代建筑设计越来越注重节约能源,普通建筑外墙的砂浆保温层已能达到节能要求,外墙采用可燃保温材料的现象较为少见。但从目前建筑工地的消防安全形势来看,建筑外保温火灾的频发,与建筑工地的消防安全管理不到位有关;在严格限制外墙保温使用条件的前提下,政府建设主管部门应该在对施工单位加强监管的同时,督促施工单位提高外保温耐火等级,协助搞好施工工地的消防安全管理并提供必要的支持。[4] 3.6提高防火宣传力度提高施工参与人员的消防安全素质和消防意识,是保障建筑施工单位和施工现场安全的重要方法。通过注重和加大消防安全宣传力度,加强场地的消防宣传工作,使施工人员能够有良好的消防安全意识,能够对职责内的消防工作给予配合,强化应急处置能力。同时,施工方可制作消防手册和画报,使用多媒体等各种渠道进行宣传。[5]总之,高层建筑施工现场的消防安全是一件复杂和涉及内容较多的工作,与人员的生命财产安全有着直接的关系,也影响着高层建筑未来的发展。因此,在施工的过程中,要求全力做好防范,将火灾发生的概率降到最低,避免产生严重的后果和伤亡。 作者:刘占姣 单位:天津滨海高新技术产业开发区消防救援支队 高层建筑施工研究篇2 1项目概况 贵阳市棚户区改造项目位于甘荫塘花溪大道四方河延伸段交汇处,共6栋高层建筑,包含主体结构工程、建筑装饰装修工程、安装工程、小区道路及绿化工程等。项目总建筑面积112849.33m2,规划用地面积34050.60m2,建筑高度:1#楼82.8m(27F),2#楼82.8m(27F),3#楼85.8m(28F),4#楼92.5m(29F),5#楼67.8m(22F),6#楼97.8m(32F)。结构形式:2层地下室为框架结构,主体建筑为框支剪力墙结构。抗震类别:丙类。抗震设防烈度:6度。耐火等级:一级。建筑合理使用年限为50年。 2工程技术参数 2.1爬架安装概况(1)以项目其中一栋32层建筑进行分析,标准层高3m,单层面积490m2。(2)爬架架体高度14.4m(四倍层高+防护高度)。(3)楼栋四周设置不同方向的3个卸料平台。(4)直线布置的架体支承跨度小于7m,折线或曲线布置的架体支承跨度小于5.4m,水平悬挑架体长度小于2m,架体全高与支承跨度的乘积小于110m2。 2.2工艺流程根据施工安全技术特点及要求,本工程附着式升降脚手架只上升不下降。 3附着式升降脚手架的安装与使用 3.1安装准备附着式升降脚手架安装前,应了解专项方案是否按规范规定完善审批,开展好交底工作,复核拼装总平面布置图,并明确架体分块划分、附着点位安装位置、安装数量、其他设施现场平面位置关系及预埋件情况,尤其是操作层现浇混凝土需满足一定强度要求。安装前,需完成各系统部件设备、材料进场检验与复检程序。安装前,建筑四周需提供预拼装场地及底部拼装操作平台,脚手架应由下而上依次安装,确保底层结构稳固后,方可进行后续的安装。 3.2安装施工在安装施工时,须保证工作的有序性和连贯性,严格按照安装流程逐步施工,同时做好工序交接与检查。脚手架安装工作需要根据现场情况把控,由专业人员操作。在安装过程中,特别注意水平方向的安装操作,比如先将平台架进行调频,且放置在预先指定位置。再铺设导轨龙骨和龙骨板,并按照设计要求安装支撑杆及斜拉杆,统一进行水平刚性测试,符合要求后,方可进行下一层的龙骨板安装和安全立网的围设作业。结合实际进行安装作业,根据设计图纸的规范来有效提升安装效果。安装效果要符合现场施工作业的要求,以此来提高升降脚手架系统的安全稳定性,在不断优化的前提下,有针对性地对各环节进行试运行。 3.3脚手架拆除拆除前,事先做好拆除方案,并围设好危险警示区域,做好相关警示和安全工作。 4重要节点处理措施 4.1附着式升降脚手架与施工电梯之间的技术处理措施施工电梯作为建筑施工重要的垂直运输机械,主要用于二次结构施工阶段材料运输及人员的转移,一般在主体结构施工至10层左右启用。本项目施工电梯与附着式升降脚手架采用异步提升,即主体施工阶段附着式升降脚手架始终位于施工电梯上方,直至结构封顶后,施工电梯再行竖向贯穿爬架。例如主体结构施工至13层,此时附着式升降脚手架所覆盖的楼层为10层、11层、12层、13层及14层半高度,施工电梯安装至9层。对于材料运输,第10层拆除的模板搬运至附着式提升卸料平台,通过塔吊将材料吊装转运至第13层作业层。主体结构32层封顶后,拆除施工电梯处支撑框架、脚手板、防护网等,同时对其各面进行框网封闭,待此处竖向贯穿机位完全拆除后,方可进行施工电梯附着装置及升架工作。施工电梯与防护平台架体之间间隙大于250mm。 4.2附着式升降脚手架与塔吊附臂之间的技术处理措施工程现场有QTZ5012塔吊1台,塔吊臂长50m,架体框架最小起吊单元荷载1.2t,吊距40m处额定荷载1.62t,塔吊距离防护平台远端点39m,塔吊的覆盖范围和额定载荷满足安全吊装要求。根据现场塔吊布设位置,工程塔吊附臂安装及附着式升降脚手架升降均需要穿过架体主框架,需将升降防护平台外防护钢网、脚手板模块分阶段拆除,待脚手架水平构件通过塔吊附着后,重新进行安装防护钢网、脚手板模块等。该位置处的架体脚手板采用对翻式脚手板,该脚手板的连接采用铰链结构。当升降架上升或下降时,先拆开对翻式1和2脚手板处竖向所有安全网片,对翻式1和2脚手板由中间向两边翻开,从而使塔吊附臂竖向位置无任何障碍,当升降架上升或下降完成时,恢复原来状态,在脚手板打开时,断开处加设栏杆,禁止人员通过,确保升降架上升或下降的安全。 4.3附着式升降脚手架与物料平台之间的技术处理措施该工程卸料平台为全钢定型制作的专用卸料平台,其结构件由槽钢、矩管、钢板、花纹钢板、重型钢板网等组成。卸料平台组装完毕且经过验收合格后方可吊装。吊装至预定位置后,先将平台槽钢与预埋件固定后,再将钢丝绳固定,紧固螺母及钢丝绳卡子。卸料平台安装完毕经总承包单位验收合格后方可使用,要求提升一次验收一次。钢丝绳与脚手架要连接牢固,通常选择花篮螺栓进行紧固,以及专用卡环相连接。本作业的吊点位置需要设计大小横杆与立杆之间的交点位置,钢丝绳需要由大横杆底部将其拉紧。吊点位置要安设两根小横杆加固,其端头要与结构卡紧,其中之一紧卡立杆,另外一根紧卡大横杆。为避免下下滑移,需要在吊点位置加设抗滑管,脚手架卸载防滑节点做法见图2。 5安全措施 5.1提升人员技术和安全交底附着式升降脚手架在应用前,需组织参与作业人员对安全技术交底的相关工作进行反复确认。每个作业人员应熟知提升技术的使用方法与安全技术标准,确保附着式升降脚手架在提升过程中的安全顺畅。在运行中,如果发生变更,需要组织人员对技术安全交底进行细化优化调整,确保可实施性和科学性[4]。 5.2重视安全检查由于建筑工程的施工周期较长,附着式升降脚手架会在很长时间内暴露于施工环境中,容易受到外界自然环境的影响,比如温度或天气等方面的干扰因素。在应用过程中,需要定期或不定期进行安全检查,随时清理脚手架提升过程中产生的垃圾。附着式升降脚手架的安全运行需要由施工方及供应方双方对安装过程和运行的安全性能进行严格检查后,再让相关机构审核批示,审核通过后方可进入施工应用。 5.3附着式升降脚手架的安全防护装置5.3.1防坠落装置安装防坠落装置,此类装置通常安装在挑梁式架体上,具体安装过程需要将防坠落杆穿过挑梁架体后,再将防坠落杆延伸到防坠梁上并安装稳固;同时还要安装导座式的自动防坠落装置,这种装置通常是与导座连接组装成一体,牢固固定在建筑物上。当脚手架发生坠落时,防坠落设备可通过导座式防坠落杆或者架体来进行自动闭锁,从而避免坠落事故发生[5]。5.3.2防倾覆装置在脚手架运行过程中,其上下升降作业会有晃动,而防倾覆装置能够有针对性地控制升降晃动的程度。为了保障脚手架在升降运行过程的安全性和稳定性,防倾覆装置的强度必须达到相应标准。安装抗倾覆设备时,需要将其牢固地与附着支撑或竖向主框架上进行连接。在实际工程应用中,在同一竖向工作平面内,至少需要设置三套防倾覆装置,并分别安装在三个设计位置[6]。5.3.3同步控制装置必须装设有限度的荷载或高度水平偏移的同步控制装置。该同步控制装置具有防止超载、失运、报警及自动暂停等功能[7]。 5.4其他安全措施(1)附着式升降脚手架的底层及中间层须分别设置刚性封闭脚手板,防止材料从高处掉落。(2)防护平台上的施工荷载应符合防护平台使用要求,专职管理人员须时刻巡查监督施工荷载情况,严禁超载,严禁堆放导致附着式升降脚手架荷载突增的钢管件、模板等材料,严禁将附着式升降脚手架作为卸料平台使用,严禁使用过程中拆除脚手架局部杆件和的安全防护网[8-9]。(3)附着式升降脚手架提升的动力设备控制系统装置以及循环链的主要连接和零部件需要及时按周期进行维护保养,当出现异常情况时,需进行排障后方可继续使用。(4)在附着式升降脚手架的提升过程中其下部空间区域严禁施工作业。 6结语 附着式升降脚手架安装,必须结合工程施工实际,随时关注工程建设中各项作业的应用情况,同时,根据安装作业的难易度等相关因素,严格把控作业质量,缩短工期,提升施工效果,确保工程符合绿色环保及安全生产要求。 作者:许明书 单位:贵阳工商投资控股有限公司 高层建筑施工研究篇3 1.GIS系统在高层建筑施工测量中的数据管理设计 此次应用设计的重点在于使用GIS系统的数据处理技术优化传统高层建筑施工测量的不足,以提升高层建筑施工测量的数据处理能力,避免由于数据问题造成的测量误差。 1.1构建测量坐标系在高层建筑施工测量时,为便于GIS系统的数据管理应用,需构建相应的测量坐标系,便于采集测量数据。本研究采用地球坐标系的形式,构建建筑与地球体相关联的坐标系[5],对地球坐标系的表现形式进行研究,将地球空间坐标系与大地坐标系相结合,如图1所示。图1坐标系由图1可知:设定上述坐标系中参考面的长半轴为a,短半轴为b,且此参考面为椭圆形。参考面的几何中心与高层建筑的直角坐标系原点重合。短半轴b与直角坐标系的Z轴重合。建筑物当地的纬度设定为B,其经过地面点S的圆形法线与参考面XOY平面形成夹角,设定XOY的OZ轴方向为正;大地经度L设定为经过地面点的ZOY平面与子午面的夹角,将ZOX右旋后的方向设定为正方向;建筑物高度h设定为经过E点的法线到参考面的距离。高层建筑的直角坐标系转换为地面坐标系,并使用此坐标系完成测量工作。 1.2施工测量设备优化为有效开展测量数据的采集工作,需对施工测量中使用的工具与设备展开优化。为保证测量结果的精度,在工程施工过程中,采用精密水准仪作为主要高层建筑测量仪器。设定此设备的测量精度标准差为0.1mm,高度测量精度为0.1ppm,最小读数0.01mm。在测量过程中,可提速40%,以此消除因焦距导致测量结果误差较大的问题。此设备中设定多种建筑的测量模式,采用倾斜补偿器作为测量结果有效性的保障。使用精密水准仪测量高层建筑,测量数据自动存储在仪器的内存卡上,在每次测量结束后,导出测量数据,并记录相应的测量时间。在测量过程中,将测量的基准点设定在建筑物外部轮廓上,使基准点组成闭合水准导线,并将其城市导线点进行量测,以此得到基础数据。 1.3测量数据处理通过上述测量,在得到基础数据的基础上,将基础数据导入GIS系统中,对高层建筑展开分层处理,在施工过程中逐步增加数据处理量,每升高4~5层时,做一次重新观测,结构封顶后完成观测过程。为保证测量结果的精准度,对测量后的数据进行处理。在此次研究中,使用数据融合技术,剔除系统测量误差数据。 2.测试研究 基于上述应用设计部分,开展GIS系统高层建筑施工测量应用测试,以验证本研究中GIS系统高层建筑施工测量应用内容的可行性。 2.1试验场地设定在此次试验过程中,将某大学校园的施工场地作为测试对象。在施工场地中进行工业数字摄像机实时监测设定。考虑到测量过程中会出现行人车辆干扰与视线通道干扰等问题,所以将测量设备安装至高层建筑的外部轮廓中,根据GB50009-2012《建筑结构荷载规范》,将测量中产生的正弦函数作为计算参数。根据上述设定,试验场地与测量点的设定结果如图2所示。在此次试验中,采用GIS系统高层建筑施工数据处理方法、传统高层建筑数据处理方法及应用文献[4]的高层建筑数据处理方法,对试验场地目标建筑测量的基础数据进行分析与处理,对比三种方法的数据处理差异性及测试结果。 2.2试验仪器设定在此次试验中,为保证三种高层建筑测量方法可在同一试验环境中运行,对试验中使用的设备仪器展开设计。试验设备包含工业数字摄像机、变焦镜头、自开发系统。此次试验中使用的工业数字相机型号为GE1050,图像分辨率为1024×1024,其变焦镜头最远焦距为1000mm,可实现对超高层建筑的施工测量。此试验设备与预先设定的试验场地作为试验对比平台。 2.3试验对比对象在此次试验过程中,设定试验对比对象为垂直测量数据处理结果的误差值。为提升试验的可对比性,设定目标建筑的测量距离为10m、50m、100m。通过不同测量距离对比三种高层建筑测量方法的数据处理效果差异。 2.4试验结果分析10m测量距离试验结果如图3所示。由图3可知:当测量距离较近时,三种高层施工测量方法的垂直距离测量数据误差值大致相同,未出现某种方法处理效果最佳或最差的情况。由试验图像分析可知,当测量距离较近时,三种方法对于高层建筑测量的数据处理能力较强,误差值均较低。因而,在首次使用中,未发现三种高层建筑测量数据处理方法的差异。此次试验扩大了测量距离,增加了高层建筑垂直距离测量的数据处理难度,三种方法的垂直距离测量数据处理效果逐渐出现变化。文中提出的运用GIS测量法的误差值较低,且在多次测量过程中误差值变化较小。采用文献[4]技术的测量方法在使用过程中未出现误差值波动过大情况,但仍具有较高的误差值。传统方法的处理误差值较高,但符合建筑工程的相关要求。对上述试验结果进行综合分析可知:测量距离对数据处理结果的误差值产生影响,应控制测量距离,以保证数据处理与分析的有效性。100m测量距离试验结果如图5所示。此组为垂直距离测量最大的试验,在此次试验中完成三种测量方法的对比。通过试验结果可知:文中提出的应用GIS系统的高层测量方法的垂直距离测量数据处理结果优于其他两种方法。文中提出的方法在三次试验过程中,均未出现数据处理结果误差值过高的问题,其结果的可靠性较稳定。用文献[4]技术的数据处理效果较平稳,但相比文中提出方法仍有不足。传统的高层建筑数据处理分析方法的误差值较大。综合上述试验结果可知:文中提出方法的测量数据管理效果最佳。 3.结束语 本研究针对传统高层建筑测量数据处理分析方法存在的问题,提出基于GIS系统技术的数据处理方法。试验结果表明:使用该方法进行高层建筑测量数据的分析处理结果具备有效性。在研究过程中,由于较少考虑天气因素对测量结果造成的影响,故在测量时可能出现因外界环境导致的误差。在日后研究中,将对外界环境对高层建筑施工测量方法的影响展开进一步研究。 参考文献: 【1】张保钢,杨伯钢,易致礼,等.我国规划核实测量工作的现状与分析[J].北京测绘,2018(4):373-377. 【2】焦俊娟,张胜良,陆静文.北京第一高楼精密施工测量关键技术[J].北京测绘,2019(12):1438-1442. 【3】邱冬炜,段明旭,丁克良,等.基于智慧云的超高层建筑施工测控管理平台的研究[J].北京测绘,2017(S2):7-11. 【4】王章朋.超高层建筑控制测量技术在珠海中心工程中的应用[J].施工技术,2018(3):109-113. 【5】刘明亮,丁克良,宋子超,等.基于地基干涉雷达的超高层动态变形监测[J].北京测绘,2019(7):829-834. 作者:康文海 单位:四川省水利水电勘测设计研究院有限公司
电气试验论文:电气设备预防性试验地位研究论文 1预试结果的分析和判断 由于预试结果对判定电气设备能否继续长期稳定安全运行起着不可替代的作用,因而如何对预试结果做出正确的分析和判断则显得更为重要。《电力设备预防性试验规程》指出,对试验结果应进行综合分析和判断,一般应进行下列三步:第一步应与历年各次试验结果比较;第二步与同类型设备试验结果比较;第三步对照《规程》技术要求和其他相关试验结果,进行综合分析,判断缺陷发展趋势,作出判断。 综合分析判断有时有一定复杂性和难度,而不是单纯地、教条地逐项对照技术要求(技术标准)。特别当试验结果接近技术要求限值时-尚未超标,更应考虑气候条件的影响、测量仪器可能产生的误差以及甚至要考虑操作人员的技术素质等因素。综合分析判断的准确与否,在很大程度上决定于判断者的工作经验、理论水平、分析能力和对被试设备的结构特点,采用的试验方法、测量仪器及测量人员的素质等的了解程度。 根据综合分析,一般可对设备做出判断结论:合格、不合格或对设备的怀疑。对不合格的,应及时进行检修。为了能做到有重点地或加速处理缺陷,应根据设备结构特点,尽量做部件的分节试验,以进一步查明缺陷的部位或范围。对有怀疑或异常、一时不易确定是否合格的设备,应采用缩短试验周期的措施,或在良好天气下、或在温度较高时进行复测来监视设备可疑缺陷的变化趋势,或验证过去测量的准确性。 2预试的地位和作用 预试是电力设备运行管理工作的重要部分,是实现电力设备科学管理、安全运行、提高经济效益的重要保障。 2.1预试是电力设备安全运行的保证 电力设备安全运行的首要问题是确保电力设备安全、确保继电保护可靠。这不仅仅是对已投入运行的电力设备而言,就是对于新建的电力设备,虽然交付使用时已进行过交接验收试验,预试也是十分必要的。 对于使用多年的电力设备设备,能否继续投入运行,更应依靠预试提供的科学结论来决策。电力设备处于长期运行状态,其技术性能会逐渐降低,而处于间断运行或长期停运状态,其绝缘特性和机械性能受温、湿、尘等环境影响也会劣化,只有通过预试检验才能确定这些设备能否安全运行。通过预试及时了解掌握电力设备的完好状态,根据对预试资料的分析,可分轻重缓急对设备有序地更新、修理,从而保证了设备安全运行。 2.2预试是电力设备设备分类管理的前提 电力设备设备管理类同其他行业或部门的设备管理一样,往往需要对设备进行考查,按照性能的完好程度进行分类,而分类是动态的。同样,电力设备的分类,不仅看外观好坏,重要的是其性能完好情况,即通过预试测量其主要性能参数或考核设备绝缘符合标准及规程、规范的程度。比如,全部性能通过预试合格者为完好类设备;主要性能通过预试合格,部分性能不合格者为待修设备:主要性能不合格,即失去主要功能者为待报废设备等等。电力设备电力设备预试能满足设备管理的动态分类,给电气设备的科学管理提供了支持。 2.3预试为电力设备设备更新改造提供科学依据 事物的发展总是有一个由量变到质变的过程,设备性能的劣化也不例外,通过对设备的有关参数的测试,经过逐年累计、比较及统计分析,可以找出设备性能变化的规律,预测其寿命,并结合运行情况,充分发挥设备功雏,争取维修主动,最大限度地减少损失,提高效益。超过设计年限而继续运行的重要设备如发电机、变压器等的绝缘寿命预测就更有显著的经济意义。“超寿命”设备继续运行的前提是必须可靠地估计其残余寿命。例如,变压器寿命不决定于已运行的年数而应由其绝缘实际状况决定是否能继续使用,并提出了“绝缘年龄”的概念,以油中CO、CO2、糠醛并结合纸绝缘的抗拉强度和聚合度测量来估算。随着“绝缘年龄”增加,设备运行的可靠性将降低,当可靠性低于某一预定值时,认为绝缘寿命已尽,设备即退出运行或进行相应的处理。 预试直接为电力设备电力设备的检修、更换提供了依据,由于电力设备设备的逐渐老化,对它进行局部检修或全部更新是必然的。尤其是超期“服役”的老设备,预试结果可以为设备更新改造决策提供第一手资料。 2.4预试设备和技术的发展是小水电走向管理现代化的基础 随着科技的快速发展,预试设备和技术也在不断创新。近年来国内生产的测量仪器和试验设备有了较多的改进,有的逐步走向数字化、微机化、自动化或半自动化,提高了测量精度和工作效率。例如:1)出现了数字兆欧表,能自动计时,并能显示吸收比值和极化指数值,兼有自动放电功能。2)高压直流电压试验设备更趋完善。功率和电压等级均有提高,采用数字式和指针式并用表计,读数方便、准确、易于判别。3)出现了多种新颖的绝缘介损失角测试仪(有多种新式的M型试验电路和测量电压、电流相角差的电路)。提高了测量精度和工作简捷性,促使QS1高压电桥逐步淘汰。4)广泛使用新式数字式交直流高压分压器,使现场能方便地直接测量高压侧电压,能直接显示“交流电压峰值”的数值或有效值。5)新开发的有载分接开关特性测试仪和高压开关测试仪,采用数字存储电子示波器的原理,显示波形和测量值,并打印出来,成为成套专用仪器。6)氧化锌避雷器自动测试仪、变压器变比和接线组别自动测试仪、接触电阻测量仪、绝缘油介质强度自动测试器等都有了改进。这些先进的检测手段将更科学地揭示出设备性能变化规律,特别是计算机的普及应用,将进一步推动电力设备预试项目实现在线检测自动化,在设备运行过程中,自动对设备状况连续或定时进行监测。这必将为电力设备的运行和管理走向现代化打下坚实的基础。 3结语 对此笔者认为,首先要进一步提高电力设备的管理者对预试工作重要性的认识,从思想上彻底改变对电力设备预试工作可有可无的错误认识;其次是要加强对预试人员的业务培训,提高试验人员的业务素质,确保预试结果的质量;第三是要求有条件的电力设备配备必要的预试设备,对无力配备预试设备的电力设备则要求其签订委托预试合同,委托其他有试验能力的水电站为其进行预试;第四是行业管理部门要进一步加强对电力设备预试工作的检查和督促。 总之,预试工作是电力设备运行管理中不可或缺的一项基础性工作,对电力设备的长期稳定安全运行起着决定作用,因此真正提高对预试工作的地位和作用的认识,切实加强对预试工作的领导和实施,是一项应长期坚持的工作。 电气试验论文:电气设备预防性试验作用分析论文 【论文关键词】电气设备预防性试验地位 【论文摘要】本文主要论述了电气设备预防性试验的地位和作用。并就现行的预防性试验提出了几点要求。 电气预防性试验是为了发现运行中设备的隐患,预防发生事故或设备损坏;对设备进行的检查、试验或监测,包括取油样进行的试验。是电力设备运行和维护工作中一个重要环节,是保证电气设备安全运行的有效手段之一。预试试验的依据是国家《电力设备预防性试验规程》、行业的有关标准、规范及设计资料。 1预试结果的分析和判断 由于预试结果对判定电气设备能否继续长期稳定安全运行起着不可替代的作用,因而如何对预试结果做出正确的分析和判断则显得更为重要。《电力设备预防性试验规程》指出,对试验结果应进行综合分析和判断,一般应进行下列三步:第一步应与历年各次试验结果比较;第二步与同类型设备试验结果比较;第三步对照《规程》技术要求和其他相关试验结果,进行综合分析,判断缺陷发展趋势,作出判断。 综合分析判断有时有一定复杂性和难度,而不是单纯地、教条地逐项对照技术要求(技术标准)。特别当试验结果接近技术要求限值时-尚未超标,更应考虑气候条件的影响、测量仪器可能产生的误差以及甚至要考虑操作人员的技术素质等因素。综合分析判断的准确与否,在很大程度上决定于判断者的工作经验、理论水平、分析能力和对被试设备的结构特点,采用的试验方法、测量仪器及测量人员的素质等的了解程度。 根据综合分析,一般可对设备做出判断结论:合格、不合格或对设备的怀疑。对不合格的,应及时进行检修。为了能做到有重点地或加速处理缺陷,应根据设备结构特点,尽量做部件的分节试验,以进一步查明缺陷的部位或范围。对有怀疑或异常、一时不易确定是否合格的设备,应采用缩短试验周期的措施,或在良好天气下、或在温度较高时进行复测来监视设备可疑缺陷的变化趋势,或验证过去测量的准确性。 2预试的地位和作用 预试是电力设备运行管理工作的重要部分,是实现电力设备科学管理、安全运行、提高经济效益的重要保障。 2.1预试是电力设备安全运行的保证 电力设备安全运行的首要问题是确保电力设备安全、确保继电保护可靠。这不仅仅是对已投入运行的电力设备而言,就是对于新建的电力设备,虽然交付使用时已进行过交接验收试验,预试也是十分必要的。 对于使用多年的电力设备设备,能否继续投入运行,更应依靠预试提供的科学结论来决策。电力设备处于长期运行状态,其技术性能会逐渐降低,而处于间断运行或长期停运状态,其绝缘特性和机械性能受温、湿、尘等环境影响也会劣化,只有通过预试检验才能确定这些设备能否安全运行。通过预试及时了解掌握电力设备的完好状态,根据对预试资料的分析,可分轻重缓急对设备有序地更新、修理,从而保证了设备安全运行。 2.2预试是电力设备设备分类管理的前提 电力设备设备管理类同其他行业或部门的设备管理一样,往往需要对设备进行考查,按照性能的完好程度进行分类,而分类是动态的。同样,电力设备的分类,不仅看外观好坏,重要的是其性能完好情况,即通过预试测量其主要性能参数或考核设备绝缘符合标准及规程、规范的程度。比如,全部性能通过预试合格者为完好类设备;主要性能通过预试合格,部分性能不合格者为待修设备:主要性能不合格,即失去主要功能者为待报废设备等等。电力设备电力设备预试能满足设备管理的动态分类,给电气设备的科学管理提供了支持。 2.3预试为电力设备设备更新改造提供科学依据 事物的发展总是有一个由量变到质变的过程,设备性能的劣化也不例外,通过对设备的有关参数的测试,经过逐年累计、比较及统计分析,可以找出设备性能变化的规律,预测其寿命,并结合运行情况,充分发挥设备功雏,争取维修主动,最大限度地减少损失,提高效益。超过设计年限而继续运行的重要设备如发电机、变压器等的绝缘寿命预测就更有显著的经济意义。“超寿命”设备继续运行的前提是必须可靠地估计其残余寿命。例如,变压器寿命不决定于已运行的年数而应由其绝缘实际状况决定是否能继续使用,并提出了“绝缘年龄”的概念,以油中CO、CO2、糠醛并结合纸绝缘的抗拉强度和聚合度测量来估算。随着“绝缘年龄”增加,设备运行的可靠性将降低,当可靠性低于某一预定值时,认为绝缘寿命已尽,设备即退出运行或进行相应的处理。预试直接为电力设备电力设备的检修、更换提供了依据,由于电力设备设备的逐渐老化,对它进行局部检修或全部更新是必然的。尤其是超期“服役”的老设备,预试结果可以为设备更新改造决策提供第一手资料。 2.4预试设备和技术的发展是小水电走向管理现代化的基础 随着科技的快速发展,预试设备和技术也在不断创新。近年来国内生产的测量仪器和试验设备有了较多的改进,有的逐步走向数字化、微机化、自动化或半自动化,提高了测量精度和工作效率。例如:1)出现了数字兆欧表,能自动计时,并能显示吸收比值和极化指数值,兼有自动放电功能。2)高压直流电压试验设备更趋完善。功率和电压等级均有提高,采用数字式和指针式并用表计,读数方便、准确、易于判别。3)出现了多种新颖的绝缘介损失角测试仪(有多种新式的M型试验电路和测量电压、电流相角差的电路)。提高了测量精度和工作简捷性,促使QS1高压电桥逐步淘汰。4)广泛使用新式数字式交直流高压分压器,使现场能方便地直接测量高压侧电压,能直接显示“交流电压峰值”的数值或有效值。5)新开发的有载分接开关特性测试仪和高压开关测试仪,采用数字存储电子示波器的原理,显示波形和测量值,并打印出来,成为成套专用仪器。6)氧化锌避雷器自动测试仪、变压器变比和接线组别自动测试仪、接触电阻测量仪、绝缘油介质强度自动测试器等都有了改进。这些先进的检测手段将更科学地揭示出设备性能变化规律,特别是计算机的普及应用,将进一步推动电力设备预试项目实现在线检测自动化,在设备运行过程中,自动对设备状况连续或定时进行监测。这必将为电力设备的运行和管理走向现代化打下坚实的基础。 3结语 对此笔者认为,首先要进一步提高电力设备的管理者对预试工作重要性的认识,从思想上彻底改变对电力设备预试工作可有可无的错误认识;其次是要加强对预试人员的业务培训,提高试验人员的业务素质,确保预试结果的质量;第三是要求有条件的电力设备配备必要的预试设备,对无力配备预试设备的电力设备则要求其签订委托预试合同,委托其他有试验能力的水电站为其进行预试;第四是行业管理部门要进一步加强对电力设备预试工作的检查和督促。 总之,预试工作是电力设备运行管理中不可或缺的一项基础性工作,对电力设备的长期稳定安全运行起着决定作用,因此真正提高对预试工作的地位和作用的认识,切实加强对预试工作的领导和实施,是一项应长期坚持的工作。 电气试验论文:高压电气设备预防性试验周期研究 摘要:在安装高压电气设备时或在其运行过程中,会受很多外在因素和内在因素的影响,导致其原有的性质和功能发生变化,甚至还会影响高压电气设备的绝缘性能。绝缘性被破坏就会引发危险事故。因此,简要探讨了高压电气设备预防性试验周期的相关内容,并提出了有关预防性试验周期的选择原则和方法,以期为日后的工作提供参考。 关键词:高压电气;电气设备;预防性试验;周期 高压电气设备中主要包括熔断器、高压断路器和互感器等。电气设备中的所有设备都需要与具体的工作环境相适应,并且有其工作原理和工作特点。为了保证高压电气设备能够正常、安全的运行,笔者将高压电气设备预防性试验周期作为讨论的重点,具体阐述了相关工作的内容。 1高压电气设备预防性试验概况 高压电气设备预防性试验是指在高压电气设备中,在规定的时间内所进行的试验工作。2006年的《山西省电力公司电力设备的交接和预防性试验规程》和1996年的《电力设备预防性试验规程》中重点规定了高压电力设备的预试周期。在高压电气设备预防性试验中,其周期分为1~3年、必要时和大修后等不同的类别。上述2种规程中对不同的电力设备和不同的单位有不同的规范,而它们为各单位的发展留出了巨大的自主空间。但是,在进行高压电气设备预防性试验时,很多单位盲目测试。其盲目性主要体现在某些单位采用不同的方式进行1年试验和3年试验,部分单位还会盲目进行停电预防性试验。 2盲目停电预试的原因 2.1不科学的周期选择和超长周期试验 停电预试周期主要是将设备的运行情况作为试验的衡量标准。在不了解高压电气设备供电系统运行情况的前提下,工作人员盲目地按照规程中的规定对高压电气设备进行3年停电预试。这样做,会提高高压电气设备供电系统缺陷失察的可能性,从而进一步提高故障发生的概率。在进行停电预防性试验时,要将高压电气设备拆分,而部分高压电气设备供电系统在进行预防性试验时,还将停电预防性试验项目拆分。这种做法阻碍了工作人员对设备具体运行状况的有效分析和判断。 2.21年一次式的停电预防性试验的不足 如果电力设备经常性停电,就会给人们的生活和国家的生产造成重大的影响和损失。近几年,高压电气设备的发展越来越快,质量越来越高,其故障率相对之前也越来越低。很多变电站的高压电气设备连续进行多年试验,在正常运行时几乎没有问题,所以,针对这种情况再进行1年一次式的停电预防性试验是没有必要的。如果试验时间相对集中,工作量会很大,高压电气设备的试验和维护就达不到最好的效果。在进行预防性试验时,试验之前没有问题,但在试验过程中,检修和试验工作人员检线和拆线时很容易导致高压电气设备漏油和漏气等。 3完善预防性试验的策略 3.1为高压电气设备选择预试周期 在选择1年和3年等不同的预试周期进行高压电气设备的预防性试验时,要尽量避免一刀切的选择方法。在工作过程中,要依据各个发电厂和各个供电系统高压电气设备的特点科学地选择预试周期,不可以将周期定得太长,也不可将周期定得太短。对于一些经常会发生故障的设备,要尽量做到逢停必试或者采用1年一试的方法。这样做,可以尽快修复故障,恢复其运行功能。对于工作环境较为恶劣的变电站,大部分高压电气设备都需要选择1年一试的预试周期,因为在这种情况下,设备会受到自然环境的影响。 3.2加强不停电预防试验工作 不停电预防试验工作对供电系统的安全运行有非常重要的现实意义。供电系统与国家生产建设和人们的正常的生活息息相关,所以,为了避免停电给人们的生产、生活造成的不必要的麻烦,应加强不停电预防试验工作。随着社会经济的发展,科学技术、电子信息技术和计算机技术也在高速发展,因此,相关工作中利用了计算机技术与传感器技术相结合的高科技设备,即绝缘在线监测设备。绝缘在线监测设备的产生和应用有效解决了高压电气设备预防性试验中存在的问题,特别是它提供了解决不停电预防试验工作最好的应用方法。绝缘在线监测设备可以实时监控高压电气设备的运行过程,准确反映高压电气设备的故障点及其出现的其他情况。这样,供电系统的相关工作人员就可以根据监测的故障情况采取相应的解决措施。在工作过程中,使用这种监测设备可以大幅降低检修成本。 4结论 随着我国科学技术的发展,绝缘在线监测设备综合利用了传感器和计算机技术对供电系统的高压电气设备进行24h实时监控,并实时提醒工作人员注意已出现的故障。应用这种技术能够避免长期使用停电预防试验给人们的生产、生活造成的不利影响和损失。 作者:贾雁伟 马利龙 席明辉 单位:中核兰州铀浓缩有限公司 电气试验论文:电气设备高压试验与防范措施 摘要:现如今,在现代化的生活生产中,电力是重要的能源。在电力能源系统中,电气设备的安全与否决定着整个电力能源是否能够正常的运行,在许多方面影响着生活生产的安全。对电气设备进行高压试验是检测电气设备是否安全的重要措施,高压试验可以很好地检测出电气设备中的各种问题,便于及时的发现与解决,防止事故的产生,保证生产生活的安全可靠,促进现代化建设的发展。文章对电气设备高压试验及防范措施进行探讨,以供参考。 关键词:电气设备;高压试验;防范措施 引言 随着现代化的不断发展,生产高效化的不断进行,矿山和工厂对于用电的安全性和可靠性有了更高的要求。而电力能否安全与稳定与电气设备有着密不可分的关系,如果在用电过程中电气设备没有达到应有的要求,那么就会造成用电的危险隐患,进而引发事故,很可能造成严重的生命财产损失。所以对电气设备在投入矿山和工厂应用之前进行高压试验,找出电气设备的隐患和防范措施是至关重要的,能保证电气设备工作的安全进行,满足矿山和工厂等生产企业正常的生产要求。 1电气设备高压试验问题分析 在工业生产中,电气设备在运行时存在着一个运行状态,电气设备在这个运行状态下是否能够一直正常安全的进行,就需要用高压试验来进行检测。高压试验就是保持电气设备在规定下的运行状态不变,对电气设备进行或者是持续或者是间断的检测,通过信息收集设备对检测到的信息加以收集整理,之后通过对信息的分析比较,判断该电气设备内部是否存在着安全隐患和各种问题,探讨出相关的解决方法,解除隐患,使机器能够在运行状态下保持稳定与安全,将造成事故的可能性降到最低。综上所述,电气设备的高压试验需要的就是采用一些特定的试验装置,来进行一个信息的收集与分析,从而对电气设备完成性能的检测,对电气设备的性能有一个全面的了解,发现与解决其中的隐患,便于生产企业的使用。 2电气设备常用的高压试验以及方法 2.1直流耐压试验 直流耐压试验是高压试验中最普遍的方法,对电气设备加以上万伏直流高电压,进而检测出电气设备绝缘性能的好坏,在电气设备绝缘性能有缺陷的部位,会检测出异常现象。从而避免了局部绝缘性能有缺陷的电气设备进入到工业生产中,方法既方便又简单易操作。直流耐压试验还可以与后面提到的泄漏电流试验同步进行,保证了试验的效率,节约了花费,是试验中选择较多的一种方法。 2.2交流耐压试验 交流耐压试验与直流耐压试验不同,它是通以交流高电压,以交流耐压试验来检测电气设备的绝缘性能,检测灵敏度更高,结果更全面。且发现的问题更加集中,是判断电气设备绝缘性能最可靠的方法。但是与直流耐压试验相比较而言,交流耐压试验过程更加麻烦,含有吸收比、泄漏电流和介质损耗等前提试验。操作复杂,周期较长。 2.3泄漏电流的试验 不管是直流耐压试验还是交流耐压试验,在操作过程中都要进行泄漏电流的试验,以找出影响试验的客观因素。在泄漏电流的试验中,应用到的检查仪器是2.5kV以下的直流兆欧表。影响泄漏电流数值的因素有很多,除了电气设备本身的绝缘性能外,还有比如说环境的温度湿度,设备的老化程度等有关。所以说仅仅从泄漏电流的数值大小来判断设备绝缘性能的好坏是错误的,应该排除不必要的客观因素。如果电流过大应检查实验设备状况和屏蔽效果,电流过小则可能是线路接错。具体问题进行具体的分析。 2.4绝缘电阻的测试 对与电气设备的高压试验来说,绝缘电阻的测试是必不可少的项目,这一测试周期短,实验操作简便,能可靠地反映出电气设备因老化和表面受污受潮所造成的绝缘缺陷问题。在绝缘电阻测试当中应用最多的仪器是绝缘电阻测量仪。 3电气设备高压试验前的注意事项和试验程序 3.1试验前的注意事项 3.1.1仪器的检查在连接线路钱要仔细检查仪器是否损坏,量表是否精准,排除因仪器本身原因造成的错误测量,并保持测量仪和电气设备的外壳良好接地。3.1.2数据检查在高压试验和油务试验中,要注意观察其数据,如果超过DL/T596-1996电力设备预防性试验规程中所规定的注意值时,为了提醒试验人员以便及时进行研究,数据值会变成红色。在开放式变压器当中,当其中CO的值变化频率大并且超过0.0003时,则会有负载、油温的有关提示。3.1.3线路的连接在接线过程中,要保持态度的严谨与认真,尤其是表计量程的检查。连线检查无误后方可进行下一步的操作。3.1.4外界环境的检测在试验过程中要保证一个良好的外界环境,避免不必要的外界影响,场地要开阔,温度湿度要事宜等。 3.2试验程序 在高压试验过程中,为了保证安全有效的进行,测试人员必须制定相关的工作口令。在试验开始前要进行调压操作,调压过程要缓慢均匀的进行。为了试验的安全性,在试验过程中,如果出现电气设备异常现象,则应立即跳闸,检查设备的问题。进行试验的电气设备更换时,也应跳闸断开电源进行更换。 4电气设备高压试验中的错误操作以及防范措施 在电气设备高压试验过程中,存在着各种各样的错误操作行为。(1)在操作过程中没有制定操作口令,比如说“开始”,“结束”,在高压试验中,口令的制定是十分重要的,关系到测试人员操作的相互配合,在对某个电气设备高压试验观测过程中发现,因忽略了口令,两方的试验人员无法进行很好的衔接,使得试验中出现无法进行的现象,浪费了大量的时间与精力,经过试验口令的制定,避免了试验过程中出现混乱甚至事故的现象。(2)在高压试验过程中没有监测系统。电气设备的高压试验是存在较大安全隐患的,如果没有监测系统则会使高压试验的安全隐患被扩大,造成不必要的财产生命损失。某厂进行高压试验,因监测设备的损坏而忽视了这一环节,结果在试验过程中,电子设备发生了异常,这一现象并没有被注意到,结果导致了试验设备的烧毁。(3)工作人员的安全意识不强,在电气设备的高压试验过程中,相关的工作人员都需要配备好安全用具,撤离大试验范围之外,某地的高压试验中,由于缺少对工作人员的培训,导致安全意识薄弱,安全工具配备缺失,造成了很大的人身事故,高压试验被强制停止。 5结束语 电气设备的高压试验是检测电气设备是否合格的依据,因此对电气设备的高压试验和防范措施的探讨是十分必要的,它能使电气设备的应用更加安全有效,能够使矿山和工厂等工业生产企业更加安全有效的生产,对于现代化生产的发展具有重大的意义。 作者:马幸荣 单位:云南锡业集团供水有限责任公司 电气试验论文:作动筒试验电气控制系统设计探索 0引言 作动筒作为补给系统的补偿器,是一个高压气缸,顶部和底部装有滑轮组,用于储存一定长度的钢索。当两船分离时,钢索张力增加,活塞杆在张力的作用下往气缸内缩进,钢索放出;当两船靠近时,钢索张力减少,活塞杆在气压的作用下往外伸出,收进钢索。从而补偿船舶运动,使高架索张力在一定范围内变化。作动筒通过动定滑轮组储存的钢索足以自动补偿船舶间相互运动引起的高频、低幅值的船距变化。但由于气缸的直线运动是有行程限制的,如果船舶相对运动过大时,有可能超出活塞杆运动极限,因此需要高架索绞车参与收放钢索、联合补偿。作动筒配有位移测量系统,控制系统监测、传送活塞杆的动态位置信号,电气控制系统决定作动筒系统的开启和停止。作动筒试验电气控制系统主要监测其运行状态和数据,提供可靠实验分析数据和曲线,为深入分析补给设备、完善设计提供有力的数据支持。 1作动筒试验系统 作动筒试验系统,由作动筒、绞车、液压机组、电控系统和冷却水系统组成,用于验证作动筒的可靠性,如图1所示。作动筒的电气控制系统,满足试验过程中作动筒的运行及人员操作的要求,保证试验中设备的可靠供电,安全运行,方便操作及试验过程数据的显示和记录。主要包括以下三个部分:1)配电系统:用于对整个作动筒可靠性试验的工艺设备、控制系统供电及电气保护;2)控制系统:用于试验设备的运行监视、操作控制和试验记录;3)大屏显示系统:用于试验系统运行参数和曲线的现场展示。 2作动筒试验配电系统 配电系统包括电机启动柜一台,用于两台110kW主泵电机和一台5.5kW辅泵电机的供电,并为PLC柜供电。MCC柜提供三台电机的启/停按钮及状态指示灯和两台主泵电机的电流指示。两台主泵电机的启动过程采用星/三角转换方式,辅泵的启动采用直启方式,所有电机设计有热继保护功能。 3作动筒试验控制系统 作动筒控制系统数据采集、逻辑控制、信息显示和数据记录。基于西门子S7-300系列PLC开发,采用CPU和ET200扩展模块构建整个控制系统,提供数字量输入/输出、模拟量输入/输出、编码器输入功能,模块之间采用ProfibusDP总线连接[4,5]。操作台为试验运行过程中人员操作和数据监视的平台。1)控制系统架构。控制系统采用主站和DP从站的架构,模块分布在PLC柜和操作台,其中PLC柜包括一个主站和一个DP从站,操作台含一个从站及HMI。模块类型包括PS307电源模块、CP342通讯模块、32点数字量输入模块、32点数字量输出模块、8点模拟量输入模块、4点模拟量输出模块及FM350编码器模块。2)人机交互界面如图2所示。图2中,控制系统HMI上显示主要传感器及功能参数:钢丝绳张力、无杆腔气压、无杆腔气温、有杆腔油压、有杆腔油温、储油箱气压、储油箱气温、活塞杆位移状态、作动筒限位状态显示、运行总里程、自动循环次数、自动循环里程、自动循环计时、数据浏览、马达冷却和制动控制。3)控制流程a)设备状态。确认绞车、液压机组、水冷系统、空气系统、电控系统等主要设备均已检查且无异常。工作气瓶压力符合要求,且与作动筒连接阀件已开启;b)开启液压机组水冷管路球阀,接通水泵电源;c)绞车旁放置一台通风设备,对减速机、马达、卷筒等部位强制散热;d)按下主配电柜上“1号启动”按钮,接通供电电源;e)确认操作台上“手动/自动”旋钮旋至“中位”,将电控柜面板上“电源旋钮”旋至接通状态,观察操作台屏幕(HMI),当控制软件启动后,检查并确保各传感器工作正常。开启“马达冷却”(处于绿色状态),根据系统运行情况选择开启“制动控制”(处于绿色状态)。在电控柜操作面板上,按下“辅泵启动”按钮开启辅泵,根据试验要求选择按下“1号电机启动”或“2号电机启动”按钮启动主电机。确认电机及泵工作正常,无异响及杂音;f)操作台上“手动/自动”旋钮旋至“手动”,手动缓慢操作绞车收放手柄,牵引作动筒往复运行2次至3次,观察操作台屏幕,检查并确认各传感器工作正常(位移、接近开关、张力、压力、温度传感器等)。确认绞车运转正常,确认液压机组运行正常;g)操作台上“手动/自动”旋钮旋至“自动”,根据试验要求选择“绞车低速运行”或“绞车高速运行”,观察操作台屏幕,检查并确认各传感器工作正常(位移、接近开关、张力、压力、温度传感器等),确认自动状态时各测试数据显示正常。系统在“自动”模式下运行时,需定时检查设备温度并记录,温度过高时应暂停试验,等待设备冷却;试验时,应随时观察设备运转情况,当发现异常时应及时停止试验,根据情况对设备进行检查,同时做好记录。运行过程中,如果遇到电机负载过大,传感器控制参数超标,系统将自动停止试验并报警。 4作动筒试验数据显示系统 作动筒数据显示系统包括笔记本电脑、显示器、HDMI转换器和PLC系统,CP5711用于系统关键数据的趋势显示,采用65寸全高清液晶屏显示钢丝绳张力和作动筒位移曲线。通过ProfibusDP总线,从控制系统CPU中读取数据,经由西门子CP5711卡读入笔记本电脑,然后采用WinCC软件组态画面。再将画面经HDMI高清视频线与以太网转换后远程显示在液晶屏,显示实时数据曲线[6]。作动筒试验数据显示系统原理如图3所示。图4显示了在作动筒可靠性试验过程中的钢丝绳张力曲线和作动筒位移,实时数据曲线在显示器上可视。 5结论 在海上补给作动筒试验电控系统的设计与实现中,设计与研制了作动筒试验配电系统、控制系统、显示系统,有助于设计人员对于作动筒的性能参数,运行特性的深入分析和总结。 作者:叶嘉 单位:海军驻上海七〇四所军事代表室 电气试验论文:电力系统中高压电气试验探究 0引言 电力系统是发电厂发电后进行电力传输和保证终端消费者安全用电的一个综合工程。电力系统中机电设备的故障容易导致一系列的电力供应问题,因此应该在日常维护中进行电气试验以保障电气设备的良好绝缘性和运行参数的稳定。在其中一项关键试验——高压电气试验中,由于试验环境、人为因素、实验设备的差异等,实验结果往往会有些浮动变化,不但影响了试验的准确性,严重时还会还会对电气设备的安全性和操作人员的人生安全带来威胁。因此,保证电力系统中高压电气试验的准确性和安全性,对于维护电力系统平稳运行和电气设备的正常运作具有重要意义。 1高压电气试验理论综述 (1)高压电气试验的概念。电力系统中高压电气试验的主要研究对象是电气设备的绝缘性和运行参数。通过高压电气试验收集电气设备的绝缘性能、绝缘效果、稳定性能、安全性能等数据并进行相关分析并判定该设备是否符合绝缘性、安全性、稳定性等要求,从而保障电气设备在电力系统中平稳运行,发挥其正常作用。 (2)高压电气试验发展现状及趋势。目前,应用最广泛的试验系统是电力变压器故障专家诊断系统。高压电气设备必然随着时代和科技的发展不断进步,主要的趋势有:1)高压电气试验使用的设备不断更新。随着制造业和机械设计行业的繁荣发展,高压电气试验中测试电压、绝缘性等参数的实验设备也逐渐向着智能化、自动化、轻携化以及高稳定性的方向发展;2)高压电气试验使用的技术不断更新。主要是红外技术和超声波技术的引进应用。如GIS局部放电的超声波检测频带和0.1Hz超低频试验电源的应用能在很大程度上解决传统高压电器试验中受环境因素影响较大的问题;3)高压电气试验的方法不断更新。新的试验手段,如油中溶解气体色谱分析方法等,可以将繁琐的实验过程逐一简化,减少了很多人力成本的损耗;采用变压器绕组变形的方法进行高压电气试验,能够提高试验设备的灵敏性。 2高压电气试验中存在的问题 (1)高压电气设备和被试设备中接地难的问题。电气设备接地的目的是保证电流或者静电的顺利泄放。在这个过程中,如果接地设备连接不良就会形成电解作用造成严重的损耗。通常情况下,变电站内电压互感器和电线是直接接在电器开关上的。对于电气设备,尤其是电容设备而言,一旦出现接地不良的状况,就如同在电容器上又施加了另外的电阻,不但造成原设备工作参数出现异常,严重时还会出现电容设备本身介质严重损耗的现象。另外,在用仪表检测设备参数时,二次回路接地不良问题也会导致高压电气设备安全性性能不稳定。 (2)高压电气试验中的引线问题。在电力系统中,高压电器引线试验中主要存在两方面的问题。一是避雷针的引线试验中,如果在操作中出现拆除不当等问题,不但影响避雷针的正常使用,导致电流、电压等试验参数不准确,严重是回威胁到操作人员的生命和其他电气设备的安全。二是引线绝缘带的问题。实验过程中必须将引线上的绝缘带完全去除,否则就相当于对一个电阻进行电力试验,实验结果自然会相差甚远。 (3)高压电气试验中电压所造成的问题。电力系统中,电压的稳定至关重要。高压试验中对电压的测定主要有两种情况。一种是电压同介质的损耗因数成反比。当连接线接触不稳定时,对多个电器元件串联成的耦合电容器施加较高的电压时,表面的氧化层会被融化,实验中电阻的较小,电流对介质的影响较小,损耗也就较小;当对耦合电容器施加较小的电压时,表面氧化层融化较少或者不熔化,接触电阻就会变大,介质损耗也随之减少。另一种是电压会影响直流电阻的测量。在高压发电机的预测性实验中,一般采用双臂电桥对转子绕组电流和电阻进行检测。若转子绕组在运行中导线断裂,导线表面便会形成一层氧化膜,进而导致测量结果误差较大。 3高压电气试验问题解决对策 (1)在高压电气试验的过程中重视引线的作用。引线表面的绝缘层往往会导致介质电阻的变化,从而影响高压电气试验结果的准确性。因此在实验过程中一定要不能忽视引线绝缘层的影响力,对于绝缘层的拆除一定要彻底。 (2)在高压电气试验中重视试验设备与被试设备接地情况。实验设备的接地情况一定要良好,才能保证实验结果不会受到设备电容的影响。对于高压的电流电压的二次绕组都要进行严格检查,确保所有端子接地情况良好。在交流耐压实验中,要对试验对象进行电流和电容的检测,保证不会对试验电压造成影响,从而保障检测结果的精确性。 (3)在高压电气试验的过程中重视电压的作用。首先,介质影响着电压,在测量中尤为明显,当电压较高时,接触电阻会伴随着氧化层的融化而降低,介质也会降低。相反,如果电压过低,接触电阻由于氧化层没有受到高电压的破坏而增大,使得介质损耗也会增大。其次,电压在直流电阻测量的过程中有着重要的作用,如果电压过高,电阻由于氧化膜被双臂电桥击穿而降低,相反电压过低,双臂电桥不能击穿氧化膜,导致电阻变大。 (4)克服主观性难题。认为因素是高压电器试验中的主要主管影响因素。电力企业应该引进先进的试验设备和技术,综合考量实验环境中的影响因素,加强实验设备维护和试验保护措施,切实保障高压电气试验过程的安全性和实验结果的准确性。实验人员应该定期进行培训考核,在实验过程中注重谨慎安全操作,总结经验教训,不断充实自己的专业知识。 4结论 虽然随着电气试验设备和技术的飞速发展,电力系统中高压电气试验已经向着智能化、自动化、简便化的方向发展,但是在实际操作中,高压电气试验仍旧是一项危险系数较高的工作。因此在实验过程中一定要严格按照试验标准和规定进行,一旦出现问题要给予高度的重视并及时解决,这样才能保证高压电气试验的安全性和电力系统的平稳运行。 作者:胡坚 单位:大唐湘潭发电有限责任公司 电气试验论文:电气试验在电力系统中的作用 1电力人员触电事故的分析以及预防措施 1.1检测电压触电危险的分析和预防 在进行电气试验时一般都要给电气设备增加交流或者是直流电芽,尤其是在检测设备的绝缘程度时所进行的耐压检测,那时所增加的电压有时会超出电气设备额定电压很多倍。电气试验的整个工作过程中,工作人员都要面临着高电压。在高电压下工作会有这很大的危险,仅仅一个小失误就会造成触电伤亡,因此,所有电力检测工作人员在进行工作之前都要进行自身防护。一,要对每次进行检测的工作人员进行严格的身体健康检查,防止有带病工作的现象;二,电力检测人员一定要在规定的安全范围内工作,那样即便出现状况能够及时的提出,也能根据工作的人员操作的实际距离来变更;三,工作员人在高电压危险范围外工作时,管理员要及时的设置警示语,比如“非工作人员禁止入内”、“请在警告线以外”等等。 1.2失误进入带电间隔的害处以及防范措施 电气检测工作过程中,其中占很大一部分都是需要带电进行操作的,这样也就提升了触电事故的风险性,然而操作员失误进入带电间隔区域是发生触电事故的典型案例。因此,改整后要求工作人员在进入到间隔区域前,一定要对系统数据进行仔细分析。一、操作员要对工作区域外部的环境有些了解,主要有工作时间内的天气和环境因素等;二、操作员在进入间隔区域前要明确自己任务的准确时间,精确到秒;三、操作员一定要熟练掌握具体工作的操作步骤,还要按照规定的顺序完成。除此之外,工作人员还要认真核对设备编号和操作内容是否相符合。具体工作过程中操作员不可以随便改动安全措施,更不能随意搬动原先规定的设立工具,操作范围要根据要求完成,不可以随便扩大。最后,电力管理人员要设立除了工作人员不能进入的安全护栏。 1.3电力运行设备安全距离外的事故分析和预防 有些测试工作是需要电力检测人员接触正在运行的电气设备,这种情况下,检测人员不仅要特别注意自身和电气设备有电位置的距离,还要集中精力预防检测引线越过这个安全距离。由于在一些情况中电力运行设备会经过检测引线放电,此时运行的电压会通过检测引线引入到低电压系统内,这不仅仅能够给检测仪器造成破坏,同时还能够很大程度上伤害工作人员的生命安全。为了有足够的安全,在电力检测中使用的绝缘棒与定向杆要适中,切记不可过长或过短,这样能够方便操作。电力检测人员在工作前一定要严格要求自己熟练各种相关设备操作规则,一定要穿戴绝缘鞋和手套。除此之外,检测人员还要注意防止反送电和静电、电压过高的现象,以防发生高电压触电伤亡的事故。 2造成设备仪器损坏的危害分析以及防范措施 2.1工作时梯子倒下事故的危害和防范措施 电力检测试验工作在高空中作业是不可避免,然而在高空中需要梯子作为工具,为能够避免有梯子从高空中倾倒的现象,工作人员工作之前要注意如:其一、在工作之前准备中要对使用的梯子进行安全检查,检查梯子的衡量是不是稳固,梯子其它部位有无损坏等;其二、搭建梯子时要进行加固,如有需要可以进行额外加固措施,还要有其他工作人员扶梯,安全第一;三、因高空工作要带较多的工具,所以在搭建梯子时要考虑到工具的实际重量,确定梯子能够承载人和工具的重量后再进行搭建。 2.2检测线路不到位的危害以及防范措施 电气检测人员在进行试验的过程中,如果有接错线或者是拆线留有残线的情况下,都会对电气设备造成损坏,更甚者会造成人身伤亡。要尽可能的防止接错线,试验的数据也要正确,不然就可能会造成整个电力网的瘫痪,接线员一定要有专业的水平,确保正确接线。再者就是,要防止残留试验中使用的接地线,工作结束后一定要进行场地检查,一定要拆除短路线,否则,只要电路接电就会使电力系统发生短路。 2.3操作员的安全带失效掉落的危害和防范措施 高空中进行电力电气试验的工作者必须要使用安全带,安全带主要是为了工作者在面临突发掉落事故中能够很好的保护其不受到重伤,同时也能够减少人与地面的接触。但是在电气检测的实际工作中,经常出现工作人员的安全带掉落的事件,这样的事件要进行一些调整,比如:高空工作人员使用的安全带必须要是正规厂家生产的高质量产品,要经过各种质监部门的检验,使用前还需电力公司内部进行检查;再者就是,工作人员在每次工作前都要仔细认真的检查佩戴的安全带,检查有无破损、安全扣是否结实等,一定要保证在工作使用中能够发挥其应有的作用。 3结束语 电力电气检测是保证电气设备正常安全运行的一种重要环节,它的试验过程的安全主要是以电力管理者工作正常进行为根本的。电力检测主要是以预防为主、抢修为辅,坚守以人为本为理念,电气检测是检查电气设备工作中不可忽略的一个主要程序,但是因其本身就有着较大的危险,望电气检测工作者定要做好安全防护,并且还要有相当高的安全意识,工作过程中一定要防止触电以及一些高处掉落的设备损害。 作者:王玉妍 单位:山西临汾高级技工学校 电气试验论文:高压电气设备试验与安全管理探究 摘要:近年来,在经济与科学技术不断快速发展的条件下,我国对有关火力发电厂高压电器设备的故障诊断与技术也在随之提升,在进行高压电器设备的试验中,有关电气设备试验的安排与相关安全管理也愈发重要,这直接关系到电气设备在正式投入使用中的安全、可靠与适用性,也能有效保障其安全设施的有效运转。本文主要介绍有关火力发电厂高压电器设备的试验内容与安全管理措施,以供参考。 关键词:高压电气设备;试验;安全管理 0引言 高压电气设备在火力发电体系中占据非常重要的地位,保障着有关电力生产安全,控制调节与电力的传输转换,同时,有关高压电气设备的故障检修也逐渐提上日程,用以确保电气设备的运转的安全与稳定;在其进行设备状态检修前,高压电气设备实验的优劣直接与设备的高水准运行息息相关,也是因为电气实验的重要性与危险性,实验中一旦发生危险将威胁到工作人员的生命安全,因此本文特从火力发电厂的高压电气设备实验内容出发,研究其试验期间的安全管理措施。 1高压电气设备试验的分类 高压电气设备实验通常由交接试验与绝缘预防试验组成。 1.1高压电气设备的交接实验 其交接试验部分通常为一点绝缘预防实验与其余特性实验的结合,比如有关回路电阻的测量与直流电阻等内容。同时,现今的试验中为了符合目前高压电气设备交接试验与设备安装项目的需要,我国正在着力推广有关交接试验的最新技术,其试验的具体内容与数据标准皆在国家交接试验标准有做了详细阐述。 1.2高压电气设备绝缘预防实验 高压电气设备在经过有关绝缘预防的试验之后,相关工作人员能够详细了解电气设备正常运转后的绝缘状况,提前找出其隐蔽性的绝缘缺点,及时安排电气设备进行检修,清除设备缺陷,保障设备的正常运行,有缺陷较为严重的,还可以及时调换新设备,防止产生设备于作业中被击穿绝缘的状况,直接引起设备损坏的情况发生。常见的绝缘预防试验有非破坏性与破坏性试验两种。 1.2.1非破坏性试验 非破坏性试验一般又称为绝缘特点试验,其主要是在相对较低的电压下,对高压电气设备的相关特性及其参数进行的试验,抑或选用一些不会引起设备绝缘损坏的方式进行测试,通常,测试的参数多为绝缘电阻与泄露电流等,从而可以通过这些参数判定设备内部是否存在绝缘缺陷,此种试验的劣势在于不能够精准测量出设备绝缘的耐电力度。 1.2.2破坏性试验 破坏性试验也称之为耐压试验,即为测量设备有关耐电强度方面的内容,通常,在进行此类试验时,对电气设备进行加压的电能往往会高于设备在工作时的电压,如此方能在试验中暴露出设备的最大缺点,在电气设备绝缘的耐电力度方面也有了相关保障,试验中具体的涉及到了交流与直流耐压方面的测试,当然此中试验的缺点就在于对设备绝缘的伤害性。 2高压电气设备试验的详细内容 2.1绝缘电阻试验 高压电气设备中绝缘电阻试验是现今所有电气设备试验中最简便,也是应用最普遍的一种,其测试所得的绝缘电阻大小,可以直接对设备的受潮程度、设备表面的污秽状况与其绝缘设备过热、老化的程度进行精确判断,通常试验中会选用绝缘电阻测量仪来检测绝缘的电阻大小。 2.2泄露电流试验 在测量中电流的测量仪器为直流兆欧表,其主要表现在工作电压低于2.5千伏,和一些正常运转的电气设备相比较,此时的电压极低,而若是所测试电压过低,很难符合有关实验的需求时,需要在测量中选用直流高压的方法来进行,并以此来对电气设备的泄露电流进行测量;若是设备本身拥有某种缺陷,则低压下的电流要小于高压条件下的泄露电流,说明高压绝缘电阻是比低压电阻要小的;实质上,设备测试中的泄露电流与绝缘电阻没有太大的区分,而泄露电流的优势则在于:①相对来讲,试验电压要比普通的兆欧表高跟多,也更加容易找出设备自身的缺陷,尤其是一些还没有被发现的集中缺陷的检测。②在对设备泄露电流与外加电压之间的联系进行分析与测试后,更易辨别有关设备绝缘的类型。③通常泄露电流测试选用的是微安表,其精密度要远高于兆欧表。 2.3介质损坏因子的测量实验 介质损坏因子是对电气设备绝缘性能好坏进行判别的基础指标之一,其试验是绝缘预防性试验的基础类别,介质损耗因素是电气设备绝缘损耗的特点参数,其能较为灵敏地说明设备绝缘的性能,绝缘损坏的大小等,同时依据此参数,相关工作人员还可对整个设备绝缘的受潮、劣化程度以及小范围内的连通与未连通的部分缺陷进行判断。介质损坏因子的测量实验相比绝缘电阻与泄露电流的试验有着较为显著的优点,试验过程与试验电压高低、试验样品大小均无关系,对设备绝缘变换的状况可以直接判定,所以说,其试验是火力发电厂高压电气设备绝缘试验的基础试验之一。 2.4交流耐压测试 试验中,交流耐压对设备的绝缘考验性较大,能够直接判定设备绝缘耐压强度的大小,此种试验方法的选用能够对设备中比较危险的集中缺点进行有效判断,甚至直接决定着设备能否投入正式作业使用,是对设备绝缘性质优劣进行安全保障,防止由于绝缘问题引发安全事故的主要方式,在交流耐压测量中,可能会加快设备某些缺陷的快速发展,所以试验进行前,必须先对测试样品进行绝缘电阻、吸收比、泄露电流与介质损坏因子等测量,唯有经过测试且符合标准的测试样品才能进行交流耐压测量,反之,一旦发生测量结果不符合标准的,第一时间进行处理,并检修设备,等多项测试均符合标准后方可继续试验,防止出现设备绝缘损伤的状况。 2.5直流耐压测试 通常来说,直流耐压测量的电压会高一些,可以准确检测出设备某个部分的缺陷,此测试能够和泄露电流的测试同时进行,和交流耐压测试对比后发现,直流耐压检测的优势在于设备绝缘损害小,试验装备简单轻便,能够较为容易的找出电气设备的部分缺陷;而和交流耐压测试比其缺点则为绝缘的检测效果不如交流耐压检测的实际效果好,这主要是因为直流、交流条件下设备绝缘内电压分布的区别。 3高压电气设备试验的安全管理措施 无论在高压电气设备实验期间还是实验结束后,均要注意试验部分的安全管理,必须认真检查试验现场,做好相应的数据与设备的收纳与整理工作,一旦试验中遇到设备问题,需及时处理并就其设备处理情况与原因做好记录。 3.1试验前一定要反复检查 试验设备,重视检查工作试验安全管理一定是从实验前就开始的,其中对实验设备的反复检查与试验开始条件的检查,是对试验安全事故的提前预防,因此试验开始前,需要多名检测人员对设备状况多次反复的检查,同时检查人员之间互相监督,以确保试验开始前的安全性,待检查人员全部撤离试验现场后再进行设备的实验测量,所有测试进行期间需确保测试人员的安全。 3.2加强参与测试人员的安全管理意识 所有的试验人员是最重要的参与者,唯有人员安全,才能确保试验的顺利进行,因此需要从员工的意识着手,运用讲座培训、座谈会、标语等内容时时提醒员工要注意设备实验的安全,加强员工安全意识,同时设置严格的安全管理制度,谨防因为远的疏忽而引发安全事故的产生。 3.3确保试验技术的安全性 在此方面,需要注意的是加强职工有关实验技能的培训与提升,技能的培训与提高才能帮助职工更快的找到设备的安全隐患,及时解决,防止安全事故的发生。在试验技能提高上,企业可以举行定期培训,优秀员工的技术分享会等等,加强员工之间的互相交流与提升,同时对其所培训与工作的对比内容、数据等做好记录,便于准备下一次的培训信息。 3.4建立健全的试验安全规章制度 试验安全规章制度可以从很大程度上对试验人员的操作进行一定约束,使之形成一套行之有效的集体行为,安全制度的建立需要依据国家标准规章制度,建立之后还要在实际工作中不断的补充要点,对其进行完善,依据高压电气设备实验的具体内容,实施安全制度修订;任何一次高压电气实验在其开始之前,均要依照安全管理规章制度对其进行相应检查,具体试验步骤、试验设备的检查由相应技术人员、企业领导层以及拥有丰富经验的工作人员执行,检查中对发现的一些不稳定因素及时排除,以确保试验期间的安全性。同时,试验期间严格遵守试验安全制度,依照试验步骤实施试验,这样才能确保试验参与人员的安全与设备安全。 4结语 高压电气设备的试验拥有很大的危险性与特殊性,因此在试验期间,一定要注意所有参与职工的安全保护措施与安全意识的提升,同时,参与职工还需具备良好的技术水平,在试验中能够不断总结此次试验的优缺点,于试验操作中不断学习、充实自身,熟悉多种高压试验技能,严格遵守试验规则、步骤与企业安全规章制度,避免违规操作的发生,降低人员与设备的事故概率,打造良好的安全生产环境。 作者:钟小虎 单位:大唐华银株洲发电有限公司 电气试验论文:电气设备高压试验及安全措施 摘要:电气设备是电力系统的重要组成部分,像发电机、变压器、电线电缆等都属于电气设备,所以我们要保证电网能够正常稳定的运行,主要还是要靠这些电气设备,我们一定要充分保证这些电气设备运行正常,没有故障问题出现,然而我们要想充分保证电气系统的运行安全稳定,对其进行高压试验时必须要做的,因为通过电气设备的高压试验,可以准确地判断这种设备的绝缘情况,并且能及时发现绝缘故障,这样就可以及时采取影响的安全措施进行解决,进而保证电气设备的正常运行,从而确保这个电力系统的正常运行,所以该文就对电气设备的高压式样及安全措施进行了探讨。 关键词:电气设备;高压试验;影响因素;安全措施 随着社会的发展,电能成为了人们使用最多的能源之一,人们的生活离不开电能的消耗,电能给人们的生活带来了很多便利,但用电的危险级别也是相当高的,所以我们一定要采取恰当的安全措施来保证用电的安全,然而电气设备就是像人们提供电能的,所以我们一定要确保电气设备的稳定运行,这就需要我们做好电气设备的高压试验,进而将可能出现的问题尽量避免掉,从而保证电力设备的安全运行。 1电气设备高压试验的必要性 电气设备在整个电力系统中充当着相当重要的角色,其运行是否正常将直接影响着整个电网的运行状态,然而只要是设备,在长时间的运行中都可能会出现一些问题,当然电气设备也不例外,所以我们就必须想尽一切办法及时趁早发现问题,并予以及时解决,进而将损失程度降到最低,然而对电气设备进行高压试验,采用相应的检测方法对电力设备的运行性能和绝缘性能进行试验,再根据电气设备运行标准,对试验所得数据进行综合分析,进而及时发现电气设备中可能存在的问题,并及时采取相应的措施进行解决,这样即使问题不能全部清除,也能将其进行消减,而且当此类问题真正出现时,也不至于显得手忙脚乱,而无计可施,取而代之的是我们的轻松应对,所以电气设备的高压试验就非常重要而且相当有必要的,在电网运行过程中,要定期对电气设备进行高压试验,这样有助于我们及时发现问题,及时解决问题,也能更好确保电力系统的安全运行。 2电气设备的安全性及其影响因素 电气设备的安全性直接决定着供电的稳定性,电气设备的安全性能保证在系统发生故障时电网还能够进行正常运行主要是指在系统发生故障时电网是否能够继续运行,所以我们必须保证电气设备的安全性,然而我们要保证电气设备的安全性,就必须要弄清楚影响电气设备安全性的因素,其既包括内部因素也包括外部因素,内部因素主要就是设备的损坏,包括变压器的损坏、电容器的损坏等,然而对于外部因素则主要包括一些自然灾害和不可抗因素等,这些都会影响到电气设备的安全性,由于外部因素都是不可避免的一些因素,所以我们要保证电气设备的安全性,就需要控制好内部因素的影响。 3电气设备高压试验的流程 (1)试验前准备阶段。在进行电气设备高压试验之前,首先我们要确保实验设备及试验仪器的可操作性,一定要保证试验设备及仪器是没有任何问题的,工作状态良好的。 (2)高压试验进行阶段。在高压试验的进行过程中,为了确保安全性,我们需要划分出试验的安全距离区域,并要做好安全警示工作,严禁其他和试验不相干的人员进入到该区域内,而且进行高压试验的人员在进行试验的过程中也应该与待检测设备保持一定的距离,还需要详细检查接地线路,严禁由于接地问题引发的安全事故的发生,充分确保电气设备高压试验的顺利完成。 4电气设备高压试验的注意事项 (1)确保接地的可靠程度。在进行电气设备高压试验时,我们一定要充分确保试验人员的安全和良好的接地保证,实验室的所有建筑应确保等电位连接,而且所有实验设备的金属外壳都必须保证接地良好,还要保证每个设备接地点之间的金属性连接良好,并且所有的高压设备的接地线面积也一定要在标准规定之内。 (2)谨防感应电压和放电反击情况发生。在进行电气设备高压试验的过程中,距离较近的设备之间通常会有感应电动势的产生,这也会对试验造成影响,然而为了将影响程度降到最低,我们对于电气设备的连接,一定要用特定的短路连接线,而对于那些暂时用不到的电气设备,要将其全部进行短路接地处理,而且在高压试验的过程中,我们还应努力将放电反击的影响程度降到最低。 (3)确保安全距离,做好绝缘隔离。由于电气设备的高压试验是一项比较危险的工作,所以在电气设备高压试验场所要设置一个正确安全接地的遮栏,同时能够保证遮栏正确安全接地,如果条件允许,最好是要试验区域外再额外划分出一个安全区域,进而充分确保安全,而且在电气设备高压试验过程中,实验人员一定要严格按照相关规定进行操作,而且其与电气设备之间也要保证安全距离,确保安全。 5电气设备高压试验的安全措施 (1)提高试验操作人员的专业素质。我们应定期对电气设备高压试验操作人员进行实操培训,充分提高其安全操作意识和实际操作水平,及时掌握操作技巧,尽量保证高压试验操作的安全性,而且熟练掌握操作方法还可以减少失误次数,更好更快地完成电气设备高压试验,充分保证高压试验数据的准确性。 (2)保证电气设备高压试验中操作的规范性。在电气设备高压试验的进行过程中,我们要严格规范操作人员的操作,对于试验中要用到的安全用具,一定要确保其安全性及可操作性,而且对于试验所得数据一定要及时做好记录,对试验中发现的问题也要及时进行记录,并在试验完成以后做好交底工作,还要填写工作票,进行备案,要认真检查现场,一定要确保引线牢固的连接,当作业人员离开现场以后,还需要将设备恢复至正常运行状态。 (3)在高压试验前要充分做好安全准备工作。我们要始终保持安全第一的原则,将人身安全放在首位,我们要树立起安全意识,在进行高压试验之前,就要对试验设备及时进行检查,确保其安全,而且还要编制试验操作细则和试验流程表,在试验过程中严格按照安全操作规范按正确流程进行试验,确保安全性,对实验过程中的每一个细节都应该认真对待,将失误率控制在最低,将安全系数保证到最高,而且我们还可以合理分工,各个环节都有专人进行负责,每个人都要确保其负责环节的安全性,进而提高整个操作过程整体的安全性。 (4)加强试验人员自身技术培训。电气设备的高压试验工作是一项比较特殊的工作,其要求操作人员要具有一定的专业技术和一定的实践经验,所以作为电气设备高压试验的操作人员,我们一定要不断提升自己的专业水平,提高自己的专业技能,熟练掌握与高压试验有关的知识和相关的规范标准等,确保更好完成本职工作,而且要不断地进行学习,增强对于高压试验的认识,提升高压试验的操作技能,企业也应加强对高压试验人员的专业培训,及时将新的规章制度等告知给工作人员,并对高压试验的流程及控制点、操作难点、操作重点、注意事项等及时传达给工作人员,及时将操作技巧等教给工作人员,还要对高压试验安全规程进行培训,要确保操作人员在高压试验过程中严格按照规程进行操作,进而提高他们的操作水平,保证电气设备高压试验的顺利完成。 6结语 综上所述,我们一定要确实做好电气设备的高压试验和做好相关的安全措施,进而保证电气设备的安全运行,从而确保整个电力系统的正常运行。 作者:刘欣 单位:国网江西省电力公司吉安供电分公司 电气试验论文:电力电气设备预防性试验方法探究 摘要: 随着当前各行业中高新技术设备的大范围应用,使得用户对于电网供电的质量和稳定性的要求越来越高,电气设备本身的质量就是决定电网供电质量的重要因素。电力电气设备预防性试验是检验其使用寿命、运行状态的一种方式,,在电网设备维护工作当中发挥着举足轻重的作用。本文即是对电气设备预防性试验的方法进行研究,首先简单阐述了预防性试验的种类,然后具体就破坏型和非破坏型试验方法进行讨论,以期能为相关工作提供参考。 关键词: 电力电气设备;预防性试验;方法 随着21世纪的到来,人类也真正步入了电气化时代,不论是在生产、生活、学习、医疗、交通以及娱乐等方面均无法离开电能的支持,而电气设备正是保证电能供应稳定的重要工具。在供电单位的日常工作当中,如何寻找设备的安全隐患问题是每位电力工作者的关注重心,而电气设备故障本身可以分为设备自身故障、外界因素影响故障两种,为了使其保持稳定的运行,预防性试验也就必不可少。 1电气设备预防性试验概述 目前人类所使用的电气设备是由导体、绝缘体和非导体所构成的,其中设备中的绝缘电阻在使用时会受到外界因素的影响,例如热、腐蚀、雷击等,并且部分设备长期处于高电压运行状态下,因此就会产生绝缘性下降的情况,给设备运行的安全性和稳定性造成巨大的危害。各供电单位的日常维护和管理工作中均将电气设备预防性试验作为重点工作,目前国内常用的预防性检验方法主要分为破坏和非破坏型两种。其中非破坏型试验是在不破坏设备结构的前提下进行,其运行电压较低,对绝缘子的击穿几率也就较低,这种试验方法主要是对绝缘结构是否存在质量问题、绝缘性能等进行检查,以免设备出现漏电的情况。而破坏型试验则刚好相反,其主要在高压环境下作业,检查的是设备绝缘结构的抗电耐性,因为在实际工作当中部分固体绝缘结构在高压交流电工作环境下会产生绝缘层击穿的问题,因此必须采取这种方式进行检验,保证设备能够符合相关工作的需求。预防性试验的原则就是先进行非破坏性试验对,非破坏性试验所获取的各种参数进行综合性分析并确认可以进行破坏性试验后,才能进入破坏性试验程序,以免对被试设备造成重大损坏,造成经济损失。 2电力电气设备预防性试验具体方法 2.1非破坏型试验方法 首先,非破坏型试验当中应用较多的是电阻绝缘性测试,在检验时先利用兆欧测量表测定设备当中电阻的具体数值,并且在测试的过程中不断增加流过电阻的直流电压数值,如果在通电后所测量的数值低于额定数据,则说明该设备中的电阻绝缘性存在明显的问题。但需要注意的是,利用兆欧表对电阻值进行测量时并不能获得稳定的数据,通常在测量过程中重点记录欧姆表介入后15秒和60秒时的数值,通过对比后可以得出吸收比,这一比值能够从侧面表现电阻是不是处于受潮状态下。同时还需要考虑数据的周期性变化,因此也需要开展长周期非破坏型试验,以此获得更多有效地参考数据。其次是对介质损失角进行测量,其中的介质主要指的是电介质,而电介质本身就具有电导性,这种特性在电压的长期作用下会产生部分电流流失的情况,同时介质当中的偶极子还会受电场的影响,发生重新排列的情况,这其中产生的作用力就会增加介质的磨损程度。测量介质的损失角也是近年来常用的预防性试验方式,其能够发现小范围内绝缘结构的击穿问题,并且对设备是否不合格也有准确的判断。其方法就是测量电气设备的有功功率和无功功率的数据,并对其进行对比。需要注意的是,当所需要检测的电气设备体积过大,但设备内所产生的缺陷范围过小时则很难利用介质损角来测量,也就是说这种方法适用于体积较小的设备检验。另外,在实际试验过程中还涉及到了绝缘结构介质不均匀的情况,此时在发生极化后就会得出介电常数,这一数值越大则绝缘介质的极化能力越明显,所导致的介质损失角也就越大;工作环境当中的大气压强对介电常数也有明显的影响,压力越大则介电常数也越大,所导致的介质损失角越大,在实际试验中需要进行额外考虑。 2.2破坏型试验方法 虽然利用非破坏型试验也可以寻找到设备当中潜在的缺陷问题,但是由于这种方法是在低电压环境下进行的,因此无法模拟常规工作环境下设备的损耗情况,必须采取必要的破坏型试验才能够进一步确定电气设备在日常运行时的稳定性。目前常用的破坏型预防性试验为交流耐压法,这种方法较其它方式更加直接和简单,可以快速发现设备当中的较为集中的隐患,对供电单位购入的同批次电气设备能否正常使用具有指导意义。这种试验方法主要是利用了绝缘体在长期接受高压交流电压力时容易产生击穿的特性,既可以测量电气设备的耐电性,又可以了解绝缘结构在高压状态下被击穿的时间、击穿电压强度等关键性数据,这对今后设备的使用具有较大的影响。除此之外还可以选择直流耐压的试验方法,这种试验主要是利用电气设备中绝缘介质在长期处于高压直流电环境下漏电的特点,选择以耐压检测仪开展检查,利用这种方法可以发现部分潜在的、交流耐压试验无法发现的问题。但需要注意的是,采用破坏型试验时所采取的电压往往是高于实际工作电压的,因此如果设备本身存在明显的缺陷,那么这种试验方式就会导致设备的破坏,试验后设备无法被重新使用。为此,当供电单位或电气设备生产厂家试验时应根据设备的具体成本和价格进行选择,如必须利用此方法对价格昂贵的设备进行检查,那么应先开展必要的非破坏型试验,对设备的基本缺陷进行检查,如未发现基本缺陷则可以开展破坏型试验;如发现了基本缺陷,则需要在对设备进行相应维修或调试后方可开展下一步试验,切记因马虎大意导致供电单位的经济损失。 3结语 预防性试验可以有效对各种电气设备当中潜在的问题进行发现。本文中提及的非破坏型试验的检测难度更高,并且收集的数据量较大,在实际工作中应该重点注意,同时在开展破坏型试验时一定要严格控制样品的选择,保证所获得的数据能够被用来衡量设备整体的性能。 作者:吴普盛 单位:内蒙古电力(集团)有限责任公司鄂尔多斯电业局 电气试验论文:中日汽车电气设备防尘试验对比 沙尘在自然界中广泛分布,对产品的正常工作存在着严重的影响,主要影响有:对机械部件的磨损、对金属的腐蚀,对电气性能的改变、促使霉菌的生长等[1]。沙尘试验是评价产品对沙尘环境适应能力的重要手段。本文着重分析中国和日本两国汽车电气设备产品防尘试验标准的差异。 1、中国汽车电气设备防尘试验标准要求 我国汽车行业标准《汽车电气设备基本技术条件》QC/T413-2002对汽车电气设备产品的防尘试验进行了规定,具体推荐采用的防护等级为IP5X。IP5X的含义是不能完全防止尘埃的进入,但进入的尘埃量不能影响设备的正常运行,不能影响安全。 用基本原理如图1的所示的设备做试验,在一适当密封的试验箱内盛有呈悬浮状的滑石粉,滑石粉应能通过筛丝间名义宽度为75um、筛丝名义直径为50um的金属方孔筛。滑石粉的用量按照每立方米试验箱内体积为2kg,使用次数应不超过20次。根据样品正常工作时,样品内部压力是否与周围大气压相同,将产品的外壳分为两种类型。第一类外壳:设备正常工作周期内壳内的气压低于周围大气压力。对于这一类外壳的产品,被试样品放在试验箱内,壳内压力用真空泵保持低于大气压。第二类外壳:外壳内气压与周围大气压力相同。对于这一类产品,被试样品按正常工作位置放入试验箱内,但不与真空泵相连接。 2、日本汽车电气设备防尘试验标准要求 日系汽车标准基本采用JISD0207的测试方法。试验分为浮尘试验(F)和循环试验(C)两类。试验用尘统一采用符合JISZ8901标准的8类或6类规格。试验箱内空气的温度为20℃±15℃,相对湿度为45-85%。试验箱内粉尘浓度需要按照JISZ8813进行测定。F类为浮尘试验(采用图2中左边的设备),其工作原理是利用空气压或者风扇等搅拌粉尘一定时间,使粉尘在试验箱内均匀分布,让后按规定的时间停止。如此重复进行。C类为循环试验(采用图2中右边的设备),其工作原理是让规定浓度的粉尘按一定的流速在试验箱内循环。F类试验分为三个小类。F1类,粉尘浓度为60g/m3,试验箱有效容积至少为为0.7m3。主要适用于车灯等车外零部件。F2类,粉尘浓度为3g/m3,试验箱有效容积至少为为0.5m3。主要适用于开关、雨刮等车外零部件。F3类,粉尘浓度为0.1g/m3,试验箱有效容积不作规定。主要适用于门锁、雨刮电机和测量仪表等零部件。C类试验细分为两个小类。C1试验采用粉尘浓度为5g/m3,气流流速约为5m/s,试验箱有效容积不作规定。主要适用于车外机械零部件。C1试验采用粉尘浓度为0.1g/m3,气流流速约为10m/s,试验箱有效容积不作规定。主要适用于车外其他电气零部件。 3、两国汽车电气设备防尘试验标准主要差异 通过上文的分析,两国汽车电气设备防尘试验标准主要差异总结如下。 4、结论 经过比较,可以得到结论:日本标准在试验类型上增加了循环试验,另外对粉尘浓度和箱内空气温湿度都进行了规定,从而可以更好的确保试验的准确性和可重复性。这将为我国相关标准的制修订提供参考。 作者:王杰 孟祥玮 文铮沛 单位:惠州出入境检验检疫局综合技术中心 电气试验论文:小议电气试验实训在电力科技人才培育中运用 电气试验在电力系统生产中占有举足轻重的地位。电力系统运行着众多的电力设备,而电力设备的安全运行是保证安全可靠发供电的前提。电气试验人员在保证电力设备安全运行方面担负着重要责任,电力企业对电气试验从业人员的能力和素质提出了较高要求。而电气试验是一门实践性很强的技术,依靠传统的以理论讲授为主的人才培养模式达不到培养学生实践动手能力和职业素质的目的,导致学生入职后不能尽快进入角色,因此,有必要在电力技术人才培养中实施电气试验实训。电气试验实训是立足于电气试验实训室建设,按照电力企业电气试验的标准化作业流程来组织教学的,学生有动手操作的条件,且在教学实施过程当中充分体现了职业性,很好地解决了上述难题。 一、电气试验实训室的建设 1.电气试验实训室的基建 四川电力职业技术学院(以下简称“学院”)于2008年7月被教育部和财政部确定为“国家示范性高等职业院校建设单位”,共批准了6个示范建设专业和48个实验实训室(区)建设项目。电气试验实训室建设项目正是其中之一,将以高压实验室为基础进行扩建。 学院原有的高压实验室是为满足“高电压技术”课程教学需要而设立的,教学仪器设备少,仅能开展几个常规的高压试验项目和气体放电的验证性实验,因场地和课时有限,基本上都由教师演示给学生看,学生动手机会少且与生产实际脱节,不利于培养学生的动手能力。为建设好电气试验实训室,秉承学院“服务川电、面向全国、走向市场、科学发展”的办学指导思想和“植根电力,与光明同行”的办学理念,按照“资源优化、实践为主、工学结合”的思路,加强与行业内电力企业的合作,组织教师进行调研,与来自四川省电力公司等企业专家讨论,共同制订建设方案。 考虑到变电检修实训场地和一次设备以及投资费用、教学安全等因素,实训室的基建以试验仪器设备购置为主,能基本实现电力设备预防性项目试验方法、原理和结果分析判断等实训功能,满足“实践教学、技能培训、职业技能鉴定和资格认证、生产技术服务及承办技能比武”的要求,确保每一位学生有足够的训练时间和操作次数,达到真正掌握各项试验技能的目的,并体现出建设的先进性、生产性、综合性、开放性和示范性。 项目建设方案获得批准后,学院按照要求有条不紊地进行了设备招标采购、合同签订、到货验收、配套设施建设等各项工作,确保了建设项目的顺利进行。 2.电气试验实训项目的开发 电气试验实训项目的开发是实训室建设的另一项重要任务,关系着项目的建设成效。 实训项目的开发既要满足专业教学标准的要求,为校内生产性实训提供良好条件,践行“工学结合,以就业为导向”的人才培养模式,又要服务于企业、社会的培训功能需求,可以对电力企业生产岗位人员进行岗位技能训练,实现校企合作,共建共享,培养电力行业和社会需要的高素质技能型人才。因此,和供电企业专家一起共同开发了55个实训项目。在设备采购合同签订后,编写了《电气试验实训指导书》。这本指导书是参照企业电气试验工作的标准化作业流程,在按照教学规律提炼加工后,以教学模块形式展现,共有55个具体试验项目的实训指导书。考核标准采用的是《四川省电力公司电气试验岗位技能考核标准》,实现学院与企业岗位的有效对接。这些教学资料的准备一方面能满足“电机设备运行与检修”、“电气设备检修”、“高电压技术”和“电气设备运行与维护”等专业课程的教学需求以及电气试验实训环节的教学需求,培养在学校生具有电气试验的基本能力,为今后从事变电运行、变电检修和电气试验工作打下一定的基础。另一方面还能有效服务社会,承担培训和技术服务等工作,服务于四川省电力公司电气试验工的技能培训,同时兼顾变电检修工的岗位资格培训、在岗学习、技能调考、职业技能鉴定、优秀技能人才选拔等需要以及四川省电力公司新进人员和电力类专业毕业生技能训练。 二、电气试验实训的教学特点 1.实训教学场地机动灵活 为模拟真实的企业工作环境以及适应电气试验实训项目增多的变化,电气试验实训突破了原有实验室的场地限制和被试设备的依赖,将变电检修实训场地及其电力设备一并作为教学设施开展电气试验实训教学。电气试验实训教学没有固定场所的限制,可根据需要随电力设备流动,只要具备试验条件就可以开展实训教学。 2.实训教学以点带面 实训项目的开展依赖于电力设备的配置。鉴于教学场地和投资有限等因素,作为被试设备的电力设备不可能包含生产性企业所有种类、规格的设备,但设备配置尽量兼顾了代表性和前瞻性。因此,电气试验实训项目的选择和开展要立足现有电力设备进行以点带面的教学,辅以教方法、教思路,注重能力培训,让学生到工作岗位后仍然不落伍。 3.实训教学情境现场化 首先是电力设备模仿变电站间隔进行布置,其次是配备了与企业班组水平一致的工器具,最后是相关的安全设施一样不少,电气试验完全可以现场化。一个合格的电气试验人员首先要具备全面的安全技术知识、良好的安全自我保护意识。对于在学校学生来说,安全也是第一重要的。在学校学生没有从业经验,必须在一定的情境中强化他们的安全意识。 4.实训动员 为强调电气试验工作的严肃性和安全的重要性,要在实训前对学生进行动员,将电气试验工作与医生的诊病工作进行对比,医生给人看病需要责任心、识、技能、经验及不断改进的医疗检测仪器与手段,电气试验人员也同样需要责任心、知识、技能、经验及不断改进的试验仪器与技术。要让学生认识到,电气试验人员的工作失误可能既危及电网及电力设备的安全又危及自身及他人的生命安全,这就是悬在所有电气试验人员头上的“达摩克利斯之剑”,在教学中必须要贯彻始终。 三、电气试验实训的教学组织 电气试验实训教学过程体现了工学结合,是参照四川省电力公司标准化作业流程的要求进行的,目的是确保学生入职后能尽快进入角色。实训教学过程分为试验准备、试验、试验总结和考核这三个阶段,每个阶段按照实训指导书都有具体的要求,学生在实训过程中完成必须的工作任务,教师完成对学生操作技能、工作态度等的考核。 1.试验准备 (1)准备工作安排。在教师的指导下,学生一要现场勘察,掌握现场实际情况;二要做好技术准备,相关技术资料准备齐全,制订试验方案并获得批准。 (2)作业人员要求。学生(现场作业人员)的身体状况、精神状态良好;具备必要的电气知识,基本掌握本专业作业技能及《电业安全工作规程》的相关知识;教师必须具备电气试验实训指导资格。 (3)仪器仪表和工具点检。学生按照指导书的要求逐项核查试验用仪器仪表和工具的名称、规格和数量。 (4)危险点分析。教师向学生详细交代试验中可能危及安全的事项:作业场地的特点,如带电、交叉作业、高空等可能带来的危险因素;工作中使用的仪器仪表、设备、工具等可能带来的危害或设备异常;操作程序颠倒、接线错误、操作方法的失误等可能带来的危害或设备异常;学生身体状况不适、思想波动、不安全行为、技术水平能力不足等可能带来的危害或设备异常;其他可能带来危害或造成设备异常的不安全因素。 (5)做好安全措施。教师向学生交代安全措施:接拆试验电源应采取的措施;使用各类工器具的措施,如梯子、电动工具等;特殊工作措施,如高空作业等;专业交叉作业措施,如检修、保护传动等;设备加压应采取的措施,被试设备设围栏、加压前注意监护并大声呼唱等;试验过程中仪器仪表移位、消除故障的措施;试验结束后,接地放电、拆除试验线和短路线的措施;对危险点、相邻带电部位所采取的措施;工作票中规定的安全措施。 (6)试验分工。教师明确每个学生所承担的试验项目,明确每一项试验项目的接线人和仪器操作人。 2.试验 (1)开工。办理工作票,在现场教师以工作许可人身份向学生交代工作票及安全措施,教师又作为工作负责人和学生共同负责检查安全措施;教师交代工作票内容及危险点;学生在工作地点设安全围栏,向外悬挂“止步,高压危险”标示牌,至少每5m一个标示牌。 (2)试验项目和操作标准。教师交代试验项目、方法、接线、安全措施注意事项、试验结果判据和责任人。试验器具应靠近被试电力设备,所有带电部分应互相隔开,面向试验人员并处于视线之内。操作者的活动范围及与带电部分的最小允许距离应满足规定要求。因试验需要断开电气设备接头时,拆前应做好标记,恢复连接后应进行检查。试验接线应清晰明了、正确无误,操作顺序应有条不紊。 (3)竣工。学生关闭试验电源、拆除试验线;清点工具、回收材料、清理工作现场,不留任何物品;教师检查现场恢复情况后,学生撤出试验现场,填写试验记录,办理工作票终结手续。 3.试验总结和考核 (1)学生应根据试验记录,对试验项目、测量数据、被试设备名称和编号、仪器仪表名称、气象条件及试验时间等进行详细记录,作为分析和判断设备状态的依据,对被试电力设备做出整体评价;记录存在问题及处理意见。 (2)教师对学生执行指导书情况进行考核,重点考查学生对安全技术知识的掌握情况和试验技能的掌握程度以及实训过程中表现出来的工作态度、工作能力、团队合作精神等综合素质。学生只要具备了基本的安全技术知识、较为熟练的试验技能和严谨的工作作风,就可以评定为“合格”等级。 四、电气试验实训教学过程中要注意的问题 电气试验是一门实践性很强的技术,因此在实训教学过程中,首先要注重学生试验技能的培养,要求学生熟练地掌握试验方法,正确地使用试验仪器,能对被试电力设备进行正确的试验,还要注意从以下几个方面引导学生逐步提高发现问题、分析问题和解决问题的能力:对试验中的环境条件、被试电力设备外部状况、试验中各种干扰对试验结果的影响进行分析排除;对电力设备除了掌握其原理外,还要对其内部结构、绝缘材料、导电材料、主要部件及其在运行中的工作状况进行了解,关注容易出问题的部件及故障原因,这些故障与哪些试验参数相关,会引起哪些参数发生变化,可以通过哪些试验手段、项目检测出来。 五、结语 综上所述,要将电气试验实训办好,达到培养高素质技能人才的目标,实训室必须设备设施齐备,教师要按照电力企业标准化作业流程组织教学,培养学生的试验操作技能和根据试验结果分析判断被试电力设备状况的能力,并在实训中强化学生的安全意识和严肃认真的工作态度,以确保学生入职后能尽快进入角色。 电气试验论文:电气预防性试验中研究 近年来,通过对十几个发供电企业进行安全性评价,我们发现在电气预防性试验管理中存在一些问题,有的还带有一定的普遍性。现将其归纳总结出来,并提出改进建议,与大家共同探讨。 1变压器(包括电抗器)和油浸互感器变压器油中总烃、氢和乙炔超标问题 由于变压器油只有在局部放电(温度可达3000℃以上)或局部过热(温度可达1000℃以上)时才能分解出氢、乙炔和其它碳氢化合物。所以通过定期预防性试验发现总烃、氢或乙炔超标,或未超标但有上升趋势时,说明设备内部可能已出现局部放电或过热故障了,应给予足够的注意。从安全性评价中可看出,一般单位对这项试验都能按原部颁《电力设备预防性试验规程》(以下简称“预试规程”)执行,但对测试数值的分析和处理往往注意不够,主要表现在以下两个方面: (1)认为测试数值不超标就平安无事。 如有的单位在定期试验时突然出现乙炔,但不超过标准5ppm,就认为没有问题,让设备继续运行,实际上乙炔的出现即说明设备内部可能出现局部放电或局部高温过热。如某厂一台互感器在预试中出现乙炔,在安排吊芯检查前一天发生爆炸;某厂一台互感器出现微量乙炔,通过及时吊芯检查,发现了局部放电点。 (2)110kV及以上电压等级电流互感器氢气超标比较普遍。 在安全性评价中,有的供电局氢气超标的电流互感器多达几十台,甚至上百台,大都未采取措施及时处理。部分单位对氢气超标问题有不同看法。如某省电力试验研究所规定,若其它各项试验合格,仅单一的氢气超标可当成一级绝缘使用。但在国外制造厂中有的却把产生氢气作为掌握和控制设备内部故障的唯一指标。 因为变压器油中的溶解气体色谱分析是目前掌握和控制变压器类设备内部故障的一项非常重要的技术措施,既是定期试验,又是检查性试验。为此建议,在试验中若发现总烃、氢、乙炔超标,或虽未超标但有不断增加的趋势时,应给予足够的重视。一般可采取以下措施: (1)用“三比值”法分析故障类型; (2)对已超标或虽未超标但情况比较严重的设备如产气速率较快等,应创造条件进行吊芯检查和对变压器油进行脱气处理。经上述处理后的设备还应缩短试验周期,加强跟踪、试验、分析,直到气体不再产生或产气平稳不再增加为止; (3)电流互感器如产生氢气,若确认是因变压器油质量不合格,应及时更换,更换后仍应继续跟踪试验分析。若产氢的原因无法确定,应在跟踪试验分析的基础上进行脱气处理,然后再继续跟踪试验分析。情况严重的应创造条件吊芯检查。 2变压器绕组、套管和互感器tgδ试验问题 因变压器绕组、套管和互感器中使用了大量的绝缘纸,当绝缘纸的含水量超过其固有值时,设备会出现受潮现象。测量tgδ的目的就是对绝缘受潮作出准确的判断。预试规程中除了根据不同的设备规定了不同的tgδ允许值外,还规定了应将试验测得的tgδ与出厂值、历年值或上一次试验值进行比较,要求变压器绕组的增量限值一般不大于30%;而对油纸电容型套管和电流互感器的增量限值虽未作具体要求,但在说明中规定“有明显增长或接近允许限值时进行综合分析tgδ与温度电压的关系。当tgδ随温度增加明显增大,或试验电压由10kV升到Um/3,tgδ增量超过±0.3%时,不应继续运行”,对电磁式电压互感器只规定tgδ不应大于表中的限值;对电容式电压互感器规定tgδ与初始值相比不应有显著变化。 在安全性评价中,各单位对tgδ试验和预试规程中规定的限值都很重视,但对将试验值与出厂值或历年值或上一次试验值对比则普遍注意不够。如某供电局对数十台主变压器和上百台互感器都按规定进行了定期试验,记录了大量数据,但没有一个按规定作对比,就下结论为合格。由于不进行对比,可能会有绝缘受潮未及时发现和处理的重大隐患。如某发电厂在一台110kV主变压器试验中tgδ虽然偏大,但未超过限值,就下结论为合格,在继续运行中套管发生爆炸,造成变压器严重损坏重大事故。由于电容型套管和油纸电容型电流互感器的主绝缘是由若干串联的电容链构成,外部充有绝缘油,当设备由于密封不良等原因受潮时,水份往往通过外层绝缘逐步浸入电容芯,因此在受潮初期测量末屏对地的绝缘电阻和tgδ更为灵敏,同时还可以通过比较主绝缘(导杆对末屏)和外层绝缘(末屏对地)的绝缘电阻和tgδ来判断绝缘受潮程度。所以在预试规程中规定对电容型套管和油纸电容型电流互感器在定期预防性试验时,应测量末屏对地绝缘电阻值,若小于1000M时,应测量末屏对地tgδ不得大于2%。此外预试规程中还规定应测量主绝缘的电容量与初始值或出厂值差别,若超出±5%范围时应查明原因。对这几项规定有的单位均未执行,有的单位仅做了绝缘电阻测定,但对低于1000M的设备没有进行tgδ检测,就下结论为合格,有可能留下事故隐患。 根据上述问题,提出以下建议: (1)原部颁《电力设备预防性试验规程》是总结电力部门技术监督工作40多年经验和教训,吸取近年来国内外新出现的试验项目和诊断技术编写而成的,是法规性文件,对其中规定的试验项目、标准和要求,应认真执行,不得随意删减或将标准降低。 (2)为了便于将试验数值与初始值、出厂值、历年值进行对比和审查,可在现行的试验数据表格中,加入规定限值和初始值或出厂值,历年值和对比值三栏。试验人员在试验前先从试验档案中查出初始值或出厂值、历年值,以便试验后立即在现场进行对比分析,发现问题及时处理。 (3)tgδ试验的准确性除了直接受试验人员的技术水平和经验影响外,还与采用的仪器有关。一般tgδ试验可以采用西令电桥,M型试验器或其它仪器,但每种仪器由于精密度和抗干扰能力不一致,测量误差不同,因此测出的数值都不相同,为了便于对比,建议将试验人员和使用的仪器固定下来。 (4)tgδ试验由于精密度较高,易受仪器和外界因素的干扰,最大误差有可能接近0.3%,所以当试验数值很小,如在0.3%以下时,通过对比变化稍大于30%,一般可不算有明显变化。 3有载调压装置的试验问题 在安全性评价中,发现许多单位对有载调压装置的试验普遍重视不够。按预试规程规定,对这个装置应进行的试验项目共有6个大项和5个小项。在部颁《电力变压器检修导则》和《有载分接开关运行维护导则》中,对检查、试验的规定和要求更为详尽和具体。共分为5个大项25个小项。如其中规定在检修时要用直流示波器测量触头的切换时间,弧触头的桥接时间和三相同期误差(限值标准分别为30~50ms,3~5ms,3ms),测量过渡电阻值误差不大于10%,测量各对触头接触电阻应小于500μ等。此外,对运行中的有载分接开关还增加了不少规定,如:对开关室内的绝缘油,每6个月至1年或分接变换2000~4000次至少采样试验一次;击穿电压低于25kV时,应开盖清洗换油或滤油一次。新投产设备1~2年或分接变换5000次应吊芯检查一次;每年结合小修,操作3个循环分接变换等。在安全性评价中我们查阅了有关单位的检修维护记录、运行记录和大修报告,仅有一个单位有比较详细的记录,但检查试验项目还是不够完整。针对上述问题,提出如下建议: (1)对变压器的有载分接开关的检查和试验应按部颁《有载分接开关运行维护导则》和《电力变压器检修导则》中的有关规定认真执行。 (2)建议国家电力公司下属有关单位按上述两个部颁导则要求修改和补充预试规程中的有关检查试验项目。 4变压器绕组变形试验问题 电力变压器在运行中发生低压侧出口短路或近区短路事故时,冲击电流很大(可能超过10倍额定电流),对变压器有较强的破坏力,尤其是国产变压器承受这种冲击的能力较弱,往往造成内部结构,特别是绕组严重变形。如某供电局一台220kV150MVA主变压器在低压侧出口短路后,做了各种绝缘试验和对变压器油进行了色谱分析均良好,但在做绕组变形试验时,内部绕组呈现严重变形,经吊罩检查,打开围屏后发现低压侧绕组已乱成一团,及时进行了处理,避免了一起变压器损坏的重大事故。由于预试规程中没有绕组变形试验的规定,致使一般单位对此项试验重视不够。我们还发现有的单位由于配电装置(包括线路)可靠性较差,有的变电站在一年中连续发生过100多次速断过流保护跳闸事故,有的事故发生在变压器出口,但未引起足够的重视。一般认为事故后只要强送电成功就平安无事了。根据上述的经验,在变压器出口或近区短路事故后,不进行绕组变形试验很可能会留下十分严重的隐患。为此建议: (1)在主变压器发生出口或近区短路事故后,除了进行各种绝缘试验和色谱分析外,还应及时进行绕组变形试验; (2)建议国家电力公司电科院等有关部门在预试规程中补充变压器绕组变形试验的项目和要求; (3)据了解,目前一般发供电企业大都没有测试绕组变形试验的仪器,只能请外单位协助进行,且每次试验费用较大。若供电局自己拥有较多的变压器(如50台以上),建议购置一台试验仪器,对故障后的变压器都进行试验,作为历史档案保存,便于日后对比,这对加强设备管理,防止重大设备事故发生,将起到积极的作用。 5避雷器试验问题 预试规程对避雷器试验规定得详尽具体,除绝缘电阻测定,检查放电记录的动作情况外,要求在雷雨季节前对阀式避雷器做电导电流和同一组内串联组合元件的非线性因素差值;对金属氧化物避雷器测量直流1mA电压(U1mA)及0.75U1mA以下的泄漏电流和运行电压下的有功交流泄漏电流。对这几项技术性要求较高的试验,不少单位虽然做了,但不够完整,主要表现在以下几个方面: (1)有些主要项目,如金属氧化物避雷器在试验中只测定了运行电压下的全电流,未测定阻性电流功率损耗,因而无法与初始值进行比较。预试规程规定,当阻性电流增加1倍时,应停电检查。 (2)测试数据未按预试规程进行对比分析,如阀式避雷器的电导电流,金属氧化物避雷器的U1mA下的泄漏电流值阻性电流损耗,虽然都测量了,但未按规定与初始值比较,就下结论为合格。 (3)按预试规程要求,新投运的110kV及以上的金属氧化物避雷器,投运3个月后应测量一次交流泄漏电流,以后每半年测量一次,运行一年后,每年雷雨季节前测量一次,有的单位并未按规定执行。 针对上述问题,为防止避雷器爆炸事故发生,建议严格执行预试规程的规定,一项不漏,逐项测试,并与初始值对比后再下结论。
公路工程质量检测研究:对我国公路工程质量检测的思考 摘要:随着我国经济的迅速发展,我国对基础设施的投入越来越大。公路作为我国的经济动脉,对我国的经济发展和国计民生起着重要的促进作用。而公路质量检测作为公路质量的“把关人”,对一条公路是否能够发挥出自身作用、保证公路使用质量和资金效益,是非常重要的。本文结合多年来在公路工程施工中的实践,就加强公路施工中的工程质量管理问题做以初步探讨。 关键词:公路工程 质量检测 问题处理 改革开放以来,在党中央和国务院的正确领导下,我国的国民经济突飞猛进,取得了长足进展。与此同时,我国的公路建设也进入“黄金时代”,并取得巨大成绩,但同时,有些地方也曾出现一些足以引起公路部门高度重视的工程事故,桥梁坍塌,路面破坏,工程缺陷……。事故发生频繁,工程质量令人担忧。探其原因,应该说是多方面的。但其中有一个重要原因是工程质量检测没有做好。如何做好公路工程质量检测,切切实实做好工程质量的“把关人”,已越来越成为公路工程质量检测者关注的焦点。 1.公路工程检测的重要性 1.1对公路工程进行质量检测,是保证施工过程中的每个部位、每道工序的工程质量,均满足有关标准和设计文件的要求,是提高工程质量、创优质工程的重要保证。 1.2通过试验检测,能充分利用当地出产的材料,便于就地取材。譬如建设地点的砂石、填料等等,可借助试验检测这种有效手段,以确定上述材料是否满足施工技术规定的要求。便于就地取材,降低工程造价。 1.3通过对公路工程进行质量检测,,可以检验新材料、新工艺、新技术,为完善设计理论和施工工艺积累实践资料,为推广和发展新材料、新工艺、新技术做贡献。 1.4公路工程检测是评价工程质量缺陷、鉴定和预防工程质量事故的手段。通过工程检测,为质量缺陷或质量事故判定提供实测数据,以便准确判定其性质、范围和程度,合理评价事故损失,明确责任,从中总结经验教训。 1.5分项工程、分部工程、单位工程完成后,均要对其进行适当的抽检,以便进行质量等级的评定。 1.6为竣工验收提供完整的试验检测证据,保证向业主交付合格工程。 2.如何做好公路工程质量检测 2.1建立以工程施工为优秀的质量管理体系 建立一个严密的强有力的质量管理体系,是确保质量的关键,有利于工程施工工作的开展和全过程质量管理的控制。为此,既要加强“三个层次”的控制和各层次的职能,即政府监督、项目监理和施工企业自检,要在公路工程全面质量管理制度上,逐步建立起三个层次的管理体制,又要理顺“三者”的关系,即建设单位、监理单位和承包单位三者的关系。并概括为:①建设单位与承包单位的关系,是依据工程建设发包和承包合同或协议,构成承发包的关系;②建设单位与监理单位的关系,是委托与被委托的关系,通过监理服务协议或合同确认职责、权限和经济关系;③监理单位与承包单位之间没有合同关系,也没有任何经济关系,而仅仅是监理与被监理的关系。同时,还要建立以工程施工项目为优秀的检验和质管组织:①施工单位要成立各施工点质管小组,负责自检、专检和互检;②建设单位要组织检验小组,对施工单位进行质检和抽检;③监理工程师依据监理办法和监理合同,独立、公正地行使监理职权,对建设单位和承包施工单位均具有监督权,以负责保护双方利益。 2.2进一步建立完善公路工程质量保证体系,增强工程质量意识 各级质量管理部门应各司其责,按质量第一的方针和全面质量管理要求,采取切实有效的措施,不断提高质量管理水平。在实际工作中,应严格实行质量自检,加强质量管理和质量监督,逐步建立完善三级质量保证体系。其次有增强建设各方面的质量意识,分工负责,责任到人,真正落实质量岗位责任制。 2.3施工过程中,应借助试验检测手段,严格把好以下四个关键环节:路用材料质量的控制 ,不合格材料严禁使用;施工控制参数的确定;现场施工过程质量控制。在施工过程中,工程质量的控制主要包括施工单位自检,监理抽检,政府监督等环节。专人负责,专职质检,坚持“自检”制度;部分项工程质量验收,加强公路工程试验检测力度,另一个重要方面还体现在分部分项工程质量验收环节上,直接反映了一项工程质量的好坏以及工程质量上存在的问题和缺陷,是一项工程施工成果的集中体现。 2.4建立健全责任制 建立和健全质量责任制,制定各级职责范围,实行联质奖惩制,做到奖罚分明,发挥经济的作用。 2.5重视技术培训,加强质量教育 各级领导要尊重科学支持技术人员的工作,有计划、有目的地举办技术培训班,建设单位应组织施工单位在施工现场举办工程质量研讨会,总结交流正反两个方面的经验教训。同时,要加强工程技术的继续教育,重视知识,掌握新技术、新理论、新材料、新工艺,以适应现代科学技术迅速发展的需要。 为加强公路工程质量管理,确保质量,必须强化责任意识,结合当地条件,尽可能充实、丰富内容,强化质量检测手段。公路工程线长面广,有些工程施工季节性强,施工队伍的条件和素质要求不相适应,工程监理、质量检测工作起步晚,缺乏成熟经验,检测手段还不先进,这都有待我们付出更大的努力去探索,逐步加强完善质量管理工作。 作者简介:孙玲(1966、2――):女,黑龙江省佳木斯市人。现任佳木斯市民安建筑工程质量检测有限公司经理。 公路工程质量检测研究:公路工程质量检测的问题及对策 摘要:通过公路工程施工的切身体会,浅谈如何加强检测,提高工程质量,对同类工程的监理工作有较好的指导作用。 关键词:公路工程 工程质量 施工质量检测 1、加强公路工程检测工作的必要性和重要性 检测是进行公路工程质量检测的一种有效手段。公路的质量检测控制一直是业主、监理单位、施工单位十分重视的问题:施工单位是保证工程质量的内因,监理单位是外因。在具体施工过程中则要求业主、监理单位、施工单位三方密切配合,这项工作的目的是通过对某个产品或工程项目的检测,以便根据其检测的结果来判断工程质量或产品质量是否符合现行有关技术标准的规定。道路工程检测工作也是工程质量管理中的一个重要组成部分,同时也是公路工程质量控制评定验收的一个主要环节。通过检测我们可以及时发现和推广新技术、新工艺和材料,及时有效地对某一新材料、新技术、新工艺进行试验检测,可以鉴别其可行性、适用性、有效性、先进性,从而为工程施工积累经验教训。一个产品或一项工程质量的好坏必须依靠试验检测这种手段得以实现。其必要性和重要性主要体现在以下几个方面。 我们通过必要的检测,可科学地评定路用各种原材料及其成品、半成品材料的质量好坏,可科学地评定各种新的施工技术和工艺是否满足工程质量要求。有了这套有效科学的测试手段,对于任何一种材料、施工工艺和施工方法均可通过对其规定性能的相关检验,从而评定其产品是否合格和是否可应用。这对于合理地应用材料,合理的提高施工方法,提高工程质量都是非常重要的。 对施工全过程进行质量控制和检测试验,对于新材料、新工艺、新技术,通过检测和研究,保证他们在施工过程中的每个部位、每道工序的工程质量,均满足有关标准和设计文件的要求,是提高工程质量、创优质工程的重要保证。另一方面为完善设计理论和施工工艺积累实践资料,为推广和发展新材料、新工艺、新技术做贡献。 分项工程、分部工程、单位工程完成后,均要对其进行适当的抽检,检测是评价工程质量缺陷、鉴定和预防工程质量事故的手段。检测工作集检测基本理论、测试操作技能和公路工程相关学科的基础知识于一体,是工程涉及参数、施工质量控制、工程验收评定、养护管理决策的主要依据。通过检测,为质量缺陷或质量事故判定提供实测数据,以便准确判定其性质、范围和程度,合理评价事故损失,明确责任,从中总结经验教训。 2、公路工程路面平整度检测 路面平整度是路面评价及施工验收中的一个重要指标。路面平整度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限。路面平整度的检测能准确地提供路面施工质量的信息,为路面施工提供一个质量评定的客观指标。平整度的检测是路面施工和养护的一个非常重要的环节。 在国际上,表述路面平整度指标是国际平整指数IRI,被广泛采用的路面平整度指标,它不仅具有很强的时间稳定性和空间稳定性,使得在不同时间和地点检测的国际平整度指标可直接进行比较,而且与不同测试方法得出的平整度指标有很好的相关性,因此各国所采用的平整度指标都要与IRI相挂钩来评价路面的平整性。 平整度的测试设备分为断面类和反应类。断面类实际上是测定路面表面凸凹情况的,如最常用的3m直尺和连续式平整度仪,还可用精确测定高程得到。我国是从两个方面来表征沥青路面的平整度,一方面是用路表面的凸凹程度直观反映路面的平整度,平整度指标是3m直尺测得的最大间隙和八轮连续式平整度仪测得的路面不平整标准差;另一方面是用车辆行驶颠簸使司乘人员感受到舒适程度间接表征路面的平整度,平整度指标是用车载式颠簸累积仪按规定行驶速度测得的颠簸累积值VBI(cm/km)及按规定的相关性要求换算得出的IRI。 三种公路路面平整度检测技术:测量时由人或车拉动该仪器前进,由于路面不平引起测量小轮上下摆动,并带动位移传感器的测杆在传感器的小孔槽里上下滑动。这样就可以根据传感器输出的电位的正负及其大小来确定路面的平整度;激光路面平整度测定仪是一台装备有激光传感器、加速度计和陀螺仪的测定车,它同时具有先进的数据采集和处理系统。工作是测试车以一定的速度在路面上行驶,固定在汽车底盘上的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面,这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差,消除测试车自身的颠簸,输出路面真实断面信号;测定时测试车以一定的速度在路面上行驶,路面的凸凹不平引起汽车的激振,通过机械传感器可以测量后轴同车厢之间的单向位移累积值VBI,以c m/k m计。 3、公路工程材料检测 工程材料的好坏直接决定高速公路质量的高低,而工程材料质量的高低界定,是通过相相关单位和相关程序检测决定的。在具体施工过程中,业主、监理单位、施工单位要密切配合,把握好材料检测关。结合本工程我们要求施工单位对每项工作都要100%的检查;监理单位不低于30%;建设管理单位,视工程投资和重要程度,依据交通部公路工程验收管理办法,自定抽检频率(一般不低于10%)。 水泥:胶砂强度、安定性、初凝时间、终凝时间、细度,必要时需做胶砂流动性。检测具体要求是:应以同一水泥厂、同标号、同一生产时间、同一进场日期的水泥,200t为一验收批,不足200t时,亦按一验收批检测; 碎石或卵石:筛分析、含泥量、泥块含量、针片状含量、压碎指标值,必要时需做:堆积密度、表观密度。它们检测具体要求是:以同一产地、同一规格、同一进场时间,要400m3或600t时为一验收批。不足400m3或600t时,按一验收检测; 砼外加剂(减水剂):固体含量、减水率、泌水率、抗压强度比、钢筋锈蚀,必要时需做:含气量、凝结时间、坍落度损失。检测具体要求是:必须有生产厂家的质量证明书,包括:厂名、品名、包装、质量(重量)、出厂日期、性能和使用说明,使用前应以每次进厂的数量进行性能的检测; 回填土料(改良膨胀土):液塑限试验(液限、塑限、塑指)、击实及回弹模量(最大干密度、最佳含水量)、CBR试验(cBR、吸水量、膨胀率、自由膨胀率、胀缩总率)。检测具体要求是:首先应进行土场调查、土壤分类、土壤塑性指数、土壤颗粒分析、土壤天然含水率、分路段或分层用土的最大干容重和最佳含水量试验,并确定各种用土的重型击实标准,做好试验路段,拟定好施工技术控制指标。 4、结语 公路工程监理质量的检测与控制工作在我国实行时间还不太长,有许多事情尚待今后实践中继续探索与总结经验。作为检测工程质量的一种手段,检测应高度重视,禁止盲目凭经验施工,坚持以试验数据说话。建立完善的公路工程质量保证体系,要有一支较高素质的公路工程试验检测技术队伍。配备先进的检测设备,逐步提高试验检测机构的试验检测能力。 公路工程质量检测研究:高速公路工程质量检测浅谈 【摘 要】本文针对我国公路工程建设过程中的施工质量检测技术及问题,结合规范中有关检测项目及标准,对高速公路施工质量检测技术进行研究,分析探讨一下当前公路建设形势,如何切实加强试验检测工作,以提高公路工程质量。 【关键词】公路;公路工程;工程质量检测 近年来,国民经济突飞猛进,取得了长足的发展。公路建设规模浩大,高等级公路发展迅猛。当前公路建设进入“黄金时代”并取得巨大成绩,可有些地方也曾出现一些足以引起公路部门高度重视的工程事故,桥梁坍塌,路面破坏,工程缺陷等等,工程质量令人担忧。究其原因,应该说是多方面的。但其中重要原因是有些施工单位对工程施工质量不够重视。有相当一部分施工队为非专业队伍,资质低,技术管理水平低下,质量保障体系不完善,质量意识薄弱。基于上述原因,为了适应我国高等级公路高速发展的需要,我国交通主管部门有必要加强质量检测技术的研究和管理,制定一系列切实可行的质量检测管理措施。下面就围绕工程施工质量检测为主题,从工程质量检测手段的角度, 分析探讨一下当前公路建设形势,如何切实加强试验检测工作,以提高公路工程质量。 1 加强公路工程试验检测工作的必要性和重要性 试验检测是进行公路工程质量检测的一种有效手段。这项工作的目的是通过对某个产品或工程项目的检测来判断工程质量或产品质量是否符合现行有关技术标准的规定。道路工程试验检测工作也是工程质量管理中的一个重要组成部分,同时也是公路工程质量控制评定验收的一个主要环节。一个产品或一项工程质量的好坏必须依靠试验检测这种手段得以实现。 1.1 用定量的方法,对各种原材料、成品或半成品,科学地鉴定其质量是否符合国家质量标准和设计文件的要求。有了这套科学有效的测试手段,对于任何一种材料均可对其规定性能做相关检验,从而评定其产品是否合格。这对于合理地应用材料及提高工程质量是非常重要的。建设地点的砂石、填料等,可借助试验检测这种有效手段,来确定上述材料是否满足施工技术规定的要求,便于就地取材,降低工程造价。 1.2 对施工全过程进行质量控制和检测试验,保证施工过程中的每个部位、每道工序的工程质量,均满足有关标准和设计文件的要求,是提高工程质量、创优质工程的重要保证。 1.3 对于新材料、新工艺、新技术,通过试验检测和研究,鉴定其是否符合国家标准和设计要求。通过试验检测,有利于推广新技术、新工艺和材料的应用。及时有效地对某一新材料、新技术、新工艺进行试验检测,以鉴别其可行性、适用性、有效性、先进性,从而为工程施工积累经验、总结教训。这对于推动施工技术进步,提高工程进度、质量等将起到积极的作用。 1.4 试验检测是评价工程质量缺陷、鉴定和预防工程质量事故的手段。通过试验检测,为质量缺陷或质量事故判定提供实测数据,以便准确判定其性质、范围和程度,合理评价事故损失,明确责任,从中总结经验教训。分项工程、分部工程、单位工程完成后,均要对其进行适当的抽检,以便进行质量等级的评定。为竣工验收提供完整的试验检测证据,保证向业主交付合格工程。 综上所述,可见试验检测工作集试验检测基本理论、测试操作技能和公路工程相关学科的基础知识于一体,是工程涉及参数、施工质量控制、工程验收评定、养护管理决策的主要依据,对提高工程质量、加快工程进度、降低造价、推动施工技术进步,将起到非常重要的作用。因此,加强试验检测工作,势在必行,务必要高度重视。 2 加大平整度测试力度 平整度是路面施工质量与服务水平的重要指标之一。它是以规定的标准量,间断地或连续地测量路表面的凸凹情况,即平整度的指标。 平整度的测试设备分为断面类和反应类。断面类实际上是测定路面表面凸凹情况的。表层平整度测定以自动或半自动平整度仪为主,全线每车道连续测定按每100 m输出结果计算合格率。采用3 m直尺测定路面各结构层平整度时,以最大间隙作为指标,按每尺结果计算合格率。合格率不小于95%时,可得规定分值的满分、合格率小于70%时,其平整度指标为零分、合格率小于95%而不小于70%时,则内插扣分。反应类是测定路面凸凹引起车辆振动的颠簸情况,反映类指标是司机和乘客直接感受到的平整度指标,因此它实际上是舒适性指标,最常用的测试设备是车载式颠簸累积仪。 3 土方路基检测 3.1 在路基用地和取土坑范围内,认真清除地表植被、杂物、积水、淤泥和表土,处理坑塘,并对基地进行认真压实和处理,满足规范和设计要求;采用设计和规范规定的适用的土料作为路基填土,路基填料强度应满足设计和规范要求,路基必须分层填筑压实,每层表面平整,路拱合适,排水良好。 3.2 路面基层和底基层实测项目规定的检查频率为双车道公路每一检查段内的检查频率,多车道公路须按其车道数与双车道之比,相应增加检查数量;各类基层和底基层压实度平均值的代表值(下置信界限)和单点极值均不得超过规定值;路面面层的实测项目规定值或允许偏差按高速公路、一级公路和其他公路(指二级及其以下公路)两档设定;材料要求和配比控制列入各种路面基本要求,通过检查施工单位提交的资料进行评定;水泥混凝土上加铺沥青面层的复合式路面,两种路面结构均需进行检查评定,水泥混凝土路面结构不检查抗滑结构,平整度可按相应等级公路的标准,沥青面层不检查弯沉,并相应调整各自的规定分值。 4 结束语 工程项目的优秀是工程项目施工阶段的质量检测,直接关系到工程项目建设的成败。只有确保了工程项目的质量,才能够切实保障工程项目的投资效益,才能够切实保证工程项目的进度,才能够创造出更多的社会效益。所以,工程项目施工阶段质量检测对于工程项目发挥着举足轻重的作用。措施得力、工艺先进、技术可行、经济合理、操作方便的施工方案对于保证质量、加快进度、降低成本是非常有利的。 公路工程质量检测研究:探讨公路工程质量检测技术 【摘 要】本文是作者结合自己多年的工作经验,结合相关的工程实例对公路质量检测技术做的具体论述,并从该公路某标段工程实体检测、外观检测, 尤其是施工过程中的质量抽检, 真实、客观地反映了公路工程施工质量情况,可为该工程日后竣工验收、运营、养护和管理提供科学依据。 【关键词】公路施工;质量检测;外观检测 1 项目概况 以某二级为例,公路设计时速为60km/h, 桥涵与路基同宽, 采用沥青砼路面。该公路项目的交工验收质量检测工作包括工程实体检测、外观检查和内业资料审查。外观检测主要采用目测法,并配合使用裂缝宽度仪、裂缝深度仪、钢筋锈蚀仪、卷尺、皮尺、钢尺等仪器设备进行检测。 2 公路工程实体检测 《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》中规定:对路面工程的弯沉、平整度逐车道连续检测;对抗滑的抽检是每公里测摩擦系数、构造深度;对厚度的抽检是行车道连续检测及双车道每公里两点;对宽度、横坡的抽检是每公里测1~2个断面;其他抽查项目每公里不少于1处。对公路弯沉、路面厚度、平整度、摩擦系数、隧道衬砌砼强度及厚度等抽查项目优先采用自动化检测或无损检测设备进行检测,也可采用常规方法进行检测。竣工验收前复测的沥青路面弯沉值评定方法为:采用数理统计方法评定,以每评定单元计算实测弯沉代表值,可采用3倍标准差方法对特异数据进行一次性舍弃;若计算实测弯沉代表值满足设计要求,则该评定单元为合格,否则为不合格;以合同段内合格的评定单元数与总的评定单元数比值为该合同段内竣工验收复测路面弯沉合格率。对于大于3倍标准差的舍弃点及不合格单元要加强观察。应对公路路基工程、路面工程以及交通安全设施工程采取随机抽检,其抽检频率以及抽检要点等见表1~表3。 另外, 还应当按竣交工验收办法的规定和档案管理办法的要求,对监理资料、施工资料进行审查。内业资料审查采取抽查方式进行,涵盖各合同段及监理单位的关键工序、关键指标。内业审查具体内容如下:所用原材料、半成品和成品质量检验结果;材料配比、拌合加工控制检验和试验数据;地基处理、隐蔽工程施工记录和大桥、隧道施工监控资料;各项质量控制指标的试验记录和质量检验汇总图表;施工过程中遇到的非正常情况记录及其对工程质量影响分析;施工过程中如发生质量事故,经处理补救后,达到设计要求的认可证明文件;中间交工验收资料;施工过程各方指出较大质量问题的处理情况资料;交工验收前的自检资料。 3 加强检测对公路工程质量控制的作用 科学的检测和鉴定各种原材料、成品或半成品的质量是否达到国家质量标准并符合设计文件的要求,是公路工程施工质量控制的基本前提。在施工过程中对每个构件和每道工序进行质量控制和检测试验,是提高工程质量、创优质工程的重要保证。 4现场检测的质量控制措施 为尽量避免野外自然因素以及其他因素对检测工作的影响,提高数据的真实性、可靠性, 保证本公路项目检测工作的质量, 特制定以下质量控制措施。现场检测工作由相关业务的检测部门负责实施, 检测人员应严格按相关规范、规程完成现场测试工作, 对所出具报告负责。总工程师(或其委托人)负责现场检测方法及人员资格确认。采取的质量检测内容为: 现场检测人员必须具备检测人员的各项要求, 凭检测合格证在指定岗位上进行检测工作, 并严格遵守公司管理制度; 现场检测人员在收到检测通知时,应对检定周期内的所用仪器进行检查、校正, 严禁使用未检仪器和受损仪器; 确认现场检测方法的可行性, 现场检测工作应根据实际工作内容及工期安排情况, 按现场人员数量进行详细分工协作;了解现场环境和气候情况,做好现场记录,对检测工作精益求精, 对检测数据负责,若现场环境和气候影响检测结果时, 应立即停止检测工作, 等环境气候好转后再进行检测; 严禁把仪器交给无上岗证和外单位人员操 作; 将记录数据如实、准确地填写在检测记录中,所得数据应进行可靠性分析;如果检测结果有疑问, 应立即报告技术负责人,及时分析原因,必要时重检;准确采集现场数据,之后应对数据进行整理、计算分析和处理后,根据业主和有关规范的要求,编写检测报告,送交技术负责人和总工程师审核批准,并及时签发;为保护受检企业的正当权益,检测人员应对受检单位提供的技术资料和设计文件保密,不得擅自将检验结果告诉非受检单位和人员。 5现场检测安全措施 对于已开放交通的公路项目,要切实做好交通安全维护工作,保证检测人员、设备的安全。现场检测期间的交通管制及安全保障措施由项目办负责协调。加强安全教育, 规范检测作业。检测工作开展前根据竣工质量检测工作的特点,对全体检测人员和相关配合人员进行安全培训和安全交底,提高检测人员对安全生产重要性的认识,树立安全第一的思想。检测工作应落实安全责任。项目办应安排一名副主 任负责检测工作安全管理,并配备专职安全负责人,具体负责检测现场的安全管理; 各检测小组由项目办安排一名安全员, 负责小组现场专项安全管理。所有检测人员和配合人员开展检测工作时必须穿反光安全服,横跨公路时,注意来往车辆,确保自身安全;各检测组(路基、路面、桥梁和交通安全设工程)应安排交通安全维护人员,要密切注意道路交通状况, 各检测点前后100m处应设置明显的安全警示牌或在移动检测设备前后安排警示车辆, 并开警示灯, 检测点周边应设置安全锥。 6 结束语 综上所述,质量检测技术是公路工程质量控制管理的关键,施工中的质量监督管理和竣工验收评定皆由试验检测来实现。因此,必须认真做好试验检测工作,以便更好地完成公路工程质量控制管理工作。 公路工程质量检测研究:做好高速公路工程质量检测的思考 【摘要】本文针对我国公路工程建设过程中的施工质量检测技术及问题,结合规范中有关检测项目及标准,对高速公路施工质量检测技术进行研究,分析探讨一下当前公路建设形势,如何切实加强试验检测工作,以提高公路工程质量。 【关键词】公路;公路工程;工程质量检测 近年来,国民经济突飞猛进,取得了长足的发展。公路建设规模浩大,高等级公路发展迅猛。当前公路建设进入“黄金时代”并取得巨大成绩,可有些地方也曾出现一些足以引起公路部门高度重视的工程事故,桥梁坍塌,路面破坏,工程缺陷等等,工程质量令人担忧。究其原因,应该说是多方面的。但其中重要原因是有些施工单位对工程施工质量不够重视。有相当一部分施工队为非专业队伍,资质低,技术管理水平低下,质量保障体系不完善,质量意识薄弱。基于上述原因,为了适应我国高等级公路高速发展的需要,我国交通主管部门有必要加强质量检测技术的研究和管理,制定一系列切实可行的质量检测管理措施。下面就围绕工程施工质量检测为主题,从工程质量检测手段的角度, 分析探讨一下当前公路建设形势,如何切实加强试验检测工作,以提高公路工程质量。 1 加强公路工程试验检测工作的必要性和重要性 试验检测是进行公路工程质量检测的一种有效手段。这项工作的目的是通过对某个产品或工程项目的检测来判断工程质量或产品质量是否符合现行有关技术标准的规定。道路工程试验检测工作也是工程质量管理中的一个重要组成部分,同时也是公路工程质量控制评定验收的一个主要环节。一个产品或一项工程质量的好坏必须依靠试验检测这种手段得以实现。 1.1 用定量的方法,对各种原材料、成品或半成品,科学地鉴定其质量是否符合国家质量标准和设计文件的要求。有了这套科学有效的测试手段,对于任何一种材料均可对其规定性能做相关检验,从而评定其产品是否合格。这对于合理地应用材料及提高工程质量是非常重要的。建设地点的砂石、填料等,可借助试验检测这种有效手段,来确定上述材料是否满足施工技术规定的要求,便于就地取材,降低工程造价。 1.2 对施工全过程进行质量控制和检测试验,保证施工过程中的每个部位、每道工序的工程质量,均满足有关标准和设计文件的要求,是提高工程质量、创优质工程的重要保证。 1.3 对于新材料、新工艺、新技术,通过试验检测和研究,鉴定其是否符合国家标准和设计要求。通过试验检测,有利于推广新技术、新工艺和材料的应用。及时有效地对某一新材料、新技术、新工艺进行试验检测,以鉴别其可行性、适用性、有效性、先进性,从而为工程施工积累经验、总结教训。这对于推动施工技术进步,提高工程进度、质量等将起到积极的作用。 1.4 试验检测是评价工程质量缺陷、鉴定和预防工程质量事故的手段。通过试验检测,为质量缺陷或质量事故判定提供实测数据,以便准确判定其性质、范围和程度,合理评价事故损失,明确责任,从中总结经验教训。分项工程、分部工程、单位工程完成后,均要对其进行适当的抽检,以便进行质量等级的评定。为竣工验收提供完整的试验检测证据,保证向业主交付合格工程。 综上所述,可见试验检测工作集试验检测基本理论、测试操作技能和公路工程相关学科的基础知识于一体,是工程涉及参数、施工质量控制、工程验收评定、养护管理决策的主要依据,对提高工程质量、加快工程进度、降低造价、推动施工技术进步,将起到非常重要的作用。因此,加强试验检测工作,势在必行,务必要高度重视。 2 加大平整度测试力度 平整度是路面施工质量与服务水平的重要指标之一。它是以规定的标准量,间断地或连续地测量路表面的凸凹情况,即平整度的指标。 平整度的测试设备分为断面类和反应类。断面类实际上是测定路面表面凸凹情况的。表层平整度测定以自动或半自动平整度仪为主,全线每车道连续测定按每100 m输出结果计算合格率。采用3 m直尺测定路面各结构层平整度时,以最大间隙作为指标,按每尺结果计算合格率。合格率不小于95%时,可得规定分值的满分、合格率小于70%时,其平整度指标为零分、合格率小于95%而不小于70%时,则内插扣分。反应类是测定路面凸凹引起车辆振动的颠簸情况,反映类指标是司机和乘客直接感受到的平整度指标,因此它实际上是舒适性指标,最常用的测试设备是车载式颠簸累积仪。 3 土方路基检测 3.1 在路基用地和取土坑范围内,认真清除地表植被、杂物、积水、淤泥和表土,处理坑塘,并对基地进行认真压实和处理,满足规范和设计要求;采用设计和规范规定的适用的土料作为路基填土,路基填料强度应满足设计和规范要求,路基必须分层填筑压实,每层表面平整,路拱合适,排水良好。 3.2 路面基层和底基层实测项目规定的检查频率为双车道公路每一检查段内的检查频率,多车道公路须按其车道数与双车道之比,相应增加检查数量;各类基层和底基层压实度平均值的代表值(下置信界限)和单点极值均不得超过规定值;路面面层的实测项目规定值或允许偏差按高速公路、一级公路和其他公路(指二级及其以下公路)两档设定;材料要求和配比控制列入各种路面基本要求,通过检查施工单位提交的资料进行评定;水泥混凝土上加铺沥青面层的复合式路面,两种路面结构均需进行检查评定,水泥混凝土路面结构不检查抗滑结构,平整度可按相应等级公路的标准,沥青面层不检查弯沉,并相应调整各自的规定分值。 4 结束语 工程项目的优秀是工程项目施工阶段的质量检测,直接关系到工程项目建设的成败。只有确保了工程项目的质量,才能够切实保障工程项目的投资效益,才能够切实保证工程项目的进度,才能够创造出更多的社会效益。所以,工程项目施工阶段质量检测对于工程项目发挥着举足轻重的作用。措施得力、工艺先进、技术可行、经济合理、操作方便的施工方案对于保证质量、加快进度、降低成本是非常有利的。
1引言 社会经济体系的完善推动了我国电力相关事业的改革,在电力系统的各个领域中均会用到高压电气设备,其可应用在电能的传输过程中和对电能进行转换的过程中。故此,高压电器设备需要经过严密的试验并通过相关部门对其的安全性检测之后才可投放到电力系统中使用,如此可保障输出产品的质量以及保证电力系统的安全运行[1,2]。 2技术要点 近几年,电力公司为保证企业利益最大化,越发重视高压设备的安全性能,故此电机厂在生产高压设备时要重要对该设备进行电气高压使用情况的有关测试,确保高压设备能够在作业过程中正常运转。对高压设备的测试主要包括直流电阻实验、交流耐压实验、介损实验等,通过这些实验可以切实加强高压设备的安全性,让高压设备在运转中的安全得到一定的保障。(1)直流电阻试验。直流电阻试验是一种对高压设备进行的非损伤的检测实验非损伤的检测实验,通过这项实验可以排查相关设备中的有关部件是否出现短路的现象,若电力作业中所用的设备中的线圈开关以及接头等安装不当会导致短路的现象的出现,如果设备在正常工作中出现短路的现象将会对电力公司造成巨大的经济损失。还需注意要在电源打开的情况下使用电桥,随后接通检流计之后要对电桥与检流计进行调整和平衡。(2)介损试验。实行介损试验即是对高压电气设备绝缘性能的检查。由于高压电气设备需要能够承担负荷较大的电力才能保证电气作业的有效运转。因为高压电气设备在作业中流动的电流较大、电压较强,如果设备的绝缘性不合格容易造成工作人员触电伤亡的事故发生。介损试验操作便捷,能够切实反应设备绝缘性的具体情况,故此常用于对设备的检查中。为保障电网进行的安全与稳定,在对高压电气设备的绝缘性进行检测时需要将测试的标准定的高一些。而且在进行实验之前,需要对有可能影响实验结果的因素进行排查,将该因素进行清理,或是在后期对实验数据进行统计和分析时,将其造成的误差计算进去[3,4]。(3)直流耐压试验。直流耐压试验破坏性较强,是一种对设备带来一定损伤的实验方式。进行直流耐压试验是为了检测高压电气设备所能承受电压的最大值,为操作高压电气设备的人提供一定数据,提醒其在操作室检查高压电气设备所承受的电压是否超出了设备所能承担的最大值,从而为设备的安全运转添加了一份保障。(4)接地状态测验。对电气设备的接地状态进行检测的时候可以采用线路连接的方法即使将导线和电压互感器串联从而降低损害,但是将电线与电压互感器串联时需要认真检查二者是否正常接触,因为一旦二者接触不良将会造成更大的损耗,严重的可能会给实验带来无法挽回的后果。(5)避雷器引线测试。避雷器的引线接头若与避雷器相接,会导致严重的漏电事故,严重的可能会出现人员伤亡。所以在检测过程中要避免引线接头与避雷器的接触,让二者保持一定的距离,让避雷器的引线接头与避雷器完全分离可以有效改善电流泄漏的情况。不仅保证了使用用户的利益,而且测试人员的安全也得到了一定的保障。 3改进措施 为确保对高压电气设备的检验有效实施需要对现有的实验设备进行一定的改进确保实验技术能够在实验过程中得到有效的体现[5]。(1)建立状态数据库。首先,可以建立状态的数据库,目前社会上很多电机厂在对高压电气设备进行检验时不重视对其所得数据的储存和整理,部分公司即使有意对数据进行归纳和总结,也只是以纸质版的形式,这种储存方式不利于查找,而且还会造成数据丢失的现象发生。对检测数据进行储存处理和归纳是为今后的检测工作提供一定的参考,而且也为检测工作的革新提供了理论依据。所以要建立状态数据库将检测所得数据输入到数据库中并建立相关网络将数据进行统一管理一次对检验工作的结果做整体的总结和分析。高压电气设备在有关电力作业中起着决定性且无法代替的作用,例如电力运输作业。所以,为保证电力作业的有效运行需要加强对高压电气设备的检测。为让每次检测的结果清晰明了的展现将数据输入数据库时,可以用时间和日期命名,每次实验过后相关工作人员都需将数据与前期数据进行对比,通过验证和分析来确定检验的结果。除此之外,工作人员通过数据库可以总结对高压电气设备检测的实验的相关规律,促进对高压电气检测工作的创新,以此提高检测工作的工作效率以及工作质量,从而保障电机厂所生产出的设备的质量。(2)开发相关软件。对高压电机设备进行检测的过程中会出现一定的错误和误差,根据所得数据来看,因相关人员操作不当或分析出错发生事故的次数更多,而且相较而言更为严重。为减少人为事故的发生,可以开发相关软件,利用相关软件对所得数据进行分析和处理,从根本上减少人为计算分析产生的事故。而且软件对数据的计算和分析所得的结果更为准确,而且效率更高,可以有效提高对高压电气设备进行检测的工作质量和工作效率。(3)安全防范措施。在对高压电气设备进行检测的过程中要注意保护实验人员的安全。为保证实验人员在实验过程中的安全需要制定一定的防范措施,避免悲剧的发生。①防触电措施,若在电气实验中发生触电现象不仅会严重阻碍电网的正常运行,而且会对实验人员的生命安全造成一定的威胁。②防线路误接、错接措施,在进行高压电气实验时所涉及的线路多且复杂,为防止出现误接和错接的现象发生,要对这些线路进行明确区分,以供实验人员在实验过程中的辨别。除此之外,还有对实验人员进行培训,提高实验人员的业务能力,确保实验人员能够准确识别线路之间的区别,而且要向实验人员普及线路出现误接的后果,从而强调实验人员在实验过程中要保持严谨的态度。 4结语 高压电气试验的有效进行可以检测高压电气设备的质量,从而确保用户在使用高压电气设备进行电气作业时的安全和作业的质量。随着我国科技的发展高压电气实验的技术也不断成熟,但是还存在着某些安全性的问题,为让此类问题得到有效的解决,离不开相关工作人员的对高压电气试验中涉及的技术的研究,从而提高高压电气试验的技术水平,确保让高压电气试验能够在相对安全的环境下进行。 参考文献 [1]杨廷东,王敏.高压电气试验设备现状分析及技术改进[J].电子制作,2014(20):193. [2]童智,李硕.变电站高压电气试验设备现状及技术改进[J].科技视界,2017(22):159+168. [3]叶会锦.浅析变电站高压电气试验设备现状及技术改进措施[J].企业技术开发,2015,34(32):157+159. [4]刁学超,陈超.电气高压试验设备的技术要点及改进措施研究[J].山东工业技术,2016(19):182. [5]张宏志.变电站高压电气试验设备现状及技术改进分析[J].科技经济导刊,2017(27):90. 作者:许东生 单位:湖南湘电动力有限公司
岩土工程勘察质量管理探讨:岩土工程勘察中土工试验的质量管理 【摘要】土工试验数据作为岩土工程勘察报告的基础,同时,土工试验在工程设计、施工中也扮演着举足轻重的作用,它直接影响着整个工程的质量。因此,土工试验的质量管理在岩土工程勘察中显得尤为重要。 【关键词】岩土工程勘察;土工试验;质量管理 引言 土工试验的质量控制是岩土工程勘察中非常重要的一部分,它直接影响着岩土工程的质量及使用安全。建立必要的技术管理规章制度,提高土工试验专业人员的技术素质及加强职业道德的教育,认真执行国家规范标准,有效加强行业监督管理的控制,保证土工试验真实性和可靠性,确保整个工程建设的质量。 1.岩土勘察中土工试验的意义 岩土工程的勘察工作是要严格按照步骤和顺序来进行的。在岩土工程勘查中,土工试验是非常优秀的一部分,将土工试验和野外勘察有效的结合在一起,才能够做好对地区土样的定性,而做好土工试验工作也能够提高岩土工程勘察的质量,由此看来,土工试验与岩土工程勘察是需要相互配合的,将土工试验与岩土工程勘察有效的联系在一起,才能够更好把岩土工程勘察做好,从而更好的服务于整个工程。 2.岩土工程勘察与土工试验技术 2.1原位测试和室内试验 为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,是原位测试与室内试验的主要目的。 2.1.1原位测试 原位测试通常都借助于勘探工程而进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。其优点在于:(1)在试样不脱离原来的环境的基础上,在原位应力条件下试验所测定的岩土体尺寸;(2)试验周期较短却又效率高,特别是它能对难以采样的岩土层通过试验来评定它的工程性质。它的缺点在于:试验时的应力路径难以控量进行。 2.1.2室内试验 室内试验的优点在于,比较容易控制边界条件、应力应变条件;可以大量取样。 2.2现场检验和监侧 保证工程质量和安全、提高工程效益是现场检验和监测的主要目的。现场检验是施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测主要包含施工作用、各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,井以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。 2.3土工试验要点 岩土样本在整体岩土试验过程中至关重要,它的质量好坏直接影响着试验质量,因此对岩土制样应十分谨慎。采取岩土样本时,要先用销土到将其两个断面修理平整,用肉眼和手感,详细分析样本的软硬程度、颜色、塑性状态以及矿物成份,根据经验,对岩土进行物理学估值,在室内岩土试验前期,要充分做好岩土样本物理里学性质描述和估值。由于土的含水量很不稳定,不同的土质有不同的含水量,质在试验时,由于多种原因,如岩土在运输中放置不当、取土样本不标准、野外采集不够规范等,都会造成样本试验的准确性。所以,每一个环节都要认真规范操作,这样检测出来的才是科学、有效、可靠的数据,也只有这样才能保证工程顺利施工。 2.4土工试验仪器的计量标定 国家标准土工试验方法的室内土工仪器通用中要求规定,土工试验一切检测参数都要满足各类土质性质指标的试验要求,室内试验仪器检测的各项基本参数和通用技术条件要符合国家标准,此外,因为室内的土工要全部应该具有预计中使用要求的分辨力、量程、稳定度以及准确度计量检测性,这些基本的特性也要按照国家标准规定做选用。 3.提高岩土工程勘察土工试验质量与管理的有效策略 3.1加大科技投入、提高技术水平 经济建设不断发展,勘察工作的质量、速度显示尤为重要。在勘察工作中,应加大科技投入、加强技术储备、术创新,采用新技术、新工艺、新设备。要能适应形势发展,必须不断依靠科技进步、提高勘察单位的技术水平、含量,不断提高勘察工作质量。岩土工程勘察单位也应以积极更新勘察设备、实现勘察设备电子化、优化勘察工作管理、提高工作效率等为目标不断发展。 3.2勘察与设计有机融合 目前,我国岩土工程勘察存在的主要问题是勘察与设计长期被分离,勘察与设计有机融合能有效地减少工程人力物力的损耗,同时可以有效地减少人为操作失误行为,从而全面提高勘察的效率。勘察与设计有机融合的主要特点是勘察、设计各环节使用计算机作业,勘察阶段为设计阶段、上道工序为下道工序以及各专业工种间提供接口数据文件,使数据传递流畅,达到数据共享的目的,这样不但能缩短勘察设计周期,使文件资料整洁优质,而且能提高岩土工程勘察设计的效率、提高经济效益、节省人力等。而必须掌握先进的地理信息技术、岩土工程建模技术、空间数据管理技术、地质统计技术等,才能实现岩土工程的网络化和数字化,以此推进岩土工程勘察设计的数字化、有机融合进程。 3.3规范市场秩序,提高人员素质 为了促进勘察行业的健康发展和公平竞争,建议建设行政主管部门加大市场监管力度,定期或不定期进行市场检查;提高勘察单位准入门槛,规范建设单位行为,合理确定勘察费用和工作周期;坚决制止任意压缩勘察周期、片面追求低价中标等不良倾向,保障岩土工程勘察市场健康有序发展,提高岩土工程勘察工作质量。勘察行业是科技型企业,但归根结底是人的企业,不论多么先进的仪器设备、功能多么强大的计算机软件,都需要人来操作,不同素质的人员,即使使用同一种软件,同一种设备,得出的结果常常是不同的,有时差别甚至是相当大的。因此,必须不断提高岩土工程勘察的从业人员的专业技能、职业道德和工作责任心,不断改善岩土工程勘察从业人员的工作环境和生活条件,提高勘察从业人员的积极性,是提高岩土工程勘察工作质量的基础。 3.4建立勘察监理制度 岩土工程勘察工作不能仅仅依靠相关主管部门的监督管理,需要积极推行勘察监理制度。我国工程建设监理制度从建立至今发挥了重要的作用,取得了非常显著的成效,大大的提高了工程建设的质量。但是,目前我国监理制度主要实施在工程设计和施工中,在岩土工程勘察过程中缺少正规的勘察监理制度。由于岩土工程勘察工作具有复杂性、综合性、隐蔽性等特点,其质量的好坏直接影响着工程的安全、工期及投资。为了有效控制岩土工程勘察质量,对勘察工作从方案制定到野外作业再到提交勘察成果进行全过程监控,防止勘察工作方案不合理的事件出现。岩土工程勘察监理制度的建立和完善迫在眉睫,只有采用事前、事中、事后控制相结合的方法,才能最大限度地避免不当行为的发生,保证勘察质量和投资效益最大化。 4.结束语 综上,土工试验是岩土工程勘查工作中质量好坏的前提,它为岩土工程设计提供必要的依据。土工试验质量对于我国岩土工程勘察有着非常重要的意义,土工试验必须不断深入拓展、与时俱进,不断进行新的探索与创新,严格把控土工试验的质量管理,为岩土工程勘察提供更多的辅助,从而促进建设工程的健康有序开展,以期带来更好的经济效益。 岩土工程勘察质量管理探讨:高寒地区岩土工程勘察质量管理探析 摘 要:随着我国经济建设的全面进行,对于高寒地区的开发问题也越来越重视,岩土工程勘察更是涉及到工程安全的重要工作。由于高寒地区的恶劣环境,为岩土工程勘察带来了极大的压力,能否加强对高寒地区岩土工程勘察的质量管理,决定了偏远地区发展道路是否平坦。文章从高寒地区岩土工程勘察质量管理现状以及高寒地区岩土工程勘察质量管理体系的建立与完善两方面来探析该问题。 关键词:高寒地区;岩土工程勘察;质量管理 在我国的一些高原地区,温度较低,环境极为恶劣,岩土工程的勘察存在着重重困难,往往得不到较为可靠的勘察结果。这种情况的存在导致了高原地区的开发和建设存在很多隐患,带来极大的经济、生命安全等损失。因此,即使高寒地区岩土工程勘察存在再多的障碍,也要通过各种方案,加强其质量管理,建立和完善合理的高寒地区岩土工程勘察质量管理体系就显得尤为重要。 1 高寒地区岩土工程勘察质量管理现状 1.1 高寒地区岩土工程勘察的特点 高寒地区由于海拔较高,且空气比较稀薄,勘察人员难以适应恶劣的环境,通常会出现头晕、无力等高原反应,难以进行勘察工作,给勘察工作带来了人力方面的困难。 高寒地区相对于平原地区气候极为恶劣,温度较低,岩土往往会因温度低而结冰,甚至会出现冻坏的现象,岩土工程勘察会由于这些因素影响而使勘察结果出现误差。 高寒地区由于交通不便、生活条件艰苦等原因,导致了前往此地进行勘察必将付出较大的经济代价,勘察单位往往需要付出更多的资金。 高寒地区岩土勘察工程的勘察地点相对分散,这给勘察质量管理带来了极大的困难。 1.2 高寒地区岩土工程勘察质量管理存在的问题 第一,相关管理人员责任落实不到位。高寒地区岩土工程勘察能否达到质量要求,很大程度上取决于勘察人员工作水平,因此,加强对勘察人员的管理,是做好勘察质量管理的第一步。然而,实际情况是,相关管理人员的责任并没有肩负起来,对于勘察工作的管理不到位,勘察人员难以形成积极主动的工作精神,因此,管理人员必须加强勘察工作的管理,调动工作人员的积极性,增强勘察团队的凝聚力。并且要建立起一套合理的管理制度,坚持以人为本的原则,让勘察人员都能够尽到自己的责任。 第二,岩土工程采取不当的施工方法。现如今,很多勘察单位中聘用的勘察人员并不完全具备良好的职业素质,尤其是勘察钻机机长,作为勘察团队中的优秀一员,机长的素质直接关系到勘察工作的优劣,如果机长缺乏必要的素质,那么,就无法带领、教育其他人员,勘察人员也就难以掌握勘察要领,找不到恰当的施工方法。在岩土工程勘察过程中,如果施工方法不当,就会导致勘察结果中出现种种错误,或者对于高寒地区岩土并未能进行全面的勘察,遗漏了较为重要的部分,这些都会降低勘察的质量。 第三,岩土工程使用质量不合格的施工材料。现如今,无论是何种产品,都会存在良莠不齐的现象,岩土工程勘察中所使用的施工材料也是如此。一些勘察单位为了节约成本而购进廉价的施工材料,或是租赁勘察钻探,这也就无法保证勘察材料质量是否合格。而勘察人员在野外勘察时,就会出现各类问题,比如,勘察钻机出现故障,延误勘察工作,或是数据记录不准确,得到的信息错误,也就导致了岩土工程勘察质量难以达标。 第四,岩土工程施工环境恶劣。高寒地区环境较为恶劣,海拔较高,勘察人员容易出现各种高原反应,在难以适应当地环境的条件下,勘察人员总会有意或无意中出现一些工作问题,难以进行规范的施工。再加上这些地区温度较低,空气环境差,日光照射等原因,勘察场地岩土质地较差,给勘察工作带来了极大的困难。种种原因结合到一起,导致了勘察质量下降。 2 高寒地区岩土工程勘察质量管理体系的建立与完善 由于高寒地区岩土工程勘察质量存在诸多问题,而且管理工作进行困难,因此,必须建立一套较为完善的质量管理体系,加强对岩土工程勘察的质量管理,减少勘察错误的出现,消除后期工程实施中的安全隐患,增强勘察工作对工程建设的作用。 2.1 勘察质量管理体系建立的目标 高寒地区岩土工程勘察质量管理的目标,就是要保证勘察工程的全面性、真实性,切实完成勘察工作的任务,消除投机取巧、弄虚作假的现象。通过勘察质量管理体系的建立,制定一系列具有较强可实施性的管理方案,合理分配每个人的责任,运用恰当的勘察方法,使用合格的施工材料,让勘察工作做到位。 2.2 勘察质量管理体系建立的原则 第一,要遵循系统性原则。高寒地区岩土工程勘察涉及到多个部门以及多个工作人员,在勘察过程中,各部门、各成员必须进行系统性地配合,才能将勘察工作做好。 第二,要遵循分权与集权平衡性原则。勘察单位总部要掌握主要的管理权力,有利于对勘察工作的宏观调控,而将一定的权利分配给各个部门,则可以使其能够根据勘察工作的具体情况作出适当的应对策略,从而提高勘察工作的效率。总部权利过于集中,就会抑制各部门人员的工作积极性,增加管理的难度,而权利过于分散,则不利于相互之间的统筹合作。 第三,要遵循目标合理性原则。由于高原地区特殊的环境,岩土工程勘察不可能像平原地区那样顺利,因此,对于勘察目标的制定要合理,人员分配、所用时间、资金支出等各方面要充分考虑,并非是将目标制定足够高就一定能保证勘察质量好。 第四,要遵循集中与系统管理原则。对于工程项目的管理,通常都会采用一些集中控制的手段,这样的管理方式有利于增强各部门之间的联系,保证工作进度的统一性,然而,过于集中的管理方式,会限制某些部门的职能,一些工作进度较慢、效率低的部门会减缓整个工程项目的实施,且集中管理并不会细致地渗透到每一个角落,因此,集中管理与系统管理并行,才能使质量管理更有力。 2.3 勘察质量管理体系建立的内容 质量管理体系建立的内容,体现出该体系所包含的各个方面,也从侧面反映了该体系是否能够对质量管理起到应有的作用。建设勘察单位领导小组,能够使负责岩土工程勘察的人员便于监督、审查勘察工作,及时发现勘察质量问题,并提出合理的修改意见,并对勘察人员给予绩效评价,督促其做好勘察工作。建立勘察综合项目部,对勘察工作进行全面的管理,严格的质量监管,以及把握资金支出事项,督促勘察小组保质保量完成勘察任务。建立钻探小组,外出到工程项目地点,进行实地的勘察工作,并适当提高该小组的工资,以便吸引、留住更多素质较高的人员。 2.4 勘察质量管理体系建立的措施与保障 管理体系建立的措施与保障,首先要考虑如何保障勘察质量。勘察单位应当聘请更多有权威的勘察专家进行指导,克服勘察过程中遇到的困难,运用更新的勘察理论、勘察技术、勘察方法,提高勘察质量。加强对勘察人员的技术培训,提高勘察人员工作素质。建立合理的管理体系,保证勘察过程中使用正确的施工方法,避免因操作不当造成的质量问题。加强对勘察材料的监控,保证施工材料合格。 高寒地区岩土工程勘察质量会受到环境、勘察方法、施工材料、勘察人员素质等多方面因素的影响,加强对勘察质量的管理,建立完善、科学的勘察质量管理体系,保证勘察工作能够稳定、高校地持续下去,避免因为一些可控因素带来的勘察问题,将造成勘察质量下降的原因消除,为以后的开发建设工作奠定坚实的基础,对高寒地区未来的发展有着重要的意义。 岩土工程勘察质量管理探讨:岩土工程勘察中土工试验质量管理的探索 摘要:岩土工程勘察是工程建设活动的主体之一,而土工试验数据作为岩土工程勘察报告的重要依据,也是工程建设、设计的重要参数,土工试验的质量对工程总体的质量有着直接的重大的影响。因此必须采取措施从各方面因素保证土工试验数据的准确性。本文首先分析了土工试验数据的重要性,然后从土工试验人员业务素质,实验室硬件条件和各专业配合三方面分析了目前岩土工程勘察土工试验中存在的问题,最后针对性地提出了解决的对策。 关键词:岩土工程勘察;土工试验;质量;数据;实验室 一、土工试验数据的重要性 岩土工程勘察是根据建筑工程的实际要求,通过专业的勘察技术手段等对建筑施工区域的地质、水文、环境和岩土工程的特征进行勘测和评价,并按照国家相关规定编制工程勘察报告的活动。勘察对象不仅针对建筑工程区域内地质、水文、环境等自然条件的勘察,即对施工区域的地质、地基条件及其岩土的工程性质进行揭露,还要对拟建工程的设计方案、施工技术等提出结论和建议,为保证工程建设质量,提高经济效益提供可靠的基础性依据。土工试验则是岩土工程勘察中重要的一个环节,在岩土工程理论研究和实践中起到重要的作用。各种土力学的理论的创立和发展都是基于土工试验的成果,其测定的土性参数为岩土工 程的科学设计提供根本的基础性的数据,并为经济和合理的施工提供基础依据。因此岩土工程勘查中必须采取措施确保土工试验数据的准确性。 二、目前岩土工程勘察土工试验中存在的问题 由于我国的岩土工程勘察起步较晚,管理体制和制度还不完善,并且行业的监督管理也不能与本专业的发展相适应,土工试验室的一些问题越来越突显,严重影响了试验数据的真实性和可信性。其中突出的问题有以下几方面: (一)土工试验人员业务素质有待提高 土工试验室人员的素质要求较高,其一定要为受过正规化的专业知识教育和训练的工程师或者高级工程师。但是实际上,一些企业并未按照要求来录用这些符合条件的人员,在现实的部分企业当中,这些工程师资质的技术人员并不多,尤其在工程建设出现高峰时,随意招录一批与土工试验稍有关系的非专业人员,如没有经过专业学习和培训的学生、民工等,并不能从事全方位的试验项目,从而导致专业技术人员短缺,对先进的设备无法进行正确操作,出现伪造数据的现象,在高新技术更新方面也不能及时进行充电和补充,进而影响到土工试验数据的准确性。 (二)仪器设备、实验室条件等硬件条件差 1、设备老化,不能及时更换 土工仪器的使用年限在产品标准中应作具体规定,各类土工仪器应定期按检验规定检定,对量测系统每一年检定一次,检定不合格者应检修或者淘汰,常用的室内土工仪器连续使用10年应报废,在产品标准中应规定准确度标准。目前有些单位土工试验室的仪器设备都是上世纪七八十年代的产品,仪器设备严重老化,长期使用后,不能得以及时维护和保养,更新速度慢,如百分表长期使用不作定期标定、表杆不灵活;直剪仪长期使用,剪切盒剪切面内圆棱角变圆、砖码不按国际单位制进行校正,仍使用工程单位制等。由于没有专门的管理部门(权威)检查监督、限制,大部分单位为了追求经济利益,继续使用这些设备,严重影响了土工试验测试结果的可信性。 2、仪器设备的选择途径不规范 随着近年勘察市场的迅猛发展,仪器设备的生产单位也不断增加,尤其是个体仪器设备生产厂家增长迅速,但对土工试验仪器设备的生产监管却不够,一些仪器设备往往出厂时就不符合规范或标准要求,甚至有的仪器设备对于不同性质的软土和砂土进行试验后竟得出相同的结果。目前国内一些正规的大型国有企业产品价格相对较高,售后服务却欠佳,而一些个体单位常常以价格相对低廉且销售上具有灵活性占尽优势,考虑到价格的因素,许多单位在购买仪器时常常首先考虑价格因素而舍正规的仪器生产厂家取一些个体单位的设备,导致试验结果的可信性受到影响。 3、室内环境条件差 温度和湿度对于土工试验数据的准确性有着较大程度的影响,尤其在冬季和夏季两个季节,室内和室外温度相差较大,在工作过程中若使用电扇或者空调对其温度加以随意控制,会对部分试样造成影响,如某些试样可能会因为来自电扇的吹风或者空调温度过暖过高而导致水分的丧失,进而使得试验数据出现偏差,影响到土工试验数据的准确性和可靠性。 (三)土工试验各专业配合缺失 目前解决土工问题通常的步骤是:设计人员接受土工任务后,向勘探和试验单位下达勘探取样和试验任务。钻探取样人员往往按照勘测规范的一般要求进行勘探和取样,然后把了解到的情况写成报告连同土样送交试验室。但是在制订试验计划之前,设计和试验人员很少与勘探人员一起参加部分野外鉴别工作,试验计划不是三方共同制订,而是往往由设计单位提出比较原则的要求,试验人员则按照《试验规程》来完成试验任务的。在试验过程中,设计人员不是经常到试验室去了解试验方法是否与所采用的设计计算方法相协调或试验细节是否需要改造,他们主要从勘探报告中了解地层情况,从试验报告中选择土性质指标作为设计依据,建立在这样基础上的设计,很容易出现差错。 三、加强土工试验质量的对策分析 (一)加强土工试验人员的专业培训,提高其业务素质 土工试验是一项高度综合、集体合作的工程,与其他以工程勘察项目或个人为单位独立完成的模式存在很大不同。如果不对土工试验工程及时做分析和总结,尤其是一些特殊试验项目和特殊地区,会对试验技术水平带来一定程度上的影响,人员素质对于工作的影响力是最为强大的,只有提高土工试验人员的素质和工作技能,才能真正实现土工试验质量的提升。因而,对于土工试验人员的培训工作刻不容缓,在未来的工作中要切实以提高土工试验人员的专业技能为根本,建立与其相应的培训和深造体系,以使工作人员在业务能力及专业技术方面有更大的飞跃,进而提高土工试验质量。 (二)加强行业管理及诚信管理 随着工程建设的快速发展, 近年来工程勘察单位也如雨后春笋般迅速增长,据不完全统计,目前的勘察单位比七八十年代增长了几十倍,按照国家有关规范要求,加强勘察资质、勘察队伍和土工试验室的规范化管理已是刻不容缓。另外,还要加强企业、试验室及个人的诚信制度管理。诚信是经济建设的基础,是建立市场秩序的保证,通过诚信管理制度,对违规者进行依法惩处,通过诚信管理,将不合格的企业、试验室及个人清理出市场,建立一个新的有序的勘察市场,从而确保土工试验成果的真实性、可靠性,进而达到确保我国整个工程建设的质量安全可靠。 (三)改善实验室硬件条件 仪器设备的选择 仪器设备选型要慎重。选购之前要多方打探,最好能亲身考察,切不可只听一家之言就急于购买,避免使用操作费事、费力、质量又差的仪器设备。操作人员要深入培训,试验人员必须具备相应基础专业知识。 仪器设备的保养维修 对于试验室仪器设备的维修保养管理绝不是简单的,而要制定出一系列的规范,从选购仪器开始,严格选择质量好、信誉高的生产厂家,在使用仪器时也应当重点把握对仪器设备的使用方法,使用完毕后注意仪器的保养管理,并且建立起一种体制和模式对试验仪器设备进行监督和管理,这样才能在工作过程中减少差错,保证试验质量。 3、试验用材料管理 土工试验过程中经常会用到一些试剂等标准材料,如颗粒分析的试剂、三轴压缩试验中的纯水,而一些实验室为了省事省钱改用饮用水或干脆用自来水,用自来水做出来的试验数据质量难以保证。要保证试验质量,应选择有资质有信誉的单位购买试验用材料,不要为贪图省钱去购买一些假冒伪劣产品,以致影响试验质量。 结语 室内土工试验数据的准确与否关系到工程建设的总体质量,要提高其质量采取种种措施规范岩土工程勘察土工试验的操作行为,规范行业行为。只有这样,才能使土工试验数据更具准确性和可靠性,对于提升土工试验的质量起到极为重要的意义,从而促进建设工程的健康有序开展,以期带来良好的经济效益。 岩土工程勘察质量管理探讨:岩土工程勘察质量管理分析 (海丰县梅陇建筑工程公司 广东) 摘 要:岩土工程勘察质量对建筑工程质量的具有决定性的影响。施工前能够进行有效、充分的岩土工程勘查,是保证工程质量的重要前提,为此必须采用管理的手段加强岩土工程勘察质量。 关键词:岩土工程 勘察质量 管理 随着社会经济的快速增长,我国的各项工程建设事业蓬勃发展,取得了可喜的成就。快速的带动了国内工程勘察市场的壮大,同时也有利的推动了勘察单位的发展。经过近二十多年的努力,已实现了由工程地质勘察向岩土工程勘察方向发展。但其在工程勘察质量管理方面还存在许多问题。 1 岩土工程勘察质量管理存在的问题 1.1勘察资质门槛过低、管理不完善,勘察市场不规范 由于资质门槛偏低以及行业主管部门对从业单位的监管尚不能完全适应当前形式,造成勘察单位越来越多,技术水平良莠不齐。目前许多勘察单位实行企业化管理模式。由原来的行政拨款改为自负盈亏,勘察的任务也由上级直接下达改为单位自己寻找。因此,有的勘察单位为了眼前利益,放松了对勘察质量的管理,造成勘察质量下降,影响企业形象。由于单位勘察工作量的不足,有的单位为了能争取仅有的任务,只好在投标中压低预算价,但自身又要施工利润,因此,就减少了工作量,该做的项目不做或者少做。随着勘察单位数量的增长速度超过了勘察市场规模的增长速度,形成了“僧多粥少”的局面。一些单位,尤其是一些小单位和个体挂靠的单位,往往采取低价的手段来承揽业务,造成了岩土工程勘察市场相互压价,恶性竞争的混乱局面。 1.2缺少勘察的纲领性文件 岩土工程勘察纲要是指导和保证勘察各项工作顺利进行的重要的文件,然而,在目前的勘察工作中,许多勘察单位对纲要的重要性没有引起足够的重视,有的没有编写勘察纲要;有的项目虽然有勘察纲要,但是没有从自身的具体实际出发,存在着照抄照搬的现象;有的纲要没有针对性,只是泛泛而谈,发挥不了应有的指导意义,最终影响到勘察的质量。 1.3勘察设备更新不及时,技术方法落后 面对激烈的市场竞争,一些勘察单位的竞争也日渐加剧,为了能在激烈的竞争中更好的生存,一些单位把拉勘察业务作为自己的首要任务,不愿意花费时间精力在更新设备或者提高员工技术水平上,甚至低价承接勘察业务,导致设备跟不上,员工的整体技术水平落后,使得勘察的技术和水平一直停滞不前,最终导致提供的参数、结论与建议存在安全隐患。 1.4缺乏勘察施工报告 勘察报告只注重定性分析,数据较少,建议措施针对性差,达不到勘察文件深度规定的要求。目前,一些勘察单位尚没有摆脱原先工程地质勘察报告的模式,岩土工程勘察报告仍以描述为主,定性分析的多,定量分析的少,设计施工真正需要的内容不全或不准,岩土工程分析评价不合理,提供的地基承载力、桩基承载力参数安全系数偏大,结果所下的结论和建议比较笼统,工程措施缺乏针对性。设计人员很难采用。在岩土参数的统计与分析中,对异常值不加分析剔除,一律参与统计分析,导致分析误差过大,标准差、变异系数过大,得出场地稳定性和建筑适宜性不合理、不正确的结论。 2 加强岩土工程勘察质量管理的对策 2.1提高准入门槛,严格规范勘察市场秩序是提高勘察质量的首要保证 岩土工程勘察准入门槛过低,使得不少设备落后和技术力量薄弱、内部管理较为混乱的单位取得了勘察资质,造成勘察市场供大于求,导致某些单位压价承揽业务,扰乱勘察市场秩序,严重制约了勘察行业的健康发展和公平竞争。建议提高准入门槛,对注册资金、办公场所、技术力量、技术装备、质量管理体系等进行严格的审查,淘汰一批技术力量薄弱、技术装备落后、技术质量管理混乱的勘察企业。建议尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资格双重控制来规范勘察市场,促进勘察技术水平的提高和勘察行业的健康发展。建设行政主管部门应加大市场监管力度,定期或不定期进行市场检查。规范建设单位行为,是规范市场秩序的关键。应首先强化对建设单位执行法定程序的监督,重点是规范建设单位的招投标行为,从严查处规避招投标弄虚作假的行为。二是完善招投标制度,合理确定勘察费用和工作周期。三是严查越级勘察、无证勘察和挂靠勘察,特别某些牌子大、资质高而素质低的所谓分院、分公司、办事处等。 建立健全岩土工程勘察市场制度的法律体系,改革现行制度中不适应市场经济发展的内容,加强市场监管,加大监督执法力度,净化勘察市场环境,尽快实施注册土木工程师制度,坚决制止任意压缩勘察周期、片面追求低价中标等不良倾向,保障岩土工程勘察市场健康有序发展,提高岩土工程勘察工作质量。 2.2 增加科技投入,是提高勘察质量的重要手段 随着我国经济建设的快速发展,对勘察工作的质量和速度要求越来越高。建议行业行政主管部门在制定制度和和规范规程时,要鼓励和引导勘察单位增加科技投入,加强技术储备和技术创新,在勘察工作中采用新技术、新工艺、新设备,才能更好地适应这一要求。只有依靠科技进步,更新技术设备,不断提高勘察单位的技术水平和技术含量,才能适应形势发展,不断提高勘察工作质量。 2.3加强技术培训和交流,提高勘察从业人员的素质是提高勘察质量的基础 勘察行业是科技型企业,人才资源是第一资源。人是万事之本,不论多么先进的仪器设备,也不论功能多么强大的计算机软件,都需要人来操作。不同素质的人员,即使使用同一种软件,同一种设备,得出的结果往往是不同的,甚至有时差别是很大的。因此,加强职业道德的教育以及技术交流和培训,提高勘察从业人员的专业技能、工作责任心和职业道德,不断改善勘察从业人员的工作环境和生活条件,创造一个吸引人才、留住人才、用好人才的良好环境,提高勘察从业人员的积极性和责任感,是提高勘察工作质量的基础。 2.4 建立健全审查制度,加强对岩土工程勘察管理的规范约束 建立健全勘察质量监督审查机构平台,由政府授权的机构。组织业内省事两级专家加入审查平台,依据法律质量法规和技术法规执行,通过执法引导质量,技术竞争,为新生的岩土工程咨询公司营造成长条件。在不断提高行业地位的基础上,为现代化岩土工程体质的实现创造条件,提高岩土工程勘察的质量增强其安全性。 2.5 加大监管力度,规范业主市场行为。 近年来,国家大力抓建筑市场整顿,更多的是抓勘察设计,抓施工主体,而抓业主的比较少。对业主的监督和规范,首先要强化对业主执行法定程序的监督,当前的重点是规范政府投资工程的业主市场行为;二是依法规范业主的招投标行为,严格查处规避招标,招投标弄虚作假和不执行招标程序;三是建立完善的业主的市场信用约束机制,解决业主恶性压价,拖欠工程款和不执行强制标准的行为。 3 结束语 岩土工程勘察的质量,关系到工程建设安全、高效运行,切实解决好岩土工程勘察中存在的问题,有利于民生,有利于社会的发展。岩土工程勘察工作应掌握与岩土工程勘察有关的各类规范、规程,勘察工作中应仔细、认真、考虑全面,并且不断总结、提高,这样才能使勘察工作有条不紊地开展,能够确保勘察成果满足设计使用要求,也能避免或减少不必要的浪费。 岩土工程勘察质量管理探讨:浅析岩土工程勘察中土工试验质量管理的探索 [摘要]土工试验数据作为岩土工程勘察中勘察报告的重要依据,同时也是工程建设、设计的重要参数,所以土工试验的质量对工程的总体质量有着重要的影响作用。因此,本文将针对岩土工程勘察中土工试验质量管理的探索进行具体的探讨与研究。 [关键词]岩土工程勘察 土工试验质量 质量管理探索 0前言 工程建设活动的主体之一就是岩土工程勘察,岩土工程勘察又以土工试验数据为依据,采用标准的试验方法与手段做好土工试验质量管理很重要,是保证岩土工程勘察中土工试验数据的准确性与合理性的重要前提。但由于管理不完善,制度不健全,与市场以及行业的发展不适应,导致了试验数据的真实性与可靠性受到了极大的影响。因此本文将针对试验人员的素质以及设备管理等方面进行论述,进一步探讨问题的建议,最后对土工试验质量管理的探索进行具体的阐述。 1试验人员的素质分析及建议 1.1试验人员素质现状 土工试验人员一般情况下是由技术负责人员与土工试验操作人员组成的,正规的大型工程勘察设计企业在土工试验室里的技术负责人以及技术骨干,大多都是受过正规的岩土工程的专业课程培训。但是对于较小的企业来讲,往往缺乏的就是专业的技术负责人与技术骨干,大多数都没有接受过专业课程的培训,对专业知识不了解。 土工试验室的操作人员一般会以技术工人为主要操作人员,部分年龄较大的试验人员一般是在80年代初左右进入实验室的,由于当时对试验人员的业务培训较为重视,所以新人进入试验室都有经验丰富的人带着,并且经常开展技术的切磋活动等,因此这些试验人员的实践经验很丰富,但是在计算机、专业课程和文化基础等方面都很薄弱。再由于土工试验室的组织建设没有得到相应的重视,勘察企业中的其他部门的无法安置的人员被安排到了土工试验室里,这部分人员既没有专业知识又没有实践经验。还有部分人员是由于近年来土工试验工作量增加,为提高经济效益而招收的拥有着专业的知识却没有实践经验的毕业生,这部分人通常是测量、路桥或者工民建等相关专业的学生,因此在工程建设的高峰时期,不经培训就直接上岗。为了满足生产的需要试验人员都是在从一而终的工作,只会测试某一项工作,不能全面、全方位的测试试验项目。同时,部分测试人员为了应付大量的测试任务,试验过程操作不是很规范,因此测试结果的可靠性受到了很大的影响。 1.2建议 针对此类现象的发生,土工试验的专业知识培训与教育是十分重要的,通过建立相应的培训系统与继续教育的标准和制度,使土工试验人员能更加深入、熟练的掌握专业知识和技能知识,从而培养出技术、能力和知识的全面人才。 2仪器设备管理现状分析及建议 2.1设备的老化 目前来讲,土工试验室中的仪器设备大多数都是上世纪的产品,老化严重,由于没有受到管理部门的检查监督限制,大部分企业为了企业本身的经济利益继续使用这部分设备,导致测试结果的可靠性受到了严重的影响。 2.2不规范、不标准的仪器设备 近年来勘察市场的迅速发展,各种仪器设备的生产单位和生产厂家也在不断的增多,我国对土工试验仪器和生产监管不够,导致不规范不标准的仪器设备出厂,这些仪器甚至会出现在对不同性质的两种土质进行试验后得到的相同的结果的现象。但由于国有企业的产品价格较高,欠佳的售后服务,为个体企业廉价的仪器设备的销售提供了良好的基础,但这些不规范的设备致使试验结果的可信度受到了极大的影响。 2.3仪器设备的计量认证标准 由于许多企业每年都需要进行计量认证工作,费用较高,对于小型的承包式自负盈亏的土工试验室来讲,每年的计量工作常常处在边缘;还有另一部分企业由于大量的试验测试工作和工程的工期较紧,导致不能停止试验进行计量,通过某些不正当的手段来获取计量合格证,导致了土工试验的结果的可靠性降低。 2.4室内环境的影响 现有的土工试验环境没有明确的规程和规范,对温度与湿度也没用明确的要求,实验室环境条件较差的情况下,冬、夏两季温差较大,工作中使用的电扇、空调的温度控制很随意,致使样本因为风或者空调的温度过高等因素失去了水分。导致上午及时试验与下午的试验结果有很大的差别,对试验数据的真实性有很大的影响。 2.5建议 根据上述情况来讲,土工试验的优秀是加强试验室仪器设备的监督管理,因此,加强设备的维修保养和计量管理很重要,淘汰老化的仪器设备,购进符合国家标准的正规、质量较好的仪器设备,这样既能保证试验质量又能减轻试验人员的工作强度。 3企业内部的管理与行业管理 土工试验室仪器设备管理作为工程勘察企业的一个部门,由于计划经济已经完全被市场经济所取代,计划经济条件下的内部管理制度已经不能适应市场经济条件下的管理制度。因此,面对没有健全的管理新模式,部分企业为了更好的追求企业的经济效益,忽视了对企业内部的管理。有些勘查企业为提高经济效益,采取挂靠的方法,因为缺乏有效的管理和技术控制,导致了土工试验的质量在不断的下降。另外,现有的模式和体制有利于骨干员工向外流动,却不利于对不合格人员的辞退问题,同时也将技术力量的提高置于不利地位。 因此,试验室监管工作很重要,实行试验室的认证机制是土工试验的根本保证;同时加强行业管理和诚信管理制度有利于确保我国工程建设中的质量保证,建立有序的、全新的勘察市场,可以更好的确保土工试验的真实可靠性。 4结语 近年来工程建设的发展更好的体现了工程勘察的重要性,人员的基本素质、良好的设备条件和规范的管理制度是质量的保证。质量是一个企业的生命,认真的执行国家的规程规范,提高专业技术的水平,更新设备加强管理,有效的实施试验室的认证机制,可以更好的保证试验产品的质量,从而提高了岩土工程勘察中土工试验成果的真实可靠性,加强土工试验室的质量管理制度,从而使整个工程建设得到安全保障。 岩土工程勘察质量管理探讨:岩土工程勘察技术标准与质量管理 [摘 要]随着我国国民经济不断高速发展,众多基础建设项目和现代化超高层建筑物不断兴建,对地基的承载要求越来越高,所以岩土工程勘察工作在工程建设中的重要性不言而喻。采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要,存在着许多急需解决的岩土工程勘察。本文对探讨了岩土工程勘察技术标准与技术法规互相关系的构建,对岩土工程勘察技术及方法进行探讨、分析,希望和广大的工程勘察技术人员一起学习更多的岩土勘察技术。 [关键词]岩土工程;勘察;技术标准 引言 随着我国国民经济的高速发展,众多基础建设项目和现代化工程建筑不断兴建,基础和基坑开挖深度越来越深,岩土工程技术是一门实践性很强的实用技术. 岩土工程勘察技术作为近代技术的一部分,被广泛地运用于社会建设的每一项工程中。由于工程项目行业类型,建筑工程重要性以及地基的复杂程度、工程地质条件差异较大等因素,对具体工程项目的勘察要求也各不相同。因勘察工作的特殊性,具有较强的隐蔽性,专业性较特殊,如何提高岩士工程勘察质量尤为重要。 1 岩土工程勘察技术标准 《岩土工程勘察规范》(GB50021)是国家强制性标准,是进行岩土工程勘察工作的依据,对勘察工作各个方面提出了全面的、可操作执行的要求大型边坡勘察宜分阶段进行,各阶段应符合下列要求:?初步勘察:应搜集地质资料,进行工程地质测绘和少量的勘探与室内试验,初步评价边坡的稳定性;详细勘察:应对可能失稳的边坡及其相邻地段进行工程地质测绘、勘探、试验、观测和分析计算,作出稳定性评价,对人工边坡提出最优开挖坡角;对可能失稳的边坡提出防护处理措施的建议;施工勘察:应配合施工开挖进行地质编录,核对、补充前阶段的勘察资料,必要时进行施工安全预报,提出修改设计的建议。工程地质测绘:除应满足一般工程地质测绘基本技术要求外,尚应着重查明天然边坡的形态和坡脚,软弱结构面的产状和性质。即应着重查明如下内容:观测斜坡坡度和微地貌特征,分析微地貌的演变过程和发育阶段。查明有无滑坡体、错落体、崩塌体和危石存在。对土体边坡,应查明土层结构及下伏硬层的埋藏深度或基岩面的形态、坡度等;对岩体边坡,应查明岩体的结构类型,软弱结构面的产状、组合关系、延伸情况,并分析其力学属性及其与临空面的关系。查明泉水和湿地的分布位置、类型及水的补给来源,并分析水对坡体的软化与潜蚀情况。查明地表水对坡脚的冲刷情况及坡面植被、风化情况。对比分析当地稳定与不稳定边坡的岩石和土的性质、地层结构、坡度、高度和调查当地边坡处理及防护措施的经验。如何才能实现报告正确反映工程地质条件和岩土工程特点,提出的技术参数和地基处理措施安全可靠、措施得当、经济合理,勘察过程控制尤为重要。 2 影响岩土工程勘察质量的主要因素 2.1 勘察资质门槛过低、管理不完善,勘察市场不规范 21世纪岩土工程技术作为近代科学中的一部分,是实践性很强的一门年轻学科,发展至今还是不够严谨、不够完善、不够成熟的技术学科,因而难度大,潜力更大,需要广大岩土工程师的继续努力和不断实践,为祖国的现代化建设多做贡献。根据建设部有关规定,目前勘察单位资质等级划分为综合甲级、甲级、乙级和丙级等。由于资质门槛偏低以及行业主管部门对从业单位的监管尚不能完全适应当前形式,造成勘察单位越来越多,由于勘察单位数量的增长速度超过了勘察市场规模的增长速度,形成了“僧多粥少”的局面。一些单位,尤其是一些小单位和个体挂靠的单位,往往采取低价的手段来承揽业务,造成了岩土工程勘察市场相互压价,恶性竞争的混乱局面。 2.2 建设单位操作不规范 盲目压缩勘察周期,造成勘察工作资金短缺,时间紧迫,严重影响了勘察质量。如南方某市一工程项目,仅3天时间即完成了100多个孔的钻探工作并提交了报告,以此种报告作为工程建设的依据,其造成的后果可想而知。目前一些建设单位操作不规范,有的建设单位为了所谓经济效益,采取最低价中标原则,盲目压低勘察造价;有的建设单位为了追求短期经济效益和所谓的政绩,不按客观规律办事。 2.3 勘察手段单一,技术装备落后 目前我国勘察单位主要勘察手段仍然是以传统的钻探取样为主要勘察手段,与国外勘探技术和手段相比还有比较大的差距,特别是室内外岩土测试技术落后,旁压试验、螺旋板载荷试验、孔隙水压力测试、现场波速试验,三轴试验等仅在少数大型和重点工程中使用,一般工程中应用甚少。严重影响了岩土测试结果的真实性、准确性和可靠性,严重影响了岩土工程勘察质量。 2.4 企业诚信不足 目前,勘察企业失信现象主要表现在勘探点布置数量、深度不符合勘察规范和勘察纲要要求,编造虚假资料等。虽然在勘察企业中所在比例不大,但有蔓延趋势,严重影响了勘察工作质量,损害了勘察企业的社会形象,应引起行业行政主管部门和勘察业界的充分重视。 3 提高岩土勘察质量的措施 3.1 提高准入门槛,严格规范勘察市场秩序是提高勘察质量的首要保证 建议提高准入门槛,对注册资金、办公场所、技术力量、技术装备、质量管理体系等进行严格的审查,淘汰一批技术力量薄弱、技术装备落后、技术质量管理混乱的的勘察企业。据统计,2002 年全国共查处建筑市场违规违法单位16 952 家,其中建设单位8 671家,占51.15%。这说明,规范建设单位的市场行为是解决市场秩序的关键。应首先强化对建设单位执行法定程序的监督,重点是规范建设单位的招投标行为,从严查处规避招标、招投标弄虚作假的行为。 3.2 增加科技投入,是提高勘察质量的重要手段 随着电子、电子计算机技术的飞速发展,近十几年来,工程物探专业根据弹性波理论、电磁波理论和电学原理发展了许多新的工程物探方法并相应发展了一大批集适时采集处理,软、硬件功能于一体的工程物探探测设备,它具有采样密度大、速度快、成本低、信息量大等特点。,为了有效地解决某些复杂的岩土工程技术难题,必须采用多种工程物探手段和钻探联合使用的方法,起到互相补充、互相验证的作用。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合,无疑是解决岩土工程勘察中存在的主要问题的有效手段之一。 3.3 加强技术培训和交流,提高勘察从业人员的素质是提高勘察质量的基础 加强勘察技术人员的再教育和技术培训并形成定期制度,促进其知识的更新换代。勘察行业是科技型企业,人才资源是第一资源。人是万事之本,不论多么先进的仪器设备,也不论功能多么强大的计算机软件,都需要人来操作。单位施行内部岗位轮换制度,促成勘察各专业的技术交流、知识渗透,尽可能组织技术人员参加各种有关的学术活动和讲座,达到扩大勘察技术人员的知识广度和深度的目的。加强职业道德的教育以及技术交流和培训,提高勘察从业人员的专业技能、工作责任心和职业道德,不断改善勘察从业人员的工作环境和生活条件,提高勘察从业人员的积极性和责任感,是提高勘察工作质量的基础。 结论:《岩土工程勘察规范》(GB50021)是国家强制性标准,是进行岩土工程勘察工作的依据,在勘察中应该严格遵守相关要求。明:合理地选择、运用工程物探技术与传统的勘探技术相结合,无疑是解决岩土工程勘察存在的技术问题的最佳途径。建立和完善岩土工程勘察质量管理制度在当前显得尤为迫切和必要。
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电动汽车论文:电动汽车电池管理系统论文 1电动汽车的电池管理系统 电动汽车的电池管理一直是电动汽车关键技术中的一大难题。电池管理系统(batterymanagementsystem,缩写BMS),主要对象是二次电池。二次电池存在下面的一些缺点,如存储能量少、寿命短、使用安全性、电池电量估算困难等。为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态,BMS主要用于对电动汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、显示报警,充放电模式选择等,并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互,保障电动汽车高效、可靠、安全运行。 2电池管理系统存在的问题 在电动汽车普及的进程中,电动汽车的电池充电管理是重要的一个环节。在硬件方面要求电池管理系统和充电机之间单独使用一路CAN总线,该CAN总线独立于动力系统控制之外。而现有的电池管理系统只有两路CAN接口,其中一路用于电池管理系统内部通讯,另一路用于和动力系统控制通讯,没有多余的CAN接口和充电机之间通讯,需要制定解决方案,包括电池管理控制箱结构、BMS系统硬件和充电机之间的硬件连接信号、电气配线等电池管理系统硬件的更改;而在软件方面,则要进行充电机与电池管理系统间通信协议的开发,包括与道路车辆控制系统的通信网络兼容,通信协议的物理层、数据链路层、数据帧格式遵循的规定;充电机和BMS对电压、电流和温度等参数的监测与设置等。 3电池管理系统的改进设计 3.1BMS系统硬件实现 本文所述系统采用专用的电池控制芯片LTC6802实现系统的分布式管理;重新设计电池的参数采集模块、均衡控制模块、数据处理模块、通讯模块、故障处理模块等;系统内部采用SPI总线进行数据和控制命令的传输,主控芯片通过CAN总线实现与整车控制器的通讯。(1)参数采集模块:LTC6802电压检测芯片可以对电池电压进行实时检测;有输入引脚专门用于温度传感器的输入;采用ACS758LCB-050B电流霍尔传感器进行电流检测,可采用直流、交流电流,并且强电侧与电子电路边具有很强的隔离作用,性能稳定。(2)均衡控制模块:若电池管理系统检测到的电池电压在正常范围内,系统根据设定的SOC估计算法对电池进行SOC估计,当电池组中出现电压异常时,控制系统就会根据设定的均衡算法进行均衡控制,由控制器LTC6802完成,通过对其控制字的写入,控制LTC6802引脚S的开关动作,实现均衡开关矩阵的控制。(3)数据处理模块:以单片机编程的模式进行数据处理。根据系统具有的功能分为若干子程序,包括:SOC估计、故障分析、信号监控、报警等。(4)通讯模块:采用CAN总线通讯协议。包括内部通讯和外部通讯,内部通讯对参数采集模块所采集的数据进行记录后传给数据处理模块,并将数据处理结果反馈给数据采集模块及故障处理模块;外部通讯通过CAN总线与PC机进行数据交互,使用户更直观的对BMS内部的数据进行监控及处理。(5)故障处理模块(保护电路):控制LTC6802的引脚对故障信息做出相应的处理,利用红绿二极管对于告警及保护信息进行光警报,并输出报警信息,自动控制调节充、放电或切断电路。 3.2BMS系统上位机软件实现 PC机通过CAN总线与下位机进行通讯。下位机的采集模块所采集上来的电压、电流、温度数据等上传给上位机,上位机对采集上来的数据进行保存、处理及显示。(1)上位机软件数据存储模块:由于电池组数据量比较大,监控数据的记录采用占用空间比较小的二进制流进行存储。XML提供了更强有力的数据存储和分析能力,而且XML极其简单,XML的简单使其易于在任何应用程序中读写数据。(2)上位机软件通讯模块:上位机与下位机之间采用CAN通讯,协议采用CAN协议2.0B扩展帧格式;通讯速率为100Kbps;物理层匹配电阻120Ω。上位机呼叫BMS并下发命令,BMS收到命令后返回响应信息。PC等待500ms后如尚未接收到BMS响应或接收响应信息错误,则认为本次通信过程失败。 4结语 电池管理系统的改进设计已在电池厂商、充电机厂商和电动汽车生产厂商中得到应用,当前研发的电池管理系统都已具有多路CAN接口(最少3个),充电机与电池管理系统通信协议已按统一标准进行了设计与测试,解决了电动汽车的充电问题,能够推进电动汽车的普及进程。 作者:王刃峰 单位:黑龙江农业工程职业学院 电动汽车论文:电动汽车故障诊断无线通信论文 目前,世界范围内都在推动电动汽车技术的研究与使用,但在电动汽车的使用过程中,由于其控制系统部分比传统汽车复杂,故障诊断需要综合电池、电机及整车的参数来进行综合判断,目前还依赖于有经验的工程师到现场进行诊断与维修,因此汽车故障诊断技术应用而生。文章详细阐述了一种集本地和远程诊断于一体的手持式故障诊断仪,该诊断仪参考了ISO和SAE的标准进行设计,可以对某些参数进行标定。 1故障诊断仪系统结构与功能 1.1结构 图1示出电动汽车用手持式故障诊断仪的系统架构图。由图1可以看出,该诊断仪的系统架构及工作方式为:手持式故障诊断仪通过CAN总线读取电动汽车ECU单元中的故障码,现场维修人员可以选择是否将该故障码通过无线网络发送给远程故障诊断服务器。如果选择不发送,现场人员则根据故障码对现场的故障进行诊断排查,故障排除后清除ECU单元中的故障码,如果选择远程故障诊断,现场维修人员需等待远程故障诊断服务器返回给现场维修人员的维修意见,从而指导现场人员的工作。 1.2功能 1.2.1本地和远程诊断功能 该诊断仪读取电动汽车ECU单元中的故障码,现场维修人员通过故障诊断仪的显示屏幕读取故障码,通过该故障码确定故障的部位或故障级别,对故障进行检查排除。同时将该故障码及故障处理方式通过无线网络远程发送给远程故障诊断服务器,用于指导其它远程故障诊断,同时清除ECU单元中的故障码。如果现场维修人员读取的故障码不能进行故障排除,可将该故障码上传至远程故障诊断服务器,远程故障诊断服务器将诊断数据库中对应于该故障码的诊断信息反馈给现场人员,现场人员通过该信息进行故障诊断。 1.2.2本地和远程标定功能 本地和远程标定功能类似于本地和远程故障诊断功能,当现场维修人员对一些参数进行标定时,可以通过手持式故障诊断仪的标定功能对电动汽车进行现场标定,如果对一些标定参数不能确定,可以请求远程故障诊断服务器进行远程标定协助。 2硬件系统架构 可以看出,该诊断仪的硬件电路设计,主要包括CPU控制与电路设计、CAN网络接口电路设计、可靠性保障电路设计及电源电路设计等。 手持式故障诊断仪通过电源电路给整车设备供电,并通过CAN网络接口读取ECU单元的故障码,该故障码可以通过USB接口进行存储,也可以通过无线通信模块发送给故障诊断服务器。 3软件系统架构 基于无线通信的电动汽车用手持式故障诊断仪的软件系统架构,包括手持式故障诊断仪与远程故障诊断服务器软件架构两部分。 可以看出,该诊断仪软件架构包括:读取和清除故障码、诊断数据库和软件升级等。其中软件和诊断数据库升级以及请求远程标定功能均需在无线通信功能使用的情况下才可以使用,否则该手持式故障诊断仪仅仅是由现场使用人员操作的一款诊断设备。 远程故障诊断服务器的软件系统为了配合手持式故障诊断仪的使用,主要包括:远程故障诊断、远程标定、手持式故障诊断仪诊断数据库升级、软件升级以及自身的数据库升级与更新。 软件系统的总流程,如图4所示。通过图4可以看出,该软件有诊断、升级及标定模式3种。这3种模式是互斥的关系,现场人员需根据具体情况对功能进行选择。 4结论 文章基于无线通信的电动汽车用手持式故障诊断仪的设计,实现了高效率的诊断和排除故障。该设计在提高工作效率的同时,大大缩短了维修人员的培训周期,由于其设计的先进性及功能的多样性,有利于节省电动汽车保养及维修方面的人力、物力及时间。 作者:于兰 李志平 辛明华 周能辉 单位:天津清源电动车辆有限责任公司 电动汽车论文:纯电动汽车设计论文 1驱动系统参数匹配 驱动系统是纯电动汽车的优秀,其基本特性参数的选配必须满足整车动力性能要求。通过计算,合理选择动力系统各部件的参数,并将其进行有效匹配,才能设计出高性能的纯电动汽车。 1.1电机最大功率计算 为满足纯电动汽车整车性能,通过3种方法计算电机最大功率Pnmax,即:根据汽车最高车速确定的功率即额定功率Pne;爬坡度确定的功率Pna;加速性能确定的功率Pnc。根据整车设计参数,可计算出上述3个功率值,取其中最大者作为电机最大功率选取参考值,即Pnmax≥maxPne,Pna,P[]nc。根据表1、2所给出的参数,由以上公式(1)—(3),计算求得Pne为22.64kW,在坡度为20°,以35km/h的车速爬大坡时,Pna为55.66kW,同时求得Pnc为45.78kW。因此,取Pna的值作为电机最大功率选取的参考值。 1.2电机功率与转矩选择 电机在工作时,其性能分为连续工作性能和短时工作性能。电机的额定值决定了其连续工作特性,短时工作特性是电机过载一定倍数之后的转矩功率特性。在电机转速与转矩选择时,通常以纯电动汽车的常规车速来确定电机的额定转速(电机通常运行的转速),再通过电机的额定功率和额定转速求出电机的额定转矩。 1.3电池组参数设计 动力电池是纯电动汽车唯一的动力源,其携带的总电量是整车动力性和续驶里程的基本保证。电池组的总电量与电池单体的容量和组合形式有关,而动力电池的单体电压和组合形式又直接决定了其为电机提供总电压的大小。动力电池参数匹配主要包括电池类型的选择、电池组电压和容量的选择。根据纯电动汽车对目标性能的要求,综合考虑整车所需的动力电池总电量、动力电池单体类型以及其组合形式后,计算确定动力电池单体数量。 2底盘系统设计 在纯电动汽车底盘系统中,动力系统需要重新架构,因此总布置方案改变较大。目前,电动汽车底盘设计主要运用2种方式,即:根据设计需求,在传统车平台基础上进行局部改制;开发“电动化、模块化、智能化、集成化”全新理念的底盘系统。本文采用的方式是基于原有车型平台进行局部改制。底盘系统中,大部分子系统的工作原理没有发生变化,改制后需对底盘及整车进行重新总布置,重新计算轴荷分配对悬架系统性能造成的影响,然后对悬架系统做出相应调整。 2.1电机、减速器布置 电机、减速器的布置在原发动机前舱布置的基础上进行,布置时应考虑如下几个因素(以下X、Y、Z方向为车辆坐标系坐标轴方向,即当车辆在水平路面上处于静止状态,坐标原点与质心重合,X轴平行于地面指向正前方,Y轴指向驾驶员右侧,Z轴通过汽车质心指向正上方):1)电机、减速器外轮廓距离左右纵梁的空间宽度应一致,以便于安装悬置;2)减速器输出轴中心线布置在满载前轮中心线附近,差速器输出轴与前轮中心连线尽量接近;3)减速器后部应与副车架、转向机构都留有安全距离;4)电机三相线进线与控制器出线方向位置相协调;5)半轴在YZ平面内与Y方向夹角,空载时应小于15°,满载时小于7°;6)电机布置位置应在整车满载条件下确定。确定减速器输出轴位置后,电机定位可绕减速器输出轴旋转,电机的轮廓上限不超过纵梁上平面,电机右侧为3相线接口,电机控制器放置于电机正上方;电机位于减速器右侧,如图2所示(以下示意图均是通过对各元件的简化建模后得到)。差速器中心平面相对XZ平面偏左200mm,电机减速器集成体外轮廓距左侧纵梁最小170mm,距右侧纵梁最小60mm。该设计方案中,根据电机减速器集成体的尺寸分布,将差速器中心平面布置与整车中心平面基本重合,左右半轴通过万向节将车轮与减速器的输出轴连接起来,在YZ平面上,左右半轴与前轮中心线的夹角相等,在核算半轴与前轮中心线夹角时计算一侧即可,如图4所示。装配时电机、减速器集成体与车架的连接点一共有3个,分别位于左侧纵梁、右侧纵梁、副车架。左侧纵梁悬置轴线平行于Y方向,限制X和Z方向运动;右侧纵梁悬置轴线平行于X方向,限制Y和Z向运动;副车架上的悬置轴线平行于Y方向,限制X和Z方向运动。 2.2前后舱元件布置 如上所述,将电机、减速器布置在原发动机前舱位置,同时DC/DC、电机控制器、空调压缩机等相应电气装置均布置在前舱。可利用各元件的外形尺寸将各元件简化为长方体模型进行布置,从车辆前舱上方往下俯视,如图5所示。原车的后舱容积约为0.43m3,将车载充电器、电源管理器、配电箱、直流空气开关布置在后排座椅背后,并且设计拱形支架,使其不影响备胎的放置,布置示意图如图7所示。同时,可设计一个大盖板,将这几个器件盖住,以达到从后面看车内美观的效果,后舱电器盖板采用塑料件制成,以减轻整车质量。 2.3动力电池布置 本设计将电池单体集中布置于一个电池包中,动力电池包中共布置了100个电池单体,包内电池单体总共分为6排,沿车辆X方向,前部3排电池卧放,后部3排电池立放,以保证其与后排座椅地板形状相统一,同时通过串联形式将所有单体进行连接,如图8所示。电池包采用无上盖结构,利用车身地板及四周安装板和加强板形成电池包的上盖。电池包外壳可采用钣金件折弯和焊接的工艺形成箱体,翻边形成安装板,可实现在安装孔定位时与车身地板的模具统一起来。同时,电池排布上充分利用车身地板下方空间,与车身地板的形状一致,以最大程度节省空间,为避开后轮摆臂安装座和后轮罩在电池包后部两边开有2个缺口,如图9所示。动力蓄电池布置在座椅地板下方,并且尽量保留了车身地板形状,该布置的电池包是车辆的最小离地间隙位置,如图10所示。该布置保证了驾乘人员安全,给货仓和备胎留下了一定的空间,同时还考虑了电池包整体快速更换原则,方便电池包的整体更换。该动力电池单体质量为3.1kg,电池单体共310kg,加上电池包壳体及加强等附件结构,电池包总质量约385kg。该布置后电池包重心位置距离前轴水平距离为1558mm,前、后轴轴荷比例分别为49.4%和50.6%,满足GB7258—2012中关于轴荷的要求。 3车身设计 纯电动汽车车身设计是整车设计的重点之一,其设计效果对整车性能(如续驶里程、加速时间、爬坡性能等)的影响显著。同时,车身必须达到足够的结构强度以及满足其他性能指标(如安全、耐久性、NVH、工艺等)。国内外对纯电动汽车车身设计研究较多,目前主要是应用多种轻量化材料,同时集成结构设计优化和先进制造技术及工艺等手段进行设计[8]。基于以上所述,本例中电池包安装在车身地板下方,其外壳设计及电池单体布置时尽量与车身地板的形状一致。同时,电池包布置时考虑了整体快换原则,根据设计需要及电动汽车相关安全规定,上车体可直接由原传统车平台提供,但原车身地板在结构上必须做出相应更改。 3.1更改因素 为满足要求,设计地板时考虑的因素如下:1)电池包安装于车身地板下方,根据电池实际布置,为达到电动汽车安全法规相关要求,需抬高地板高度;2)车身地板下方要根据电池包外壳的形状设计密封的加强梁,用于安装电池包,并且与电池包共同形成电池包空间;3)车身地板下方需焊接3个支撑杆,该支撑杆用于支撑电池包中部变形产生的载荷,同时也用于安装时的定位;4)车身地板上方需设计螺孔,用于安装中央通道盖板;5)设计中后排地板高度升至与前座椅安装支架一致,需在车身地板上重新设计凸台结构用于座椅安装;6)车辆地板结构发生变化,侧碰刚度发生变化,需重新校核,车身地板的承载能力同时也需要校核;7)新设计车身地板与周围钣金件的连接与原车不同,需重新设计。 3.2结构设计 根据以上设计需求,从车身底部右后边向上斜看改进后的车身地板结构如图12所示,其侧面剖视示意图如图13所示。图13中的台阶面从左至右依次表示:后排座椅安装面、后排座椅脚地板及前排座椅安装面、前排座椅脚地板。车身地板与电池包安装梁通过车身焊装构成车身的一部分,而中央通道盖板在整车装配线束后,再通过螺钉或螺栓固定在地板上,用于构成线束的通过空间。本例中由于车身地板在电池包的基础上进行了抬高和展平,使得后排座椅的H点与脚地板的垂直距离减小,从原车的400mm以上减少至250mm左右,但是仍然符合一般乘用车布置设计要求。座椅下方安装板展平后,重新设计了小的安装支架结构,使得坐垫底座轻微改动。本设计在适当的地方加强了车身地板设计刚度,以满足整车碰撞法规要求和承载要求。综上所述,前后舱、动力电池包及与车身地板之间的布置关系如图14所示。 4整车性能 改制后的纯电动汽车整车基本性能可通过理论计算求得。将以上计算选取的各项参数导入Matlab软件,并通过编程获得部分相关性能曲线,结果如图15—18所示。图15是不同车速电机需求功率曲线。可知,在整车运行过程中,电机的需求功率随整车车速变化,其大小随车速增加而增大。其中,车速为50km/h时,电机满足整车基本要求的需求功率为6.02kW;当车速为80km/h时,电机的需求功率达到13.41kW。图16所示是不同爬坡度的电机功率曲线。图16是在35km/h的车速匀速爬坡情况下获得,曲线反映出电机需求功率与爬坡度成正比例关系。在爬坡度为零时,电机功率为0.47kW;当爬坡度为14.05%(8°)时,电机功率为24.63kW;当爬坡度达到36.40%(20°)时,电机需求功率最大,达到55.66kW。图17是在电机额定功率、整车空载状态下,整车的百千米加速时间曲线。由图可见,车辆从原地起步加速至50km/h时,时间为5.66s;(50~80)km/h所用时间为6.16s;整车车速达到100km/h时,共用时为19.34s。图18是不同条件的加速度与时间的关系曲线。可以看出,车辆在实验质量-电机额定功率、车辆空载状态、车辆满载状态下,其起步加速度大小不同。在车辆起步时,加速度的值最大,图中3种条件下分别为2.63、2.41和0.84m/s2。在车辆起步后的一定车速范围内,加速度大小基本保持不变;当车速达到一定值后,加速度开始逐渐减小,最后变为零,此时车速达到最大。其他数据,如等速(60km/h)续驶里程大于260km,最小转弯半径小于11m,整车满载时最小离地间隙为147mm等。这些理论计算数据均达到了前期设计的性能目标要求。 5结束语 纯电动汽车在能源利用率、减少排放污染、降低噪声方面所具备的显著优势,对目前能源危机、环境污染问题均可起到有效缓解作用。本文针对基于传统汽车平台的纯电动汽车改制进行了重新设计,各总成布置合理,将选配的数据导入matlab程序获得了相应的车辆性能曲线。结果显示,所有性能数据能够满足本文所提出的整车目标性能要求,将为该纯电动汽车下一步整车优化提供有效参考。 作者:何勇彭忆强王子江王海单位:西华大学交通与汽车工程学院四川汽车工业股份有限公司新能源汽车研究院 电动汽车论文:电动汽车技术论文 一、旧技术体系的不适应性 汽车发展的历史表明,上个世纪前三十年曾经兴盛一时的电动汽车与燃油汽车的市场地位发生了逆转,燃油汽车后来居上成为欧美发达国家千万家庭的宠儿,电动汽车则沦为在特定封闭区域使用的专用工具。导致这一逆转的原因与当今电动汽车遇到的困难并无二致。近百年来,电动汽车技术虽然在电池、电机、电控等各个方面都有长足的发展,其根本技术架构却无大的改变。在此期间燃油汽车不仅自身技术日臻完美,与其相配套的道路、停车场、加油站等服务设施也日益完备。今日,正像“汽车社会”、“汽车文化”等学术用语所蕴含的那样,汽车(主要是燃油汽车)不仅已经成为现代社会的生活必需品,也被赋予了丰富的文化内涵。在此背景下如果无视电动汽车现存的诸多不便,奢望人们放弃燃油汽车改用电动汽车就等于要他放弃原有的生活习惯和价值观念,无异于让人弃用智能手机改用固定电话,让人弃液晶电视而改用黑白电视,其难度可想而知。因此,在发展电动汽车已经确立为国家战略的当下,重新谋定发展路线和发展策略应该成为当务之急。在我国这样一个汽车普及率不及美国的十分之一、三分之二的新车出售给初次购车者的发展中大国,电动汽车或许只有面向家庭的首辆车,也就是说能满足跨区域远程行驶需求才有出路。既然源于十九世纪的现行电动汽车技术架构无法满足这种需求,何不回到原点从零开始进行顶层设计,创造一个新的技术体系。 二、新技术体系探讨 在续航里程短、充电时间长这两个妨碍电动汽车远程行驶的关键障碍中,续航里程虽然受电池技术制约难以比肩燃油汽车,但续航150公里~200公里还不难实现。这个距离相当于在高速公路上驶过三四个服务区或大多数人日常行驶两三天的路程,只要电力耗尽时快速得到供给,驾驶电动汽车500公里一日往返、1000公里朝发夕至亦非难事。如此,快速电力供给就成为问题的焦点。既然沿用先开发出电动汽车而后为其配套电力供给体系的传统发展策略不能解决问题,那么运用一下逆向思维,先规划一个满足需求且容易实现的电力供给体系,然后再开发适应这一电力供给体系的电动汽车会怎样。出现总理所讲的“颠覆性技术”也未可知。说到快速电力供给,首先需要界定电力供给的快与慢。多年来,人们已经习惯于燃油汽车加油所需的数分钟时间,电动汽车的快速电力供给采用这一标准顺理成章。从物理学原理来看,现存的三种电动汽车电力供给方式中,快速充电相对来讲接近这个标准但也需数倍于加油耗时的30分钟(80%),普通充电所需的数小时可说是天壤之别,只有换电方式符合标准。有报道说特斯拉换电站一分半钟可以完成一次换电操作。自从曾经的明星换电运营商BetterPlace破产以来,支持换电的观点似乎已经销声匿迹。但是,既然特斯拉又开始换电了,事情看来尚存回旋余地。多数专家认为BetterPlace的换电方式一是换电站建设运营成本高,二是电池不能在多种车型间通用,使其最终走向破产。BetterPlace的失败说明它的换电方案和商业模式行不通,但是如果据此断定换电方式行不通特斯拉首先不会认同。达成一个既定目标从来都不止有一种方法,能否成功在于能否寻找到技术可行、经济合算的解决方案,将问题简单化的最有效手段莫过于“分解”。例如古代印刷书籍采用雕版印刷技术,一页印版雕成书页的内容布局、字的形状、大小无法更改,一部书的雕版需要具有高超技艺的雕刻工匠耗费大量时日,因而书籍昂贵。活字印刷技术普及之后,一套字模可以反复用来铸造铅字,而后随意排成印版,字模和铅字的通用性保证了印刷成本的低廉。如果说快速电力供给是电动汽车的必然选择,BetterPlace失败的主要原因是没有实现电池通用化,而将雕版上的字符分解为一个个铅字可以破解通用化难题,那么何不尝试一下将电动汽车的大箱电池组分解,代之以多个(比如说十个2kWh的)参照电动自行车锂电池标准的小箱电池。以小箱电池为基础可以构建一个简单的快速电力供给体系。只要电池体积和重量都适合人力搬动,而且借用电动自行车锂电池适合快速装拆的安装结构,换电作业就可以采用纯人工方式。从人工换电出发,继而将换电站的充电功能剥离出去,剩下的数个收纳电池的专用周转货架和两三个操作人员就能构成一个典型的简约换电站。接下来要做的是,将从各个换电站剥离出来的充电服务汇集到一个大型的储能电站,充分利用夜间电网的低谷电力为电池充电。最后用货运车辆在换电站与储能电站之间往返穿梭,为各个换电站运来充满的电池并带走放空的电池。在这样一个类似WI-FI无线局域网架构的电力供给体系中,如果说换电站好比WI-FI热点、储能电站好比无线路由器、货运车辆好比无线电波,一个个标准电池好比“无线电波”所携带的数字信号,那么电动汽车就相当于移动终端。可以预见,流通的商品从电转化为标准电池、消费者支付满电电池和空电电池之间的差价,上述电力供给体系各个利益相关方都能获得显而易见的经济收益。第一个受益者是电动汽车的购买者,不为电池付费却可以尽情享用别人提供的电,自然也就无需关心电池的价格寿命几何。电池制造者则不再因百来个“鸡肋”般的订单而苦恼,可以日复一日地生产同样的电池。电动汽车制造者不再为选用多大的电池而殚精竭虑,可以按自己的喜好灵活设计续航里程,只需考虑如何将所需个数的电池塞进车里。城市的管理者不必再为从哪里挤出充换电站的建设用地、为如何压迫小区物业放行充电桩安装、为可能到来的配电网增容改造而苦恼,只需将电动汽车的基础设施建设交给电力供给体系的运营者就万事大吉。电力供给体系的运营者的收益则更大。先是从“先有鸡还是先有蛋”的无休止口水官司中脱身,不说“鸡”也不说“蛋”,转而建造一个相当于自然界中“野生原鸡”进化地位的储能电站,先收获着电网峰谷电价差的利益,随着电动汽车拥有量的增加逐步转身为充电工厂,等到流通中标准电池寿命期来临梯级利用自然而然地发生,充电工厂再一次转化为储能电站。其次电力供给体系运营者不必烦恼换电站如何“建”只需筹划“搁”在哪里,只要能腾出几十平米的场地,加油站、公共停车场、居民小区、工厂商场都可以加入换电站的行列。 不仅如此,这些换电站的数量、换电站的地点和容量可以随时根据形势的发展任意调整。长远看,不仅这样的储能电站很容易与风力光伏电站相融合,如果将标准电池看作一个大的“充电宝”其应用领域甚至可以涵盖日常生活、生产的方方面面。有了电力供给体系和适合人工换电的小箱标准电池,接下来的课题就是能否将这些标准电池用于电动汽车的电源系统。其关键在于处理好三个问题:一是电池的安装位置,二是电池固定可靠便于快速更换安装结构,三是电池与电机之间的电气连接关系。对于采用一个大箱电池的电动汽车而言,考虑到车内空间和车辆重心、轴荷,其安装位置大多利用座椅下的空间安装在车辆下部中间位置。当采用多数个标准电池时,安装位置不仅可以在前后座椅下面还可以在引擎仓或者行李箱的边角处分布安装,设计者的选择自由度大大提高。若说电池安装结构,QB/T4428-2012《电动自行车用锂离子电池产品规格尺寸》所定电池外壳滑槽及配对的安装滑道是现成可用的,既安装可靠又方便插拔。至于电池与电机间的电气连接关系则需要多些文字加以说明。电动汽车以数个小箱标准电池为电源,除去上面所述种种以外还可为解决高电压触电风险、简化整车电池管理系统、简化电池热管理等电池相关问题创造机会。通常的电动汽车为在限制过大电流的条件下保证驱动电机的输出功率,单个大箱电池的工作电压多在300V以上。将电压分解给十个小箱标准电池,每个标准电池的电压就低于40V,处于安全电压范围内。如果不将这些电池串联一起而是分别经逆变器接入驱动电机,高电压的弊端就可以彻底根除。驱动电机可以相应地将定子绕组分解为十个分绕组,工作时各个分绕组产生的磁通势相叠加与原绕组相当。各个标准电池分别接入驱动电机还可以带来一个好处,电池均衡的对象不再是整个电源系统而转化为各个标准电池,所涉单体电池数量仅为整体电池的十分之一。更有意义的是,十个标准电池分别经逆变器接入具有十个分绕组的驱动电机,其功效相当于用十个小电机共同承担电动汽车的驱动。从理论上讲可以分别控制每个分绕组参与或者不参与驱动,利于电动汽车应对多种复杂工况。尤其是在电动汽车起步或者加速时确保全部分绕组参与驱动抑制大电流冲击,巡航行驶时控制各个分绕组逐次停歇方便相应的小电池散热,当某个分绕组或者为其供电的标准电池发生故障时其余分绕组继续工作就能避免电动汽车突然失速。 三、总结 总之,既然欠缺远途行驶能力是源于十九世纪的现行电动汽车技术架构的系统性缺陷,那么基于现有电池技术构建新的、技术可行经济合算的、涵盖电力供应和电源及驱动系统的电动汽车技术架构,或许是化解电动汽车诸多难题的有效路径。 作者:庄森 禹茜 单位:郑州大学 电动汽车论文:电动汽车产业经济论文 一、发展规律 1.环境可承载规律。 决定汽车产业的发展规律中环境的可承载规律也影响重大。随着现在各大城市的污染逐步加深,越来越多的人开始将环境恶化的原因归结到汽车的使用上。因此,必须找到一种低污染或零污染的交通工具,这样才能解决实质问题。 2.技术推进规律。 电动汽车作为新一代的交通工具其技术组成不仅包含了原有的机械技术、驱动技术和控制技术,还使用了最新的电力电子技术和信息技术等高端科技,这些技术的全面发展是推动电动汽车产业化的重要因素,并且为其发展打下基础。 3.市场拉动规律。 每一个产业的发展都离不开产品的实际使用价值,只有产品的使用价值得到认可才能够促进产品的再生产,而产品的使用价值是需要通过销售市场来体现的,任何一个产业都会遵循这个规律。当今世界经济全球化的浪潮高涨,想要推动电动汽车的产业化发展必须要注重对其市场的培育和开发。 二、与我国国情相结合 我国的国情有着非常明显的区别于他国的特点,具体表现在:人口数量大、人均资源量小、经济增长方式以粗放型为主、市场体系尚不完善、相关法规尚不健全等。电动汽车的产业化发展要做到主动与我国的国情相结合,改变以往被动适应的固有方式,让产业和经济两方面和谐发展,以科学的发展理念为指导,依照国情制定合理的产业化途径。 1.与我国能源现状相结合。 随着近些年我国汽车保有量的迅速增长,年均石油进口量不断上升,汽车燃油消耗量逐年增加,发展电动汽车产业首先要解决能源消费结构的问题,缓解我国的能源危机,保证能源的安全稳定。 2.与我国环境现状相结合。 新时期越来越多的人已经注意到了人与自然和谐发展对人类的重要性。进行产业化的电动汽车发展过程要注重其与环境的适应能力和相互融洽程度,适应我国的环境特点,发展零排放的低能耗工程。 3.与我国汽车工业的技术水平相结合。 面对目前我国汽车技术依旧没有实现完全的自主知识产权的国情,电动汽车产业在发展之初,要牢牢把握住各国均处于发展初级阶段的情况,积极地加大研究投入,让产业化带动我国的电动汽车技术走在世界的前列,增强我国的汽车工业国际竞争力。 4.与我国汽车市场现状相结合。 近10年,我国汽车产业呈现狂飙式发展,汽车销量从2001年占全球4.3%,到2010年攀升至23.5%,成为全球第一汽车生产和消费大国。未来10年我国汽车将进入第二个高速增长期,我国将逐渐步入“汽车社会”,迎来汽车消费大众化的时代。据专家预计,至2015年国内汽车的产能将达到3800万辆,消费量将达到3000万辆,我国汽车消费将占全球汽车总消费的25%左右。这为电动汽车产业发展提供了巨大的市场需求。电动汽车产业在开始发展之初,认清我国汽车市场的现状和经济规律,充分利用汽车市场的竞争机制,减少国家政策对市场竞争的过度干预,在短期内促进电动汽车产业按照市场规律得到最快发展。 5.与我国汽车法律法规体系相结合。 因此,在实际操作中要从社会的角度出发,在维护汽车产业利益的同时努力把产业的附加影响降到最低。促进我国汽车产业相关法律体系进一步完善。从政策层面看,我国已经将新能源汽车列入战略性新兴产业,国家颁布实施的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》提出,2020年中国将构建起支撑电动汽车大规模产业化的关键零部件产业体系,这必将为促进我国整个电动汽车产业健康发展奠定坚实基础。 三、与国际电动汽车产业接轨 为了发展汽车工业常常需要通过市场来换取技术,中国市场的发展受制于别国的先进技术。因此在电动汽车产业发展之初,应当积极投入电动汽车技术的研发,争取在世界上取得超前的地位,从以下几个方面做好相应的工作。 1.以技术研发为基础。 首先,要将优秀技术作为追求的主要目标和研究投入的主要方向。只有掌握了产业的优秀技术才能够真正掌握产业的“命脉”,实现产业链的水平分工,给产业的进一步发展提供充足的动力。 2.注重调整汽车产业结构。 将结构调整贯穿于电动汽车产业发展的始终,在产业化发展的全过程中,要注意到产业结构的调整和优化问题,政府部门不要将注意力集中在劳动密集型和资本密集型的产业上,而是多关注高科技的优秀产品和技术,通过充分的思考来指导产业的健康发展。 3.积极进行产业转移。 产业化的发展不仅需要全球的资源,更需要全球的市场。从国内外环境看,国际汽车产业呈现由汽车制造向汽车研发转移的趋势。我国作为新兴国家的代表,将从电动汽车产业研发转移中获取更多机会。我们需要适时地制定出产业发展的规律和策略,不失时机地走“引进来、走出去”的特色发展道路。 四、市场经济体制下推动电动汽车产业发展的措施 1.必须坚持“两条腿走路”的方针。 对于未来电动汽车产业的发展,必须采取一定的措施和制度,也要结合中国国情,从实际出发,必须坚持“两条腿走路,双管齐下,两手抓、两手都要硬”的方针。一方面,要以空前的热情和努力大力推动电动汽车产业发展;另一方面,高度重视传统汽车的技术进步和技术升级。 2.加快优秀部件的技术研发力度,尽快掌握优秀技术。 政府应以更大的力度支持电动汽车的技术开发,毫不放松地紧跟世界前沿技术,巩固己有的优势地位,加大科研的力度,走一条“吸收-引进-创新”的道路,形成国内电动汽车优秀技术,防止产业发展在技术上受制于人。 3.培育国内消费市场,提高消费者成熟度。 促进电动汽车消费的关键是降低产品价格。从汽车市场看,我国已经是世界上汽车产业发展潜力最大的地区之一,目前北京、成都等5个城市的汽车保有量超过200万辆,巨大的消费潜力是我国电动汽车产业不断发展的基本保证。推广电动汽车需培育国内消费市场,电动汽车只有在消费者的广泛使用中才能不断得到改进,其社会效益也才能得到体现。 五、结语 纵观电动汽车行业的发展,电动汽车的发展已不单单是在汽车行业内部的经济发展,而是上升到了国家战略高度,它的发展也将带来一场低碳环保的技术革命和创新。所以我们应该合理应用各方面的推动力量,最大限度的发挥国家政策和市场的巨大推动力,不断的革新电动汽车技术,满足市场的新需求,优化产业的资源合理利用,促进电动汽车产业良性发展。 作者:干波单位:西南财经大学 电动汽车论文:电动汽车热泵空调管理论文 摘要: 介绍研制的电动汽车热泵空调系统及其配用的双工作腔滑片压缩机的性能,依据测试样式机的试验结果分析了转速对该空调系统制冷量、输入功率及COP等性能的影响。若轿车顶盖全部布满太阳电池,所产生的电能约为225W,可以使空调系统的制冷量增加8%左右,同时还能降低汽车空调冷负荷的峰值。 关键词:汽车空调;热泵;太阳能 0引言 现代流行的燃油汽车不仅消耗大量的石油资源,而且还严重污染大气环境,危害人类健康。据统计排放到大气的污染物中,汽车的废气(主要是氮氧化物、碳氧化物及碳氢化合物等)约占42%。鉴于此,许多国家政府通过立法逐步限制这种高污染产品。电动汽车具有无任何排泄物、不污染环境、低噪声及节省石油资源等特点,再次引起全世界的广泛关注。世界汽车工业发达国家都投入大量的人力、物力进行电动汽车开发和研制,取得了大量的成果,一批批先进的电动汽车不断面市,有的已形成商业化规模生产。与燃油汽车一样,电动汽车也要创造一个舒适的驾驶和乘座环境,即要配备相应的空调系统,提高其中舒适性和竞争力。在开发和研制电动汽车同时,也对配套的空调系统进行了开发与研制。热电空调系统因效率太低而无法被电动汽车所接受[1]。采用直流电动机驱动蒸汽压缩制冷系统的电动货车空调系统的试验结果表明,其性能与普通燃油汽车空调系统基本相当[2]。90年代初又对采用环保制冷剂的电动货车空调系统进行了试验研究[3]、[4]。 我国也制定了电动汽车的研究与开发计划,并正在逐步实施。本课题组对电动汽车配套的空调系统进行研制,开悄磁直流无刷电机直接驱动旋转压缩机的电动汽车热泵空调系统,本文介绍该系统及对其所进行的试验研究。 将太阳电池布满整个车顶可以起到两个作用;一是给电动汽车空调系统提供部分能量,使其取自车载蓄电装置的动力减少;二是可将电动汽车所需冷量的峰值减少40%[5],从而使空调系统取自蓄电装置的动力进一步减少。根据Sekurit公司太阳能盖板的产品介绍,20组100mm×100mm单晶硅电太阳电池在完全曝晒时可产生25W的电能,对于小型轿车有1.81m2(19.5ft2)车顶面积[6],这个空间安装的光电池在完全曝晒时能产生大约225W的电能。这种方案非常适合电动汽车使用,因为它在不加大车载蓄电装置容量的条件下,使电动车的有效行驶距离增加。本文也对太阳电池在电动汽车空调系统中的应用进行探讨。 1电动汽车热泵空调系统 电动汽车热泵空调系统的工作原理如图1所示,压缩机由直流无刷电机通过皮带驱动,空调系统的制热/制冷运行方式由四通换向阀转换,实线箭头表示制冷运行方式,这时向车室内吹冷气,使车内降温冷却;虚线箭头表示制热运行方式,这时向车内吹热风使车内升温加热或对挡风玻璃除雾/霜。通过感受车室温度,逆变器调制电动机电源的脉冲宽度来控制压缩机转速的大小,从而改变空调系统的冷(热)量大小,以满足各种环境条件下车室的舒适性及除雾/霜要求。从原理上讲,该系统与普通的热泵空调并无区别,但由于该空调系统是用于电动汽车这一特殊场合,该系统所用的主要部件都有其特殊性。为此,我们配套开发了双工作腔滑片压缩机,专门制作直流无刷电动机和逆变器控制系统。 1.压缩机2.驱动电机3.逆变器4.车室温度传感器 5.平行流换热器(车外单元)6.四通换向阀7.轴流风阀 8.膨胀阀9.平等流换热器(车内单元)10.离心风扇 11.制热工作方式12.制冷式方式 图1电动汽车热泵空调系统 Fig.1Heatpumpairconditioningsystemforelectricvehicle 专门研制的双工作腔滑片压缩机的结构原理如图2所示,圆形转子同心地安装在扁圆形气缸内,五个滑片置于转子上开设的槽中并能来回滑动,原动机驱动转子转动时,滑片靠离心力被甩出,紧贴在气缸内表面上,在气缸内腔分隔成若干个随转子转角变化其容积的小空间(称为基元),随着转子转动,基元容积的大小周期性变化,从而完成了气体的吸入、压缩、排出等工作过程。该压缩机具有以下特点: 1.气缸2.转子3.滑片4.吸气口5.排气阀 图2双工作腔滑片压缩机 Fig.2Schematicviewofvanecompressorwithdouble-actingchambers 1)结构简单,零部件少,加工与装配容易实现。 2)运转平稳。由于无偏心转动零部件,动力平衡性能好,尤其在高转速运动时振动和噪声很小。 3)起动冲击小。滑片在起动时逐步伸出,静摩擦转矩小,因而起动转矩缓慢上升,减少了起动冲击。 4)效率高。由于没有吸气阀,余隙容积小且余隙膨胀不直接影响吸气基元,因而使吸气损失减少,容积效率提高。 5)体积小,重量轻,便于狭窄空间安装,因而比较适合汽车空调使用。 6)压缩机每转完成两次吸、排气,输气量大且脉动性小。 表1列出了所研制双工作腔滑片压缩机的主要尺寸,图3为它与电装(Denso)公司容量相同的汽车空调用涡旋压缩机制COP[4]比较,从图中可以看出:转速低于2500r/min时,涡旋压缩机的COP低于双工作腔滑片压缩机,这主要是由于涡旋压缩机的内泄漏间隙比较长,低转速时其内泄漏量较大的缘故;转速高于2500r/min时,涡旋压缩机的COP则高于双工作腔滑片压缩机,但高出的幅度并不很大,这主要是因为双工作腔滑片压缩机随转速的升高摩擦功率增加比较快的缘故。考虑到其它因素:如加工简单、高转速下的振动和噪声很小、起动冲击小等,双工作腔滑片压缩机是适合电动汽车空调系统使用的压缩机。涡旋压缩机虽然也有优良的性能,但对加工和装配等的要求都比较高,国产设备还不能完全满足其技术要求。 2试验装置与测试条件 研制的电动汽车热泵空调样机在按照国际标准建造的全自动汽车空调系统试验装置上进行了测试,主测采用蒸发器侧进出口空气焓差法,辅测采用冷凝器侧液体制冷剂流量计法。测试时,主辅测制冷量偏差应小于5%,并以主测数据为准。试验方法及数据处理均依据中国汽车行业标准QC/T72.1-93《汽车空调制冷装置性能要求》和QC/T72.2-93《汽车空调制冷装置试验方法》,所有测试所用仪表均符合QC/T72.2-93的规定。 由于压缩机由直流电机直接驱动电机的转速就可连续改变压缩机的转速,厂商的测试工况,试验中压缩机转速分别1000、2000及3000r/min;工质采用条件为:蒸发器侧干球温度(27±0.5)(19.5±0.5)℃,冷凝器侧干球温度(35±0.5)℃。样机的试验结果整理成如图4~6所示的性能曲线,这些曲线未计入太阳电池所产生的能量。 图6示出了空调系统的COP随转速的变化,从图中可以看出;转速较低(<1500r/min时,COP随转速的增加有较快地增长,当转速增长到一定程度(>2000r/min)后,COP随转速增加而定不变,这说明低转速时,转速的增加可使压的密封效果得到很大改善,致使制冷量速度较快,高转速时,压缩机的内泄漏再增加转速已使密封效果改善不大,所以长速度趋于稳定,而压缩机制输入功却一直比较稳定速度的增长。 作者研制的电动汽车空调系统与目前正在使用的燃油汽车空调系统(用斜盘压缩机)的性能比较如图6所示。电动汽车空调系统的COP在转速较低时(<1500r/min)略低于燃油汽车空调系统,而在高转速时(>2000r/min)却明显于燃油汽车空调系统。这主要由于斜盘压缩机工作腔的密封性能较好且几乎不受转速的影响,而滑片压缩机的工作腔密封性能受转速的影响较大,转速升高可以明显改善其工作腔密封性能。压缩机由独立电机驱动后,其转速不再受汽车动力机的影响,可以恒定在较高的转速下运转。因此带双工作腔滑片压缩机的热泵空调系统的性能优于现有的燃油汽车空调系统,能够满足电动汽车空调的。 4太阳能的应用 将电动汽车整个车顶布满太阳电池,所产生的电能使电动汽车空调系统制冷量增加的情况见表电能使电动汽车空调系统制冷量增加的情况见表2。表2中制冷量增加量是用光电池产生的电能乘以各转速下空调系统COP所得的结果,相对增加量为制冷量增加量与不利用太阳能时空调系统制冷量的比值。从表中可以看出,利用太阳能可使空调系统制冷量增加200W以上,且转速较高时的增幅较大,这是由于空调系统低转速时的COP较低、高转速时势COP较高的缘故;制冷量的相对增加量为6%~27%,且COP越低(对应的转速也低),增加的效果越明显。电动汽车空调系统采用独立电动机驱动后,压缩机转速不再受怠速的影响,可以稳定COP较高的转速(约为2500r/min)下工作,这时,可以增加制冷量350W以上,相对增加量约为8%,大家知道,汽车在太阳下曝晒时空调系统的冷负荷最大,当车顶布满光电池后,这时不仅能最大限度地产生电能,而且可以有效地阻止太阳辐射热通过车顶进入车室内,使保持车室舒适所需的冷量大幅度降低,从而使空调系统消耗蓄电装置的电能降低。总之,利用太阳能可以有效地减少空调系统取自车载蓄电装置的动力,增加电动汽车的有效行驶距离。 5发展展望 车载蓄电池提供的直流电是电动汽车唯一的动力源且很有限,辅助设备消耗的电力减少了电动汽车的行驶蹁,开发高效的电动汽车空调系统乃是电动汽车在商业上能够被接受的关键一步。压缩机和电动机做成共用主轴的封闭结构后不仅能大幅度提高效率,而且还可以杜绝制冷剂的泄漏、安装更加灵活;直流电驱动又使压缩机采用封闭结构成为可能,因此,高效节能将决定电动汽车空调未来的发展,采用封闭压缩机是未来电动汽车空调不可逆转的趋势。我国目前作为汽车空调的制冷工质,发达国家已于1996年1月1日全部采用对臭氧层安全的R-134a,但R-134a的温室效应系数较大,在不久的将来还可能会被更符合环保要求的制冷工质所取代,不管制冷工质如何变化,电动汽车空调必须符合环保要求的这一发展趋势将不会改变。采用人工智能技术开发先进的传感-控制系统,使创造的车室环境更加符合人体皮肤的感觉,进一步提高舒适性,也是电动汽车空调未来的发展方向。随着太阳电池效率提高和成本降低,其在电动汽车空调系统中的应用会成为可能,并且会逐步得到普及。 6结论 从以上分析可以看出,作者面向电动汽车开发的热泵空调系统具有良好的性能,适合电动汽车使用。分析样机试验结果得出以下结论: 1)空调系统的制冷量/制热量、输入功率随转速增加基本呈线性增长关系;空调系统的COP在转速较低时随转速增加有较快的增长,而在转速较高时,则受转速的影响较小。 2)所开发的双工作腔滑片压缩机,低转速时的COP高于容量相同的涡旋压缩机,而高转速时的COP低于涡旋压缩机,但所低出的幅度并不很大。综合考虑性能、加工及安装等因素,双工作腔滑片压缩机是比较适合电动汽车空调系统使用的压缩机。 3)与目前使用的燃油汽车空调系统相比,电动汽车空调系统的低速性能略差,但它却具有较好的高速性能。 4)若轿车顶盖全部布满太阳电池,所产生的电能约为225W,可以使空调系统的制冷量增加8%左右,同时还能降低汽车空调冷负荷的峰值。 致谢:广东省电动汽车实验专门为本项目研制驱动电机,并指导电控系统的设计;试验得到广州豪华汽车空调器有限公司质检科的支持和配合,在此一并致谢。 电动汽车论文:电动汽车制动能量管理论文 摘要:电动汽车的驱动电机运行在再生发电状态时,既可以提供制动力,又可以给电池充电回收车体动能,从而延长电动车续驶里程。对制动模式进行了分类,并详细探讨了中轻度刹车时制动能量回收的机制和影响因素。提出了制动能量回收的最优控制策略,给出了仿真模型及结果,最后基于仿真模型及XL型纯电动车对控制算法的效果进行了评价。 关键词:制动能量回收电动汽车镍氢电池Simulink模型 电动汽车(EV)的研究是在环境保护问题及能源问题日益受到关注的情况下兴起的。在EV性能提高并逐步迈向产业化的过程中,提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的两个问题。尽管蓄电池技术有了长足进步,但由于受安全性、经济性等因素的制约,近期不会有大的突破。因此如何提高EV能量利用率是一个非常关键的问题。 制动能量回收问题对于提高EV的能量利用率具有重要意义。电动汽车采用电制动时,驱动电机运行在发电状态,将汽车的部分动能回馈给蓄电池以对其充电,对延长电动汽车的行驶距离是至关重要的。国外有关研究表明,在存在较频繁的制动与起动的城市工况运行条件下,有效地回收制动能量,可使电动汽车的行驶距离延长百分之十到百分之三十。 目前国内关于制动能量回收的研究还处在初级阶段。制动能量回收要综合考虑汽车动力学特性、电机发电特性、电池安全保证与充电特性等多方面的问题。研制一种既具有实际效用、又符合司机操作习惯的系统是有一定难度的。本文对上述问题作了一些积极的探索,并得出了一些有益的结论。 1制动模式 电动汽车制动可分为以下三种模式,对不同情况应采用不同的控制策略。 1.1急刹车 急刹车对应于制动加速度大于2m/s2的过程。出于安全性方面的考虑,急刹车应以机械为主,电刹车同时作用。在急刹车时,可根据初始速度的不同,由车上ABS控制提供相应的机械制动力。 1.2中轻度刹车 中轻度刹车对应于汽车在正常工况下的制动过程,可分为减速过程与停止过程。电刹车负责减速过程,停止过程由机械刹车完成。两种刹车的切换点由电机发电特性确定。 1.3汽车长下坡时的刹车 汽车长下坡一般发生在盘山公路下缓坡时。在制动力要求不大时,可完全由电刹车提供。其充电特点表现为回馈电流较小但充电时间较长。限制因素主要为电池的最大可充电时间。 由于电动汽车主要工作在城市工况下,所以本文将研究重点放在中轻度电刹车上。 2制动能量回收的约束条件 实用的能量回收系统应满足以下要求: (1)满足刹车的安全要求,符合驾驶员的刹车习惯。 刹车过程中,对安全的要求是第一位的。需要找到电刹车和机械刹车的最佳覆盖区间,在确保安全的前提下,尽可能多地回收能量。具有能量回收系统的电动汽车的刹车过程应尽可能地与传统的刹车过程近似,这将保证在实际应用中,系统有吸引力,可以为大众所接受。 (2)考虑驱动电机的发电工作特性和输出能力。 电动汽车中常用的是永磁直流电机或感应异步电机,应针对不同的电机的发电效率特性,采取相应的控制手段。 (3)确保电池组在充电过程中的安全,防止过充。 电动汽车中常用的电池为镍氢电池、锂电池和铅酸电池。充电时,避免因充电电流过大或充电时间过长而损害电池。 由以上分析可得能量回收的约束条件: (1)根据电池放电深度的不同,电池可接受的最大充电电流。 (2)电池可接受的最大充电时间。 (3)能量回收停止时电机的转速及与此相对应的充电电流值。 本项目原型车为XL型纯电动车,驱动采用异步交流电机,额定功率为20kW,峰值功率为60kW,额定转矩为53Nm,峰值转矩为290Nm,持续输出三倍额定转矩时间不小于30s,额定转速为3600r/min,最高转速为9000r/min。蓄电池采用24节100Ah镍氢电池,其瞬时充电电流可达1.5C(C为电池放电倍率),即150A。在充电电流为0.5C时,可持续安全充电。实验表明,在电机转速为500r/min时,充电电流小于6A。可设此点为电刹车与机械刹车的切换点。 3制动能量回收控制算法 3.1制动过程分析 经推导可得,一次刹车回收能量E=K1K2K3(ΔW-FfS)。 特定刹车过程中,车体动能衰减ΔW为定值。特定车型的机械传动效率K1和滚动摩擦力Ff基本上是固定的。对蓄电池来说,制动能量回收对应于短时间(不超过20s)、大电流(可达100A)充电,因此能量回收约束条件(2)可忽略,充电效率K3也可认为恒定。对于电机来说,在制动过程中,其发电效率K2随转速和转矩的变化而变化。制动距离S取决于制动力的大小和制动时间的长短。 由以上分析可知,如果电池状态(包括放电深度、初始充电电流强度)允许,回收能量只与发电机发电效率和刹车距离有关。在满足制动时间要求的前提下,通过调节电机制动转矩可以控制电机转速。 3.2控制算法 控制策略可描述为:在满足刹车要求的情况下(由中轻度刹车档位决定),根据能量回收约束条件(1)和(3)的不同值,确定最优制动力,使回收的能量达到最大,即电流对时间的积分达到最大。为了与平常的刹车习惯相符合,令制动力随刹车时间呈线性增长,即Fj=Fo+Kt。问题转换为寻找最优的制动力初值Fo和制动力增长系数K。 我国常用的轿车循环25工况规定,汽车最高速度不超过60km/h,加速度变化范围为-1.5m/s2~1.5m/s2。为了体现城市工况下汽车制动的典型性,同时保证安全性和平稳性,考察如下制动过程:电制动初始速度为60km/h(对应电机转速为4500r/min),电制动结束速度为5.4km/h(对应电机转速为500r/min),要求加速度的绝对值小于2m/s2,速度曲线尽量平滑。中度档位刹车时规定制动时间为8s~12s,轻度档位刹车时规定制动时间为12s~18s。下面只讨论中度档位刹车情况,轻度档位刹车情况与之类似。 镍氢电池(100Ah)在常温以0.5C放电时,电池单体电压变化范围为12~15V,但电池主要工作于平台段,即12.2~13V。为讨论问题方便,认为电池单体端电压为12.5V,总电压等于300V。据此假设,计算所得的充电电流误差不超过6%。 电机在不同的转速与转矩运行时,实测的效率曲线类似指数函数。为了处理方便,可将效率曲线分三段线性拟合成如下函数(拟合误差不超过5%,其中n为电机瞬时转速): 与此相对应,可将制动过程分成三个阶段: 第一阶段:电机转速变化范围为4500r/min~3600r/min,电机发电效率为0.9,要求制动时间t1≤3s。 取制动转矩为60Nm,即F0=1860N,K=20,可得t1=2.62s,平均加速度约为-1.29m/s2。计算可知,充电电流I单调减小,IMax=It=0=75.75A。 第二阶段:电机转速变化范围为3600r/min~1500r/min,电机的发电效率变化范围为0.9~0.82,要求制动时间t2≤5s。 此时问题归结为在约束条件下的最优控制问题。经仿真计算可知,回收能量值随F0、K的增加而单调增加,并且主要由F0决定。当F0较小时,K的变化对制动时间的影响较大。由于电机可运行在三倍过载(140Nm)的情况下,可得最大制动力为4300N。当F0=4300N、K=30时,回收能量取最大值,为274.3(单位:安秒/As),平均加速度为-2.83m/s2。为了满足刹车平稳性的要求,取F0=2300N、K=50。制动时间为4.71s,此时回收能量为262.8As,较最大值减少4.2%,而平均加速度为-1.68m/s2,仅为最大值的59.3%。此阶段充电电流最大值为76.9A。为了准确描述能量回收的效果;引入了一个新的单位“安秒/As”(即时间以秒为单位对电流的积分)来衡量能量的大小。 第三阶段:电机转速变化范围为1500r/min~500r/min,电机的发电效率变化范围为0.82~0.6,要求制动时间t3≤2s。 仿照第二阶段的分析方法可得,取F0=3000N、K=30时,制动时间为1.88s,回收能量为42.1As,平均加速度为-2.01m/s2。此时回收能量较最大值减少2.3%,而平均加速度为最大值的74.1%,此阶段充电电流最大值为35.9A。 4仿真模型及结果 根据汽车动力学理论并结合其它相关方程可得仿真模型: 驱动力合力:Ft=Ff+Fj+Fi+Fw 其中,Ft为作用于车轮上的驱动力合力,Ff为滚动摩擦力,Fj为加速阻力,Fi为坡度阻力,Fw为空气阻力。在城市工况下,Fi和Fw可忽略。 其中,车体质量为M,瞬时车速为V,制动初始车速为V0,电制动结束时车速为V1,充电电流为I,电池端电压为U。其它符号含义与前相同。 在Simulink环境下建立仿真模型,可得电机转速曲线如图1所示,充电电流曲线如图2所示,回收能量曲线如图3所示。 5制动能量回收控制算法功效的评价 以初始速度为60km/h的电制动典型过程为例,经仿真计算可得,回收能量占车体总动能的65.4%,其余的34.6%为机械刹车和电刹车过程中的损耗。以我国轿车25循环工况为例,考虑到摩擦阻力及各部分效率的问题,回收能量占总耗能的23.3%。 实验证明,本文提出的制动能量回收控制策略是简洁有效的。在典型城市工况下,配备能量回收系统的XL型纯电动轿车运行可靠,可以延长续驶里程10%以上。 6其它相关问题的讨论 锂电池由于比能量高,也是EV常用的动力源。实验证明国内研制的锂电池瞬时(20s)充电电流上限可达1C,对常用的80Ah锂电池而言,其最大充电电流为80A左右。但是出于安全方面的考虑,如果把制动能量回收系统用于锂电池系统,需要严格的限流措施或将电刹车与机械刹车同时作用。 制动能量回收的另一种情况是汽车下长缓坡。我国规定城市道路坡度不超过8%,在此条件下,如果EV下坡速度为30km/h(n=2200r/min,效率=0.847),则制动充电电流为37.6A,对镍氢电池来说不到0.4C,可以安全地持续充电。 尽管本课题针对纯电动车,但由于混合动力车与纯电动车的能量回收规律相似,因此以上讨论同样适用于各种混合动力车,主要区别在于电池放电倍率大小不同。 电动汽车论文:电动汽车应用管理论文 这种电力电子系统的两个特征是压接技术和机械高度集成化,这两者都是混合多动力电动汽车的里程碑技术。 2004年5月25日,纽论堡--来自于赛米控为混合动力和电动汽车开发的优化模块SKAITM,由于其特殊的压接技术以及机械集成度,满足了汽车工业的高可靠性需求。就产品性能而言,和以前开发的产品相比SKAI™模块取得了长足的进步。 SKAI™是一个三相逆变模块,用于将直流电源(来自于燃料电池)转变成交流电源(供给电机)并可附带能量回馈电路。该系统含集成的DSP控制器,驱动和保护电路,直流稳压电容,半导体,绝缘体,传感器,液体冷却回路以及和汽车通信的CAN总线接口。 该功率电子模块包含两种拓扑结构。其一IGBT模块设计有600V/1200V,500A/400A规格的输出能力,适合50~200KW功率的电机,而第二种拓扑MOSFET模块设计有75V/100V/150V,700A/600A/500A规格的输出能力,适合3~20KW功率的电机。 SKAI™是赛米控在其以往主要用于汽车领域的专利压接技术--SKiiP 技术的基础上发展起来的。事实上,得益于其SKiiP 技术,赛米控享誉电池汽车的功率电子系统专业供应商的殊荣已有十余年的历史,特别是在叉车领域中。这种用于所有电气接触和热接触上的压接技术,能延长产品寿命并提高温度循环能力。与焊接不同,压接技术对冲击、震动以及高环境温度不敏感,并能确保热直接扩散到散热器。“正是这种压接技术帮助我们在汽车工业立稳了脚跟”,赛米控国际营销/市场总监PeterFrey先生说道,“它为高要求,低成本,安全第一的汽车工业提供了服务保障”。 SKiiP 技术早已使用在很多电动汽车上,如OpelZafira,BMWE1,FordThink(其前身为Pivco),FiatSeicentoElettra,DaimlerChryslerA-Class,AudiDuo,混合动力公交工程,VWPowerGolf,ChryslerEpic。除了混合动力汽车和燃料电池汽车外,SKiiP 技术在叉车、平板传输带,社区汽车以及拖拉机上都得到广泛应用。 就赛米控产品策略的背景,PeterFrey先生表示:“对我们而言,如今内燃机最具潜能的替代品就是混合动力电动汽车和氢燃料电池汽车。这种想法事实上在19世纪就业已存在,出而非新近才出现。“燃料电池电动引擎不产生有害的排放物,噪音低,能量利用效率高。如此多的优点使得我们在该领域进行研究和开发的时候始终保持着昂扬的激情。” 电动汽车论文:电动汽车锰酸锂电池寿命的研究 本文作者:曹建华 高大威 宣智渊 魏解元 单位: 清华大学汽车工程系 前言 作为混合动力车辆的车载能源,锂离子电池的性能是车辆重要的参数之一。混合动力城市客车对于电池的要求很高,因其起停和加减速工况占总工况的很大一部分,电池工作电流区间跨度大,且电流变化率也非常大,这无疑会缩短电池寿命;而混合动力城市客车行驶特性则要求电池具有良好的寿命,以保证其经济效益。所以,对于车用电池使用寿命的研究很有现实意义。国内外学者对于混合动力车用电池寿命的研究主要在两个方面:一是锂离子电池循环寿命测试,包括分析影响电池寿命的因素等[1-4];二是电池寿命预测模型的建立[5-6]。研究结果显示,锂离子电池在55℃的环境下存储之后容量衰减加剧,表明高温下的工况测试对电池寿命的影响更大[7]。目前对锂离子电池的研究更多的是围绕单体电池进行的,而对单体电池成组之后的寿命研究较少。但电池成组对电池寿命有一定的影响,比如本来能够充满的单体电池成组后只能充入单体电池容量的95%[8]。本文中根据北京市混合动力城市客车的实际运行数据提取出一个电池充放电循环,作为电池使用寿命试验研究的工况,然后进行电池循环寿命试验,评估了锰酸锂电池的寿命;分析了影响电池使用寿命的因素,提出了合理的电池运行工况。通过电池寿命强化试验,可得到不同应力水平下电池寿命衰减的关系,给出了在大的应力水平下进行电池寿命试验和缩短试验时间的方法。 1车用锰酸锂电池寿命试验的介绍 1.1电池寿命试验研究平台电池使用寿命试验研究平台包括电池试验台、主控计算机系统和动力电池等,如图1所示。研究对象为某型号车用锰酸锂电池组,其主要参数见表1。电池组中各单体电池排列顺序见图2。电池试验台是美国Arbin公司生产的专业电池测试仪器,该仪器可对电池以恒流、恒压或者恒功率等手段充放电,并可进行工况测试。电池运行时的各种数据由电池管理系统采集,通过CAN总线和主控计算机实现通信,以监控试验状况,并记录数据。 1.2电池寿命的试验方法 1.2.1电池充放电工况循环的制定试验用的同型号电池搭载在混合动力客车上,在北京的某线路上进行了4000km的测试。分析试验过程数据可知,电池在运行过程中重要的3个参数:电压和SOC变化不大;电流的变化非常剧烈。最大充电电流达到120A,最大放电电流达到150A。所以,车辆对于电池系统的实际功率需求是随电流变化而变化的,在制定电池充放电工况循环时,可默认电压被限制在某一个固定值附近,而电流值的改变则对应了电池功率的改变。工况的时长是5min,如图3所示。工况提取的操作如下。(1)将充电电流从0到最大值等分成10个区间,统计落在各个区间的电流平均值和电流持续时间占总时间的比例。(2)将放电电流从0到最大值等分成10个区间,统计落在各个区间的电流平均值和电流持续时间占总时间的比例。(3)统计电流为0的持续时间占总时间的比例。(4)工况各脉冲电流值即是步骤(1)和(2)中的平均值,电流持续时间比例保持不变。(5)采用充电、静止和放电循环的步骤构成脉冲序列,充放电电流依次增大。由于工况参数都是混合动力客车运行时实测数据的平均值,该工况循环在很大程度上能模拟真实道路上电池的工作情况。 1.2.2试验方法工况循环试验共进行了5000个循环的测试,每个循环时长5min。每1000个循环之后进行1次电池全容量充放电,测量电池的容量。测量电池容量时参照汽车行业标准《电动汽车用锂离子蓄电池(QC/T743—2006)》,测定电池容量的流程见图4(电压判断标准是平均单体电池电压达到极值,I3=5.33A)。 2锂离子电池寿命的初步评估 一般认为当电池容量衰减至额定容量的80%以下时[1],电池不再适合动力系统或整车的需要,试验参考QC/T743—2006国家标准,也以电池容量衰减为额定容量的80%作为电池寿命终结的标志。电池寿命一般都是通过强化试验来缩短试验时间,但是强化试验须知道各种应力水平下的电池寿命试验结果的关系,这非常复杂。而如果给电池施加的电流应力水平是其工作时的水平,试验将会持续非常长的时间,同样不可取。在本文中,电池寿命试验采取了试验加模拟的方法,通过部分试验得到电池容量的衰减情况,模拟出电池容量衰减曲线,从而计算出电池的寿命值。电池每1000个循环后的容量测量结果见表2。从表2中第3栏的数据可见,与前面的4个1000循环相比,第5个1000循环的电池容量衰减率明显增加,显示出一定异常。在监测电池单体电压的过程中发现,4000个循环之后,电池组中24号单体电池出现电压明显下降的问题,并且随着试验的进行,它与其他电池的电压差距越来越大,因而断定是由于24号单体电池过度亏电导致电池组衰减速率加快。图5为5000个循环之后全容量放电时,24号单体电池与其他单体的电压曲线对比。为消除因24号单体电池原因造成电池组容量衰减速率的加快,在进行数值拟合时,舍去了5000循环后的数据,分别进行1阶以及2阶的拟合,并将其外推,来预测电池寿命,结果如图6所示。电池失效时的容量为标称容量的80%,即12.8A•h,按1阶拟合结果,电池可以使用21450个循环,折合时间为1787.5h。以混合动力客车实车数据统计得到的客车平均速度为18km/h计算,在电池失效前,车辆可行驶3.22万km;按2阶拟合结果,电池可使用15410个循环,折合1284.2h,行驶里程为2.31万km。对比这两种拟合方式,2阶拟合结果更接近随着电池使用时间延长容量衰减率加快的实际情况。 3温度和单体电池的一致性对电池寿命的影响 3.1温度对电池寿命的影响电池在工作时会伴随着电极和电解液的分解,锂离子也会在电极上沉积形成氧化物,这些反应导致了电池容量的减小。而温度和反应速率存在如下关系[9]。式中:K为电极衰减反应速率,mol/s;Ea为反应的活化能,kJ/mol;R为气体常数,R=8.31451J/kmol;T为温度,K;B为频率因子,A/(mol•s)。可见温度对于电池寿命有很重要的影响,表3为单体电池最高温度和容量衰减率之间的关系。从表3可知,在试验的不同阶段,控制试验中的单体电池最高温度略有差别,则电池的容量衰减率也不一样。随着单体最高温度的升高。容量衰减率也呈上升趋势。 3.2单体电池一致性对电池寿命的影响由于生产流程和工艺等方面的原因,单体电池间容量等参数会出现细微的差别,但使用环境会加大这种不一致性。因电池风道设计的缺陷,电池中的某些单体电池始终要比其他单体电池的温度高很多。这种温度的不一致性主要通过内阻的不一致来影响电池寿命。因为不同的单体电池温度会导致其内阻不一样,这样单体电池的电压也就不同。在整个试验过程(包括工况循环试验及下文所述的强化试验和容量补充试验)中,总共进行了17次充放电,按照时间先后顺序标示为试验1~17号。对电池进行容量测试时的起始放电和起始充电电压数据进行分析,发现它们随着试验的进行呈现出一定的规律,如图7和图8所示。从图7和图8可见,随着试验的进行,电池的起始充电电压越来越大,起始放电电压越来越小,说明每次电池在全容量充放电的过程中,充入的电量变少,且放出的电量更少,即电池的容量在逐渐减小。分析试验中电池充放电电压范围变小的原因可知,在充电过程中,某些单体电池的电压高于其他单体电池,当其电压达到4.2V时,很多单体电池的电压仍未达到4.2V,这导致后续放电电压降低;在放电过程中,某些单体电池的电压远低于其他单体电池,当其电压降至3.0V时,仍有很多单体电池的电压大于3.0V,这导致后续充电电压升高。随着试验的进行,单体电池的电压差距在增大,充放电电压范围就逐渐减小了。所以在电池工作时要保证每个单体电池不过充过放,每个单体最大电压不超过4.2V,最小电压不小于3.0V。单体电池的电压不一致还会造成充放电过程中的部分单体电池过充和过放,损坏单体电池。在试验中,24号单体电池由于过度放电导致其电压降低,进而影响了整个电池组的寿命。 4电池寿命强化试验 4.1电池寿命强化试验方法电池的强化试验就是对电池采用一些比较苛刻的试验条件,比如大电流、宽SOC范围充放电和电池处在较高的温度下等。这些极端的情况,会导致电池容量衰减加速,从而缩短电池寿命试验的时间。通常情况下,还须寻找这些极端情况试验和普通工况试验之间的关系,及二者对于电池影响之间的换算系数,从而可由强化试验的结果推导出电池在一般工况试验下的结果。把各种参数简化为对电池的作用应力值,电池强化试验的基本思路就是利用高应力水平下的寿命特征去推导出正常应力水平下的寿命特征,所以应先研究应力值和容量衰减率之间的关系。此次试验选取了电池充放电电流和电池SOC范围两个应力条件。首先,分别统计了实车试验数据中充电和放电电流的平均值,充电电流为40.71A,放电电流为35.43A。为考查两个因素对电池寿命的影响,采用控制变量法进行试验。选定两种不同电流应力水平,第一种是以80A电流充电,70A电流放电;第二种是以120A电流充电,105A电流放电。考虑到SOC在试验仪器中不可控制,以电压范围代替SOC范围,第一种是从320~400V;第二种是从340~380V。用控制变量法一共要进行4组试验,见表4。试验时每一应力水平下,进行多次充放电循环,之后进行一次全容量放电,测定该时刻的电池放电容量,计算这一循环过程的容量衰减率。为提高试验精度,采用了多次测量取平均值的方法。 4.2试验的结果分析将电池容量衰减情况列于表5中。可求得不同组别的容量衰减率:第1组为2.52×10-2A•h/h;第2组为0.108A•h/h;第3组为2.06×10-2A•h/h;第4组为0.114A•h/h。强化试验之前的工况循环试验按其平均容量衰减率为0.16A•h/103cycle计算,每个循环时间为5min,容量衰减速率换算为1.92×10-3A•h/h。分析试验结果,可得到的规律如下。(1)对于同样的电压变化范围,大电流强度容量衰减率远大于小电流强度。(2)对于同样的电流强度,不同电压范围应该是电压范围越大,容量衰减率越大。但是试验结果没有看出明显的规律。工况循环的电压变化范围一般在350~390V,从之前得到的数据来看,电压范围变化对容量衰减率变化的影响远不及电流强度变化的影响,因此本文中只考虑电流强度的影响。如果分别设工况循环电流强度和容量衰减率为x和y,则第1、3组强化试验电流强度应力水平为2x,第2、4组强化试验电流强度应力水平为3x;第1、3组强化试验容量衰减率为11.93y;第2、4组强化试验容量衰减率为57.81y。令P为强化试验电池电流强度和工况循环电流强度之比,C为强化试验电池容量衰减率和工况循环下电池容量衰减率之比。在P=1时,lnC=0的约束条件下进行2阶拟合,得到图9的曲线。拟合方程式为lnC=-0.4505P2+3.8305P-3.38(2)这样若得知电流强度为I2的强化试验条件下的容量衰减率为ΔC2时,则可按下式求得电流强度为I1的正常工况循环下的容量衰减率ΔC1。ln(ΔC2/ΔC1)=-0.4505(I2/I1)2+3.8308(I2/I1)-3.38(3)温度对于容量衰减的影响是不能忽略的,但是由于缺少相关的试验设备,温度部分的工作暂时未能进行,因此上述有关强化试验的结论有待今后进一步完善。 5结论 (1)所采用的工况循环测试方法能更真实地体现电池的实际工作状况,试验测得的电池循环寿命更加接近电池在实车环境中的寿命。(2)温度升高虽然会使容量有所上升,但是容量衰减率大大增加,导致了电池寿命的缩短。(3)单体电池不一致性导致容量测试时,起始充电电压增大,起始放电电压减小,从而导致电池能够释放的电量减少,使电池寿命缩短。(4)电池强化试验表明,电流强度是影响电池寿命的主要因素,由大的电流强度下的试验结果可推导出小的电流强度下的试验结果,为缩短电池寿命试验时间提供了依据。 电动汽车论文:新能源电动汽车电池技术探讨 摘要:电动汽车是最具发展潜力的新能源汽车,以电力为驱动,有着噪声低、低排放、效率高等特点,应用前景广阔。本文围绕新能源电动汽车对其电池技术进行了讨论。 关键词:电动汽车;比能量;可靠性;锂离子电池 0引言 由于传统内燃机汽车所造成的环境和能源问题愈加突出,汽车行业发展受阻。目前我国科研机构和汽车制造企业都加大了对新能源电动汽车的研发力度,以期解决现存电动汽车电池技术难题。 1新能源电动车电池技术 根据能源供给类型的不同,电动汽车可分为纯电动车、混合电动车和燃料电池电动车,且这三种电动车电池技术均面临着技术难题,较难量产推广。电池技术是影响新能源电动车推广和广泛应用的重要因素,所以迫切需要解决电池的容量和能源补充问题。 2新能源电动车电池技术对比 (1)铅酸蓄电池。铅酸蓄电池是由浸入稀硫酸电解液的正极板(PbO2)和负极板(Pb)组成。充放电反应方程式:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。该种电池的性能指标中的比能量和比功率均较低,电池的循环使用寿命也较短,充电所需时间较长,这些特点致使其在电动车领域的推广受到很大制约。同时,该种电池技术较为成熟,可以大批量生产,其造价也低,所以这种电池也具有一定的应用空间,目前是被用于行驶里程短,重点要求较低的场合,例如目前已投入使用的电动观光车、电动叉车、短途电动公交车等。 (2)镍氢电池(NiMH)。由镉镍电池发展而来的镍氢电池是由电解液(KOH)、碱式氧化镍(NiOOH)组成的正极和吸氢合金(MH)组成的负极构成。充放电反应方程:NiOOH+MH⇋M+Ni(OH)2。镍氢电池充电时间短、容量大、放电深度大,更有着耐过充和过度放电等优点,但是由于金属镍价格较昂贵对其在在电动车领域的推广和应用。镍氢电池与锂离子电池相比,能量密度较弱但可靠性高、成本低。在不久的将来镍氢电池会成为混合动力电动车的主流电池。 (3)燃料电池(FuelCell,FC)。燃料电池由正极、负极(不包含活性物质)和电解质隔膜组成。目前研究以氢燃料电池为主,充放电反应方程:2H2+O22H2O。作为被汽车制造商重点投资的燃料电池,仅须补充燃料与空气即可,并不需要充电储能的过程。氢燃料电池不仅供电效率高、功率密度高,也有着无污染和可循环利用的优点。但是其造价太高、启动时间过长,制造和存储代价高且氢燃料电池加氢站的建设有着很大的难度。就目前来说,燃料电池电动车只是处于研发阶段,尚存在较多技术难题,在短期内很难进行大规模的推广。基于燃料电池绿色环保的作用,燃料电池未来肯定会成为解决能源危机的动力电池,有着较为广泛的前景。 (4)锂离子电池。锂离子电池主要包括正极(锂离子金属氧化物LiMO2构成)、负极(焦炭或石墨C构成)和有机溶液(溶有锂盐)。充放电反应方程:LiMO2+nC⇋Li1-xMO2+LixCn。锂离子电池的性能要优于前两种电池性能,有着体积小、寿命长和自放率低的优点,锂离子电池并不存在传统蓄电池出现的“记忆效应”,该电池无污染,所以该种电池一直被看好,是最具有实用价值的电动车电池。但锂离子电池在快速放电性能、价格、过放电保护方面有着不足之处。而大容量、高功率的锂离子电池在安全方面有着一定能够隐患,使其大规模推广受到限制,现在主要被用于容量较小、功率较低的电动汽车的应用中。目前各国汽车生产商都在重点研究锂离子电池技术,主要围绕如何降低电池成本,实现快速便捷放电,确保大容量的电池安全性为研究重点。 3锂离子电池技术 (1)锂离子电池材料技术。该种电池正负极材料体系很丰富。用于动力电池的NCM三元层状正极材料,其中LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的应用比较成熟,而拥有较高容量的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2已被批量应用。近几年铝掺杂的锂镍钴氧电池将被用于驱动电动汽车,与锰酸锂混合也可用于制造车用动力电池。磷酸铁锂电池生产已满足客车和专用车辆的应用。用于负极的材料石墨、硬/软碳和合金负极材料,其中石墨应用最为广泛,无定形硬碳或软碳与石墨混合已经逐渐被应用。钛酸锂负极材料倍率性和循环性佳,但比能量低、成本高,适用于大电流充电。将纳米硅或硅氧化物作为负极材料已有小批量应用,但还需研究出解决因锂嵌入硅后造成的体积膨胀导致使电池循环寿命减少问题的方法。锂离子电池电解液中六氟磷酸锂及其它新型锂盐、溶剂提纯、电解液配制、功能添加剂技术不断进步,而如何提高电池工作电压,如何改善电池高低温性能是现在研究方向,目前安全型离子液体电解液以及固体电解质均在研制中。聚烯烃微孔膜是现如今锂离子电池隔膜销售中的主要产品,而耐高温、高电压隔膜将会是未来的主要发展方向。 (2)单体电池技术。单体电池形状主要有圆柱、方形金属壳(铝/钢)和方形软包散装,而车用电池组容量大、电池数量多、管理系统复杂。目前圆柱电池技术并不能满足车用电池需求;方形电池电芯制作方式较多(正极包膜叠片、卷绕+叠片、叠片+卷绕等),制作出的电池容量大,适用于软极片电池(磷酸铁锂和三元材料的电池)。叠片式电池在各材料体系中均适用,可靠性高,与卷饶电池相比寿命较长,例如日产Leaf纯电动汽车、Volt插电式混合动力汽车电池均采用叠片式。软包电池电芯的制作则与方形金属壳电池类似。总体来看,我国单体电池生产正在由半自动向着全自动大规模制造迈进。 (3)电池系统技术。我国动力电池系统产品存在功能简单、数据采集可靠性较弱,SOE估算精度、热管理、均衡、安全管理等有待提升,而优秀元器件则差距大。电池系统应从结构设计优化与材料选型两个方面入手结构抗振、抗冲击以及轻量化集成优化设计进行研究,并从故障诊断预测、热安全监测预警和防控三个方面进行关键技术的开展。 4结语 综上所述,对于新能源电动汽车来说镍氢电池性能要优于铅酸蓄电池,燃料电池和锂离子电池比与镍氢电池相比性能性能更佳,但都有着各自难以突破的技术难题。基于锂离子电池各项性能和目前技术研究程度,不久的将来锂离子电池会被广泛应用于纯电动汽车。 作者:姬超 单位:山东中实易通集团有限公司 电动汽车论文:纯电动汽车的故障诊断思路探究 摘要:随着国家经济水平与科技水平的不断提升,纯电动汽车技术正在不断成熟和发展,逐渐步入产业化进程。目前汽车故障诊断技术探索大多数是针对传统发动机汽车而进行的,对于纯电动汽车的故障诊断研究少之又少。我国与国际上汽车故障诊断水平先进的国家来说,仍处在起步阶段,因此对于纯电动汽车的故障诊断发展需要不懈的努力。对纯电动汽车的常见故障进行了阐述,并探索了故障诊断思路。 关键词:纯电动汽车;故障诊断;思路 纯电动汽车指的是整体运动全部通过蓄电池来提供电力驱动的电动汽车,尽管纯电动汽车已经经历了一百多年的历史,然而其一直限制在某些特殊环境下使用,面对的市场有限。造成这种情况的关键原因在于各种类型的蓄电池,大都存在成本高、工作期限低、外观较大、质量高、充电时间较长等明显缺陷。除此之外,纯电动汽车的故障诊断技术尚不发达,不仅仅是查找问题存在困难性,而且在处理故障的时候比之传统动力汽车更为复杂和危险。国内的纯电动驱动系统开发刚刚起步,出现故障的概率相当大,安全性能需要着重提升。同时,既有的汽车以及电机系统的故障诊断技术和智能检测技术大多数难以直接用在电驱动系统中,而且部分电驱动系统特有的问题同样缺少对应的诊断措施,所以非常有必要对纯电动汽车的故障诊断思路进行探索。 1纯电动汽车系统构造分析 由于生态与环境的压力和政府的大力支持,使得纯电动汽车正在渐渐走入大众的视野中并接受人们的考验。为了确保高压电安全,需要严格按照有关标准进行设计。电动汽车整车控制系统可以称作是汽车的指挥中心,通过它来统筹协调汽车每个部位运行,是整车控制系统的中心枢纽。随时能够正确诊断每个系统出现的故障且做出科学的解决方案,是确保汽车稳定运行的重要技术。纯电动汽车是通过组合多个子系统而形成的一个复杂系统,不但有低压电气组织,而且还有强电压、高电流的高压动力组织,其中任意一个部件故障都将导致整车不能稳定行驶,特别是对于电压高达上百伏的供电系统,假如产生漏电问题,将很可能给驾驶人员的生命带来威胁。本文设计了某纯电动汽车动力系统结构和控制机制,其中发动机、电池等各个零构件都配有相对独立的控制系统,并且利用控制器局域网络把数据传送给整车控制设备,同时利用控制器局域网络接收整车控制系统的控制命令,整车控制系统所采集到的零构件数据和采集的油门踏板数据、档位数据等乘坐人员数据,由此获得控制对象的信息,此外还可以利用控制器局域网络总线发送和直接操作继电系统,以此来保证汽车安全、稳定地依据乘坐人员需要工作。在进行控制的环节里,及时地判断各个系统故障且在出现问题时选择合适的处理手段,是确保整车稳定、可靠行驶的关键。 2纯电动汽车常见故障诊断思路分析 2.1纯电动汽车绝缘故障的诊断和查找 纯电动汽车是通过纯电池动力来为汽车提供动力的车辆类型,该类型车辆的动力电池的输出电压通常保持在DC/72V与DC/600V之间或者超出此范围。通过有关标准的规定可知,一般人的安全电压强度通常指的是不能导致人类直接死亡或者残废的电压强度,而通常环境条件下许可长时间触碰的安全最低电压为DC/36V。可以说纯电动汽车动力电池产生的电压强度已然大大超出了此安全电压范围,因此对纯电动汽车绝缘故障的诊断是相当重要的工作。同时纯电动汽车发生该故障的概率并不低,经过对诊断过程的归纳,累积了一些经验:首先对于绝缘故障警报来说,通常纯电池汽车的最小警报绝缘电阻额值度设置在500千欧左右,通过电池控制系统来负责检查功能,假如检查到的绝缘电阻额度不高于此值时,电池控制系统将把相应的绝缘问题代码发送给上位机设备,整车方面利用综合仪表来实现代码读取与故障提醒。如果综合仪表上出现故障代码或者警报提醒时,就意味着该汽车产生了绝缘问题,需要及时进行故障诊断,以此避免出现人身安全事故;其次要初步判断绝缘警报,按照实际汽车的情况来分析,故障的类型与故障零件多种多样,可以按照一定的步骤来实现初步判断。假如汽车的仪表可以正常工作,且真实反映出车辆是否存在故障,则表明电池控制系统绝缘监测自身是没有问题的。假如汽车的仪表提示的是绝缘没有连接,那么此时需要检测低压控制路线是不是正确连接或者已经松脱。当经过检测得知低压连接路线没有故障,就应该检查控制器局域网络线路的通信问题,测试终端电阻数值是不是合理,一般情况下数值是60欧,假如测试结果低于该数值,则表明信号被阻隔了,会致使控制器局域网络通信失常。除此之外,还应当对高压部件进行检测,确定了系统线路连接正常,则可以把注意力放着高压部件的绝缘过低方面。通过这种方式,可以高效提升诊断速度且正确找到故障部位。 2.2纯电动汽车高压电故障诊断和安全管理 纯电动汽车使用动力蓄电池与电动机作为驱动装备,产生的电压能达到数百伏。如果出现高压电路绝缘故障,则将直接威胁到乘坐人员的生命财产安全和车载物品的安全。所以纯电动汽车高压电故障诊断技术已经变为纯电动汽车设计人员首先要处理的关键问题之一。纯电动汽车高压电故障诊断和安全控制的意义在于处理纯电动汽车的高压电安全问题。纯电动汽车高压电系统线路的短路、漏电等问题都会给车辆的高压用电安全带来不可预测的损害。对于纯电动汽车高压电结构的配置,为该结构可能出现的故障实现分析,其中纯电动汽车高压电部位故障能够分成动力蓄电池系统问题、短路问题、绝缘问题、高压环路问题等,任意一种故障都是纯电动汽车的潜在威胁。为了真正处理电动汽车所面对的各种故障问题,保证电动汽车的高压用电安全,国内纯电动汽车安全规范对车载能源储存设备、性能安全与问题预防和驾驶员触电保护都做了明确的规定,为纯电动汽车高压电路设计与生产提出了科学的设计与测试规定,且提供了比较详细的硬件设计试验检查程序。然而,这只是高压电系统自身设计和生产层次上的保障手段。因为纯电动汽车工作环境复杂,故障的出现具有很大程度的随机性,单单依据高压电系统自身可靠性设计和生产仍不足以让电动汽车具有预防各样高压危险事故突发的能力。 2.3纯电动汽车电驱动故障诊断分析 以往的故障诊断系统是利用一套整车管理控制器局域网络实现通讯的,而整车控制器局域网络中通常会设置很多控制单元,于是就比较容易导致总线荷载过高,系统即时反应速度缓慢,故障分析数据难以获得快速的反应。本文针对该问题构思了一种独立的故障分析控制器局域网络,这种网络的特征是能够在整车控制器局域网络中获得数据,但是没有传送数据的能力。通过加工后的故障数据是应用故障诊断结构传送至独立的故障诊断控制器局域网络中的,继而通过故障诊断控制器局域网络传送到每个控制器,这种方式不但能够提升故障反应速率,还能够防止多个控制器局域网的互相扰动。在纯电动汽车的电驱动故障诊断系统中,整车控制器与电动机控制器把电压、电流、热度等数据以文字形式发送到故障诊断系统,故障诊断系统依据诊断规范分辨其是否为故障后,再以文字的形式传送出去。电驱动系统包含了驱动电路与电动机自身。该文中的电动机使用的是效率明显的永磁同步电机。 驱动系统包括了控制电路、驱动维护系统、电力供给系统和传感系统等。电驱动系统的故障一般出在控制器方面与电机自身方面。对于纯电动汽车电驱动故障诊断分析方法通常有两种,一种是自测试手段、另一种是在线诊断方法。直流母线系统线路中的电容是一种能够在自测时期处在非静态输出的零件,在自测试的结束阶段应当对母线电容进行充电,在充电环节里电容的接入电流和电压都是非静态的参数,应用这个特征能够实现电容故障的检查。在线诊断方法通常包括IGBT模块开路故障在线检测、电机绕组匝间短路故障在线诊断与位置传感器偏转误差故障的在线诊断。该方法具备工程实用性高、诊断迅速的优势。 3结语 电子信息技术在汽车领域的使用让车辆故障测试和诊断变得更加繁复,以往的经典修理手段已经难以满足实际需求,所以汽车故障诊断系统和专门的诊断设施的开发有着十分巨大的发展空间,故障诊断技术正在渐渐朝着自动化的方向发展。国内已经有部分研发机构对纯电动汽车故障诊断技术进行研究,并且获得了比较乐观的成绩。尽管目前纯电动汽车的故障诊断系统仍旧处在起步阶段,然而随着科技水平的持续提升,相信故障诊断系统必定会越来越完善。 作者:白彩盛 单位:甘肃金城理工中等专业学校 电动汽车论文:电动汽车复合电源控制研究 摘要: 针对蓄电池单独作为汽车电源不能满足纯电动汽车短时间功率的需求问题,可采用超级电容与双向DC/DC串联再与蓄电池并联的复合电源来满足汽车功率的需求。利用模糊控制工具箱设计对于复合电源功率分配的模糊控制器,搭建整车复合电源控制策略模块,应用Cruise软件快速完成整车模型的搭建,将控制策略添加到整车模型中。仿真结果表明,纯电动汽车复合电源控制策略能够有效地分配蓄电池和超级电容的功率,从而使超级电容充分发挥“削峰填谷”的作用。 关键词: 纯电动汽车;复合电源;模糊控制;联合仿真 0引言 动力汽车要求其车载电源具有充放电功率大、充放电效率高、使用寿命长、容量衰减小等特点[1-2]。而蓄电池单独作为汽车的电源时存在充电时间长、比功率太低,不能满足汽车短时间功率需求问题,严重影响汽车的加速、爬坡、制动性能及能量回收效率,不能完全满足汽车对车载电源的要求[3-5]。超级电容充放电迅速,可瞬间大电流充放电,充放电能力比蓄电池要高100多倍,动态特性很好,循环寿命在10万次左右[6-7]。一种新的汽车电源是将超级电容与蓄电池结合起来使用,由蓄电池提供整车运行期间电机需求的平均电功率,而超级电容则提供电机需求的峰值功率,这样可以充分发挥蓄电池比能量大和超级电容比功率高的优点[8]。针对超级电容和蓄电池构成的复合电源系统,实现能量的合理分配是关键。模糊控制利用人的经验、知识和推理技术及控制系统提供的状态条件信息,不依赖物理过程的精确数学模型,具有较好的鲁棒性,控制性能高,简化了复杂的控制问题[9-12]。Cruise是研究汽车动力性、燃油经济性、排放性及制动性能的高级模拟分析软件,灵活的模块化理念使得Cruise可对任意结构形式的汽车传动系统进行建模和仿真[13]。本文采用Cruise/Simulink联合仿真的形式,在基于传统电动车模型的基础上,添加超级电容模型和双向DC/DC模型,利用Cruise搭建整车模型,在Matlab/Simulink中设计了针对复合电源的模糊控制策略,将控制参数进行模糊化处理,并通过MatlabDLL方式进行联合仿真,实现复合电源功率的合理分配,并对模糊控制策略和整车性能进行研究分析。 1复合电源的结构 复合电源主要由蓄电池、超级电容和双向DC/DC组成。复合电源的拓扑结构有很多,例如:蓄电池和超级电容直接并联,蓄电池与双向DC/DC串联,再与超级电容并联[14-15]。本文选择的是超级电容与双向DC/DC串联,再与蓄电池并联共同向负载电机提供电能的方式。复合电源的工作模式为:当汽车正常行驶,需求功率低时,由蓄电池单独向电机供电;当汽车需求功率较高时,蓄电池和超级电容共同给电机供电,并且由蓄电池提供平均功率,超级电容提供峰值功率。当汽车制动时,超级电容优先回收制动能量,在超级电容不能再回收时由蓄电池回收能量。控制策略通过控制双向DC/DC的升降压来控制超级电容的充放电。复合电源组成结构如图1所示。功率总线的功率信息,蓄电池和超级电容SOC(Stateofcharge)等状态信息为模糊控制器控制的输入,经过控制器对功率进行分配。由于汽车在整个运行过程中会经历多种工况,而且交通状况复杂,汽车状态切换频繁,且各种工况下的电机功率、蓄电池、超级电容的状态都各不相同,需要制定合理的功率分配控制策略,使得在保证整车动力性的前提下,利用超级电容高比功率,能够瞬时大电流充放电的特性,为蓄电池“削峰填谷”,减小大电流对蓄电池的冲击,延长蓄电池的使用寿命,提高充放电效率,并且最大限度地回收制动能量,提高整车的效率和经济性[16-18]。 2模糊控制策略模型 利用Matlab中提供的模糊控制工具箱设计了对于复合电源功率分配的三输入、单输出的模糊控制器,输入为汽车的需求功率Preq,蓄电池荷电状态BSOC,超级电容荷电状态SSOC。输出为蓄电池功率分配因子(Kcap)。汽车的驱动电机有电动和发电两种工作模式,在这两种工作模式下系统需求功率大小和波动范围有较大差别,控制的侧重点也不同[19]。因此,在正常行驶与制动两种工作模式下应分别制定复合电源控制策略,即需要两个模糊控制器,它们的模糊控制规则不同,但是两个模糊控制器都是三输入单输出且输入变量和输出变量相同。因此,在Preq>0和Preq<0时各设计一个控制器,分别为模糊控制器A和模糊控制器B。当Preq>0时,设输入量Preq的论域为[04],模糊集为{S、MS、M、MB、B},分别表示{小、较小、中、较大、大}。动力电池BSOC的论域为[0.20.9],模糊集{S、M、B},分别表示{小、中、大},超级电容SSOC的论域为[0.11],模糊集{S、M、B},分别表示{小、中、大}。输出量为动力电池功率分配因子Kcap,其论域为[01],模糊集{S、MS、M、MB、B},分别表示{小、较小、中、较大、大}。各输入结果如图2所示。当Preq<0时,设输入量Preq的论域为[-10],模糊集为{B、M、S},分别表示{大、中、小}。蓄电池和超级电容的SOC论域、模糊集、隶属度函数和Preq>0时是一样的。输出量为蓄电池功率分配因子Kcap,其论域为[01],模糊集{S、M、B},分别表示{小、中、大},输入输出量的隶属函数如图3所示。根据前面设计的模糊控制器,在Matlab/Simulink环境下建立复合电源模糊控制策略模型如图4所示,模糊控制器根据输入变量的变化调节输出比例因子Kcap,从而得出蓄电池所分配的功率,因为汽车的需求功率由蓄电池和超级电容共同提供,所以汽车需求功率减去蓄电池所分配功率得到超级电容分配功率。 3整车模型的搭建 将建好的控制策略添加到Cruise中主要有MatlabDLL和MatlabAPI两种方法。联合仿真的结果都可以直接从Cruise获得。但是用MatlabDLL方法仿真的时间比采用MatlabAPI方式短很多。因此,本论文中采用的是MatlabDLL方式。在控制策略模型建好之后,需要进行模型编译,编译完成后生成controler.dll文件,在Cruise模型中放入MatlabDLL接口模块,进行接口模块的参数设置,完成以上设置后,在Cruisedatabus中完成相应的数据通信,即可实现Cruise与MatlabDLL方式联合仿真[19-20]。在进行信号通信时实际上是一个数据交换过程,Cruise通过数据接口将动力蓄电池和超级电容SOC值、电机转速、负载信号、超级电容电压值等信息传递给Simulink中的模糊控制策略模型,之后Simulink模型将超级电容电流、转换开关信号反馈给Cruise模块中的电气终端、电机及驾驶员,以建立Cruise和Simulink之间的数据通信。AVLCruise软件中含有简捷通用的模型部件、易懂的管理系统、可以与Matlab、C、Fortran接口完成复杂控制算法的设计和离线仿真,也可与DSPACE等硬件接口,展开实时仿真,真实模拟车辆传动系统,完成对复杂动力传动系统的仿真分析,整车仿真模型如图5所示。在进行整车建模时,从模块库中直接拖拽部件模块来搭建整车模型。修改部件属性来快速完成整车模型的参数设定并进行部件间的机械连接、电气联接和信号联接。 4仿真结果与分析 采用中国城市道路工况作为本文的循环工况。中国城市道路工况是中国汽车技术研究中心根据我国各大城市的行驶特征研究出的更加适合我国的城市工况。中国城市道路工况如图6所示,工况总运行时间是1304s。工况中最大速度达60km•h-1,其中怠速时间占工况总时间的28.8%,除去怠速部分之后平均车速则为22.6km•h-1。从图6可直观的看到我国交通系统中存在车辆怠速时间长、总体的均车速低、车辆的速度变化频繁等特点。图7是在中国典型城市道路工况下车辆行驶的当前车速度与期望速度变化曲线。从图中可以看出两条曲线基本保持一致,速度没有出现大的波动,这说明车辆的跟随性和平顺性都比较好。图8是在中国典型城市道路工况下,蓄电池和超级电容所需提供的功率曲线图。从图中可以看出在车辆运行过程中由超级电容和蓄电池共同供电,电池提供的功率比较平稳,在6kW左右。在制动时由超级电容吸收峰值功率,最大峰值功率达到10kW。超级电容充分发挥“削峰填谷”的作用,从而验证制定的模糊控制策略的有效性。 5结论 在纯电动汽车的基础上,借助Cruise软件搭建了带有复合电源模块的整车模型。详细介绍了通过联合仿真的方法将Simulink里搭建的策略模块加入到整车模型中的步骤。其他用户可以根据类似方法开发自定义策略和车型。提出超级电容与双向DC/DC并联再与电池串联的复合电源结构。用模糊控制工具箱设计对于复合电源功率分配的模糊控制器,搭建整车复合电源控制策略模块,使得超级电容充分发挥了提供瞬时功率的作用,避免了蓄电池过充和过放,提高了复合电源系统的循环使用寿命。此设计方案和仿真结果对于纯电动汽车复合电源系统的研究具有一定的参考价值。 作者:周美兰 胡玲玲 张宇 单位:哈尔滨理工大学电气与电子工程学院 哈尔滨职业技术学院电气工程学院 电动汽车论文:电动汽车充放电控制研究 摘要: 大规模电动汽车入网参与电网调度需要在某一区域设置一个机构,作为电力公司调度部门和电动汽车的中介。针对机构对所管辖电动汽车的控制,首先,以1天为1个周期把电动汽车可能被控制的区域分为办公区、居住区和超市购物区。然后,机构根据各电动汽车状态信息把各区域的电动汽车分为充电集群和放电集群。之后,机构根据可调度容量、可调度时长、电动汽车车主违约度制定评价体系对集群内电动汽车在每个时段的充电或放电的顺序进行排队。最后,在保证电动汽车车主行驶和电池安全约束的情况下,对电动汽车进行充放电调度,使机构充放电尽可能满足电力公司调度部门的调度计划。 关键词: 电动汽车;机构;分区;充放电集群;评价体系;充放电顺序 0引言 能源危机、环境污染和气候变化是当今人类面临的三大挑战,为了应对挑战新一轮的能源变革势在必行,基本方向是以实施清洁替代和电能替代为重点,加快能源结构从以化石能源为主向以清洁能源为主的根本转变[1]。电动汽车是以电能替代化石能作为驱动能源,是电能替代的重要内容。随着电池技术的逐渐成熟、充电站修建的不断完善和成本的不断降低,在不久的将来电动汽车将大批量替代燃油汽车[2-3]。对汽车行驶行为模式的研究表明,1天之中90%以上的时间电动汽车是处于停驶状态,可以与电网互动(vehicle-to-grid,V2G)[4],文献[5]围绕电动汽车与电网互动的调控技术、市场机制和基础设施这3方面的关键问题进行了分析。文献[6]针对电动汽车与电网互动对配电网规划的影响进行了分析。另外研究表明,电动汽车具有规模大、接入点分散、单机容量小的特性,电动汽车V2G服务若采用集中控制将对调度系统的复杂性、通信能力、计算处理能力提出很高的要求。同时,允许用户参与电力市场的门槛通常为MW级,而单辆电动汽车并不达到此容量级[7-8]。基于此,文献[9]提出了电动汽车集群的概念,也可称为电动汽车机构。电动汽车机构管辖着某区域内一定数量的电动汽车,具有一定容量的可调度负荷和储能容量,可以作为调度部门和每辆电动汽车的中介。目前,针对电动汽车集群并网对电网的影响及电动汽车集群的约束研究相对较多也比较完善[10],但是,针对机构对每辆电动汽车控制的研究虽相对较多但侧重点不同,有待完善和深入。文献[11]为实现电动汽车机构与电动汽车之间的互动策略,在计及电动汽车用户用车便利性的前提下,建立了基于优先权的电动汽车集群充放电优化模型。文献[12]对停驶的电动汽车根据状态进行分群,对可控状态的电动汽车的充电行为进行控制。文献[13]设计了一种用于协调电动汽车充电的多机构。文献[14]把电动汽车分为充电集群和放电集群,然后根据需要动态管理每个电动汽车集群。文献[15]提出了一种电动汽车根据自身以及附近电动汽车的信息进行决策的分布式控制策略。文献[16]提出了一种停车场通过管理电动汽车参与V2G进行套利的调度模型。文献[17]对电动汽车进行本地控制,为电力系统提供调频辅助服务。虽然,上述文献考虑了每辆电动汽车的影响,但是,并未全面考虑每辆电动汽车的调度优先顺序、每次调度时每辆电动汽车的调度功率和车主违约对调度的影响。以1天为1个周期对电动汽车进行充放电调度,需要机构管辖的区域包括电动汽车1天所有可能长时间停驶的区域。研究表明,除了个别时间个别车辆远距离行驶外,大多数车辆都是在一定区域内的办公区、居住区、超市购物区循环行驶的。因此,本文把机构管辖的区域分为办公区、居住区、超市购物区3个停驶区域,3个区域都是以充放电站的形式对电动汽车进行充放电管理。机构根据电动汽车的停驶区域和停驶时申报的停驶起始时刻、终止时刻、停驶时荷电状态、结束时荷电状态,把停驶区域内的电动汽车分为充电集群和放电集群,每辆电动汽车在每个停驶处只能选择充电或放电,因为研究表明随着充放电切换次数的增多,电动汽车的寿命会加速衰减[14]。除此之外,本文还制定一个评价标准对充电集群和放电集群的电动汽车在每时段调度的顺序进行排列。最后,在考虑约束条件的情况下,使机构充放电尽量满足调度计划。 1机构的控制结构 机构有2方面的功能:一方面把自已管辖的电动汽车信息上传给电力公司调度部门,并执行调度部门的调度计划,从而从电力公司获得收益;另一方面协调控制所辖各区的电动汽车充放电,为系统稳定运行、提高电能质量等创造条件,同时给予所管辖电动汽车车主一定收益。机构与各电动汽车只进行信息与资金交流,不进行能量交流,电动汽车与电网间的能量交换是通过现存的电力网络进行的[18]。考虑到电动汽车由于紧急情况可能需要快速充电,所以机构具备一定的零散快速充电桩,但是,由于需要快速充电的电动汽车数量少且接入电网时间短,不适合于调度[19]。所以本文只考虑接入办公区、居住区和超市购物区的选择慢速充放电的电动汽车。机构具体控制框图如图1所示。 2充放电集群的划分机构 给所管辖的每个区和每辆电动汽车都设置一个编号,作为区和电动汽车的标识。每辆电动汽车在1天中任意时段可以在任意区做长时间停驶,停驶开始时,车主把电动汽车停驶的状态信息告知机构,电动汽车车主提供给机构的状态信息为S=[m,n,TS,TE,eSOC0,eSOCmin](1)式中:m为电动汽车停驶区域编号;n为电动汽车编号;TS和TE分别为停驶的起始时刻和终止时刻;eSOC0为停驶起始时刻时电动汽车电池的荷电状态;eSOCmin为电动汽车停驶结束时刻用户设置的电动汽车电池的最小荷电状态。机构根据每辆电动汽车的状态信息可把在每个区的每辆电动汽车划分为充电集群或放电集群,划分的依据为:若eSOC0≤eSOCmin则把电动汽车划分为充电集群,至于充电起始时刻及充电结束时的电池荷电状态视调度计划和优先顺序而定,但是在停驶区间内充电结束时刻电池的荷电状态必须大于等于eSOCmin以保证电动汽车用户出行;若eSOC0>eSOCmin则把电动汽车划分为放电集群,放电起始时刻及放电结束时的电池荷电状态同样视调度计划和优先顺序而定,但放电集群中的电动汽车在停驶区间,放电终止时的荷电状态应该大于等于eSOCmin,以满足用户用车。通过充放电集群的划分可以使电动汽车在某一区的停驶时间内,只进行充电或放电,减少充放电切换次数,这样有利于对电池寿命衰减的减缓,维护电动汽车车主的利益。 本文针对机构对所管辖的电动汽车充放电控制进行了研究,首先机构把电动汽车调度区域分为办公区、居住区、超市购物区,然后机构根据电动汽车车主上传的电动汽车状态信息,把各区的电动汽车分为充电集群、放电集群,之后针对电动汽车在某时段充放电顺序问题,提出并建立了基于可调度容量、可调度时长、车主违约度的电动汽车优先级综合评价体系,确定充放电顺序。最后根据调度计划及充放电约束条件确定每辆电动汽车充放电情况。由于存在调度偏差和车主违约的可能,所以机构在设计过程中应具备一定常备储能设备。 作者:李文华 范新涛 孔梅娟 单位:河北工业大学电气工程学院 电动汽车论文:电动汽车充电桩服务营销策略 【摘要】 环保电动汽车充电桩是在传统充电桩概念中加入风能及太阳能的电能输入概念的新兴电动汽车充电装置。该文在于利用服务营销策略对于新型环保电动汽车充电桩进行市场营销。结论:提出了利用服务营销进行产品市场开拓及推广,在确保电能运行稳定情况下,不同等级客户区别对待,充电流程的电子化管理,开拓信息功能,关注用户体验,让用户享受方便,及时,快捷充电服务。 【关键词】 环保;充电桩;市场;服务营销 1.环保电动汽车充电桩简介 1.1输入模块电网供电:通过电力网直接供电。风力供电:通过风力带动发电机运转,产生直流电,储存在电池中,也可通过逆变器逆变成交流电直接供电。太阳能供电:通过太阳光经过太阳能电池板产生直流电,储存在电池中,也可通过逆变器逆变成交流电直接供电。 1.2输出模块直流/交流电,根据充电桩的类型输出相应电压类型。 1.3刷卡计费系统刷卡登陆,启动充电系统,选择充电类型及充电金额等。 1.4充电模块通过充电电路,变压器,逆变器等相应电力电子器件,输出安全的,快速的,稳定的充电参数。 1.5安全模块保护电路,防止过充,线路短路等等安全性问题,保护充电桩及汽车的安全。 1.6通讯模块通过无线/有线通信,使用户登录,传输用户指令行为,反馈充电桩的运行状态等信息。 1.7充电枪与汽车充电接触的接口,目前已出台国标统一标准。 2.环保电动汽车充电桩的产品竞争优势 环保电动汽车充电桩服务营销策略文/阮玉洁环保电动汽车充电桩是在传统充电桩概念中加入风能及太阳能的电能输入概念的新兴电动汽车充电装置。该文在于利用服务营销策略对于新型环保电动汽车充电桩进行市场营销。结论:提出了利用服务营销进行产品市场开拓及推广,在确保电能运行稳定情况下,不同等级客户区别对待,充电流程的电子化管理,开拓信息功能,关注用户体验,让用户享受方便,及时,快捷充电服务。 (1)由传统的电能供应,变成由风光能互补发电系统和电能结合供电; (2)具有通用性,具有多种充电接口; (3)具有普适性,适合目前市面上的大部分电动车。 3.环保电动汽车充电桩市场需求分析 电动汽车充电桩市场空余量很大,在未来五年的时间内至少有1万座充换电站需要被建成。然而市场上的电动车充电桩企业还是一片蓝海,大型企业如特斯拉的销售价格为60万人名币以上,普通消费者无法独立承受,而且其电动车桩的适配性较低,只能适配其专属的电动车。小型企业虽然价格有所降低,但是在运行监控和售后服务方面还存在很大的缺陷。面对这个市场,环保电动汽车充电桩潜力巨大。 4.环保电动汽车充电桩服务营销策略 4.1确保电能运行稳定现今的电动汽车充电桩市场,产品同质化现象明显。据此,从产品中提升经济效益具有很大难度,产品应该在保障产品质量的基础上,努力完善产品服务,进而扩大产品销售范围,以期更大的经济效益。首先,应该做到不断完善电力网络,太阳能与风能极易受环境因素的影响而导致诸多不稳定因素,应该考虑合理适配电力网,进而保证电能的优质与稳定。 4.2充电流程的电子化管理由于市场对于充电桩的性能的要求不同,所以在销售时因及时关注目标客户群体的不同需求,环保电动汽车充电桩的建筑占地面积较大,发电效能较高,可能不适用普通个体消费者,需要连结多个个体消费者形成消费网络群体,这就需要有营销技术服务管理系统对于掌握不同群体的不同需求并在此基础上有需求预测,报修投诉,电费管理等不同模块功能,尽可能实现充电流程的电子化管理,便于个体消费者及时找到消费网络群体享受充电桩服务,同时可以利用电子化管理掌握用户在用电过程中的困难与限制,并及时反馈以便于调整服务内容,创建高效,便捷的服务标准,最大程度满足电动汽车用户的充电需求。 4.3开拓信息功能开发环保电动汽车充电桩的APP系统,给用户提供方便,及时,快捷信息服务平台,例如用户可以通过APP及时了解电动汽车充电状态及完成充电的剩余时间,在行驶途中及时掌控附近环保电动汽车充电桩的所在位置进行及时充电。APP开发模式主要可以借鉴一下两种:(1)借助已有微信平台进行服务营销。微信作为更快速的即时通讯工具,传播到达率100%,使沟通更灵活、更智能。微信的用户基数大,用户关注快,且可以享受运营上为其量身定做的有针对性的服务,其实用性最强。(2)自主开发产品APP进行服务营销。前期用户市场开拓及资金投入较大,对于新兴产品不建议使用此种模式,在后期客户量增大后可以根据实际需求进一步开发自主APP软件应用。 4.4关注用户体验对用户使用信息资源进一步深入精细加工,充分揭示其中隐含、分散、动态的信息,促使信息情报化,实现信息的增值性,达到提高产品质量的目的。通过APP平台及时掌握用户消费体验状况,定期对固定用户进行电话回访,派专业人员定期对于环保电动汽车充电桩进行定期检查,让顾客在购买此产品后感到物有所值,让消费不仅仅是一次性购买,还帮助推销产品,建立产品与终端之间、终端与终端间的良性关系。同时,利用现有营销“大数据”,实现用能在线监测掌上运用,开发需求响应互动功能,为用户提供灵活双向互动服务。有针对性地服务平均电价高、能效水平低的用户赠送移动服务终端,为大型企业免费提供能效诊断服务,对不合理的企业用电进行指导。 5结论 电动汽车充电设施是七大新兴产业领域里很重要的一个方面,而此前由于电动汽车规模较小,充电设施建设投资巨大,投资短期效益不明显,因此充电设施建设速度较慢,现在则进入到一个很好发展时期。与传统电动汽车充电桩相比,环保电动汽车充电桩具有能源利用效率高和环境污染少(或无污染)的特点。就宏观来看电动汽车充电设备市场将会具有强烈的竞争,国内一些大型的国企对这个市场已经虎视眈眈,并且也做了相当的准备。环保电动汽车充电桩应利用强大的市场空间进入这个领域,推广服务营销,实现物联网效应占领一定范围内的市场。 作者:阮玉洁 单位:上海海洋大学 电动汽车论文:空气动力学下的电动汽车造型设计 摘要: 本文对基于空气动力学的电动汽车造型设计进行了讨论,对电动汽车的发展和普及起到一定的促进作用。 关键词: 电动汽车;造型设计;空气动力学 1电动汽车车身造型特点 电动汽车是未来汽车发展的主要方向之一,目前,电动汽车的发展才刚刚起步,而电动汽车车身造型的设计师大部分参与过传统汽车造型的设计工作。因此,汽车造型的特点及发展趋势,将会对电动汽车造型发展的趋势产生极大的影响,但是电动汽车由于本身结构特点的限制,与传统汽车的特点存在一定的差异,这些特点对于电动汽车的造型设计非常重要,下面进行了详细的分析[1]。 1.1结构和空间布局不同 相对于传统汽车,电动汽车在结构方面的最大差异是驱动方式的差异,传统汽车依靠汽油机和柴油机燃烧花式燃料产生能量,然后通过离合器、变速器以及传动装置传递能量,实现汽车的行驶,而电动汽车则依靠电池进行能量的储存和供给,通过将电池储存的能量传递给电机,实现对汽车的驱动。因此,电动汽车上减少了体积庞大的机械师传统系统,而由体积更小的电动机取代传统汽车发动机占据的空间。因此,相对于传统汽车来说,电动汽车的前悬距离大大缩短,前围到挡风玻璃的车头部分也有一定的缩短,车身比例更加协调,同时能够省略传统汽车进气格栅结构,只需对前悬结构进行包覆为设计师留下了更大的创作空间。 1.2集成化 集成化是电动汽车技术发展的主要方向之一,通过线控技术的应用能够使电动汽车底盘传动系统的结构极大简化,提高电动汽车的空间利用效率,底盘平整度提高,也为电动汽车的造型设计留下了更大的自由度。线控电子技术还能实现对电动汽车各种电子系统的电子控制,通过设计出类似软件接口的扩展插口,即可实现车身与底盘的连接,减少传统机械控制系统对空间的占用,同时还使车身与底盘的设计融合度提高,实现两者的模块化拼接,提高车身造型设计的自由度。 1.3智能化 智能化同样也是未来电动汽车发展的主要方向之一,从家喻户晓的EBD、ESP等,再到逐渐普及的智能泊车系统、只能制动系统等,在提高汽车安全性方面发挥了重要作用[2]。电动汽车智能化的持续发展,将不断降低交通事故发生的概率。现在的汽车造型设计中,包含了大量被动的安全性设计,包括前后防撞钢梁以及车身前后端预留的缓冲区域等。而随着智能行车系统的发展,这些被动安全设计可以逐渐减少,这对车身的整体造型必然会产生较大程度的影响,也为电动汽车的造型设计提供了更大的发挥空间。 2电动汽车的空气动力学设计 对电动汽车来说,良好的空气动力学性能能够提高电动汽车的操控性能和谐有效果,并且能够使电动汽车获得更好的续航能力,因此,电动汽车的空气动力学设计非常重要。 2.1电动汽车空气动力学设计原则 虽然电动汽车的造型在未来必然会呈现出多样化的发展趋势,但是从空气动力学的角度来看,仍然需要遵循以下几方面的原则:1)车身的简洁性,这一原则主要是要求减少车身表面的凸起物、减少不必要的进气口,确保车身的整体性,避免凸起物和进气口增加空气阻力,保证气流通过车身受到的阻力尽量要小。2)流线型车身,该原则是要求气流在流过车身时,尽量避免出现分离现象,图1给出的大众XL1概念车就属于典型的流线型外观。 2.2电动汽车空气动力学设计 针对电动汽车造型的空气动力学设计,需要注意以下几个方面的问题: 1)车头高度设计。电动汽车车头的高度将会直接影响到整车的启动阻力系数CD。通常,车身启动阻力系数与车头高度成正比。对于传统汽车来说,由于发动机舱内部结构的特殊性,车头高度必然会达到一定的值,而电动汽车由于省略了发动机舱,因此,车头高度能够得到降低,对于降低车身的气动阻力系数具有作用,也为车头设计提供了更大的空间。 2)车身尾部造型设计。汽车尾部造型与空气的流动关系非常复杂,通常很难对各种尾部造型的优劣进行准确的评价。从理论分析来看,小斜背的造型具有更低的气动阻力系数。因此,在进行电动汽车尾部造型设计时,首先把握好大方向的基础设计,然后经过复杂的工程分析之后,再对最初的设计方案进行不断优化。 3)车身底部离地高度设计。从相关的试验数据来看,光滑的汽车底板结构,为了实现更好的空气动力学性能,存在一个最佳离地高度。图2给出了汽车底板结构离地高度与气动阻力系数之间的变化关系。从图中可以看出,VW-Van、VW-Por-sche914和CompetitorF2-2这3种车型的气动阻力系数与汽车底板离地高度成正比;而Citroen-ID19车型由于车身底部属于光滑结构,存在一个最佳离地高度[3]。电动汽车的底板结构能够被设计为光滑的行驶,因此,在设计过程中需要结合工程分析的数据确定最佳离地高度,从而获得最佳的空气动力学性能,但是需要注意满足车辆的通过性要求。 4)前后扰流器设计。扰流器包括前后扰流器两个部分。由于电动汽车自身结构特点,其造型的设计更为灵活多变,扰流器的设计应该结合电动汽车的整车造型风格能够设计,同时这种风格应该以追求良好的空气动力学性能为主要目标。但是在实际设计时,尾翼与车身表面的高度参数非常重要,同时尾翼的高度也可能影响整车造型风格。通常情况下,利用尾翼与汽车表面的高度和尾翼弦长之比来描述,当这一比值大于1时,升力系数达到最小值,且不再继续变化。现代汽车的唯一更多的是与侧后围高度结合到一起,其作用不会过度凸显出来。 5)车轮与轮腔的设计。从相关实验可以看出,有轮腔覆盖的车轮通常比完全暴露在空气中的车轮具有更好的空气动力性能。对于前后车轮均存在轮腔包覆时,车轮的大小及轮腔间距的影响非常明显。通常情况下,如果车轮高度与直径之比大于0.75,则气动阻力系数与升力系数最小。当然,由于前轮存在专项问题,其空腔应大于后轮,空腔对外部气流更为开放,因此,前轮所受的气动阻力与气动升力比后轮更大。 3结语 空气动力学设计在未来电动汽车造型设计中占据着至关重要的地位,其设计水平将会直接影响到电动汽车的操作性能和节油性能。本文结合对电动汽车造型特点的分析,提出了基于空气动力学的电动汽车造型设计原则,并从多个方面提出了电动汽车空气动力设计需要重点注意的内容,通过本文的讨论,希望能够对进一步提高电动汽车造型设计水平,对电动汽车的发展和推广起到一定的促进作用。 作者:单承标 单位:中国第一汽车股份有限公司青岛汽车研究所 电动汽车论文:电动汽车产业发展战略 摘要: 在十八大“推动战略性新兴产业、先进制造业健康发展”精神的指引下,发展节能环保、新能源等新兴产业,已成为各地新一轮经济发展的重大战略。作为新中国汽车工业的摇篮,汽车工业是吉林省的支柱性产业,从长远来看,寻找石油的替代品,发展电动汽车不仅是节能环保的必然选择,也是吉林省汽车产业的发展趋势。发展电动汽车不仅对吉林省转变经济发展方式,建立现代产业体系,具有十分重要的现实意义,同时也能带动国内汽车市场的整体跃升。 关键词: 电动汽车;产业发展;战略 1吉林省电动汽车产业发展现状 在节能与环保的双重压力下,吉林省电动汽车项目起动较早,制定并实施了一系列发展电动汽车的计划和行动。纯电动客车于2007年底开始立项研制。项目由一汽客车公司、吉林大学、东北师范大学、辽源彤坤公司共同承担;一汽集团一直都在进行有关电动汽车项目的开发及课题研究,长春市基本具备混合动力汽车的部件和整车开发能力。汽车电子形成集群发展。重大专项实施以来"在纯电动+混合动力和燃料电池汽车的整车集成技术动力系统集成技术以及动力总成关键零部件技术方面取得重要技术突破"同时也在专利战略和技术标准平台建设方面为自主知识产权新能源汽车产业化奠定了良好的基础。不难看出吉林省现已具备发展电动汽车的技术、市场、人才、环境等综合产业优势。但将科技成果进行商品化与产业化转化过程与世界发达国家和地区还存在相当差距,竞争力仍然较弱。另外,吉林省在混合动力轿车、客车和纯电动客车的开发上也取得了一定进展,具备了一定的技术力量和生产基础,2009年年末,20辆锂源纯电动车供应给辽源市,作为城市公交车及往返长春的客车。这是吉林省首次批量下线的电动车辆;2012年,华奥纯电动公交车已于去年在长春开始运行,创造出电动公交车在世界最高纬度、高寒地区运行的纪录;2014年7月,欧朗纯电动轿车下线,欧朗EV的成功下线,不仅使一汽集团新能源汽车产品线更加完善,同时也是吉林汽车产业实施新能源汽车战略规划的重要行动之一。虽然吉林省在电动汽车产业取得一定发展,但从总体上看,目前仍处于研发阶段或小批量试制阶段,距离成熟的批量化生产尚有一定距离。 2吉林省电动汽车产业发展存在的问题 虽然吉林省电动汽车行业目前发展得如火如荼,并取得了阶段性的成果,但应该清醒地看到该行业目前尚存在以下问题: 2.1研究的单位、企业较少,缺乏协作,信息交流不畅 目前,整车厂和零部件厂商发展电动汽车由于合作主体与技术路线的不同,可能形成若干个不同的新能源汽车产业联盟,以及相应的新能源汽车标准。各个联盟之间应该能够通过竞争与交流,实现技术水平和研发实力的全面提升,拉动产业升级。吉林省在汽车零部件配套企业方面,涉足电动汽车动力系统的企业很少,支持力度不足。国内主要新能源汽车动力系统生产企业均分布在江浙、广东和北京等地区,吉林省在这方面处于明显弱势,在吉林省新能源汽车战略规划中仅有辽源雷天从事锂电池的研发和生产,并且与一汽的合作仅限于电动客车领域。本地的电动汽车动力系统配套企业不完备的问题将影响新能源汽车的整车研发进程,也将成为吉林省发展新能源汽车的一大瓶颈。 2.2研发起点较低,与国内外尚有差距,并且存在重复研究,现有资源没有合理配置和使用从汽车企业来看,除一汽集团外,省内绝大部分企业不具备自主开发能力。从产品来看,自主品牌产品尚在培育之中;零部件企业的配套产品开发仍依赖主机厂或购买国外技术,开发手段落后,周期较长,技术人员比重较低。在国内对新能源汽车的研发中,包括吉林大学汽车工程学院在内的长春本地研究机构,实际上被排除在国内第一集团军之外,上海和北京的一些研究机构抢占了足够的先机,在经费支持、人才准备方面,吉林省内的研究机构与京沪两地相比,还有较大差距。 2.3跨行政区划的产学研合作较少目前,跨行政区划的产学研合作项目还很少。实际上,东北三省及上海和广州等企业、高校和科研机构各具优势,但高校与高校,科研机构与科研机构,企业与企业,科研院所与企业,高校与企业,科研院所与企业之间也都有较强的互补性,存在较大的跨区划的产学研合作空间。 3吉林省电动汽车产业发展的对策建议 3.1完善吉林省电动汽车产业创新机制科技创新必须以企业为主体,目前吉林省企业由于投入不足和人才紧缺等原因"导致以企业为主体的创新体系尚未完全形成"在以往的产学研合作中企业基本处于被动接受成果的地位。成功的实践证明"建立以企业为主导的新型产学研联盟"学科链结合产业链"通过全方位的战略合作能够有力提升企业自主创新能力。 3.2制定发展电动汽车产业的总体规划由于缺乏发展电动汽车产业的总体规划,目前对发展电动汽车产业感兴趣的企业和研发机构很多,致使研发方向、资金投向分散,导致有限资源没有发挥最大效率,政府的引导和协调作用没有完全发挥出来,因此,应尽快制定电动汽车产业发展的总体规划,促进吉林省电动汽车产业的发展。 3.3建立吉林省电动汽车产业产学研合作机制电动汽车是高新技术的集中载体,具有研发投入大,技术含量高等特点,因此,依靠强强联合形成聚合能量,分摊研发成本并提高该项技术上的竞争优势,已成为新能源汽车发展的一个新趋势。吉林省汽车产业的生存和发展除了企业自身的发展壮大,更应注意产、学、研间的有效结合,建立产学研合作机制,通过生产企业、大学、科研院所在社会范围内依照各自的优势建立的,以共赢为目的的一种合作关系,最终形成基础研究或理论研究(学)、应用与开发研究(研)、商品化与产业化(产)的一体化,使产业系统、教育系统和科研系统相互融合的有机整体,实现优势互补,共赢的格局。此外,需要政府出台相应的扶持和优惠政策。只有这样,才能给电动汽车产业营造出一个良好的发展和应用氛围,才能发挥出电动汽车应有的作用。 作者:孔繁娟 单位:吉林工商学院 电动汽车论文:电动汽车商电力市场竞价 1电动汽车充放电模型 电动汽车商通过对所辖范围内居民区、充电站以及充电桩所接入电动汽车进行充放电调度控制。所有车辆统一安排在最后一次行驶结束后和次日出行前进行充放电。商根据所管辖车辆的行驶需求,通过制定报价策略,决定次日各时刻电动汽车的充放电功率,并满足次日车辆的电量需求。其充放电约束条件如下:1)电动汽车充放电功率约束。电动汽车的充放电功率主要受到车载电池以及充电设备所允许的电压电流限制。2)电动汽车蓄电池充放电等式约束。电动汽车蓄电池t时刻荷电状态与t+1时刻荷电状态关系式。 2电动汽车商电力市场报价模型 笔者所提模型考虑电动汽车用户侧和市场出清2个不同层面的优化问题,既要使电动汽车充放电用电效益最大、成本最小,同时也要考虑市场出清电价交易机制。下层优化模型以电动汽车用电效益最大化目的,并考虑其各个商管辖内电动汽车的行驶特性,以及各物理特性约束条件。上层优化模型主要为市场出清模型,电动汽车用户根据自身用电情况,向所属商申报次日电量需求。电动汽车商通过把每时段接入系统的电动汽车用户申报电量信息进行统计,并预测每时刻各发电商报价水平,以及各竞争对手报价,从而决定自身的报价策略。市场出清机制根据各方所报价格决定各参与者电量(发电量和用电量)。商根据市场竞价获得的用电量,从而优化所管辖区内电动汽车的充放电功率。该文主要考虑发电侧与电动汽车商竞价,不考虑其他可控负荷参与市场竞价。 3原对偶内点算法 原对偶内点算法是基于对数障碍函数法,由于原对偶内点算法的提出,故对数障碍函数法被重新用来求解线性规划问题。原对偶内点算法在数学上描述。 4数据仿真分析 4.1电动汽车参数笔者采用含电动汽车商参与电力市场竞价来说明该文所提模型的有效性和求解方法的可行性。假设某区域电动汽车商5000辆私人电动汽车参与市场竞价,获得各时段电动汽车充放电电量,其电动汽车型号为RAV4SUV[16],各项参数如表1所示。根据美国交通部联邦公路管理局对全美国家庭私人开车出行进行调查的结果[17],从统计数据中获得其私人电动汽车平均最后一次出行结束时间、有效充放电时间段以及平均日行驶里程,其数据如表2所示。 4.2发电商数据参数考虑到电动汽车行驶特性,电动汽车一般在夜间交由商进行充放电控制。因此,笔者将报价策略周期设置为中午12∶00至次日中午12∶00,调度周期以小时(h)为单位。假设在该电力市场中有3个常规机组发电商与1个风电发电商,其发电机组Pmint,k=0,Pmint,k=50MW。根据PJM公司公布发电商报价数据,选取3个发电商各时段平均报价数据[18]为预测发电商报价,如图1所示。风电不参与市场竞价,各时段风电出力预测采用文献[19]数据。 4.3电动汽车商报价策略分析在系统中各时段不可控负荷曲线如图2所示。笔者主要设计2种充放电模式,模式I参与电力市场竞价获得市场出清电价以及电动汽车充放电电量;模式II为自由充放电,当电动汽车接入系统时,便以额定功率先进行放电,然后对其充电,直至充满,不进行市场竞价,采取的是不灵活充放电模式。电动汽车各时段报价策略如图3所示,可以看出,电动汽车平均接入系统时间为18∶00,而在18∶00—24∶00期间,系统中不可控负荷用电量最大,为峰荷时段,各发电商报价也最高。因此,商选择在这几个时刻进行放电,报价比其他时刻高,获得放电收益。而在24∶00—07∶00期间,不可控负荷用电量减少,此时为系统谷荷时段,各发电商报价较低,因此,选择在这几个时段进行充电电量的竞价。模式I,II的充放电成本分别为1091.4,1305.3$,电动汽车商进行竞价所获得的充放电成本比不灵活充放电模式降低213.9$/MW。充分说明电动汽车参与市场竞价有效地降低了电动汽车充放电成本,验证了所提模型的可行性。由于电动汽车具有放电的功能,若电动汽车只针对充电参与市场竞价,其报价策略如图4所示。电动汽车商将主要集中在24∶00—07∶00时段参与竞价,并获得充电电量。笔者所提充放电报价策略模型和文献[20]所提模型所得充放电成本分别为1091.4,1507.8$,其充放电成本能有效降低416.4$/MW。 5结语 随着电动汽车的广泛投入使用,如何有序控制以及整合系统中分散的电动汽车参与市场竞价,将成为未来电力市场发展一个值得研究的问题。基于电力市场竞价框架,笔者提出了电动汽车商参与市场竞价的双层优化模型,上层以社会效益最大化为目标,下层以电动汽车充放电效益最大为目标。通过KKT条件将双层优化模型转化为单层优化模型,为了能快速求解,采用非线性互补函数将非线性不等式约束转化为等式约束,并通过原对偶内点算法求解模型。最后,通过含电动汽车商参与竞价的电力市场竞价机制,对所提模型进行仿真分析,验证了该文所提模型的有效性和可行性,为电动汽车参与市场竞价提供了理论基础。 作者:杨亚雄 杨洪明 张俊 单位:长沙理工大学 智能电网运行与控制湖南省重点实验室 电动汽车论文:电动汽车的驱动系统设计 1电动汽车控制系统中矢量控制技术 电动汽车系统控制电路中系统功率部分采用直-交电压型电路,功率回路有蓄电池、滤波电路和智能功能模块IPM逆变电路组成。系统控制器采用TI公司推出的TMS320LF2812-DSP作为控制主芯片,用它来完成电子差速算法、及高阶控制器离散化的鲁棒控制器,它们的实现需要记忆大量的历史数据,且完成电动机矢量控制系统的转速控制器、电流控制器的算法、以及电压空间矢量PWM的产生、A/D转换以及坐标变换等。辅助电路由速度检测电路、电流检测电路以及故障检测电路等组成。实现异步电机的转速检测、电流检测以及转速和电流的双闭环控制。DSP控制器负责将电动汽车驾驶员根据自己的意图与行车线路给定目标车速Vc、方向盘转角信号、刹车信号、电机转速、蓄电池电压、电容储能状态等进行A/D转换,应用电子差速算法计算电机的转速和位置,最后应用矢量控制算法和鲁棒控制算法,得到电压空间矢量PWM的控制信号,经过光电隔离电路后,驱动IPM功率开关器件。DSP控制器还负责整个系统的保护和监控,一旦系统出现过压、过电流、欠压等故障,DSP将封锁SVPWM输出信号,以保护IPM模块。异步电动机矢量控制基本思想就是把异步电机的电子电流分解为直轴电流分量ids和交轴电流分量iqs。矢量控制策略是当转子磁通恒定时,电磁转矩与定子电流的q轴分量成正比,通过控制定子电流的q轴分量就可以控制电磁转矩。这样由定子电流d轴分量控制转子磁通,q轴分量控制转矩实现了系统的完全解耦控制,形成经过SVPWM逆变调制信号,将期望电压矢量值供给逆变器,对异步电机进行供电,一旦控制器的参数设定好后,在电机的运行条件不发生改变的前提下,这个控制系统具有较好的动态响应性能。但由于电动汽车在行驶过程中道路工况复杂,且驾驶模式多变,那么电机的自身参数也随之改变,如果不对速度控制器的参数和输出不进行校正,驾驶性能会变差,所以利用通过脉冲编码盘获得的电机速度n反馈值,与经过电子差速算法输入的速度参考量refn和转向信号形成闭环。同时编码盘的另一个作用是获得转子的绝对位置,从而通过磁通观测环节,输出正确的磁通角θ以实现精确的PARK逆变换,这样对输出进行及时的校正,使真个系统在运行条件发生变化时,加快动态响应过程。为了抑制干扰对控制误差的影响,使得闭环控制系统正常工作,系统中的速度调节器采用H∞鲁棒标准控制问题的混合灵敏度设计算法以加强内部稳定性。采用矢量控制方案的交流异步电机的系统结构如图1所示。 2控制器硬件电路设计 控制系统的任务是根据驾驶员根据由方向盘、驱动踏板和制动踏板设定的指令信号,以及车辆当前的运行状态,即电机转速、蓄电池电压、电容储能状态等。首先调节主回路使其工作于某一特定的状态,然后调节相应功率器件的占空比,使电机电枢电流或者储能器件的充电功率满足驱动或制动踏板设定的指令值。控制系统硬件部分为以美国德州仪器(TI)公司的TMS320F2812型DSP(数字信号处理器)芯片为优秀的控制电路板和相应的电路构成,如图2所示。系统主回路的电压、电流信号及驱动和制动踏板位置信号经传感器采集后,通过信号调理电路由DSP的A/D转换模块进行模数转换。控制系统的输出为多路SVPWM信号,电路中采用Avago公司的HCPL-316J门驱动光电耦合器对SVPWM信号进行处理,经光耦隔离处理后接入IGBT的门极。IGBT的故障信号经光耦隔离后接入DSP的功率驱动保护中断引脚。在主回路进行相应的调整后可用于电机的驱动和再生制动控制,霍尔传感器检测到的电机转子位置信号经信号调理电路接入DSP的捕获单元。制动系统由电机和能量储存器件,即超级电容或者高速飞轮组成。车辆制动时,电机在驱动控制系统的调节下工作于发电机工况,将车辆的部分动能或重力势能转化为电能经过控制储存在超级电容或飞轮中。这部分能量在车辆加速和爬坡时释放出来,协助电池向电机供电,使回收的能量得到再利用。超级电容通过双向DC/DC连接到直流母线,和电池并联通过电机控制器向电机供电。电机控制器在刹车踏板被踩下后,使电机工作于发电机工况,将回馈能量送至直流母线;双向DC/DC作为超级电容充放电控制器使用。车辆制动时将直流母线上的电机回馈能量进行电压变换后向超级电容充电;车辆起动或加速时使电容放电,电容储存能量经电压变换后送至直流母线,和电池并联向电机供电,一方面改善车辆加速性能,另外还可以避免电池大电流放电,延长电池寿命。控制系统电路主要包括PWM输出与IGBT故障信号输入光耦隔离电路,主回路电压、电流信号调理电路,以及电机转子位置检测信号调理电路。 3控制系统软件设计 控制系统软件设计采用基于空间磁场定向控制策略,即在速度控制器采用H∞鲁棒标准控制问题的混合灵敏度设计算法,系统q轴、d轴电流环采用PI控制器。利用TMS320F2812强大的实时算术运算能力,对异步电机的速度、转矩进行实时控制。系统控制软件先完成系统的初始化工作,包括DSP的内核初始化,模数转换(ADC)子模块的初始化,以及PWM输出子模块的初始化和数字输入输出(DIO)子模块的初始化。系统初始化完成后进入等待定时器周期中断循环状态。控制软件主程序如图3所示。图3控制器主程序流程图主回路的电压、电流和车辆的驱动、制动指令经滤波电路输入到DSP中,在定时器周期中断服务子程序中,首先对这些信号进A/D转换和数字滤波,在控制系统对车辆的运行状态做出判断后,运行相应的控制算法,并用控制量,即IGBT的占空比设置相应的PWM模块及PWM引脚的输出。中断处理模块程序流程图如图4所示。 4实验结果 以7.5KW电动汽车用交流异步电机为控制对象,其最大功率15KW、额定电压72V、额定扭矩为32N.m、最大转速为5600rpm、效率95%,根据异步电机的技术指标得到在MTS-II电机测试台架上的测试结果如表1,电机及其控制器外特性曲线如图5。将给定目标车速cV、方向盘转角信号、刹车信号、电机转速检测信号、蓄电池电压、电容储能状态等进行A/D转换的信号输入到上述设计的驱动控制系统中,相应交流电机侧得的技术参数如电压为72V、输入功率为6.6KW,转矩得到11.9N.m、转速为4609rpm、输出功率为5.7KW、均低于额定值。根据实验结果表明,电动汽车异步电机驱动控制器具有较好的系统稳定运行性能,较快的转速响应速度、达到预期的设计效果。 5结论 选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素,因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求,并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。本文从选择合适的交流选择异步电机,设计基于矢量控制的变频调速系统,采用H∞鲁棒标准控制问题的混合灵敏度设计算法,解决复杂系统在不确定条件下维持系统可靠性和稳定性;采用的新型的PWM调制方式——空间电压矢量(SVPWM)脉宽调制原理与实现直-交PWM电流源型异步电机变频器控制器,提高了能量的利用效率;同时采用电子差速控制技术,解决电动汽车发展瓶颈中的电机及其控制系统中需要协调控制电机差速,实现倒退,转弯等功能。通过以上技术应用与传统PID控制器相比,非线性方法具有更好的控制效果,改善了电动车运行的稳定性和可靠性,而且在制动过程中可以回收更多的能量,提高了整车的能量利用效率,并且再生能源方便地回馈到电动汽车的蓄电池中,实现了能量回收。 作者:黄英 殷军 单位:江苏省光伏风电控制工程技术研发中心 苏州经贸职业技术学院 苏州秉立电动汽车科技有限公司 电动汽车论文:电动汽车产业发展措施建议 镇江市发展电动汽车产业拟采取相应措施宜基于上述SWOT分析得出的战略定位,重点针对其劣势与机遇,充分发挥政府、大学及科研院所、企业、科技中介等机构主体协同联动效应,合理配置技术、人力、资金、公共服务、基础设施等科技资源,形成政务、商务、研发,科技服务等“组合拳”,大力推动镇江科技电动汽车产业取得长足进展。 1.完善新能源电动汽车技术创新研发体系 目前世界各国电动车发展真正进入产业化阶段的只有日本丰田,美、法、德、英紧随其后。研发技术虽已取得一些进展,依然存在不少瓶颈有待突破,如若不能在降低燃料电池和氢气存储系统成本上有所突破,那么燃料电池汽车至少在2030年前不具备大规模产业化成熟条件;我国政府在“863计划”中明确提出电动汽车发展重点:确立“燃料电池汽车发展居首位,第二为混合动力电动汽车,纯电动汽车兼顾的基本原则”。为此,可考虑由政府牵头,联合本地江苏大学、江苏科技大学在北汽集团镇江公司建立企业工作站,尤其江苏大学汽车学院在汽车研发方面具备一定技术研发实力与实践经验积累,应尽早让科研机构与高校介入企业研发,弥合产业与学术届信息不对称隔阂,使技术研发与北汽二期开发生产电动汽车在时间与空间上实现无缝对接,及早形成多方协作的科研创新合力。在企业工作站基础上组建部级创新平台,结合本地研发实力与要素资源重点突破动力电池、驱动电机、电子控制、快速充电设备等关键技术;推动产学研联盟建设,逐步形成集整车制造、关键部件与新材料、配套技术应用等为一体的研发设计机构;抢先进行相关技术专利申报,积极参与全国新能源电动车技术标准制定,争取创建部级新能源汽车研发平台和产业示范基地。 2.加强新能源汽车发展各项政策扶持力度 基于省市原先政策措施如:《江苏省新能源汽车产业发展规划纲要》,《镇江“十二五”发展规划》,《镇江市城市总体规划》,《镇江市综合交通规划》,《镇江市公交规划》等政策文件,进一步加强相关政策扶持力度。电动汽车研发成本与售价均较高,可适当采取政府补贴方式,对企业研发和个人购买电动汽车予以支持;鉴于人们对传统汽车依赖的思维惯性,在原先预计基础上,可以公交为突破口推进示范推广,适当将镇江市2015年公交电动汽车保有量提高至20%-30%。此后逐步推进并培育私家与出租电动汽车消费市场;通过政策引导电动汽车消费与日常维保新商业模式,比如电动机车与电池价格均较高,可以借鉴其他地区一些做法,探索“车电分离”运营模式,通过在政策和资金方面扶持充电设备运营商及融资租赁机构,由特许经营商将“裸车”租赁给公交公司,提供电池并保障其使用年限,从而缓解公交企业一次性支付压力;通过政策引导,适当降低车贷利率,并提供相应优惠电价,以促动人们消费积极性。 3.形成促进新能源汽车推广应用长效机制 通过电视、网络、报刊等媒体,积极宣传低碳环保理念,使环保意识深入人心,令各方潜在消费群明确新能源电动汽车是人类未来交通工具发展趋势;积极进行充电桩配套设施及电动汽车日常维保方面认证、规划和建设。在总结积累基础上,形成相应技术与运营方式特有模式。鉴于国内外在电动汽车纯技术方面研发及标准设定已走在本市前列,但我们在充电配套及日常维保方面的技术与商业运作模式依然有望形成标准化系列配套模式并推广至其他省市,为镇江电动汽车产业在全国乃至世界范围内推广与销售奠定坚实支撑。以北汽落户镇江为发端,由政府机构牵头组成招商团,加快产业园区基础实施建设,给予一定政策优惠。进一步积极引进电动整车、配套部件、电极材料、充电设备和其他相关系列生产厂家投资。比如:整车领域的比亚迪、五龙等,动力电池、电机、总控领域有沃特玛、长河动力、汇川科技、航盛电子等,充电设备有奥特迅、巴斯巴;电池隔膜、正负极材料方面有星源材质、惠程电器、贝特瑞等。这样有助于本市产业结构升级由粗放型转入深度精细化,有望最终形成以龙头企业带动,关键零部件及相关材料和配套产业有机整合的新能源汽车产业链群体系。这是镇江电动汽车产业发展由扭转型战略跃迁至增长型战略的关键,使其成为我市振兴地方经济的又一绿色高科技支柱产业。 4.推进人才培育引进与金融支撑 21世纪谁掌握了关键人才与技术,谁就把控了某一行业发展先导与契机,为此加快人才培养与引进步伐刻不容缓。电动汽车行业发展不仅需要各种高精研发人员,对于各类销售、生产线操作、生产工艺、后期维保等各层级相关工程管理技术人员需求量也很大。结合当地现有高等、高职院校及技师学院教育布局,各高校可根据自身科研基础与办学特点,针对产业发展实际需求,分层分类培养各种工程技术与管理、销售人员。比如江苏大学与江苏科技大学可以开辟与整车、各项零部件生产及充电设备有关的研究生层面研发人员,及工业工程专业本科生;镇江高专正积极筹建汽车学院,培养电动汽车管理、销售及日常维保方面的技术与管理人员;交通技师学院和镇江技校可以相应培养电动车维修、充电站维护、生产线操作等技术工人等。然而,人员培养有其滞后性,尤其高端人才培育很难一蹴而就,为此有必要从全国乃至海外引进高端技术人才,政府机构及用人单位应在工作条件、收入待遇、配偶随调、研发费用、生活设施、子女入学等方面给予适当倾斜,这样才能留住并用好人才。鉴于新能源电动汽车前期研发,生产及配套充电站建设等方面资金投入颇巨,仅一座大型充电站建设动辑上千万,资金缺口较大。可以采取梯度投资,逐步完善,使配套设施投资规模与投产速度相匹配。此外,汽车厂商由于巨额投资及技术和市场开发不确定性,囿于传统车型既得利益,对新能源电动车研发与生产积极性不高。这一心态亦会蔓延至金融领域,使电动汽车在研发、生产、配套设施建设,销售等方面的信贷规模与流向受到制约。为此政府要对各金融机构做适时引导,使其明确:加大相应信贷力度,支持科技型新能源交通“功在当代,利在千秋”,不能只顾眼前利益而忽视长远发展。此外应加强电动汽车在生产、研发、推广、日常维护等方面安全管理,促进信息化全面升级,以利于以电动汽车为龙头的新能源高新产业链逐步成形。 作者:凌峰朱冬林范灵单位:镇江市高等专科学校南京理工大学经济管理学院镇江市高等专科学校 电动汽车论文:电动汽车换电定价建议 《宁夏电力杂志》2014年第六期 1电动汽车的能耗成本 电动汽车的能耗成本主要包括建设成本、运营成本及电池折旧成本[1](电池由国家电网公司提供,但电池的折旧费用要摊到能耗成本之中)。在这里我们以单个换电站作为研究对象,假定电动汽车数量很多,换电站满负荷运营,计算出换电站的最大服务能力即能提供的最大能源补给的公里数,用以摊薄建设成本和运营成本。 1.4电动汽车换电成本将电动汽车能耗成本作为其换电成本,以上计算结果如表2所示。从表2可以看到,大客车的换电成本价格为5.25元/km,其中电池折旧所占比重最大。乘用车的换电成本价格为0.6元/km。 2电动汽车换电定价建议 2.1换电服务定价策略从市场情况分析来看,现阶段电动汽车能耗成本很高(电动大客车5.25元/km,而燃用天然气大客车则是1.42元/km,享受政府补贴的天然气公交车只需0.8元/km),如果按成本价格定价就无法吸引用户使用电动汽车。况且,现阶段银川地区的电动汽车充换电站仅有9座,而银川地区却有近40座天然气加气站,两者在服务便捷性上存在差距。但是,从可持续发展和绿色环保的角度看,电动汽车能耗成本下降存在很大的空间:随着电池技术的进步,2013年的电动汽车动力电池招标采购价格已经比2011年的采购价格下降25%,保守估计5年后还能下降50%~70%。如表3所示,随着国家推动电动汽车发展的相关政策逐步落实及政府对充换电网络建设提供资金补贴,电动汽车能耗成本会大幅度下降。而天然气作为不可再生能源,随着时间的推移储量将会越来越少,能耗成本会大幅上升。从表3中可以看到,如果能争取到50%的建站补贴,即电动汽车换电站建设成本降低一半;5年后,电动汽车动力电池价格下降70%,天然气价格上涨1倍以上;这几个条件同时实现的话,则电动汽车能耗成本均低于天然气车辆的能耗成本,电动汽车换电站比天然气加气站更具有竞争优势。因此,宁夏地区电动汽车换电服务的定价策略应是:积极争取政府补贴,先以具备市场竞争力的换电价格推动电动汽车的市场占有率,降低充换电网络经营风险,随着电池技术进步,换电价格逐步下降和竞争对手天然气价格的上升,在一定的时间范围内,最终实现充换电站的盈利。 2.2换电定价选择天然气车辆作为主要的竞争对手,电动汽车换电价格与天然气车辆的能耗成本价格挂钩,按约90%的比列收取。参考文献[2]的做法,根据实际情况,建议宁夏地区电动汽车换电价格如表4所示。电动公交车换电价格为0.8元/km。主要是争夺公交市场,虽然价格持平,但通过宣传电动汽车绿色无污染可以具备一定的竞争优势。普通电动大客车换电价格为1.25元/km。小型乘用车的换电价格为0.225元/km,都比天然气价格略低,以增加市场竞争力,吸引用户。 3效果和意义 (1)电动汽车换电定价建议已面向社会进行了意见征求:银川市公交公司对这个换电定价较为认可,在行驶成本基本相同的情况下,考虑到电动汽车环保、节能的优越性,愿意尝试使用电动公交车。银川地区的私家车主和出租车司机也表示,该换电定价比较具有吸引力。所以定价建议具有一定的市场可行性。(2)目前宁夏回族自治区经济和信息化委员会正在编写“‘十二五’期间宁夏电动汽车发展规划”,电动汽车换电定价建议可为其制定提供参考,对尽快实现规划目标有积极的促进作用。(3)电动汽车换电定价建议有助于实现电动汽车充换电站网络的市场化运营。 4结论 (1)电动汽车换电定价建议是通过调查、分析市场情况,综合考虑了宁夏地区交通车辆不同的能耗方式,论证了电动汽车换电服务网络的市场定位后提出的。(2)电动汽车换电定价建议具有可行性。虽然电动汽车换电服务的运营前期需取得政府补助,但随着电动汽车达到一定规模后,电池技术的不断进步,换电能耗成本将下降,预期5~7年后,电动汽车充换电价格可以不依靠政府补助参与市场竞争。(3)石油、天然气是不可再生能源,随着储量的下降,价格会越来越高,且以其为燃料的车辆还会产生环境污染问题。而电动汽车在节能环保、无污染零排放方面具有无可比拟的优势。所以电动汽车必将取代汽、柴油及天然气车辆,是未来交通工具的必然选择。 作者:刘德鹏单位:国网宁夏电力公司银川供电公司,
统计分析论文:用线性模型统计分析论文 本文主要分析线性-对数模型(2),分别从随机误差项u、参数1b及x的样本范围三方面,利用Eviews软件及D-W检验,分析误用线性模型处理之后的自相关性,从而判断线性-对数模型有无误用线性模型. 1随机误差项大小对误用线性模型的影响 1.1数值模拟具体步骤 1.2数值模拟结果具体分析根据数值模拟的结果,对数据进行处理,得到表1.由表1可知,线性-对数模型中的随机误差项对于误用线性模型后,DW检验是否存在显著自相关有明显影响.当随机误差项服从的正态分布的标准差为0.01时,残差序列存在显著自相关或DW检验失效的比例较高,达到94.2%,说明线性-对数规律性明显,随机干扰较弱,容易发现线性模型有问题,如果用线性模型处理,会产生较大的误差,从而会影响问题的解决.当标准差由0.01逐渐变大时,残差序列存在显著自相关或DW检验失效的比例会逐渐降低,当标准差达到0.05时,存在显著自相关或DW检验失效的比例仅为18.8%,这反映出干扰较大时,样本观察值的线性-对数规律性不太明显,这时,难以通过DW检验发现是否误用了线性模型,这时要注意从经济规律本身分析变量之间的关系,从而确定模型函数形式,或用其它检验方法进行进一步检验.当然,如果仅以预测为目标,这时用线性模型也是可以考虑的. 2样本范围大小对误用线性模型的影响 2.1数值模拟具体步骤第一步:取定参数0b1和1b2;第二步:选定解释变量的一个容量为30的样本,在一个实数范围内选择30个实数作为ix的模拟观测值:12330x,x,x,x(首先选实数范围为0.01–0.3,之后将实数范围分别改为0.01–0.6,0.01–0.9,0.01–1.2,再分别进行数值模拟);第三步:利用软件在实数范围内产生一组随机误差项:12330u,u,uu,iu服从N(0,0.12);第四步:将得到的随机数和已知的变量代入lny12xu模型中,从而得到30个ilny的模拟观测值.将得到的随机数和已知的变量代入yexp(lny),从而得到30个iy的模拟观测值;第五步:利用产生的30个lniy值,对所选的30个x值进行回归,得线性-对数模型(2)的估计,并利用如此产生的iy值,对所选的30个x值进行回归,得线性模型的估计;第六步:提取线性模型的DW统计量,并查表得n30,k2,显著性水平0.05时,1.35ld,1.49ud;第七步:循环10000次,统计检验结果存在显著一阶自相关性或DW检验失效的百分比. 2.2数值模拟结果具体分析根据数值模拟结果,统计分析得到表2.样本范围大小不同时,残差序列存在显著自相关的分布图见图1.由表2和图1可以看出,在随机误差项u和b1取值确定的情况下,x的取值范围也会影响线性-对数模型误用线性模型后DW检验的结果.当样本范围逐渐扩大时,残差序列的自相关性逐渐显著.在样本范围为(0.01–0.3)的情况下,线性-对数模型用线性模型处理后,DW检验残差序列显著自相关或DW检验失效的比例为17.2%,随着样本范围变大为(0.01–0.6),可以看到显著自相关或DW检验失效的比例有所提高,为36.9%,在图1中看到模型的非线性还不明显,如果DW检验残差序列不存在自相关性,误将线性-对数模型用线性模型处理,得到的线性模型误差不太大,是可以接受的.但是,当x范围变为(0.01–0.9)的时候,D-W检验出的显著自相关或DW检验失效的比例很大,从图1中也可以看出线性-对数模型不宜用线性模型处理,否则误差会比较大.当样本范围再次扩大的时候,可以发现线性-对数模型的非线性更加明显了,而且D-W检验的残差序列的显著自相关或DW检验失效的比例接近100%,此时线性-对数模型完全不能用线性模型处理.因此,对线性-对数问题,用线性模型处理的时候,如果x的解释取值范围较小,即使DW检验显示不存在显著一阶自相关,也应该注意检验是否存在误用函数形式的问题,否则就可能出现误用函数形式的错误.当然,这时即使犯了误用函数形式的错误,因为非线性规律不明显,单纯从误差的角度来看,与用非线性模型处理相差也不会很多. 3参数取值的大小对误用线性模型的影响 3.1数值模拟具体步骤第一步:取定参数0b1和1b6(之后将参数1b改为5,2,1,分别进行数值模拟);第二步:选定解释变量的一个容量为30的样本,数值分别为:0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.1,0.11,0.12,0.13,0.14,0.15,0.16,0.17,0.18,0.19,0.2,0.21,0.22,0.23,0.24,0.25,0.26,0.27,0.28,0.29,0.3;第三步:利用软件在实数范围内产生一组随机误差项:12330u,u,uu,iu服从N(0,0.12);第四步:将得到的随机数和已知的变量代入lny16xu模型中,从而得到30个ilny的模拟观测值.将得到的随机数和已知的变量代入yexp(lny),从而得到30个iy的模拟观测值;第五步:利用产生的30个ilny值,对所选的30个x值进行回归,得线性-对数模型(2)的估计,并且利用如此产生的iy值,对所选的30个x值进行回归,得线性模型的估计;第六步:提取得线性模型的DW统计量,并查表得n30,k2,在显著性水平0.05时,1.35ld,1.49ud;第七步:循环10000次,统计检验结果有自相关性或DW检验失效的百分比. 3.2数值模拟结果具体分析根据数值模拟的结果,对数据进行统计分析,得表3.由表3可以看出,在随机误差项方差和样本范围大小确定的情况下,线性-对数模型中的b1的不同取值,对误用线性模型后DW检验显著自相关或检验失效的比例有明显影响.当b1为6的时候可以看到线性-对数模型线性化后,残差序列显著自相关或DW检验失效的比例为100%,在这种情况下,容易发现线性模型存在问题,不容易犯误用线性模型的错误.当改变b1的取值时,显著自相关或DW检验失效的比例也随之改变,当取值逐渐变小的时候,显著自相关或DW检验失效的比例会逐渐降低.当b1取值达到2的时候,显著自相关或DW检验失效的比例为17.2%,当b1取值为1的时候,显著自相关或DW检验失效的比例为16.2%,虽有所降低,但是幅度有所减慢,如果以为不存在一阶自相关就应用线性模型处理,则会出现误用线性模型的问题.不过当b1为2和比2小的时候,线性-对数模型的曲率较小,用线性模型作为线性-对数模型的近似,误差是较小的,对预测结果影响不大.由此可以得出,在半对数模型用线性模型处理的过程中,b1是重要的影响因素,需要根据线性-对数模型的实际情况,通过数值模拟的结果分析和DW检验,查看半对数模型线性化后残差序列的自相关性程度.如果显著自相关,则线性-对数模型用线性模型处理带来的误差就较大,应进一步探索自相关的原因,当不存在显著自相关时,可能会出现误用线性模型问题,如果仅研究变量间的数量关系,也可以将线性-对数模型用线性模型近似. 4结语 本文分析了线性-对数模型误用线性模型的三种情况。运用Eviews进行蒙特卡洛实验,以及D-W检验,直观地说明了线性-对数模型中的随机误差项u、参数b1取值大小和x的取值范围影响误用线性模型的可能性.当总体非线性规律明显时,常常能检验出残差序列自相关或出现DW检验失效的情况,因此出现残差序列自相关或出现DW检验失效的情况,要注意检验是否因为总体规律非线性所致.当DW检验不存在一阶自相关时,容易忽略总体规律非线性检验,会造成误用线性模型的失误.但幸运的是,这时非线性规律实际是不太明显的,如果仅考虑变量之间的数量关系的话,线性模型也是可以接受的. 作者:吴梦婷王义闹单位:温州大学数学与信息科学学院 统计分析论文:农村收入统计分析论文 1农业收入 1.1第二产业收入由图3可知,工业收入在2011年最高,为2404285元;其次是2010年,收入为2338300元;两个年度相差65985元。同时1987年收入最低,为131497元;其次是1988年的184838元;两个年度相差53341元。分别低于2011年的2272788元和2010年的2153462元;处于中间地位的是1992年的687745元和1996年的756666元,分别低于2011年的1716540元和2010年的1581634元,高于1987年的556248元和1988年的571828元,表明山西省固定观察点“十村千户”工业收入变化趋势符合y=68693x+71873;建筑业收入在2002年最高,为134964元;其次是2010年,收入为419500元;两个年度相差284536元。同时2008年收入最低,为12800元;其次是1987年的13280元;两个年度相差480元。分别低于2002年的122164元和2010年的406220元;处于中间地位的是2001年的32280元和1996年的34850元,分别低于2002年的102684元和2010年的384650元,高于2008年的19480元和1987年的21570元,表明山西省固定观察点“十村千户”建筑行业收入变化趋势符合y=9659.8x-28049。 1.2第三产业收入 1.2.1流通部门收入由图4可知,运输行业收入在2011年最高,为2113150元;其次是2012年,收入为2029700元;两个年度相差83450元。同时1988年收入最低,为123320元;其次是1987年的133435元;两个年度相差59103元。分别低于2011年的499535元和2012年的548523元。处于中间地位的是2007年的633855元和1996年的681950元,分别低于2011年的1490295元和2012年的1347742元,高于1988年的499535元和1987年的548523元,表明山西省固定观察点“十村千户”运输行业收入变化趋势符合y=47758x-49923;商业收入在2002年最高,为1227762元;其次是1996年,收入为691958元;两个年度相差545804元。同时2010年收入最低,为72000元;其次是2012年的81000元;两个年度相差9000元。分别低于2002年的1155762元和1996年的600958元;处于中间地位的是2006年的427600元和1997年的459335元,分别低于2002年的800162元和1996年的222623元,高于2010年的355600元和2012年的378335元,表明山西省固定观察点“十村千户”商业行业收入变化趋势符合y=8699.0x+2.8E+5;娱乐服务业收入在2008年最高,为123000元;其次是2009年,收入为81000元;两个年度相差42000元。同时2001年收入最低,为46200元;其次是2002年的50310元;两个年度相差4110元。分别低于2008年的76800元和2009年的30690元;处于中间地位的是2006年的55600元和1997年的64000元,分别低于2008年的67400元和2009年的17000元,高于2001年的15200元和2002年的14400元,表明山西省固定观察点“十村千户”娱乐行业收入变化趋势符合y=-62004x+1.5E+6。 1.2.2文教卫生和其他行业收入由图5可知,文教卫生业收入在2012年最高,为78500元;其次是2011年,收入为59500元;两个年度相差19000元。同时2007年收入最低,为12000元;其次是2006年的16000元;两个年度相差4000元。分别低于2012年的66500元和2011年的43500元;处于中间地位的是2004年的27200元和2003年的30400元,分别低于2012年的51300元和2011年的29100元,高于2007年的15200元和2006年的43500元,表明山西省固定观察点“十村千户”文教卫生行业收入变化趋势符合y=5147.0x-75945;其他行业收入在2011年最高,为734600元;其次是2009年,收入为745930元;两个年度相差11330元。同时1988年收入最低,为20365元;其次是1987年的27374元;两个年度相差9元。分别低于2011年的734600元和2009年的745930元;处于中间地位的是1998年的129750元和2003年的141300元,分别低于2011年的604820元和2009年的604630元,高于1988年的109385元和1987年的120926元,表明山西省固定观察点“十村千户”建筑行业收入变化趋势符合y=28931x-1.2E+5。 2结论 山西省农业主要收入来源有9个方面,本文经过对30余年的统计数据进行分析,对山西省农业各行业收入状况进行了线性变化统计,结果表明,除娱乐业收入呈现出线性降低之外,其余收入组成均表现出线性升高的变化趋势。林业收入变化相对比较稳定,收入曲线升高角度较小;工业收入与林业相比提高幅度较大,特别是2007年之后升高幅度显著升高;农业加工收入在2001年~2007年之间稳定性较好,近3年又呈现出降低的变化;建筑业收入在2001年之前一直处于较低水平,但是2010年开始迅猛升高;运输业2003年之前发展比较缓慢,而从2004年开始发展迅速,线性变化关系显著;商业收入稳定性较差,尽在2001年~2010年间较为稳定,2011年后快速降低;娱乐业收入线性降低,表明该行业已经进入萎缩期;文教卫生收入只在2003年之后才呈现升高的变化,证明农村生活状况仅在2003年之后才发生显著变化;其他行业收入中,2003年~2010年直线上升,而到了近两年,收入相对比较稳定。综合分析认为,山西省农村农业收入变化线性关系比较显著,具备预测基础。 作者:郭芳芳单位:山西省农村调查办公室 统计分析论文:世界杯统计分析论文 1结果与分析 1.1哥伦比亚与科特迪瓦比赛的技术分析首场取胜的哥伦比亚在次战遇到了“非洲大象”科特迪瓦,上半场双方都比较谨慎,事关出线的战役两队在上半场战成0-0,但是下半场开始20分钟左右,哥伦比亚开始突然发力。90分钟比赛结束,哥伦比亚2-1击败对手,由于日本和希腊0-0战平,哥伦比亚提前一轮从这个小组出线。由表2可知,整场比赛的技术统计,哥伦比亚除了在越位这个尴尬的数据和射正数领先之外,他们无论是射门数、控球率、传球成功率、抢断以及传球数都落后科特迪瓦队。虽然整场比赛控制力不如“非洲大象”,但是哥伦比亚队的进攻效率实在太高,6次射正2次转化为进球。 1.2哥伦比亚与日本比赛的技术分析由于前两轮小组赛哥伦比亚已经两连胜提前从小组出线,为了蓄力备战淘汰赛,此役佩克尔曼派出的首发阵容和前2场小组赛相比有了8处改变,阵型也由此前两场的“4-2-3-1”变成“4-1-4-1”。日本队前2场比赛1平负,他们只有在最后一场比赛击败哥伦比亚才会有出线机会,日本在最后一场小组赛的阵型是“4-2-3-1”。比赛开始后,由于是替补出战,哥伦比亚采用防守反击的打法,但是该队还是4-1击败日本勇夺3连胜小组头名出线。由表3可知,哥伦比亚在小组赛最后一场比赛仍然在大部分数据中落后,但是哥伦比亚仍然以4-1的比分击败日本,“南美雄鹰”90分钟比赛4脚射正全部转化为进球,这种100%的命中率与日本7次射正仅仅获得1个进球形成强烈的反差。 1.3哥伦比亚与乌拉圭比赛的技术分析进入八分之一决赛,哥伦比亚的阵型再度更换,从小组赛第三场的“4-1-4-1”变成熟悉的“4-2-3-1”,和小组赛前2场首发阵容相比,佩克尔曼拿下了14号伊巴尔博,用21号马丁内斯顶替。乌拉圭在从死亡之组突围后损失一大将,苏亚雷斯因为“咬人事件”无缘淘汰赛,乌拉圭主教练塔瓦雷斯使用“5-3-2”的防守阵型。经过90分钟的激烈比赛,哥伦比亚2-0完胜乌拉圭闯入世界杯8强,这是该国历史上首次闯入世界杯8强。由表4可知,哥伦比亚在本届世界杯首次在控球率和传球成功率方面超过对手,控球率,他们以51%力压乌拉圭2个百分点,传球成功率,他们超过乌拉圭4个百分点。传球数,哥伦比亚也开赛至今第二次超过对手。能够历史首次跻身世界杯8强,哥伦比亚还是依靠高效的进攻,他们在本场比赛和乌拉圭都是一样射正4次,但是哥伦比亚却将这4次射正转换成2个进球,乌拉圭则在缺少苏亚雷斯的情况下不得不被哥伦比亚零封。 1.4哥伦比亚与巴西比赛的技术分析历史首次闯入世界杯8强后,佩克尔曼在四分之一决赛和东道主巴西的比赛仍然采用“4-2-3-1”的阵型,但是首发11人中又和八分之一决赛和乌拉圭有一处变化,13号瓜林在本届世界杯获得首次首发机会,他顶替了8号阿吉拉尔出任后腰。此役,面对东道主,哥伦比亚最终1-2不敌东道主巴西遗憾止步8强,没能继续创造历史的脚步。由表5可知,哥伦比亚本场比赛只有在传中、角球、犯规以及越位领先巴西队,但是这次“南美雄鹰“没能将定位球的优势展现出来,相反巴西却利用一次角球和任意球的机会完成2粒进球。这场半决赛,哥伦比亚11次射门虽然仅仅落后巴西队2次,但是射正数只有2次,失去准星之后,哥伦比亚也失去了创造历史的最后机会。最终,本届世界杯,哥伦比亚5战4胜1负止步8强。 2结论与启示 哥伦比亚队在2014年巴西世界杯闯入8强,创造了本国在世界杯历史的最佳战绩,其流畅的进攻、合理的年龄结构、整体组织和攻防转换的能力以及耐心渗透进攻的打法,给国际足坛带来了几丝清凉之风。哥伦比亚5场比赛共计射门57次;进球12个,这项数据排名所有32支参赛球队第3;失球3个是巴西世界杯8强丢球数最少的队伍之一。 第一,整个球队的稳定性。哥伦比亚大牌不是很多,球队能保持精诚团结、协同作战;而在佩克尔曼的率领下,球队的足球理念、战术思路具有高度的统一性和长期的延续性。 第二,球队卓有成效的防守。哥伦比亚防守时全员参与,注重快速阻截和抢断,以区域防守为重点并结合对优秀球员盯防的整体防御体系。 第三,良好的中场控制力。中场是足球竞赛的关键区域,进攻时便于组织和射门,防守时利于拦截和抢断,当前世界足球强队都具备强大的中场控制能力。本届世界杯,哥伦比亚最大的发现,就是罗德里格斯,在佩克尔曼的体系中,中场的5名球员都在世界杯中发挥了自己应有的水平,两名后腰,中场左右飞翼以及中场都是哥伦比亚世界杯创造佳绩的保证。 作者:陈伟单位:上海体育学院 统计分析论文:混凝土冲击寿命的统计分析论文 1威布尔分布模型、秩和顺序统计量简介 威布尔分布模型是瑞典科学家WaloddiWeibull于1939年提出的一种概率密度分布函数类型,它包含有3个参数,分别为位置参数、形状参数和尺度参数。威布尔分布的优点在于它适用于小样本抽样及它对各种类型实验数据极强的适应能力。若随机变量T服从3参数威布尔分布,则其概率密度函数为。式中,β>0为形状参数,η>0为尺度参数,γ≥0为位置参数,记作T~W(β,η,γ)。当β=1时,为指数分布;当β=2时,为瑞利分布;当β在3~4之间取值时,接近于正态分布,可见威布尔分布适应能力强、覆盖性强。当γ取值为零时,即为双参数威布尔分布模型。顺序(或次序)统计量是数理统计学中具有广泛应用的一类统计量。设X为一总体,将一容量为n的样本观察值x1、x2、…、xn按自小到大的次序编号排列成:x(1)≤x(2)≤…≤x(n),称x(1)、x(2)、…、x(n)为顺序统计量;称x(i)的足标i(i=1,2,…,n)为x(i)的秩或秩序数,当出现某些观察值相等时,将足标i的平均值作为这些观察值的秩。 2实验概况及结果 2.1原材料、配合比水泥为天津水泥股份有限公司生产的骆驼牌P•O42.5普通硅酸盐水泥;实验所用砂为天然河砂,细度模数为2.6的中砂;石子选用连续级配的碎石,粒径5~20mm;水为普通自来水。水灰比为0.49,砂率为36%,实验配合比见表1。 2.2实验方法和结果试件采用课题组自行设计的U型混凝土试件,(采用U型试件能够预先确定试件开裂的位置,利于实验结果的观察和记录,提高可预知性[10]。)其尺寸为:两个矩形长脚其长×宽为85mm×50mm,厚度为65mm;半圆形拱的内外半径分别为85和135mm。U型试件的成型采用自制的钢制模具,同时为了减少人为因素造成的影响,采用质量控制的方法严格控制U型混凝土试件间的差异性。试件成型后24h脱模,并放入标准养护室养护28d。并在进行抗冲击实验前4h从养护室把试件取出,并将外表面擦拭干净、晾干。根据目前已有落锤冲击实验的基本原理和思路,实验采用本课题组自制的、带有滑轨和钢制底座的自由落锤抗冲击装置,如图1所示。落锤采用高强钢材制作而成,取其4个质量水平分别为0.875,0.8,0.675和0.5kg,实验时,落锤的冲击高度为400mm。应变片的粘结参照文献[12-13],将应变片粘贴在混凝土U型试件几何中心底部受拉区的中部,以及侧表面的上边缘处,粘贴应变片时先用砂纸将试件贴片处的表面打磨平整,并用酒精将其擦拭干净,然后粘贴应变片。实验时将该侧表面面对观测者,并将应变片与动态数据采集系统相连接。冲击实验的过程、裂缝的观测及冲击次数的判断,参照文献[13]和[14]中附录D的方法进行:将试件放在落锤的正下方,并将自制的落锤从一定的高度自由落下冲击试件,至冲击后落锤完全静止;每完成一次冲击即为一个循环,如此反复多次,仔细观察试件表面,当试件从无裂缝到产生第一条微裂缝时,即试件底部受拉区的应变值发生突变时,记录下此时的冲击寿命,即为初裂冲击寿命N1;当试件底部裂缝向上发展并将贯穿整个截面时,记录下此时的冲击寿命,即为破坏冲击寿命N2。每组12个试件,共48个试件,其冲击实验结果如表2。 3冲击寿命的Weibull分布分析 3.1冲击寿命的威布尔描述鉴于冲击实验破坏机理与疲劳实验破坏机理的相似性,参照文献[9]中威布尔分布关于疲劳寿命的描述,将威布尔分布理论用于冲击寿命N的概率统计分析。若冲击寿命N服从3参数威布尔分布。在上述式(3)和(4)中,N0、Na、b3个参数分别对应着γ、η、β,即分别代表最小冲击寿命参数、尺度参数和形状参数。并注意到,当冲击寿命N的随机取值为Na时,利用上述式(4),可求得F(Na)=1-1/e=0.632,为固定值,与其它参数值的大小无关,此时冲击寿命Na也被重新标度为特征冲击寿命参数。并且当最小冲击寿命参数N0的取值为0时,3参数威布尔分布变为双参数威布尔分布。 3.2威布尔分布检验累积失效概率函数为F(N),则生存概率函数(或可靠性函数)的表达式为。可见,若X和Y之间存在近似的线性关系,即相关系数R2较大时,则可以证明双参数威布尔分布可以合理的描述U型混凝土试件的抗冲击寿命参数。并可以由线性回归分析,得出参数b、bln(Na)和相关系数R2的值。验证过程分成两步来实现,首先,将冲击实验中每一组试件的抗冲击寿命参数(N1,N2)按顺序统计量的形式从小到大排列,并给出未排列前原始实验数据所对应的秩序数i;然后用F(N)和R(N)的期望估计来原始3参数威布尔分布公式(1)中的参数(β、η、γ)进行重新标度,并考虑到混凝土材料在冲击实验中存在最小冲击寿命的问题,令b=β,Na-N0=η,N0=γ,即T~W(β,η,γ)变为N~W(b,Na,N0)。则在同一落锤质量水平作用下,各U型混凝土试件冲击寿命N的分布规律可以由以下概率密度函数表示。对于冲击实验结果表2中的冲击寿命(N1,N2),按照上述方法及公式(7),以Y=ln{ln[1/R(N)]}为纵坐标,X=ln(N)为横坐标,通过最小二乘法进行线性回归分析,得到在4种落锤质量水平下的回归直线图及对应的回归参数b、bln(Na)和相关系数R2的值分别如图2和表3所示,其拟合所得直线斜率即为双参数威布尔分布的形状参数b。由上述分析及图2和表3可见,其相关系数R2的值均大于0.9,所以X=ln(N)和Y=ln{ln[1/R(N)]}之间存在明显的线性关系,即上述公式(7)成立,从而证明双参数威布尔(Weibull)分布可以合理地描述混凝土的初裂冲击寿命(N1)和破坏冲击寿命(N2)。 4结论 (1)鉴于混凝土抗冲击实验数据的离散性,将混凝土的抗冲击寿命N看作一个随机变量,利用概率统计的原理对其进行分析描述,可以更加合理、准确科学的评价其抗冲击性能。(2)U型试件混凝土的初裂冲击寿命和破坏冲击寿命的概率分布,可以很好地用双参数威布尔分布理论进行描述和分析。得到的实验数据及分布规律能够为进一步研究混凝土的断裂、冲击等破坏过程提供参考。 作者:朱学超朱涵李浩然单位:天津大学建筑工程学院天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室 统计分析论文:甲亢周麻统计分析论文 1辅助检查 通过甲状腺功能检查发现,2例FT3、TSH正常,FT4轻度升高;4例FT3正常,FT4轻度升高,TSH下降;2例FT3、FT4轻度升高,TSH正常;余患者均表现为FT3、FT4明显升高,TSH明显下降,符合典型甲亢的甲功情况。发作时血钾均低于正常范围,根据发作时血钾下降程度分为3组,轻度低钾组6例:血钾3.0~3.5mmol/L、中度低钾组8例:2.5~2.9mmol/L、重度低钾组16例: 2.5mmol/L。甲状腺彩超:甲状腺弥漫性回声改变者75例,甲状腺体积增大者53例,甲状腺血流丰富者56例,同时具有甲状腺弥漫性回声改变、体积增大伴血流丰富者42例。 2统计分析 2.1单因素方差分析单因素方差分析是检验多个总体均值是否相同的一种统计方法。其中,MSA为组间均方,MSE为组内均方,r为因素水平数,n为全部观测值的个数。 2.2Kruskal-Wallis检验在方差分析中,如果不假定总体的分布,而仅假定各总体具有类似的分布(除了未知参数可能不同),即可用非参数单因素方差分析的Kruskal-Wallis检验来解决多样本位置参数的检验问题。原假设和备择假设如下。 2.3甲亢周麻的统计分析本文中的计量资料以x±s表示,采用SPSS17.0软件进行分析,显著性水平均为0.05。利用SPSS17.0软件,经检验知甲亢周麻发作时轻、中、重度低钾组间的心率和发作间期血钾浓度符合正态分布及方差齐性,故而采用单因素方差分析(ANOVA);而首次发病年龄、总发作次数、甲状腺功能(FT3、FT4、TSH浓度)经检验不符合正态分布,采用Kruskal-Wallis检验(K-W)。具体检验结果见表1。根据以上检验结果知所有假设检验均接受原假设,即首次发病年龄、总发作次数、心率、发作间期血钾浓、甲状腺功能(FT3、FT4、TSH)在甲亢周麻发作时不同血钾浓度组间无明显差异。 3讨论 甲亢合并周期性麻痹患者约90%来自亚洲,尤以我国和日本更为多见,占甲亢病人的2%,西方少见。在性别构成上,青壮年男性多见,本组81例患者,男性62例,女性19例,发病年龄18-57岁,平均年龄(31.1±9.4)岁。 甲亢周麻病程长短不一,多以双下肢或四肢对称性肌无力为首发症状入院,严重者可累及呼吸肌,多于夜间或清晨发作,劳累、饮酒、饱食、感染、受凉等因素为常见诱因,研究表明钾离子在细胞内外的转移具有昼夜节律性,夜晚睡眠时钾离子向细胞内转移相对多于白天,正常人不会引起血钾的明显波动,甲亢病人却可能因此而于夜晚出现周期性麻痹。本病为自限性疾病,一般持续数小时,发病时血钾下降,可于休息或补钾后缓解,甲亢症状轻重不一,甲亢控制后周期性麻痹症状可明显减轻,但周期性麻痹也可于甲亢发生前及治疗后发生,本组资料根据发作时血钾降低程度分为三组,各组间的心率、甲状腺功能(FT3、FT4、TSH浓度)未见明显差异,说明发作时血钾降低程度不受甲亢症状的影响,与文献报道一致。在对三组间总发作次数、首次发病年龄、发作间期血钾进行比较后观察发现虽然发作时血钾下降程度不一,但其总发作次数、首次发病年龄、发作间期的血钾情况却无明显差别。甲亢合并周期性麻痹的机制尚未明确,研究认为甲亢时甲状腺激素可直接刺激骨骼肌细胞钠-钾-ATP酶的活性增高,钾离子进入细胞内增多,血清钾离子下降,肌膜电位过度极化,进一步加重低钾对神经肌肉的作用,并对甲亢患者细胞膜上该酶活性进行测定,证实其活性增高,且甲亢周麻患者高于单纯甲亢者,酶活性治疗前高于治疗后。甲状腺激素可促进肾上腺素的分泌,增加β受体的数量和敏感性,促进由儿茶酚胺介导的细胞钾摄取。 甲亢可引起胰岛素分泌增多,胰岛素可刺激骨骼肌细胞内钠-钾-ATP酶的活性,促细胞外钾离子转移入细胞内。另外甲状腺素可激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统,交感神经系统过度激活,儿茶酚胺分泌增多,反馈抑制肾上腺皮质激素,而盐皮质激素分泌增加,促进血钾降低,冉兴无等研究发现甲亢周麻患者的立位血管紧张素II和醛固酮水平明显高于单纯甲亢组,且血清钾与立位血管紧张素II和醛固酮水平呈负相关。 甲亢合并周期性麻痹以青年男性多见,病程长短不一,多以周期性麻痹为首发表现。甲亢周麻患者首次发病年龄、总发作次数、未发作时血钾浓度及甲状腺功能情况与发作时血钾下降程度无明显关联,但甲亢症状控制后周期性麻痹也可得到控制,一旦确诊应在补钾的同时积极治疗甲亢。周期性麻痹可发生在甲亢症状不典型时或于甲亢前发生,故对于周期性麻痹患者应详细询问病史,进行甲状腺相关检查,寻找甲亢的蛛丝马迹,对于暂无甲亢表现的患者也应进行甲状腺功能的动态随访观察。 作者:姜榴茗栗夏莲尹盼盼单位:郑州大学第一附属医院内分泌科济宁医学院临床医学系 统计分析论文:白血病医疗费用统计分析论文 1结果 1.1CML患者例数及就医次数的基本情况640名CML患者在2006年~2012年间共计就医6365次。记录中的业务类型主要有门诊、住院、门特三类。其中有128例患者在门诊就医过,就医总次数为430次;有231例患者进行过住院治疗,住院总次数为508次;411例患者通过城镇职工门特途径报销共计5114次,39例患者通过城镇居民门特途径报销共计313次。该640名患者均选择二级甲等及以上医疗机构进行就医。 1.1.1不同属性的CML患者例数及就医次数情况分析如表1所示,男性患者多于女性患者,男、女比例为1.40:1;CML多发生于18岁以上人群,且多为退休或在职人员,记录中CML患者大多为本地城镇户口。不同属性类别的CML患者人均就医次数相差不大。 1.1.22006年~2012年各年间CML患者人数变化情况分析患者人数及就医次数总体呈现逐年递增趋势,例数及就医次数情况,见图1。如图1(a)所示,2006年、2007年、2008年患者例数分别为15例、18例、33例;CML属于血液系统恶性肿瘤,其化疗、放疗等属于门诊特定项目范畴,因此从2009年开始,患者逐渐通过门诊特定项目进行付费,患者例数从2009年的104例增加至2012年的185例,就医总次数从2009年的651次增加至2012年的2907次,就诊人数及就医次数递增趋势明显。 1.2CML患者医疗费用增长趋势分析结果对CML患者各年的总医疗费用及药费支出进行分析的结果,见图2。CML患者的总药费用总体上呈现逐年递增趋势,特别是2009年及以后(此部分含门特数据),逐年增长趋势更为明显,与此同时,总医疗费也伴随着总药费的增长而逐年增加。2009年及以后CML患者的药费比例均在90%以上且逐年增大,而2008年及以前CML患者的药费比例均在50%~60%的范围内波动。说明门诊特定项目的实施使CML患者真正能得到更好、更多的院外长期药物支持治疗。CML患者的年人均医疗费用及年人均药费总体上呈现逐年递增趋势。特别是2009年及以后的年人均医疗费用及人均药费的递增趋势更为明显,各年人均药费逐渐接近人均医疗费用,药费比例成了影响CML患者医疗费用的决定性因素。 1.3CML患者医疗费用影响因素分析结果对总医疗费及药费数据进行正态性检验,CML患者的总医疗费(偏度系数1.42,P=0.000;峰度系数5.13,P=0.000)、药费(偏度系数1.47,P=0.000;峰度系数5.38,P=0.000)数据呈明显偏态分布,经对数转换后依然为偏态分布(转换后的总医疗费的偏度系数为-1.62,P=0.000,峰度系数为5.37,P=0.000;药费的偏度系数为-1.61,P=0.000,峰度系数为5.38,P=0.000),无法利用方差分析等参数检验法进行统计推断,因此利用中位数、四分位数间距(P25~P75)等指标及非参数检验等方法对CML患者费用数据进行分析。 1.3.1CML患者医疗费用总体情况分析通过对2006年-2012年期间广州市640例CML患者7年间的总医疗费进行分析,共计产生医疗费用1个亿之多,人均费用支出约为12万元,其中药费所占比例为94.42%,可见药费是总医疗费的最重要组成部分。 1.3.2不同属性的CML患者的医疗总费用情况分析不同性别的CML患者的总医疗费间差别有统计学意义(χ2=-1.994,P=0.046),可以认为男性CML患者的总医疗费是高于女性CML患者的。不同年龄段的CML患者总医疗费间差别有统计学意义(χ2=12.959,P=0.005),其中46~60岁的中年CML患者的人均医疗费用最高,户口性质不同的CML患者人均医疗费用差别有统计学意义(χ2=9.551,P=0.049),外地城镇的CML患者人均费用相对最高。 1.2.3不同属性的CML患者医疗总药费情况分析由于表2中表明药费在CML患者医疗总费用中占有决定性的比例,因此有必要对药费进行分析。与医疗总费用分析结果相似,不同性别的CML患者药费支出间差别有统计学意义(χ2=-1.969,P=0.049),可以认为男性患者的药费是高于女性患者的。不同年龄段的CML患者药费支出间差别有统计学意义(χ2=14.052,P=0.003),其中46~60岁的中年CML患者的人均药费最高。 2讨论 慢性髓系白血病作为一种血液系统恶性肿瘤,虽发病隐匿,进展缓慢,慢性期CML患者预后较好,但一旦进入进展期,预后极差。目前国内外CML患者多服用相关药物进行治疗并辅助以院内的对症治疗。羟基脲等化疗药物治疗效果差,无法控制疾病进展;伊马替尼等靶向药物治疗CML效果虽佳,但价格使患者难以承受且需长期服用,导致患者面临巨额的医疗费用支出。本次调查的数据分析显示,患者的药费占总医疗费的90%以上且呈现逐年递增趋势,说明药费是医疗费用的最主要组成部分,特别是2009年及之后CML患者的药费支出逐年增加且药费比例逐年增大,究其原因主要是血液系统疾病主要应用药物治疗及抗肿瘤药物多为进口且价格十分昂贵,结果必然会导致CML患者的医疗费用支出增加。在目前尚未能合理实现相关肿瘤药物国产化之时,对患者药费进行有效的医保基金补偿才是降低CML患者疾病经济负担的关键。 首先,增加药费特别是靶向药物费用的报销比例,使靶向药物成为CML患者真正能够用得起的药物。相关药物经济学评价研究表明,靶向药物伊马替尼的成本效果明显优于羟基脲等一般化疗药物及其它姑息疗法。虽然CML已进入门诊特定项目且伊马替尼已进入医保报销范畴,但实际应用时仍面临诸多限制;特别是疗效更好的第二代靶向药物达沙替尼等尚未进入医保报销范畴,因此建议要一切以患者的利益为出发点,高效、合理的使用卫生资源。 其次,进一步完善相关大病医保及重大疾病单病种付费方案的实施,增加重大疾病医保基金的投入比例。本研究中年龄不同的患者其医疗费用平均水平有所差异,平均医疗费用水平较高者多为19岁~60岁之间的中青年人,该部分患者例数较多且多为在职人员,可考虑适当增加该部分人群医疗资金投入力度。 最后,完善医疗技术服务,提高医疗质量,在追求卫生资源合理使用最大化的前提下,严防医疗过度现象,杜绝不必要的诊疗手段及药物的使用,尽可能的降低治疗成本。 作者:李鹤夏苏建单位:暨南大学医学院医学统计学教研室 统计分析论文:翻译硕士教育的统计分析论文 一、结果与讨论 (一)翻译硕士教育研究整体情况本研究共检索出国内2005-2013年翻译硕士教育研究的学术期刊论文196篇。经描述性统计分析,翻译硕士教育研究的发展变化情况如图1所示。翻译硕士教育经历了萌芽期(2005-2006年)、探索期(2007-2009年)和发展期(2010-2013年)三个时期,产出文献总量总体呈上升趋势。由图1可知,萌芽期始于2005年,翻译教育研究主题开始进入研究者视野,但数量有限。在探索期,国务院学位委员会2007年审议通过《翻译硕士专业学位设置方案》。2009年,《全日制翻译硕士专业学位研究生指导性培养方案》,发展期产出了大量相关研究成果,2010-2012年的文献数量持续上升,激增为106篇,占总篇数的54.1%。2013年的期刊文献仅涉及前半年,共31篇相关文献,占总篇数的15.8%。 (二)翻译硕士教育研究主题描述与分析本研究将文献内容分为学习者、教师、教学体系、教育管理、课程以及其他等主题,研究主题的统计分析结果如图2所示。由图可知,翻译硕士教育研究主题具有分布广、多元化的特性,内容涉及翻译硕士教育的各个方面。其中,“教学体系”主体文献所占比例最大,占总篇数的49.5%;其次为“课程”,占总篇数的32.7%;而“学习者”“教师”和“教育管理”的相关研究较少。本研究涉及翻译学习者的相关文献仅有6篇,主要探究学习者信念与素养问题。有研究者通过翻译教学课程BBS对学习者的学习信念、态度进行考察,发现翻译教学课程BBS的开设能够培育学习者自我效能信念、翻译学习信念及自主学习信念。此外,学习者的理论素养也倍受关注。有研究者认为,在经济全球化的背景下,有必要对翻译硕士的理论素养培养进行分析。遵循技能性原则、实践性原则、理论性原则与阶段性原则,提升高级翻译人才的理论素养。另有研究者指出,译者素养是译者素质与能力的综合,译者可根据不同的翻译情境与目的,对翻译自主性、灵活性及创造性进行建构,促进译者可持续发展能力的形成。本研究关于翻译教师主题的文献仅9篇,主要探讨翻译教师的发展、培训、角色及素养等问题。 有研究者指出,翻译师资是翻译教学的瓶颈,当下翻译教师角色的转换应该是诸多研究关注的重点,研究者应以翻译过程为导向,以翻译产品为中心,重视翻译教师的角色定位及其实现的主客观条件。翻译教师应扮演“设计者”“诱导者”“研究者”“管理者”等角色,只有及时调整角色定位,才能适应翻译硕士教育过程中的各种挑战。与此同时,国内高校翻译师资在年龄、学位及职称结构方面较有所改善,但学术型和应用型师资的配备不够合理,需做进一步调整;研究者探究的另一重点是,在翻译专业创建伊始就应注重培养高素质的翻译专业教师。此外,翻译教师如何借助现代信息技术提升自身信息素质也是研究者关注的问题。作为翻译硕士教育研究的重点之一,教学体系是由多个教学因素组成的统一整体,包括教学资源、教学内容、教学方法、教学过程和教学结果评价等。根据统计,发现设计教学体系相关文献共计97篇。通过深入分析该主题研究内容和所选文献的具体内容,将教学体系细化为教学资源、教学模式、教学内容、教学方法、教学评价与实践教学等主题。教学资源主要指翻译教材。 首先,随着国内翻译硕士的培养兴起,翻译教材的编写成为研究者关注的重点。翻译硕士教育需要向社会输送高层次、应用型翻译人才,为此,翻译硕士教材的编写至关重要。其次,教学模式也是教学体系中的重要论题,教学模式由长期多样化的教学实践形成,主要针对教学过程的结构、程序及阶段等。有学者研究翻译教学模式的理念与应用,指出教学模式由五部分构成:理论依据、教学目标、操作程序、实现条件和教学评价。教学内容在教学体系中所占比例不多,但也不容忽视。研究者在教学内容方面更注重对职业伦理课、计算机辅助翻译课程、文化类课程、术语课程、本地化课程等的探究。第三个方面是教学方法的研究,它是翻译教学体系中的关键主题。研究教学方法的侧重点各有不同,包括:交互式、项目式、协作式、工作坊、基于任务式、基于问题式等。关于教学评价的研究较少。翻译硕士教育仍处于初创阶段,还存在种种亟待解决的问题,因此,翻译硕士的教学评估研究也至关重要。实践是巩固理论知识和加深对理论知识理解的有效途径,而实践教学则是培养具有创新意识的高素质翻译人才的重要手段。翻译硕士教育研究在翻译教学方面成效显著,但无论是对基础理论的研究还是对应用理论的探索,翻译课程的发展速度缓慢,始终未达到理想效果。本研究对课程的探索主要涵盖课程理念、课程体系/方案、课程设置/内容、课程发展及经验介绍等,检索文献共计64篇。文献分析结果表明,大多数研究者对课程理念的探索聚焦于对翻译教学或翻译硕士教育等问题的思考,在构建翻译硕士教育特色课程时,注重强调技术写作理念对翻译教学乃至整个翻译行业的重要意义。有学者指出,我国翻译课程体系的设置不够重视学生专业双语能力的提升,因此,在翻译教学专业化的前提下,双语课程体系应与传统双语教学有所区别,以不断提高学生的理解能力和双语转换能力为目标。此外,研究者也注重翻译硕士课程方案的调整与更新,强调区分学术型翻译人才与专业性或职业化翻译人才培养的差别。研究者发现,不同区域的翻译市场对翻译人才需求也不尽相同。 近年来,翻译硕士教育与学术型研究生教育的课程设置存在区分不明显、结构不合理及专业特色不突出等问题,因此,有学者认为翻译硕士的课程设置应立足于当地市场需求,发展自身特色专业。课程发展研究的主题较少,研究者基于国内翻译学科发展现状,提出翻译硕士培养方案的试行计划及课程发展等问题。另有学者强调翻译课程不同于其他外语课程,我国翻译硕士教育仍处于初级阶段,研究者在引进国外独特翻译教学方式的同时,还需结合翻译市场需求及翻译特色,探索适合我国翻译硕士教育发展的道路。教育管理要求管理者充分利用有利因素,包括人力、财力、物力等,积极组织协调教育队伍,实现教育管理目标。翻译教育管理的相关文献主要分析毕业论文与学制管理的问题。对于翻译硕士毕业论文的探讨,研究者主要集中于毕业论文的撰写、方案及评价形式等方面,指出翻译硕士学位论文要逐步趋于实践型学位报告的模式,注重“翻译述评”的写作模式。有研究者将学位论文方案调整为四种,即重要岗位的实习报告、翻译实践报告、翻译实验报告和翻译调研报告。 除此之外,研究者结合翻译硕士教育特点及学位论文书写要求,提出翻译硕士专业学位论文的评价方式,即定性评价和定量评价。还有研究主要探究翻译硕士教育学制管理问题。在诸多培养单位中,学制两年的居多,学生虽然可以在较短的时间内获得硕士学位,但也导致很多学生基本功不扎实、专业实习成效低及翻译实践质量不达标等问题。为此,研究认为翻译硕士的学制应延长至三年,以保证翻译硕士的培养质量,达到社会对高层次翻译人才的期望和要求。文献分析显示,其他主题的相关文献共计9篇,占期刊文献总量的4.6%。 二、翻译硕士教育研究的思考 翻译学科作为一门新兴学科,其专业建设仍处于起步阶段。教学体系与课程主题的探讨是国内翻译硕士教育研究的重点。近年来,国内学者对翻译硕士教育的研究取得了一定成果,但在主题与方法研究中仍存在不足。基于当前的研究现状,翻译教学对学习者本身关注较少,更多地侧重于翻译能力的提升。教师研究领域仍有待延伸,如在相关文献中,关于翻译教师的研究仅涉及翻译教师角色、翻译教师培训及翻译教师素养等方面,而对翻译教师学习、翻译教师信念、翻译教师认知等方面的探索尚未开启。由此可见,多数研究者趋向于对教师主题的客观思考,而对教师知识建构、教师理想信念的树立等方面关注较少。此外,从以上研究分析可知,翻译专业课程的类型、内容、分配比例等因素与翻译专业的功能取向、翻译人才的培养目标紧密联系,因此,课程的合理性对整个翻译专业建设至关重要。而多数研究者只关注课程体系的某一单一方面,如课程目标、课程设置等内容,而对课程实施与评价等方面研究较少,主要问题为:其一,相关特色课程设置不突出。翻译硕士课程设置不仅要在翻译种类、内容上有所延伸,更要体现实用型内容,同时,也要兼顾发展性与多元性原则。各高校的翻译硕士教育应在课程设置上突显其地方特色。根据翻译硕士教指委拟定的指导性培养方案,翻译硕士教育课程包括必修课与选修课两种,其中必修课的内容相差无几,高校可以通过选修课的设置体现其培养目标和专业特色。从相关院校的培养方案中可以看出,大部分院校并未充分利用选修课的设置体现其地方特色。其二,课程设置忽略了必要的科学原则。目前国内院校翻译专业的课程设置对科学原则不够重视,诸如翻译课程设置系统性不强;板块划分模糊;课程体系不完整;课程结构不合理等。因此,高校培养的翻译硕士应避免以上不足之处,结合地方特色,培养符合市场需求的翻译人才。 作者:周亚莉何东敏单位:西北师范大学外国语学院 统计分析论文:柔性装配偏差统计分析论文 1柔性零件铆接过程分析 参照文献[3]的方法,两个柔性零件的铆接过程可以分为如图1所示的4个步骤:①定位。将柔性零件在铆接夹具上进行定位夹紧;②压紧。铆枪将两个零件压紧到理论连接位置;③连接。铆钉在铆接点把零件连接在一起形成装配体;④释放回弹。铆枪和部分夹具装夹点释放,装配体回弹变形。在步骤①中,柔性零件在夹具上分别定位,由于零件制造误差和夹具的定位误差,零件在装夹力作用下发生变形,导致两个零件在夹具上产生对齐误差。步骤②中,铆接工具(铆机、铆枪)将存在几何偏差的两个零件的连接部分压紧到名义连接位置,消除铆接点处的对齐误差。基于线弹性小变形假设,铆接工具的压紧力FV和零件几何偏差的关系可以通过有限元基本方程得到。步骤③中,零件在理论装配位置铆接,忽略铆接位置的局部形变,铆接后铆接位置的自由度保持一致,零件铆接成整体的装配件,然后在步骤④中铆枪和部分夹具夹头释放,装配体从名义位置回弹,回弹力FS大小等于装配压紧力FV,装配回弹偏差向量δasm和回弹力FS的关系可以通过有限元方法得到。 2耦合几何和材料误差的装配偏差分析方法 针对零件几何误差与材料误差对装配尺寸偏差的耦合作用,本文结合摄动理论[1]和有限元方法,分析零件几何、弹性模量和泊松比误差对装配尺寸偏差的影响,推导装配偏差的均值和协方差方程,进而提出一种面向零件几何和材料误差耦合作用的柔性装配偏差统计分析方法。 2.1考虑材料弹性模量和泊松比误差的敏感度矩阵计算模型基于一阶摄动思想,考察材料的弹性模量和泊松比误差对敏感度矩阵S1和S2的影响,根据式(6)中敏感度矩阵的定义,求敏感度矩阵在弹性模量和泊松比的均值处的一阶泰勒级数展开式。 2.2装配偏差的均值和协方差方程零件的几何误差和材料误差具有以下随机相关特性:①受几何变形连续性的限制,柔性零件各位置点的几何误差相互关联;②不同零件的弹性模量、泊松比的随机变化相互独立;③零件的弹性模量、泊松比误差与几何误差间相互独立。明确零件几何和材料误差的协方差关系是分析装配偏差的协方差的基础。可参照Tonks的方法,根据测量典型制造工艺样件的几何形状数据,进行统计分析(StatisticalAnalysis,SA),结合柔性零件表面连续性模型可建立零件的几何协方差(Covariance,COV)模型。 2.3装配偏差统计分析算法流程根据装配偏差的均值和协方差方程,提出了耦合几何和材料误差的柔性零件装配偏差统计分析(SVA_G M)方法,其一般流程如图2所示。 3实例验证与分析 设计了简单薄板的装配和某型飞机平尾前缘装配两项实验来验证本文提出的耦合零件几何误差和材料属性误差的柔性装配偏差统计分析(SVA_G M)方法。在实验中,利用商业有限元软件ANSYS建立零件铆接装配过程的有限元模型,该模型采用蒙特卡罗方法模拟零件的弹性模量、泊松比材料参数和零件几何的误差,并计算装配回弹偏差的均值和方差统计量,然后与SVA_G M方法的计算结果进行了对比分析。 3.1实验一:简单薄板装配的偏差分析两块铝合金薄板通过搭接方式进行铆接装配。两块薄板的平面尺寸都是80mm50mm,厚度都是2mm。薄板1的名义弹性模量1E70GPa,名义泊松比0.31;薄板2的名义弹性模量75GPa2E,名义泊松比0.32υ。薄板1处于名义装配位置,薄板2与薄板1间装配间隙的名义值为1mm,标准差σδ为0.05mm,服从正态分布。用有限元软件ANSYS建立薄板装配的有限元模型,单元类型选用SHELL181三角形单元,有限元模型如图3所示,边界条件见表1。如图4所示,薄板之间的装配用沿着Z方向搭接边上均匀分布的3对铆接点来模拟。通过ANSYS有限元初步分析,可知M点的回弹偏差最大,为了简化分析模型,只对观测点M的法向(Mn)的装配回弹偏差进行分析。为了考察材料误差对装配偏差的影响程度,对薄板的弹性模量和泊松比按标准差的误差率划分为0%、10%、20%和30%共4个等级,各误差率等级下材料参数的取值如表2所示,零件的材料参数误差服从独立正态分布。按照表2的材料误差等级划分设计了如表3所示的几组薄板装配实验,分别采用本文的柔性装配偏差统计分析方法(SVA_G M)和基于有限元模型的蒙特卡罗仿真法(MonteCarloSimulation,MCS)计算每组实验的装配偏差。观测点偏差的均值和标准差列于表中,第1、2、3组实验的观测点M的标准差对比如图5所示,第4、5组实验的观测点M的标准差对比如图6所示,图5和图6中,纵坐标表示观测点法向偏差Mn的标准差。由表3可知,本文提出的柔性装配偏差统计分析方法与基于有限元模型的蒙特卡罗法相比,其均值和标准差的最大误差率分别为1.50%、17.4%,精度上可满足装配偏差预测的实际需求。但是,本例中有限元的蒙特卡罗法进行了1000次完整的有限元分析,而柔性装配偏差统计分析方法只需进行10次有限元分析提取零件的超元刚度矩阵K1、K2和装配体的超元刚度矩阵Kasm,以及刚度矩阵在弹性模量、泊松比均值处的一阶偏导值,即可由式(10)和式(11)直接计算装配偏差的均值和方差。因此,本文的方法在计算效率上具有极大优势。而且,通过图6的结果对比可以看出,随着材料属性误差率的增大,装配观测点的标准差也随之增加,本文方法相比于只考虑几何误差的装配偏差分析方法精度更高,更符合实际情况。从图5还可以看出,材料误差因素中,弹性模量比泊松比对装配回弹偏差的影响大得多。根据表3得出,当同时存在尺寸和材料误差时,尺寸误差对装配回弹偏差的影响较明显,起着主导作用。 3.2实验二:飞机平尾前缘的装配偏差分析图7所示为某型飞机平尾固定前缘组件的CAD模型。该前缘组件主要由蒙皮和肋板铆接装配而成,作为飞机操纵面上的气动外形部件,装配后的外形准确度具有严格的要求。由于蒙皮和肋板都为钣金件,成形精度较低,存在装配时的装夹变形和下架后的回弹变形,导致蒙皮外形的装配偏差。根据前缘组件的装配工艺,运用ANSYS软件建立蒙皮局部和两件肋板装配的有限元模型,如图8所示。设肋板和蒙皮在夹具上定位后,蒙皮与肋板上下凸缘沿表面法向存在初始间隙δ,其名义值为2mm,标准差为0.05mm,服从正态分布,装配间隙在施加装配夹紧力后闭合。蒙皮和肋板装配的边界条件见表4,零件的单元类型和参数名义值见表5。施加装配压紧力后,如图9所示,沿着蒙皮法向用12对连接点来模拟蒙皮与肋板的铆接装配,释放所有压紧力和装配约束点后,每个肋板中部用3个完全约束点固定,装配体回弹。由于MP点没有肋板支撑,通过ANSYS有限元初步分析,可知MP点的回弹偏差值最大,为了简化分析模型,只对观测点MP的法向(MPn)进行装配回弹偏差分析。根据实验一分析结果可知,材料泊松比的误差对装配回弹偏差的影响很小,本例中材料误差只考虑蒙皮和肋板的弹性模量的随机变化。实验中,弹性模量采用了表6所示的3组不同程度的标准差,每组实验中不同零件的弹性模量相互独立,并服从正态分布。分别用本文提出的柔性装配偏差统计分析方法(SVA_G M)和基于有限元模型的蒙特卡罗仿真法(MCS)对平尾前缘的装配偏差进行统计学分析,其中蒙特卡罗法进行了1000次分析,计算结果如表7所示。采用SVA_G M方法时,蒙皮和肋板的网格划分、零件和装配体的超元刚度矩阵提取、刚度矩阵在弹性模量和泊松比均值处的一阶偏导值在ANSYS中借助有限元分析实现,装配回弹偏差统计分析算法在Matlab中编程实现。采用MCS方法时,装配过程的有限元建模和蒙特卡罗仿真在ANSYS中完成。从表7可以看出,本文的SVA_G M方法与基于ANSYS有限元模型的MCS方法在装配偏差均值和标准差的计算结果上吻合性很好。在计算效率方面,前缘组件装配偏差的标准差计算过程中,基于ANSYS有限元模型的MCS方法计算平均用时超过250min,而本文的SVA_G M方法平均用时仅为30s,效率优势非常突出。 4结论 柔性零件的铆接装配变形的分析与控制是飞机装配尺寸管理的重点和难点。从材料参数与零件刚度矩阵的关系入手,在用影响系数法建立的装配偏差模型基础上,本文运用一阶摄动理论和有限元方法,以材料的弹性模量和泊松比为自变量对装配偏差模型中敏感度矩阵进行一阶泰勒级数展开,进而提出了耦合零件几何误差和材料误差的装配偏差统计分析方法(SVA_G M)。简单薄板装配和飞机平尾前缘组件装配的实验结果表明,本文的SVA_G M方法在计算结果上与基于ANSYS有限元模型的MCS方法具有高度的吻合性,比只考虑几何误差的传统装配偏差分析方法结果更准确和符合实际,而且SVA_G M方法与基于ANSYS有限元模型的MCS方法相比效率得到显著提升。本文的研究为飞机柔性零件的铆接装配中偏差分析与预测提供了可靠高效的技术手段。 作者:陈晖谭昌柏王志国单位:南京航空航天大学机电学院 统计分析论文:企业配电系统事故统计分析论文 1引起各类事故的因素分析 1)设备事故的主要原因有:①设备由于污秽、受潮等原因使得绝缘强度下降而造成接地短路,该类事故占设备事故的55.2%;②设备本身性能下降或故障造成事故,该类事故占设备事故的比例为28.5%。如高压保险断流能力不够,造成弧光短路引发扩大事故;PT、CT的本身绝缘强度下降造成接地;断路器机构出现合闸线圈、跳闸线圈烧坏。③安装质量不高造成的事故占设备事故的16.4%。其主要表现为电缆头老式制作工艺造成使用年限不到就发生电缆头故障;还有就是线路接头压接不良造成长期运行后过热烧断。2)小动物事故的主要原因有:该类事故的主要原因是10kV配电柜进老鼠,占85%;还有在其他裸露设备(变压器、电容器)上进老鼠。其根本原因是开关柜的五防措施不到位,有相当多的10kV开关柜为老式开关柜改造而成的;加之开关柜、变压器、电容器所处的变配电室的门窗防小动物不到位,使得小动物进入酿成事故。3)操作事故的主要原因有:①操作时“三核对”执行不到位,发生断路器实际没有被断开时拉隔离开关、合环时不看电流使得联络开关实际没有合上而拉开原进线电源开关等况。该类事故占操作事故的45.5%。②保护定值没有随运行方式变化及时调整,该类事故占操作事故的27.3%。③在一次设备不停电时处理辅助设备的故障时,没有解除相关连锁而造成一次设备停电。这种没有解除连锁造成的事故占操作事故的27.2%。 2企业电气事故的重点防范措施 2.1防范的重点对象根据对该企业的事故统计与分析,防止电气事故发生的重点为电气设备以及设备所处的环境。 2.2防范的重点措施1)加强设备管理采取定期清扫设备瓷瓶、母线、电缆头等方式,避免设备绝缘下降;加强设备预防性试验,及时发现设备本身的绝缘缺陷,把事故消灭在萌芽状态;及时淘汰老式不合格设备和电气产品,提高装置的技术水平。2)提高电气从业人员的专业素质加强培训,提高安装检修人员的技术水平,避免因安装质量和检修水平引发的电气事故;强化操作人员的业务水平,严格操作票制度,加强模拟操作的训练。3)针对运行方式的调整编写操作规程,把运行方式相对应的联锁投退、保护定值等相关内容编入操作规程。组织学习规程,按规程进行操作。 3对建立企业电气事故信息收集和分析系统的建议 1)在企业配电网发展的各个阶段,电网事故的类型具有不同的特征。建立专门针对企业配电网络的事故管理体系,从事故调查、事故分析、事故防范措施、事故档案的建立等多方面配备组织架构和人员,定期组织对事故进行分析,有针对性的制定防范措施,开展反事故演习,提高消除事故隐患的能力以及事故处理的能力。2)随着企业电网容量的增大,现代企业配电网的运行和管理面临与此相适应的挑战。现有的事故分析手段和所能达到效果已经难以满足现代化配电网的要求,那种按专业划分的、孤立的事故记录和分析手段必须抛弃,而应建立实时性强、分析功能完善、资源配置合理的电网事故信息收集和分析系统。3)计算机和网络通讯技术的采用和推广使现代企业配电网的自动化水平达到了前所未有的高度,这些高新技术的成熟发展及应用领域的拓宽,为运行和管理日益庞大复杂的企业电力系统提供了有力的支持和保证。其中,电网事故分析的技术手段及达到的深度是企业配电网的事故信息收集和分析的关键因素。现有的继电保护和自动装置、自动化监控系统已不能完全满足配电网发展的要求。监视控制与数据采集系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition,SCADA)采集的是系统稳态信息,能量管理系统(EnergyManagementSystem,EMS)只是将SCADA系统提供的信息进行监控处理,缺乏对调度的决策支持。目前,电力系统的智能电网逐步采用了相量测量单元(PhaseMeasurementUnit,PMU)、广域测量系统(WideAreaMeasurementSystem,WAMS)和广域监视分析保护控制系统等,为在线监测电网动态信息、进行预警型调度运行决策、使电力系统调度由分析型向智能型转变创造了条件。企业自身为了加强电网运行管理工作,应借鉴电力系统中的相关经验,着手发展配电网信息收集和安全监视系统等与配电网发展相适应的安全措施和管理手段。 4结论 通过对企业多年的电气事故案例统计与分析发现,企业配电系统的电气事故主要发生在电气设备上,操作事故也是多发事故。只要加强设备管理、加强人员培训提高业务素质、按照规范规程操作;建立企业配电网的事故信息收集和分析系统,有针对性的采取防范措施,可大大降低事故机率,提高安全供电水平,确保企业生产连续平稳。 作者:吴沁园单位:湖南化工职业技术学院 统计分析论文:金融风险度量的统计分析论文 一、金融风险度量的统计分析方法 金融风险度量的统计分析方法的研究很多,分析方法都是从不同维度进行筛选。现对常用的几种方法进行详细的分析。 (一)金融风险方差度量的分析方法及其改进此方法是最早采用的分析方法,它主要采用方差的方法对金融数据进行计算,从而得到方差,通过方差的大小进行评价。此方法容易让人理解,也好操作,由于其的适用性广,简便性强,在各个金融机构都是很常用的方法。但由于其计算的复杂,人们正在对其计算进行摸索研究,后来对方差方法进行了改进,发现了下侧风险的分析方法,通过计算下半方差来对风险进行评价,但因为计算设计的不合理的问题,也会对金融风险度量的分析带来不便,此方法也需要进行改进。 (二)金融风险度量的灵敏度分析方法灵敏度分析方法是对金融风险度量的线性度量,它测定的是市场因子的变化与证券组合价值变化的关系。常在固定资产市场、股票市场和衍生工具市场中使用,“凸性”代表了衡量利率变动时长期的变动,“伽玛”是在反应衡量标的资产变动的情况下“德尔塔”的变动。“凸性”和“伽玛”两个指标都是只度量一个金融变量中二阶金融风险的大小。此分析方法在使用的过程中也存在一定的问题,如局部的分析变化、对产品类型太过依赖,不能在所有产品中使用、分析出的数据不稳定大,也会出现风险等对此分析方法的推广使用上不可靠,也限制它的广泛使用。 (三)金融风险度量的VaR分析方法及其改进VaR的分析方法是现在一种新发现的金融风险度量的分析方法,相比以前的分析方法,具有更广泛的用途,可在不同金融市场中进行评价;容易让人接受,可以短时间内进行操作,但此分析方法也有一定的不足,此分析方法适合在没发生危险的市场中,当极端危机出现时就不能正确评估,对数据的分析不能全局分析等,这些分析的缺陷促使对其进行改进,出现了极值分析方法、半参数分析方法,这些分析方法都是利用观察到的尾部分布的指数特性来估计。这些分析方法都是在前人研究的基础上进行摸索研究而得到的,但每种分析方法都不是最先进,随着金融问题的越来越复杂,也会有更新的方法出现。 二、多维度金融风险度量的统计分析方法实例分析 金融风险度量的统计分析方法随着时代的变迁也在不断的改进,每种金融风险评价模型都是通过分析方法进行验证的,采用VaR的分析方法对我国金融机构中2004-2012年间5个维度金融风险度量进行分析。对金融风险度量进行5个维度进行评价,如宏观经济维度、银行与货币维度、泡沫维度、外部冲击维度和债务维度进行综合评价后进行VaR方法的计算,得到的结果见表1。从表中可以发现:宏观经济维度的金融风险的VaR值在[0,2]之间,说明其不同年份中波动性相对于其他几个维度的变化是最小的;银行与货币维度风险的VaR值在[0,5]之间,说明其不同年份中波动性是比较大的;泡沫维度风险的VaR值在[0,6]之间,说明其不同年份中波动性也是较大的;外部冲击维度风险的VaR值在[0,8]之间,说明其不同年份中波动是最大的;债务维度风险的VaR值在[0,3]之间,说明其波动性也是比较小的。 三、结语 金融的发展也是和风险相伴,在风险度量面前我们在研究改进现存的分析方法,风险在不断的变化,我们也在不断的跟进,没有挑战就不会有胜利,现在我国的金融变化莫测,我们也需要寻找更合理的方法进行多维度对金融风险进行度量分析,从而得到更好的结果。 作者:蔡友兰单位:武汉职业技术学院商学院 统计分析论文:质押贷款数据统计分析论文 一、商标专用权质押全国分布规律分析 从图2-1全国商标专用权质押贷款分布可以看出,2009年—2013年五年中,排名前五位的分别是安徽省、北京市、广东省、福建省、江苏省;并列第六位的有浙江省、山东省、四川省、辽宁省,比例为4%;其他22个省市仅占23%的比例,从0.1%到2%不等。需要特别指出的是,排在第一位的安徽省占32%,领先排名第二的北京市(9%)23个百分点,呈独领风骚之势。分开看2011年、2012年和2013年商标专用权质押贷款全国分布情况,安徽、北京、广东、福建、江苏一直稳居前五位,占全国比例超过60%;其中安徽省始终是一枝独秀,2012年所占比例高达38%,三年平均为34%。单独看安徽省近三年的发展情况,2010年和2011年实现了跨越式增长,同比增长率分别为217%和103%;2012年和2013年增长趋于平稳,同比增幅为28%和22%。究其原因,安徽省为规范商标专用权质押贷款管理,支持具有品牌优势的企业拓宽融资渠道,于2009年3月1日出台《安徽省著名商标认定和保护条例》;7月,安徽省工商局联合省政府金融办。人民银行合肥中心支行、省银监局制定了《安徽省商标专用权质押贷款工作指导意见》,并经省政府同意正式出台;8月,安徽省工商局又了《商标专用权质押贷款工作实施意见》。安徽省工商局确定了“一个推动,三个突破”的工作思路,即“积极寻求地方党委、政府的推动,在地方银行中突破,在驰(著)名商标企业中突破,在地方重点规划和发展的行业和产业中突破”,针对企业不了解、银行顾虑多等难题推行“核验服务、资信服务、基础服务、上门服务、全程服务”五项服务举措,为企业提供便捷、高效、优质的服务,同时推行“贷前、贷中、贷后”全程监管机制,确保贷款质量,降低金融风险。此外,为搭建起企业与银行之间的这座“金桥”,实现银企合作双赢,安徽省工商部门一是当好“宣传员”,召开专题培训会,在各工商服务窗口设立质权登记咨询台,加大宣传引导力度;二是当好“指导员”,针对驰、著名商标企业实际情况,提供有针对性的政策讲解和行政指导;三是当好“联络员”,加强与银行的沟通协调,鼓励企业提高商标品牌价值,建立银企对接平台。作为首批试点,安徽省桐城市于2009年9月率先启动,安徽省工商局、安庆市工商局和桐城市人民政府联合在桐城主办了商标专用权质押贷款银企对接会;随后滁州、亳州、蚌埠、马鞍山、池州、安庆、蚌埠市、巢湖市等先后制定出台《关于做好商标专用权质押贷款工作的通知》、《关于加快推进商标专用权贷款工作的意见》、《关于加快实施商标战略促进经济发展的意见》等专门文件,提出目标任务、具体要求,并将商标专用权质押贷款工作纳入市政府对金融机构的考核体系。安徽省在商标专用权质押贷款中取得显著成绩,走在了全国的前列,其中好的做法值得其他省市借鉴、学习和发扬。 二、商标专用权质押质权人单位性质统计分析 从图3-1所示的商标专用权质押质权人单位性质比例图可以明显看到,接近一半的贷款来自于地方中小型银行业金融机构,地方一般担保、贷款公司所占比例为24%;而被寄予厚望的国有商业银行反而落后,仅占21%;其他9%出质人包括自然人、一般法人等。国有商业银行对商标专用权作为质押标的始终心存疑虑,对此类新型业务不够积极的原因主要有两方面:一是市级国有银行一般没有商标专用权质押贷款的审批权,需要报送省级银行,而省行没有统一的操作细则和指导意见,且省行缺乏有评估资质的部门和专业人员,商标价值评估缺乏统一准则和技术规范标准,价值确定难度较大;二是商标价值与企业经营状况密切相关,价值波动较大,银行在贷后管理过程中,对质押标的的价值变化很难把握和控制。地方中小型银行业金融机构成为商标专用权质押贷款的主力军有其必然性。从安徽省商标专用权质押融资取得显著成绩的案例可以看出,我国商标专用权质押贷款处于政府政策导向型的新型业务阶段,市场还不成熟,没有统一的规范和标准;地方政府牵线搭桥的“媒婆”作用显得尤为突出,甚至是决定性的;而这些地方中小型银行业金融机构正是扎根于地方、发展在地方,与地方政府有千丝万缕的联系,而且更贴近当地企业,对企业有较深入的了解。此外,由于质押贷款成功的企业一般都是当地龙头企业、著名商标或是属于政府重点扶持行业,商标品牌知名度高、美誉度高,再加上政府的“担保”作用,更是双重保险,有的地方政府甚至还会出台贴息、补偿等优惠措施。所以在政府的推动下,此类金融机构一般会积极的响应,质押贷款成功案例多也就成为必然。 三、各类质押商标所占比例统计分析 从质押商标分类情况来看,出质人质押的商标为驰名商标的仅占贷款件数的3%,省著名商标占贷款件数的54%,市知名商标占贷款件数的30%,普通注册商标占贷款件数的13%。省著名和市知名商标占贷款总件数的比例竟高达84%,这可以从资金供、需方两方面进行解读:一是从质权人(供方)角度,地方中小型银行业金融机构是商标专用权质押贷款的主流军,而地方政府牵线搭桥地方中小型银行业金融机构与地方企业(政府会优先选择成长型优质的省著名、市知名商标企业,而这类企业一般还没有发展到中国驰名商标企业的标准),加上政策性扶持,造就了拥有该类商标企业的商标专用权质押融资的高成功率。二是考虑到省著名、市知名商标企业,特别是科技型公司,一般都处于公司发展初期,在不断消耗完前期的创业成本后,公司进入高速发展期必然会产生融资的刚性需求,加之拥有的优质商标资源优势,在没有大额固定资产可以抵押贷款的困境下,商标专用权质押贷款自然成为首选。 四、商标专用权质押企业所属产业统计分析 图5-1表明,三个产业中,商标权质押贷款的比例最高的为第二产业,占91%;第三产业占6%;第一产业仅占3%,这主要是由我国现阶段的产业结构以及地方经济发展需求所决定的。综合以上分析可以清楚地看到,我国当前的商标专用权质押融资并非仅是一种私营主体的企业与银行等融资机构之间的市场担保融资交易活动,而是以促进知识产权战略实施与促进中小企业创新发展为宏观与微观目标相结合的政策手段和金融工具。各地方政府应借鉴安徽省的做法,因地制宜地采用政策性融资为主的思路,建立长期稳健的企业商标专用权融资政策支持机制;国有商业银行应积极地响应和参与,尽快建立一套严密科学的操作程序和具有操作性的商标专用权质押管理办法,适时放权各分行、支行的审批权力;中小型企业,特别是科技创新型公司,在追逐经济发展的同时,要更注重企业商标的培育、宣传和利用,让商标权知识产权真正资本化,借助商标品牌的影响力给企业带来更大的经济收益。 作者:丁坚范建永单位:北京中金浩资产评估有限责任公司国家知识产权局专利管理司 统计分析论文:质量检测统计分析论文 1检测流程 参考注射泵的检测标准和出厂标准,确定微量注射泵的质量检测流程。在Hydrograph软件中登记微量注射泵的设备编号和所属科室信息,将流速和测试时间分别设为10mL/h和30min,同时设置微量注射泵的流速为10mL/h,记录流速为10mL/h的平均流速和累积流量。测试完成后分别设置Hydrograph软件和微量注射泵的流速为60mL/h,测试10min,记录流速为60mL/h的平均流速和累积流量。图1所示为Hydrograph软件记录的60mL/h流量检测曲线示意图,图中双纵坐标分别为实时流速和累积流量,横坐标为测试时间,可读得平均流速和总的累积流量分别为60.31mL/h和9.82mL,测试时间共9min46s。流速相对设定值误差在±5%内合格。流速测试完成后,分别设置Hydrograph软件和微量注射泵的流速为99.9mL/h进行阻塞压力报警测试,记录报警时间、报警压力和停止压力。阻塞压力分为高低两档,高档阻塞压力设定值为800mmHg,偏差值在±200mmHg内合格;低档阻塞压力设定值为300mmHg,偏差值在±100mmHg内合格。图2所示为Hydrograph软件记录的阻塞压力报警曲线示意图,可见报警压力为294mmHg,报警时间为37s,停止压力约为120mmHg。 2结果 剔除由于数据缺失影响统计分析的检测个案后,有效检测个案共251例(通道)。10mL/h和60mL/h的流速测试结果分别见表1和表2。可见流速为10mL/h的合格率为64.9%,60mL/h的合格率为93.2%。表3所示为平均流速接近或大于流速设定值两倍的流速测试原始记录。图3和图4所示分别为低阻塞压力和高阻塞压力报警统计分布图,结果表明低阻塞压力分布的合格率为38.4%,低于和高于合格范围的占比分别为50%和11.6%。高阻塞压力分布的合格率为13.4%,低于和高于合格范围的占比分别为84.3%和2.3%。高低阻塞压力均合格的仪器仅有29台。 3讨论 由表1可见10mL/h流速相对误差小于-5%的微量注射泵占30.3%,由表2可见60mL/h流速相对误差小于-5%的微量注射泵占4.8%。由于10mL/h和60mL/h流速测试的累积流量分别为5mL和10mL,可见增加测试的累积流量可以显著改善流速测试结果。推头和滑杆中存在粘稠液体或金属滑杆生锈,或者推头松动造成推头和滑道之间摩擦力增大,均会导致测量流速偏低。喷除锈清洁剂清洗后微量注射泵流速精度合格。 表3中序号1和2的60mL/h流速误差在±5%内,而10mL/h流速明显大于流速设定值的两倍,且10mL/h流速测试的累积流量大于设定值5mL的两倍,这里的测试误差主要是由10mL/h测试中测试人员人为推动推头造成的,重新测试发现流速测试合格。序号3-6流速均接近设定值的两倍,且有部分数据缺失(表3中用“0”表示),这里的数据缺失是由于完成一项流速测试发现流速误差过大因而未对另一项流速进行测试,属于测试人员的主观行为。虽然10mL/h和60mL/h测试结果中各有一组数据缺失,不会影响10mL/h和60mL/h的流速测试结果中相对误差的一致性,但会影响两组流速的合格率。考虑这两组缺失数据的影响,流速为10mL/h和60mL/h的合格率分别应该修正为64.5%和92.8%。如表3序号3-6所示,共有四台(占比1.59%)微量注射泵流速接近设定值的两倍,检查发现内部芯片引脚短路,更换芯片后微量注射泵工作正常。 由图3和图4可见,注射泵的阻塞压力合格率较低,且低于合格范围的占比远大于高于合格范围的占比。注射泵集中检测时反复使用,造成注射器活塞与管壁摩擦力变大,导致在较低的管路阻塞压力下产生压力报警,这一报警压力并不能精确地反映注射泵正常工作时的报警功能。建议使用与注射泵匹配的全新注射器进行注射泵的质量检测,并及时进行注射泵质量检测结果的统计分析,在压力报警明显偏低时考虑更换注射器。微量注射泵的质量受到动力泵性能、检测传感器和压力传感器的灵敏度等多个因素的影响,输液精度很大程度上取决于输液管路的精度,使用非注射泵专用注射器和泵管会使得流速相对误差显著增加。微量注射泵的外观检查和性能测试中任意一项不符合要求即为不合格,本次统计结果显示注射泵的总体合格率为13.4%。不合格因素主要是性能测试不达标,主要来源是阻塞压力偏低,且高阻塞压力相对低阻塞压力合格率更低。 从Hydrograph软件中集中提取数据发现存在部分检测个案的数据缺失,如设备编号,60mL/h平均流速及累积流量,10mL/h平均流速及累积流量,阻塞报警时间、报警压力和停止压力等。为便于进行数据统计分析和质量控制,建议在进行质量检测的同时将检测结果及时用纸质报表或电子表单记录,避免漏掉PM项目或检测数据缺失的情况。为了确保注射泵安全、准确、有效,并随时可以投入使用;降低注射泵故障率,提高注射泵的使用率,应该根据微泵的使用年限,制定不同的质控周期,进一步完善PM计划从而加强微量注射泵的科学化管理。 作者:张鞠成罗成黄天海张华青娄海芳王志康单位:浙江大学医学院附属第二医院临床医学工程部 统计分析论文:拱桥荷载偏载系数统计分析论文 1试验桥梁概况及测试方法 1.1试验桥梁概况 一般来说,桥梁结构的偏载系数与桥梁行车道布置关系最为密切。目前国内建成的桁式组合拱桥行车道宽度有3种类型:用于县道以下行车道宽7.0m的桥梁及用于2、3级公路行车道宽9.0m和12.0m的桥梁。为此,本次研究选择了5座代表这3种行车道宽度的桥梁进行结构静载试验。5座试验桥梁概况见表1。 1.2测试方法及测点布置 1.2.1测试方法及偏载系数计算静载试验在特定工况下(根据有限元模型确定)进行,采用BX120-80AA、BX120-3AA应变片,ZSY-16B3智能应变仪,YJ-26静态电阻应变仪,量程0~30mm机电百分表,WILDNI002精密水准仪,JC-10读数显微镜等试验设备,对控制截面(上弦杆跨中截面,虎口处上弦、下弦,实腹段截面,双竖杆中间截面)进行应变检测,静载试验按荷载等效原则进行布载。本文将桁式组合拱桥活载偏载系数定义为:平面分析中,当活载偏载下箱梁畸变产生的正应力不能计算时需要考虑的增大系数,其大小为偏载正应力与正载正应力的比值。桁式组合拱桥的偏载系数计算公式如下: 1.2.2试验控制截面为充分掌握主拱、上弦桁架在偏载作用下的横向受力状况,通过偏载试验实测数据进行统计分析,得出桁式组合拱桥的偏载系数分布规律。文献[4-8]根据结构特点并结合荷载试验应力测试要求,就试验控制截面选择提出了建议,具体为:主跨实腹段跨中设1个控制截面,主跨空实腹交界处附近上下弦设1个控制截面,主跨上弦杆设2个控制截面,主跨下弦杆设2个控制截面作为试验控制截面。以贵阳至黄果树汽车专用公路花鱼洞大桥为例,结合该桥桥跨、上下弦箱体横断面,介绍试验测试控制截面的纵桥向位置选择及其横桥向应变粘贴位置。纵桥向试验控制截面布置见图1,截面横向应变测点布置位置见图2。 2加载试验及其结果分析 2.1静力试验内容及加载工况本文静力试验内容主要包括控制截面应变(应力)检测。试验检测主要包括相应控制截面的正载、偏载工况测试,具体见表2。 2.2检测结果分析采用应变片和应变检测仪进行检测。根据材料弹性模量理论值换算主要控制测点的应力,并将其与理论计算应力进行比较。限于篇幅,本文未列出5座桥梁检测截面的测试数值,仅列出了其实测偏载系数,见表3。从表3可以看出,车行道宽度为7.0m时,两河口大桥、斯拉河大桥、剑河大桥以及西溪干沟桥(小偏心加载时)偏载系数范围为1.04~1.32,均值为1.08~1.20;车行道宽度为9.0m时,花渔洞大桥偏载系数范围为1.07~1.29,均值为1.21;车行道宽度为12.0m时,西溪干沟桥(大偏心加载偏载)系数范围为1.20~1.61,均值为1.41。由此可知,桥梁的偏载系数是存在的,且与桥梁的行车道宽度存在着明显的关系。既有桥梁在设计时,前期设计的桥梁未考虑其影响,后期设计的桥梁虽然考虑了其影响并采用1.15的偏载系数,但未充分考虑到桥梁宽度不同的情况,与设计建设的预期是不一致的。 3结论 本文根据5座桁式组合拱桥的静力荷载试验,利用有关偏载加载工况测试数据,对桁式组合拱桥的荷载偏载系数规律、特点进行了分析和总结,并得出如下结论。1)役桁式组合拱桥中,先期建设的桥梁未考虑活载偏载效应,后期建设的部分桥梁参照箱型截面梁桥考虑了活载偏载效应影响。试验检测证明:桁式组合拱桥的偏载效应是存在的,且与设计、建设之初的预期不一致。2)荷载试验表明:桁式组合拱桥偏载效应与桥梁宽度关系明显。大致规律是:车行道宽度7.0m时,偏载系数范围为1.04~1.32,均值为1.08~1.20;车行道宽度9.0m时,偏载系数范围为1.07~1.29,均值为1.21;车行道宽度12.0m时,偏载系数范围为1.20~1.61,均值为1.41。3)该类桥梁结构在进行新桥设计或旧桥加固设计时,有条件的情况下建议采用三维模型进行结构计算,从而可考虑空间影响。如果采用平面杆系模型进行主桥的纵桥向内应力及变形计算,则应考虑桥梁偏载效应影响并计入偏载系数。基于实测结果,当行车道宽度为7.0m时,可取偏载系数为1.2;当行车道宽度为9.0m时,可取偏载系数为1.3;当行车道宽度为12.0m时,可取偏载系数为1.4。 作者:杜镔唐志单位:贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司山地交通灾害防治技术国家地方联合工程实验室 统计分析论文:煤矿安全事故统计分析论文 1南方四省市煤矿事故数据统计及分析 1.1按事故发生地区统计及分析据资料显示,自2008年1月到2012年12月止,重庆市在这五年内共发生煤矿事故886起,在所统计四省市煤矿事故总起数中所占比例最大,达到47.2%;湖南省内煤矿事故死亡人数总计达1253人,在所统计的四省市煤矿事故死亡总人数中所占的比例最大,达到42.2%。这些差异与不同省份不同地域煤层性质有关。湖南、重庆两省市煤层瓦斯含量相对丰富,煤层倾角大,开采过程中容易发生瓦斯突出甚至瓦斯爆炸,以及顶板冒落等事故。具体数据,如下图。 1.2按事故发生类型统计及分析在所统计的南方四省市各类煤矿灾害中,无论从事故起数还是从事故死亡人数来分析,顶板事故在湖南、重庆、广西、江西四省市中都居于首位,其次是瓦斯事故。发生起数最少的是火灾事故,死亡人数最少的是机电事故。根据近年来事故分析报告,南方煤矿顶板事故多发的原因主要有以下几个:(1)矿井支护设施简陋,支护技术落后。很多地方矿井开采工作面至今使用木支护支护为主,控顶距离不达标,支护强度不到位,极易发生冒顶片帮事故。(2)采煤方法和技术设备落后,机械化程度低。大部分乡镇煤矿和部分国有煤矿采用非正规采煤方法,以掘代采,工作面无两个安全出口,安全状况堪忧。多数煤矿采用爆破采煤法,以放炮的方式让煤层松动,之后工作人员用铁锹、镐头手动采煤。放炮过程对巷道岩层有一定影响,处置不当可能引发冒顶事故。(3)众多地方小煤矿技术力量薄弱,职工劳动技能和技术管理水平较差;安保人员和技术人员缺乏,很多凭借经验管理,作业规程和有关设计均不规范,对工作现场的监管力度、对违章行为和违规操作的查处不到位,安全风险整改不力。 2南方煤矿事故防治的对策探讨 2.1加快小煤矿资源整合和技术改造受我国煤矿资源赋存规律和条件限制,南方煤矿普遍规模较小,且地质构造复杂开采条件较差,很多小煤矿地质资料缺失严重,对煤矿安全开采造成了严重威胁。然而本地民用煤、工业动力用煤等都较大程度依赖于分布广泛的地方煤矿,矿井关闭难度大。国家政策出于对南方省市经济发展与社会稳定的考虑,较长时间内地方小煤矿仍将继续存在,但应当通过对小煤矿进行资源整合和加强技术改造来防范煤矿事故的发生。相关部门应进一步完善现有政策法规,对生产工艺严重落后、隐患多、布局不合理的小煤窑予以整顿,坚决落实煤矿“四关闭、五停产”措施,杜绝事故的一再发生。同时鼓励技术力量和财力雄厚的大、中型煤矿企业通过技术合作、投资等方式扩大与小型煤矿企业的合作,促进资源整合和矿井技术改造,加快南方地区煤炭行业稳定、全面、健康地发展。 2.2重视高频事故,积极采取整治措施顶板事故和瓦斯事故发生频率相对最高且后果严重,是南方煤矿事故防治工作中的重点。应结合具体开采方式,尽可能采用先进可靠的支护方式,对于采煤工作面、掘进工作面等顶板事故频发的工作区域,应该杜绝使用木支护,采用单体液压支柱或者提供针对性强的安全保护措施。为着力构建“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的煤矿瓦斯综合治理工作体系,煤矿企业应全力做到应抽尽抽、多措并举、抽掘采平衡,矿井瓦斯抽采率、抽采区域煤层瓦斯压力及含量等指标符合有关法律法规和行业规范的要求,瓦斯抽采达标评判合格,职工防突培训、区域防突措施到位,突出矿井还应当根据矿井的实际状况和条件,制定并落实防突管理机构体系以及区域综合防突措施,并在局部防突措施补充的情况下安全生产,做到不掘突出头、不采突出面,有效消除生产区域的突出危险性。 2.3规范煤矿用工制度,监管矿工安全培训认真分析吸取诸多煤矿事故所暴露出的深刻教训,与相关部门研究完善农民工、外来工、外包工的用工制度,加强安全培训,提高矿工技能素质,严禁新招工人不培训或虽经培训但未掌握基本防范技能就下井。加大煤矿专业技术人才和安保人才的引进和培养,尤其是鼓励相关院校举办各类技能比拼、开办培训班,确保培训质量。同时,国家也应出台相关政策,强制煤矿企业规范职工培训制度,并保证政府相关部门监督实在,从而促进煤矿安全生产氛围和谐,发展健全。 2.4管理者守规尽责,强化安全基础建设通过分析近些年来全国范围内的煤矿事故,特别是重特大事故发生的主要原因,2013年1月24日,国家安全监管总局颁布实施《煤矿矿长保护矿工生命安全七条规定》,旨在促进矿长更好地履行煤矿安全生产第一责任人的责任。矿长作为煤矿管理者,对煤矿各个生产系统和环节最为了解,应当牢牢把握安全生产主体责任的关键,抓住现场安全管理、排查治理隐患、预防重特大事故的关键。为了实现煤矿安全生产状况根本好转,实现长治久安、构建安全生产长效机制,煤矿管理者须认真落实《七条规定》:必须证照齐全,严禁无证或证照失效非法生产;必须在批准区域正规开采,严禁超层越界或者巷道式采煤、空顶作业;必须确保通风系统可靠,严禁无风、微风、循环风冒险作业;必须做到瓦斯抽采达标,防突措施到位,监控系统有效,瓦斯超限立即撤人,严禁违规作业;必须落实井下探放水规定,严禁开采防隔水煤柱;必须保证井下机电和所有提升设备完好,严禁非阻燃、非防爆设备违规入井;必须坚持矿领导下井带班,确保员工培训合格、持证上岗,严禁违章指挥。为更好落实《七条规定》,煤矿管理者还需做好以下几点:(1)强化属地管理和部门监管责任,推动《七条规定》各项工作的展开。(2)大力开展“保护矿工生命,矿长守规尽责”主题实践活动,使安全生产责任意识深入人心。(3)及时总结典型,全面推进落实。及时发现和表彰在贯彻执行《七条规定》方面的一些优秀典型,以点带面,发挥典型引路作用。严厉查处反面典型。 3结束语 对我国南方四省市近年来的煤矿事故统计分析,可发现事故的发生具有明显的规律性。这五年的夏秋两季是事故的高发时期,煤矿管理者需高度重视,并加强安全管理,严抓各项生产设施的排查,改善矿工工作环境;强化属地管理和部门监管责任,推行日常性的监督检查,督促煤矿依法依规生产建设,深化煤矿安全专项整治、强化“打非治违”的重要举措;矿工作为煤矿安全政策法规和相关举措的保护对象,也是重要参与者和监督者,更是煤矿事故防治成效的直接受益人,应当树立牢固的安防理念,全体动员,全员参与。要实现南方煤矿安全生产状况根本好转的目标,还要将煤矿企业的隐患排查治理、安全质量标准化、安全宣传教育培训等工作与国家安监总局颁布的《七条规定》紧密结合,强化责任意识,以保护矿工生命安全健康为根本目的,确保煤矿安全生产。 作者:王海真谭玉林皮燕朱祎君单位:湖南科技大学能源与安全工程学院 统计分析论文:剖宫产率统计分析论文 1剖宫产率是衡量产科质量的重要指标 剖宫产率在一定范围内升高,确实降低了孕产妇及围生儿发病率及病死率。但在上升至一定程度后,围生儿死亡率不再随之下降。同时由于剖宫产是违背生理规律的分娩方式,破坏了妇女身体的完整性,给产妇带来一系列的近期和远期并发症[5]。全面评价剖宫产术,严格掌握剖宫产指征,降低剖宫产率,是我们产科工作者应尽的职责。社会因素的剖宫产,即产妇要求的剖宫产(cesareande-liveryonmaternalrequest,CDMR),美国妇产科医师协会定义为:无任何医学及产科手术指征,仅因产妇要求而进行的剖宫产[6]。这是世界性难题,有文献报导我国无指征的剖宫产占11.7%,成为世界之最。本资料统计的结果证实了近几年社会因素的剖宫产占据了很大的比例,且逐年上升。分析原因主要有以下各个:(1)孕妇及家属对妊娠和分娩的过程缺乏充分的了解,对阴道分娩过于恐惧,或者盲目认为阴道分娩及哺乳等正常的生理过程会影响术后体型的恢复,片面扩大了剖宫产的好处,忽略了手术的风险;(2)由于目前严酷的医疗环境,造成医患关系逐年紧张,在患者随意置疑医生,不愿和医生共担医疗风险时,为避免事后受到埋怨或报复,医生只能将各种可能一一告之,任其选择,后果自负,致使剖宫产医学指征名存实亡;(3)社会的进步带来了更多的高龄初产、巨大儿,而性生活糜烂、不良孕产史造就了更多的试管儿、珍贵儿,生育指标的逐步放开又增加了瘢痕子宫生育的机会;(4)有一小部分受封建迷信的影响,为了自家的兴旺发达、升官发财,选择“良辰吉日”分娩。近年来由于医疗保健意识的提高,越来越多的孕妇开始接受详细而全面的产前检查,脐带绕颈是产检的副产品,有报告说B超检查发现超过1/3的胎儿存在脐带绕颈,无论B超医生如何告之孕妇,产科医生都认为脐带绕颈是否能顺产,是由产程进展和胎儿情况决定的。另外产科界也不再坚持“一次剖宫产,次次剖宫产”的理论,除非前次剖宫产的指征持续存在,再次妊娠时可在产程中加强监护,争取阴道分娩的成功,为此2004年美国妇产科医师协会制定了剖宫产再次妊娠经阴道分娩的适应证和禁忌证。 2建议 2.1健康教育从备孕开始针对妊娠前、妊娠期、分娩期、产褥期、新生儿期各时期的特点,对夫妻双方进行生理知识的普及教育。我国很多有条件的公立医院和私立机构都有设立孕妇学校,但大多数内容简单,形式单一,效果不很理想。可以借鉴国外的先进经验,课堂讲解和实际操作相结合,鼓励夫妻双方甚至是老人一同参与,如妊娠前的生理及心理准备,妊娠期的母胎变化,孕期营养、卫生及用药,孕期的各种自我监测方法,分娩前的准备,正常的分娩过程,阴道分娩的好处,如何能阴道分娩成功,产褥期的康复,新生儿的护理方法等等。掌握了基本的生理卫生知识,可以学会孕期的自我监测,有利于早期发现和治疗妊娠并发症及合并症,早期发现和处理异常胎位、发育异常,减少了巨大儿的发生,有利于降低剖宫产相对指征的发生率。通过健康教育的普及,可以增强孕妇及家属阴道分娩的信心,使无指征的手术比率降低,而且在产程中这部分人更容易理解与沟通,有利于产科医生迅速、正确的选择。尤其重要的是健康教育的长期性,经过几代人的持续性宣教,相信人们的孕产保健知识可以得到全面的提高。 2.2增强医务人员素质现今的医疗体制造就了严酷的医疗环境,医疗行业成为高风险职业,而产科则是其中之最。妊娠与分娩虽是正常的生理过程,发生异常时却往往迅速而凶险,一旦结局不好则可能造成家毁人亡。分娩方式的选择就是利弊关系的比较,除了绝对指征,大多数的医学指征都是相对的,都是风险的比较和选择的过程,而且手术指征有时段性,具有相对指征者也可能成功阴道分娩,但正常孕妇却可能出现难产的结果。所以剖宫产指征的掌握和判断异常复杂,需要产科医师具有扎实的理论基础和丰富的临床经验,加上耐心细致的病情观察,充分全面的医患沟通,才能作出相对准确的判断。由于手术技巧的提高,麻醉的进步,术后抗感染的加强,剖宫产的风险已降至极低,所以一旦在产检或产程中稍有异常,为避免医疗纠纷的发生,更多的医生选择手术分娩。本资料中属于相对指征的瘢痕子宫、臀位、双胎、羊水过少、巨大儿、相对头盆不称等,都可以在严密观察下进行阴道试产,而且只有在异常产程的历练中,产科医生才能提高技术和能力,否则就只会做剖宫产,臀位接生、双胎接生、阴道助产技术逐渐没有人掌握了,这是产科医生的遗憾,又是全社会的损失。对每一位产科医务人员来说只能先改变自己,增强专业素质,善于沟通交流,在力所能及的条件下降低剖宫产率,作出有利于母胎的医学判断,这至关重要。 除了要增强医务人员的专业素质,还要增强职业道德教育与监督,不排除有部分机构和人员为了追求经济利益或者减少观察产程的烦杂而盲目手术,这既增加了患者家庭和社会医保的经济负担,也增加了母婴的风险,后患无穷。当然最根本的还是期待能恢复正常的医疗秩序,恢复医患的互信互助关系,只有产科工作者得到生存与发展,全社会才能实现人口素质的提高这一终极目标。 作者:李靖单位:江阴市妇幼保健所 统计分析论文:地方税收统计分析论文 发展壮大税源强化征收管理确保地税收入稳步增长----*县地税收入统计分析为了建立起税收与经济协调发展的良好运行机制,确保地税收入稳步增长,现对我局2002年以来的收入完成情况分析如下:一、税收收入完成情况及主要特点我局现管理各类企业271户,其中:国有企业66户,集体企业43户,股份合作企业8户,国有独资企业2户,其他有限责任有限公司91户,股份有限公司24户,私营独资企业10户,私营合伙企业5户,私营责任有限公司8户,私营股份有限公司2户,其他企业12户。个体工商户1115户。近年来,我们*县地方税务局在市地税局和县委、县政府的正确领导下,以组织收入工作为中心,以依法治税为灵魂,以依法征税、应收尽收为原则,认真贯彻落实全市地税工作会议精神和县委、县政府各项工作部署,严格税收执法,强化税源控管,组织收入工作取得了明显成效,连年完成或超额完成了市局下达的年度税收收入计划。2002年至2008年,我局共组织回地方税收收入5212万元。分年度看,2002年完成1585万元,2008年完成1760万元,2008年完成1867万元,均占年计划的100%,同比分别增长28.14%、11.05%和6.08%。分税收级次看,中央级税收累计入库1102万元,其中2002年入库314万元(因同上年口径不一致,不具可比性,下同),2008年入库391万元,同比增长24.53%,2008年入库397万元,同比增长1.54%;省级税收入累计入库1026万元,其中2002年入库329万元,2008年入库340万元,同比增长3.35%,2008年入库357万元,同比增长5%;市级税收收入累计入库837万元,其中2002年入库265万元,2008年入库278万元,同比增长4.91%,2008年入库294万元,同比增长5.76%;县级税收收入累计入库2247万元,其中2002年入库677万元,2008年入库751万元,同比增长10.93%,2008年入库819万元,同比增长9.06%。分税种看,营业税共完成1949万元,其中2002年完成580万元,同比增长49.49%,2008年完成663万元,同比增长14.31%,2008年完成706万元,同比增长6.49%;个人所得税共完成1526万元,其中2002年完成497万元,同比增长24.25%,2008年完成511万元,同比增长2.82%,2008年完成518万元,同比增长1.37%;企业所得税共完成415万元,其中2002年完成130万元,同比增长16.08%,2008年完成140万元,同比增长7.7%,2008年完成145万元,同比增长3.58%;土地使用税共完成104万元,其中2002年完成31万元,同比下降6.06%,2008年完成40万元,同比增长29.04%,2008年完成33万元,同比下降17.5%;印花税共完成180万元,其中2002年完成48万元,同比增长71.43%,2008年完成60万元,同比增长25%,2008年完成72万元,同比增长20%;资源税共完成35万元,其中2002年完成14万元,与上年持平,2008年完成6万元,同比下降57.15%,2008年完成15万元,同比增长150%;城建税共完成519万元,其中2002年完成155万元,同比增长21.1%,2008年完成179万元,同比增长15.49%,2008年完成185万元,同比增长3.36%;车船使用税共完成34万元,其中2002年完成12万元,同比下降47.83%,2008年完成11万元,同比下降8.34%,2008年完成11万元,与上年持平;房产税共完成443万元,其中2002年完成117万元,同比下降10%,2008年完成146万元,同比增长24.79%,2008年完成180万元,同比增长23.29%。从以上收入完成情况看,有以下几个特点:(一)、经济增长带来税收收入的增长。2002年以来,我县GDP以年均22.64%的高速增长,2008年完成14.79亿元。经济的发展,带来了可靠稳定的税源,促进了税收收入的增。(二)、级次收入完成不平衡。县级收入的增长幅度高于中央和省、市级收入的增长。(三)、主体税种基本完成年度计划,为我局超额完成税收收入计划打下了良好的基础。(四)、营业税、个人所得税、城建税等税种占据着地方税收前三位,三税种收入占到同期地方税收的77%。其中个人所得税2008年收入达518万元,占当年全县地方税收的27.75。营业税达706万元,占37.82。(五)一些小税种增收增幅也不逊色,部分税种增幅高于主税种,例如印花税年均增幅高达38.81%,成为地税收入增收的一个“新”的亮点。二、税收增长的主要因素近年来,我县地税收入连年增长,这与国民生产总值的持续增长息息相关,同时还与税收征管等因素息息相关。现就地税收入的增长因素分析如下:1、经济总量增长带来税收增长。2002——2008年在国家各项宏观调控措施的综合作用下,我县经济保持了持续快速健康发展的势头。2008年,我县国民生产总值较上年增长30.5%。在经济持续快速健康发展的支撑下,2008年我县地税收入完成1867万元,净增107万元,净增长6.08%。其根本原因是由于国民经济持续快速增长带动的结果。2008----2008年地税收入及经济总量增长情况表单位:万元类别地税收入经济总量年度收入额增长率(%)收入额增长率(%)20021585975842008176011.0411330416.11200818676.0814786530.502、征管因素。主要取决于两种情况:一种是一次性增收因素,如清理以前年度欠税和查补以前年度收入。一方面充分发挥税务稽查的作用,以“严稽查,促征管,保收入”为指导思想,加大稽查力度,着重对大案、要案的查处和建筑、冶炼、金融、运输等行业的专项稽查,两年来,共查补入库税款50余万元,有力的促进了税收的稳步增长。另一方面,按照总局的要求,加强欠税的清理工作。两年来,我们运用各种手段累计清理欠税180余万元,同时防止新欠的发生。另一种是持续性增收因素,是指征管手段、办法和制度的完善与改进,使一些潜在的税源形成现实的税收。首先加强了交通运输发票的管理,严格代开发票制度,加强运输户的征收管理,使交通运输营业税增长了12%。其次采取了“一窗式”服务,美化办税环境,优化文明服务等一系列文明服务措施,提高了办税效率。正是这一系列的措施,使得我局的征管质量有了大幅度的提高,也为税收增长营造了一个好的环境。三、组织收入中面临的问题从近三年我局局收入情况看,总体形势呈良好态势,但也面临一些问题,主要表现为:一是税收与经济未能达到同步增长。从全市、全省、全国来看,税收总体增长的趋势与经济增长的趋势是相同的,增幅高于经济总量的增幅。但在我县地方税收的增长趋势同经济增长趋势并不一致。从“2008——2008年地税收入及国民生产总值增长趋势分析图”可看出,2008年我县GDP比上年增长16.11%,地方税收只比上年增长11.04%,两者之比为1:0.69,2008年我县GDP增长率比上年提高了14.39个百分点,而同期税收的的增长率下降了4.96个百分点,两者之比扩大为1:0.36。从今年一季度我县经济与地方税收增长的实际情况来看,这一趋势仍然存在。我县地税收入的增长与国民生产总值的增长并不协调,地税收入增长趋势并没有与国民生产总值的增长趋势成同方向增长,而是成反向趋势。我们认为,产生这一状况的主要原因是经济结构不合理。从我县“2002——2008年经济总量的结构分布表”可以看出,我县第二产业创造的经济总量占到经济总量的60—70%,且呈增长的趋势。而第三产业所占的比例达不到经济总量的19%。2008年第三产业占国民生产总值的比例却比上年降低了2.3个百分点。而地税收入的一个主要来源是第三产业中的金融保险业、交通运输业、服务业以及第二产业中的建筑业。因此产业结构的不合理、经济发展的不协调是我县地税收入发展不均衡、增幅趋势与经济发展趋势成反向的主要原因之一。二是主导产业前景堪忧,地方税收税源后劲乏力。从我县工业结构及发展情况来看,我县的工业体系是以煤焦油化工、电力、冶炼业和其他制造业为主,食品加工、采掘业为辅的工业体系。煤焦油化工行业是我县的主导产业之一,其生产的煤焦油产品约占全国该类产品的五分之一以上。每年的产值达25000万元以上,占到经济总量的20%左右,其每年缴纳的各类税收占我县税收总收入的四分之一以上。但这并掩盖不了我县产业结构的严重不合理,煤焦油化工企业主要以周边县市的煤焦油为原料进行初步加工,工艺落后,技术含量低,该行业在发展初期,煤焦油作为焦化厂的废料在无偿排放,我县化工行业作为主要原材料,购进价格十分低廉,一度使我县化工行业产生了较好的效益,同时也为国家提供了大量的税收。但近几年我县化工厂数量在不断增多,规模也在不断加大,对煤焦油的用量在大幅增加,同时周边县市以煤焦油为原料的加工企业也在增多,造成了煤焦油供应严重不足,价格一路攀升,直接影响了我县化工行业的经济效益。近几年来,我县化工行业相继连年亏损,相应的地方税收也在连年递减,形成我县煤焦油化工行业在经营上举步维艰的困难局面,再加之高污染、高能耗等因素,此行业的发展前景令人担忧。另一个较大的行业金属镁加工行业是我县的新兴产业,主要是以我县丰富的镁资源为原料进行初加工,技术含量低,工业附加值低,且属于高能耗、高污染、低产出的行业,发展的前景并不乐观,受国际市场影响,我县镁厂也相继停产关闭或者艰难度日,提供的税收十分有限。企业经营利润率低,是我县地税收入增幅缓慢的又一重要原因。三是地方税收的主体税种增幅缓慢。营业税和个人所得税是地方税收的两大主要税种,其增幅对整个地方税收的增长起着举足轻重的作用。从我县情况看,营业税和个人所得税的增幅明显小于其它税种的增长幅度。产生这种状况的原因一方面是由于我县地理位置偏远,再加上消费水平不高,第三产业的发展空间受到限制,难以产生新的税源,另一方面是征管中尚有漏洞,特别是对房屋租赁等行业的征管不到位,造成了部分新增税款的流失。四、保持地税收入稳步增长的对策和建议保持地税收入稳步增长,为地方经济的持续发展做出更大的贡献,我们认为应从下几个方面来进行。1、加快经济发展,增加税收总量。经济决定税收。要想增加税收总量,必须增加税源、扩大税基。而增加税源、扩大税基就必须大力发展经济。所以加快经济发展是进一步开拓地方税收收入的前提。我们要抓住时机,用好政策,创造条件,发挥优势,积极快速地发展经济。要加快非公有制经济的发展步伐,实施多种经济形式并存的发展战略。税收收入主要来源于社会的净增加值,因此提高经济效益是开拓地方税收的关键。这就要求我们在加快经济增长的同时,转变思想观念,尽快使企业由粗放型向集约型的转变,大力发展科学技术,增强企业产品的科技含量,不断提高企业经营利润率,这样才能使经济和税收共同增长。2、调整和优化产业结构。经济结构决定税收结构,加快我县地方经济结构调整,特别是所有制结构和产业结构的调整步伐,是优化税源、增加地方税收的有效途径。第三产业是地方税收的重要来源,近年来,税收收入的比重虽有所上升,但发展水平却存在明显差距,且总体水平不高,与相邻县市差距在逐年增大。因此,加快第三产业的全面发展,是促进经济和税收增长的关键。同时,还应调整好行业结构,重点发展那些发展潜力大、联带性强以及高增长的行业,特别是交通运输、邮电通讯、旅游和社会服务等行业。加快发展第三产业已成为我县增加地方税收的重要途径。但在发展第三产业的同时,一定要同第二产业发展同步进行,合理布局,统一协调。因为我们还不是经济高度发达的国家,第二产业在国民经济中仍起着重要作用,尽管国有企业改革给第二产业及其税收规模带来一定影响,但绝不能忽视第二产业的发展。只有调整好产业结构,使一、二、三产业协调发展,才能保证我县经济的持续稳定发展和地方税收的持续增长。3、创新工作机制,加强税收征管,保证收入增长。全县地税部门进一步健全完善了目标管理机制,领导包片、股、(室)包点收入责任机制,税收稳定增长、均衡入库机制,收入报送、分析、反馈、预测机制和收入激励机制,各级从年初伊始,就以提高收入质量,实现均衡入库为目标,扎扎实实组织收入,从机制上保证了税收增收。在抓好重点税源的同时,加强零散税源和地方税收的管理,促进土地增值税、土地使用税、车船使用税等地方小税的高幅增长。全县地税部门进一步增强做好组织收入工作的使命感和紧迫感,绷紧组织收入这根弦,坚持依法组织收入,努力向加强征管要收入,严格把关,缜密稽核,切实做好企业所得税汇算清缴和个人所得税代扣代缴工作。加强税收征管,堵塞税收漏洞,大力清理欠税,做到应收尽收。 统计分析论文:脑血管病住院统计分析论文 【摘要】调查统计2001年1月~2006年12月,我院住院患者首发脑血管病例。结果脑梗死跃居首位,其次为椎-基底动脉供血不足、脑出血、高血压、蛛网膜下腔出血。首次脑梗死住院占82%,高血压只占4%。作为脑血管病的基础疾病,高血压病住院治疗数极少。所以要降低脑血管发病率,首先应重视基础疾病高血压病的诊治。 【关键词】脑血管病;基础疾病;高血压 作为第一位致残因素脑卒中,近几年来发病率呈明显上升趋势,发病年龄呈下降趋势。据我们统计,2001年1月~2006年12月我院神经内科、康复科、老年病科首发脑血管病,脑梗死为2221例,占总数的82%。脑血管病,作为庞大的疾病群体,在诊疗与预防方面有待于进一步探讨研究的重要课题。现报告如下。 1调查资料 调查统计我院2001年1月~2006年12月神经内科、康复科、老年病科住院,以脑血管病为主的脑梗死、椎-基底动脉供血不足、脑出血、蛛网膜下腔出血、高血压等首发住院病人。详见表1。表12001~2006年首发脑血管病住院统计 2结果 2.1发病分布及趋势上述表1中可以看出脑梗死、椎-基底动脉供血不足、脑出血、蛛网膜下腔出血、高血压病明显上升趋势。如:2001年首发脑梗死入院234例,2004年497例。椎-基底动脉供血不足首发病人数2001年84例,2004年150例。脑出血首发病人2001年32例,2004年65例。高血压首发病人2001年9例,2004年41例。蛛网膜下腔出血的2001年4例,2004年为15例。通过统计数据不难看出,脑血管病的发病率逐年呈上升趋势,2003年以来的2004年显著增加,达最高峰。考虑是否当时人们对突如其来的非典感到恐惧、紧张、害怕等精神因素有关。以高血压为基础的脑梗死、脑出血、椎-基底动脉供血不足、蛛网膜下腔出血的发病率也同时增高。 2.2特点以高血压为基础的脑血管病呈逐年上升趋势。2001年脑梗死首发病人为234例,2006年为405例。2001年脑出血首发病人32例,2006年为63例。椎-基底动脉供血不足首发病人2001年84例,2006年为102例,其余也均增高。据6年的脑血管病首发病例统计,脑梗死居首位。2001~2004年脑血管病每年都有100多例增长趋势。2004年以后,脑梗死每年都有400多例首发病例需要住院治疗。2001~2006年脑梗死首发病例数为2221例,占脑血管病患者总数的82%。其次为椎-基底动脉供血不足、脑出血、高血压、蛛网膜下腔出血。高血压占总数的4%。 讨论 经过多年来的临床观察,除了腔隙性脑梗死无肢体功能障碍外,大部分脑梗死患者经医院住院治疗及针灸、理疗、功能锻炼、康复治疗等症状得到好转。但有3/4患者遗留各种不同的残疾,还有1/4的脑血管病患者在1~5年内病情复发。据有关文献报道,脑中风抢救的最佳时间是发病后6h之内,对缺血性中风的患者来说,时间就是生命,尽早实施溶栓治疗,及时开通闭塞血管或减少梗灶的体积,能够得到病情缓解及治疗。据统计,2005年我国只有500多例接受了溶栓治疗,大约10%左右。原因是部分患者自身未认识发生了脑中风,未能及时到医院治疗,或来医院就医时已经过了早期治疗的最佳时机。还有大部分医师也不重视溶栓治疗。 我院2001~2006年的统计,作为脑血管病的基础病高血压,住院比例只占4%。国内调查显示,真正的危重病人住进医院的只占高血压人群的5%以下,而95%的高血压病人在社区[1]。大部分脑血管病患者高血压期在基层、社区未能得到正规及足够疗程的治疗。而一部分患者本身没有症状察觉到,一般头痛、头晕时口服止痛药而了之。这些因素都可以影响高血压病的治疗,并引发脑血管病。因此要降低脑血管病的发病率,首先要从基础疾病高血压抓起,要加强基层、社区医师的业务素质,要掌握熟悉各种各类减压药物的性质、用法、副作用等,药物用量与疗程要足够。其次要做好患者的健康教育,提高服药依从性,同时做好联合用药,根据患者的病情,对某些老年顽固性高血压采用2药、3药的联合应用。 高血压已成为我国居民健康的头号杀手。目前我国18岁以上成人高血压患者患病率为18.8%,全国有高血压患者1.6亿,老年人高血压的患病率达50%左右。高血压作为一个重要的发病危险因素参与脑血管病的发生。对老年高血压的控制一直面临着挑战,对控制老年高血压的关注,逐年从舒张压治疗的重视变为收缩压差的控制。有研究显示,基线收缩压每升高10mmHg,脑卒中发生相对危险增加49%[2]。因此高血压病的预防与治疗直接影响到脑卒中发病率。高血压病因复杂,临床分型很多,每个人对药物的反应性、适应性和耐受能力各不相同,各种降压药的功能也各异,不能用同一个固定的模式服药,而应坚持“个体化”的用药原则。 总之,为防止和降低脑血管病的发病率,高血压患者应长期应用药物治疗,定期测血压,使血压控制在正常范围,定期进行中风预报测定,血粘度过高者需口服小剂量阿司匹林。对突然发生的头痛、头昏、眩晕、视物不清、面部发麻等症状应提高警惕,应尽早到医院进行检查诊治。 统计分析论文:新时期水利统计分析论文 笔者多年负责水利统计和报表日常性工作,重点完成了水利综合年报、水利经济年报、水库经营管理年报、小水电年报、万里清水河道建设进度报表、千库保安进度报表、农田水利基本建设报表、水利工程数据库等水利报表和统计工作,接触了许多水利统计专家,查阅了一些资料,对新时期水利统计工作的要求与任务有了初步认识。 一、新时期水利统计工作的要求 水利统计是水利规划计划的重要组成部分,是评判水利投资计划完成情况、建设管理质量的重要依据,也是搞好水利规划、计划等工作的基础。 1、统一认识,加强领导。各级水利部门要加强对水利综合统计的领导,要建立和健全统计工作质量保证体系,培养和激励统计人员,树立中心意识、质量意识、时效意识、发展意识,从人员、制度及工作环境等方面为统计工作创造良好的条件。 2、坚持依法统计,严格统计报表制度。各单位要及时、全面、准确地报送各类统计报表。工程建设完成投资、实物工作量和有关统计信息资料,要客观反映水利建设运行态势、建设成果及存在问题。 3、提高统计数据的科学性和准确性,逐步实现水利统计信息化和现代化。统计工作信息化、现代化是水利信息化的重要组成部分,统计部门掌握着十分丰富的信息资源,要利用现代化技术进行科学管理,以优化各类信息资源为中心,不断调整统计工作流程和信息传输渠道,让各级领导和社会各界及时了解水利建设的最新动态,为我省经济建设和水利现代化建设提供优质服务。 4、加强统计队伍建设,提高统计人员业务素质。当前,一些单位统计队伍力量薄弱,存在任务与人员矛盾,基础工作薄弱已成为制约整个水利统计工作的瓶颈,迟报、漏报现象时有发生。要加强统计业务培训工作,不断提高统计人员素质,加强统计基层建设,不断提高统计工作水平。培训重点应是水利统计软件、水利统计方法制和制度、统计工作规范及统计基础知识等,以不断提高水利统计队伍的整体素质。 5、加强统计资料的开发运用,发挥统计成果的社会效益。一是要树立正确的统计数据质量观,要全面提高统计数据产品质量。二是要改善统计质量管理,建立更新统计数据产品质量观念,要真实地反映客观现实。三是要及时向领导提供最佳统计数据产品。四是要不断提高统计服务意识,加强统计分析和统计资料的应用开发,拓宽统计服务领域,解决统计服务意识不强,统计产品形式单一问题。五是要树立统计文化新理念,树立统计成果意识,认真整合统计资料,着力从历史的、现实的、横向的、纵向的及边缘科学为各级领导提供决策依据。 二、新时期水利统计工作对广大统计人员的要求 1、广大统计人员要增强服务于新时期水利工作的责任感和使命感。 要增强五种意识:一是中心意识。要紧紧围绕水利建设中心工作开展水利统计工作,突出工作重点,为本区域范围内水资源综合规划、水利发展“十一五”规划、水利投资计划管理等重点工作提供数据支撑。二是时效意识。要增强统计工作的预见性、针对性和时效性,增加统计频度和缩短报送时间,准确反映水利各个领域的新变化,为水利发展政策的制定、水利规划计划管理决策及水利形势分析提供重要的参考依据。三是质量意识。数据质量是统计工作的生命。统计人员必须强化质量意识,讲究职业道德,不得随意编造、篡改、瞒报、迟报统计数据,坚持统计工作的独立性。四是发展意识。统计工作要广泛收集信息,跳出传统的统计模式,不断调整工作定位,扩大水利各专业统计之间的交流,加强统计工作与水利各业务领域的融合,拓展统计信息领域和统计服务的形式。五是成果意识。水利统计成果要有针对性,提高使用价值,能够满足水利工作的实际需求。要不断推出高质量的统计成果,加大统计信息资源的开发力度,提高统计成果的科技含量。 2、广大统计人员要坚决贯彻可持续发展的治水新思路。 为贯彻落实可持续发展的治水新思路,在实际工作中应做到四方面的思想转变:一是从单一的数字信息向数字信息、文字信息、图像信息等多样化信息转变。统计成果要直观简练、条理清楚、层次分明、逻辑严密,不断改进数据的表现形式。二是从单一的事后统计信息向预测信息、事中监督信息和事后统计信息相结合转变。要通过指标体系、统计方法的改革,加大统计分析和数据处理能力,加强对统计数据的分析预测,为及时掌握重大水利工作进展和制定水利规划政策等提供必要的统计信息。三是从传统统计向现代统计转变。要构建新的指标体系,包括统计指标体系、评价指标体系和核算指标体系;采用先进的统计调查方法和统计手段;为水利工作提供良好的统计服务和支撑。四是从简单应付统计任务向主动服务、超前服务转变。统计人员要以提供优质统计服务为目标,主动了解水利中心工作对统计信息的需要,结合调查研究,开展有价值的统计分析。 3、广大统计人员要强化统计工作的工作职能。 为了做好水利统计工作,充分发挥统计作用,确立统计的地位,要强化统计的四个职能。一是强化参谋助手职能。从水利基础统计工作入手,为领导决策提供信息服务。二是强化综合协调职能。综合协调是统计系统运转的重要环节,是做好统计分工协作、信息共享的基础。三是强化督促检查职能。运用统计手段及时监督检查各项水利工作的进展和完成情况,对中心工作、大事、重点、难点要及时跟踪统计。四是强化信息反馈职能。重大决策需要及时反馈实施进度和效果。 4、广大统计人员要努力提高工作业务水平。 加强统计人员在岗培训,努力提高基层统计人员的业务素质。为了规范水利统计人员从业资格,要进一步落实统计人员必须持证上岗的要求,提高和更新水利统计队伍的基础理论和专业知识技能,培养一支德才兼备高素质专业化水利统计队伍。 三、新时期水利统计工作的任务重点 围绕水利建设和规划计划中心工作,水利统计工作要突出五方面的重点: 1、要为领导提供有价值的信息。过去统计工作侧重于基础信息统计,如统计月、年报资料。根据新时期工作要求,今后要加强为领导提供有参考价值的信息,包括水利规划、项目前期、投资计划下达和计划完成情况等动态信息,以及时反映水利规划计划工作进展的最新信息。 2、准确及时报送月报、年报。在以往工作的基础上,要扎实做好这项工作,把握水利统计数据的规律性,尤其要注意基建月报的报送,工程形象进度等均要有文字说明,对每一个季度和全年水利基本建设要写工程形象进度工作总结。 3、规范水利服务业统计制度。为全面、及时、准确反映水利系统服务业规模、结构和效益发展变化情况,为各级政府和各单位实施宏观调控和科学管理提供决策依据和基础信息。 4、努力做好水利统计公报工作。自2000年以来,水利部已连续四年编制《水利统计公报》,这对统一数据渠道、反映水利事业发展总体情况、宣传水利建设成就起到了积极的作用。2001年浙江省水利厅决定开展编辑《浙江省水利统计公报》,以全面反映我省水利基本建设、防汛抗旱、农田水利、水土保持、农村水电、科研教育、项目前期、国际合作等方面的工作。 5、加强水利统计队伍建设。水利统计工作的关键是人才,如何不断提高统计人员的业务素质,做到稳定队伍、爱岗敬业,是水利统计工作一大挑战。当前,一些单位统计力量薄弱,存在任务重与人员不足的矛盾。造成一些地方水利统计迟报、错报现象时有发生。为保证水利统计工作的正常开展,各单位要加大对统计工作的支持力度,加强对统计工作的领导和管理力度,重视水利综合统计基层工作的规范化建设。 水利统计资料是领导正确决策的基本依据,是国民经济持续发展的根本保障,当前我们要结合水利统计工作实际,进一步树立锐意进取、与时俱进、开拓创新的良好精神状态,完成各项水利统计工作,开创水利综合统计工作的新局面。让我们共同努力,为水利建设事业、为水利统计工作,贡献我们的力量。
岩土工程地质勘察论文:岩土工程地质勘察中控制质量的因素分析 摘要:随着我国土木工程技术的发展,岩土工程勘察也越发的重要,但是,随着勘察技术的进步和创新,使得现阶段我国在岩土工程的勘查中又有了新的发展,然而,随着勘察企业之间竞争的加剧,岩土工程在地质勘察中出现了一系列的问题,本文就岩土工程勘察过程中存在的问题、优化岩土工程勘察工作的建议 及勘察技术在岩土工程施工中的运用进行分析。 关键词:岩土工程;地质勘察;控制质量;因素;分析 引言 经济和社会的快速发展带动了建筑行业的飞速进步,岩土工程也随之大量出现,岩土工程的勘察工作取得了较大突破。岩土工程在建设施工过程中,易受到当地水文地质状况的影响,两者是紧密相联,相互作用的。然而,在对岩土工程进行勘察设计及施工的过程中,现场的水文地质状况却没有得到应有的重视,这无疑为以后的施工留下了巨大的隐患。因此,在进行相关勘察工作时,应当注意对当地的水文地质状况及可能存在的问题进行一个深入的分析,制定周密的预防解决措施以减少水文地质问题所造成的负面影响。 一、岩土工程勘察过程中存在的问题 随着国民经济的发展,我国的勘察行业得到了很大的提升,一些个人和小团队在缺乏设备的情况也能够进行勘察工作,但是由于安全措施和技术装备的限制,岩土勘察过程的意外事故也屡次出现,这些问题影响了整体的岩土工程的勘察水平。我们队以往的事故问题进行析因分析,总结出了以下几方面的问题。 (一)准备工作不足 在岩土工程勘察项目进行之前,需要大量的前期准备工作才能保证理论的设计工作和实际的勘察情况相吻合,否则勘查工作将会在进行到一定程度而终止。例如,当一个小型的勘察小组接受了一个山体勘察项目时,由于经验的有限,勘察小组仍然携带以往的正常勘察设备而没有做岩土工程前期的准备工作,那么在山体中存在着地下水的话,勘察小组的设备在水中无法正常的工作,那么勘察工作将无法继续进行下去而被迫终止。因此,岩土工程的前期准备工作对于勘察研究而言是十分重要的一步。 (二)设计工作和勘察工作相违背 随着勘查技术的发展,岩石工程的勘察也在高速的现代化和国际化,设计师的想法总是领先于勘察人员的工作状态的,有时候因为设计人员所设计的技术方案超过了勘察工作人员的经验范畴时,勘察人员并不会根据设计图纸而进行勘察,那么在没有充分的交流的情况下,勘察人员改变了其中的一个步骤的方案,设计师的全盘的方案都会受到很大的影响,这不仅仅影响了岩土工程勘察的效率,同时也无法获得高质量的勘察数据。另一方面,设计人员的设计工作没有因为实际情况而做出修订,那么这样的设计方案无法满足勘察工作的需求,同样的勘察工作也会就此而受到影响,效率和质量都达不到要求的水平。 (三)勘察设备的局限性 在岩土工程的勘察的过程中,勘察的工作人员需要测量多元的数据信息,其中包括勘察地的土壤压力分布,水含量分布情况,岩石种类信息,矿产类金属资源的信息等等,这些信息种类多样,探测方法复杂,行业内的探测标准不一,在我国国内对于一部分岩土地质的勘察信息的测定方法也没有做出国家标准的规定,因此这让勘察工作存在很大的难度,也给勘察小组的设备提出了很高的要求。在勘察工作中,设备的作用十分重要,一个高质量的设备可以大幅度的降低勘察的时间,提高勘察效率。然而由于国内的勘察团队的规模较小,中小勘察队伍进行勘察工作居多,勘察设备存在着很大的局限性,这给岩土工程的勘察工作带来了巨大的压力。 二、优化岩土工程勘察工作的建议 (一)采用先进的勘察技术 岩土工程的勘察涉及到多个学科的专业知识,随着我国科学技术的不断创新,应当将先进的勘测技术应用到岩土工程的勘察中来,例如工程物力专业理论和电磁波理论等,同时,在勘测设备的使用方面也应当引入先进的、高效的、准确的勘察设备,尽管这些设备会耗费更多的成本,但国家要想更好的完成岩土工程的勘测就应当加大投资力度,提升勘测数据的准确性,一些经济不发达的地区仍然使用传统的勘测技术,因此,地质勘测企业最好能够实现电子化的办公,让更多的勘测数据通过计算机网络实现整合与分析,从而极大提升勘测的效率,尤其是对一些复杂的数据处理,可见,只有不断的创新和使用先进的勘察技术才能够促进我国勘察事业的进步。 (二)增强勘察规范性 岩土工程的勘察还需要规范的操作步骤,每一个操作环节都是相辅相成的,只有认真的做好每一个勘测环节,才能够确保最终检测结果的准确,与此同时,国家应当出台相应的管理制度来规范勘察市场的操作行为,对一些不符合规定的行为予以严厉的打击,只有这样才能够不断的净化我国的地质勘测事业,对于勘察报告的检察也要设立专门的监测机构,从而制止一些以假乱真、谋取个人财产的行为。另一方面,通过规范岩土勘察的设计来约束实际的勘测行为,确保勘测人员能够严格的按照设计要求进行操作,不能偷工减料或者凭借经验填写检测报告,每一个勘测数据都有其相应的功能,只有规范操作才能实现其真正的价值。 (三)提高勘察人员专业技能 任何先进设备的使用和创新技术的应用都需要高素质、高水平的专业人员,而岩土工程的勘察更是如此,我国现在急需一大批优秀的地质勘探人才,不仅能够数量的掌握各种勘察技术,还具备较高的职业道德及综合素质,因此,我国应加大力度培养和提升勘察人员的专业技能,可以在各大高校开展地质勘测相关专业,教育学生将勘察理论与实践相结合,确保勘测数据的准确性,从而提高岩土工程的勘察质量。与此同时,勘测人员的专业素质和技能水平直接关乎我国勘测事业未来的发展,无论从眼前的利益来看还是着眼于未来,提升地质勘测人员的技能水准是至关重要的,勘测企业不仅要聘用综合型技术人才,还要定期开展从业人员技能培训,将先进的理念和经验教授新人,同时采用严格的奖惩制度和责任制度来激发勘测人员的工作热情,不断进取,从而促进我国地质勘测事业的进步。 三、勘察技术在岩土工程施工中的运用 (一)工程地质进行测绘 对工程地质进行的测绘在勘察过程中属于最基础的一步,作用是确定场地的地形地貌以及地层中不良地质之间存在的相互作用关系。原理是采用相关的理论知识,对施工现场的施工场地进行勘测,对地质的分布规律进行分析,然后推测现场的地质。然后将勘测出来的东西展现在地形设计图纸上,编制工程地质图。作为建设项目规划、设计施工的重要参考数据。 (二)勘探与取样 看看过程中常用的方法主要有以下三种:物探、钻探、坑探等。主要被用来调查地下地质。因此,在进行勘测的过程中,要根据现场具备的条件以及地质的条件选择适合的勘测方法。物探并不是直接的进行探测,采用的间接的方法,这样比较省钱,方便,对解决勘测过程中遇到的问题是十分有利的但需及时了解地下地质情况的问题,也可以给钻探和坑探提供一定的指导。但是,它存在数据不准确,使用受地形限制的缺点。钻探和坑探都是一种直接的方法,能够直接了解地况,在勘测的时候使用频率较高。而钻探实在勘测的时候最常使用的技术选择钻探需要根据底层类型进行。 结束语 勘察技术的发展对于建筑行业的可持续发展有着巨大的影响,是建筑业健康发展的最关键的环节之一。因此,施工过程中的问题需要通过对勘察技术的系统进行细致的分析,并且不断结合勘察工作的实践经验,归纳整理有效信息和资料,取得技术上的创新发展,不断解决出现的新难题,为施工奠定良好的基础,减少施工过程因勘察数据不精确出现的工程事故。将先进的勘查技术与传统意义上的技术进行整合和调整,才能真正解决岩层工程勘察技术问题。在勘察施工中,需要谨记,任何先进的技术手段都存在局限性和适用性,要想解决出现的问题,必须适用各种勘察手段,结合实践经验,互相补充,严格分析工程勘察数据,详细观察场地情况,科学合理的剔除解决方案。 岩土工程地质勘察论文:岩土工程地质勘察的影响因素与控制措施 [摘要]岩土工程建设过程中,地质勘察是基础性的技术环节,地质勘察对岩土工程整体的顺利进行有着重要的支撑作用。 [关键词]岩土工程 地质勘察 控制质量 因素 地质勘察工作是规划、建设岩土工程的必要前提,只有通过严格的地质勘察才能够对岩土工程所在区域的表面特征、内部结构等具体情况做到全面、深刻的把握,才能制定出岩土工程设计与施工的相应策略,在应用地质学、建筑学规律的前提下,使岩土工程的建设有一个根本性、基础性的保障。 1岩土工程地质勘察的重要价值 工程地质勘查是岩土工程施工过程中最为重要的组成部分,对于后续工程的开展有着至关重要的影响作用。而勘察的质量对于岩土工程的整体质量所具有的影响意义,更是不言而喻的。岩土工程地质勘察中需要应用大量的先进技术和专业知识,因此岩土工程地质勘察具有一定的复杂性和专业性,只有通过科学而全面的岩土工程地质勘察工作,才能够了解岩土工程的地质情况,在取得岩土工程地质第一手资料的前提下,明确岩土工程建设环节和步骤,在确保岩土工程建设准确性、协调性和科学性的基础上,使岩土工程在安全、有序的环境中高效进行。 2岩土工程地质勘察工作的影响因素 2.1人为因素对岩土工程地质勘察的影响 人员是决定岩土工程地质勘察工作质量的第一要素,随着市场经济体系的建设,先进的岩土工程地质勘察仪器、设备、技术、手段不断出现,这就需要岩土工程地质勘察人员具备高超的技术素养和实际操作素质。岩体工程勘察过程中,通常是以大量农民工搭配少量的专业技术人员,而这些勘察人员的整体素质水平、综合素质以及专业知识、安全意识都存在非常严重的不足之处,难于保证勘察质量。此外,当前岩土工程地质勘察工作一般具有时间上的紧迫性,这就导致一些操作人员在工期紧张的情况下,采用不规范、不科学的岩土工程地质勘察方法,使得误差变大、偏差明显,给正常的岩土工程地质勘察工作造成了干扰和影响,所得出的岩土工程地质勘察报表和报告失去了事实和科学的支持。 2.2市场因素对岩土工程地质勘察的影响 从岩土工程地质勘察的市场看,当前岩土工程地质勘察存在着市场不健全、制度缺失、调节制度失灵等实际问题。目前岩土工程地质勘察单位在数量上有逐年增长的态势,并且有大量皮包公司和外挂单位活跃在岩土工程地质勘察市场,这就形成了岩土工程地质勘察市场内激烈的业内竞争,一些企业和单位为了自身的生存和发展,采用压低报价的方法挤占市场份额,这给岩土工程地质勘察工作带来了偷工减料、不正当竞争等风险。 2.3制度因素对岩土工程地质勘察的影响 在制度建设方面,由于当前阶段中勘探市场中的所有单位基本上都没有自己的钻机,而私人老板和操作工人为了最大限度的提升钻机的使用效率,获得更多的经济利益,往往要求钻机每天不停的钻探,这种情况下,勘探的结果显然无法真正意义上的达到相应的标准,影响工程施工整体质量和工期。严重的甚至会导致工程出现安全风险,危害施工人员的生命安全。 2.4缺少岩土工程勘察野外监理制度 目前我国国内的岩土工程勘察作业中,监理制度方面仍然有着较大的空白。必须认识到,如果仅仅通过施工人员的经验,是无法真正有效的提高勘察效率和勘察水平的。这种情况下的客观存在,主要是由于当前市场经济环境中,市场的客观规律要求勘探人员必须提供更为优质低价的产品,那么土工没有与之相对应的监理制度作为支持,那么依靠制度上的漏洞获取经济收益也就成为了顺理成章的事情。与此同时,由于行业内部的整体监督管理力度不足,为这种行为的滋生和发展提供了土壤和温床,甚至成为了行业内部的潜规则,只有按照这种去进行勘探施工,才能够在市场中顺利的生存下去。因为,市场介入到勘探市场中来,通过行政手段构建了一套完善而科学的岩土工程勘察监理制度是非常有必要的。 3控制岩土工程地质勘察质量的方法 3.1选择好的勘察施工队伍 人为因素是影响施工质量的重要因素之一,因此在实际的施工过程中我们必须选择一支符合勘探勘测要求的施工队伍。而这绝对不是一件简单的事情。作为一个长期需要有勘察劳务施工单位作为供方的勘察单位,必须根据自身的实际情况,选择两支以上的优秀勘察施工队伍,并对施工的整体质量进行定期和不定期的监督检查,并构建相应的奖惩制度体系。 3.2完善岩土工程地质勘察制度体系 针对当前岩土勘察施工市场中价格战四起、影响整体勘查质量的情况,我们必须建立健全一套行之有效的市场监督管理体系,从市场发展出发。也应注意到粒径的标准与颗粒的质量等指标,在对粉土的承载力进行液化判别以及深宽修正时,必须要按照它的黏粒含量进行计算,因此,必须要做好地质的粉土黏粒含量工作,选用合理的工程剪切方法。 3.3制定岩土工程勘察野外施工监理制度 作为一项相对复杂而专业的施工项目,岩土工程勘察工作的特殊性直接导致了监理的困难。这种情况下,我们必须构建符合国家标准的监理制度,勘察单位要根据任务要求、国家“工程建设强制性标准”及地方标准变质岩土工程勘察大纲,明确勘察监理单位的勘察监理资格。对于勘察过程中所获得的数据要进行相应的检查,真正意义上的保证勘察结果的准确性和有效性。 3.4提高勘察针对性 提高勘察针对性对于保障地质勘察质量有着非常重要的现实意义,以黄土勘察中取样的控制为例:黄土的湿陷性的检查,是目前阶段黄土地球岩土勘察过程中的关键问题之一。这里我们所说的湿陷性主要是指在黄土地区,地下水在短时间内对黄土结构的破坏,导致明显下沉的现象。这种情况下,由于黄土本身重量的增加,产生了非常严重的的下沉问题,对于地表建筑的稳定性影响是非常明显的。 4结束语 岩土工程勘察施工质量的控制工作,对于最终的施工效果和工期有着至关重要的作用,值得我们给予足够的关注和肯定。这种情况下,勘察企业不仅仅要采取更为有效的措施进行勘察和处理,更是要进一步加强行业内部道德水平的建设。并通过自身专业技能水平的提升来加强勘探工作的专业性水平。当然,对于市场内部的不正当竞争行为,同意也需要构建相应的体系加以规范。否则勘探工作的质量无法保障,必然造成工程安全隐患,造成不必要的损失。 岩土工程地质勘察论文:桥梁岩土工程地质勘察探讨 摘要:随着工程地质岩土力学和土木工程等学科的发展、相互渗透和衔接,岩土工程体制的形成使岩土工程勘察在资源、能源开发、交通、城乡建设、农田水利、国土整治及国防建设等领域发挥更重作用,显示出勃勃生机,同时,推动着勘察技术向高精深方向发展。 关键词:桥梁;岩土工程;地质勘察 引言:桥梁岩土工程地质勘察的目的,主要是为了了解并解决桥梁工程项目建设过程中与岩土介质相关的一系列问题,是桥梁工程项目建设中十分重要的一个环节。桥梁工程项目建设只有经过地质勘察,才能够详细地掌握桥梁工程施工现场中的水文地质与地质条件,为桥梁工程项目设计提供准确的依据,确保桥梁工程设计方案的合理性,保证桥梁工程项目施工的顺利进行。 1、桥梁岩土工程地质勘察中经常使用的方法 1.1 地质测绘 地质测绘是桥梁岩土工程地质勘察中的一项基础工作,它主要是对桥梁工程施工现场中的地表情况、地面地质构造进行详细的描述与观察,对桥梁工程施工现场中地表呈现出来的特征,对施工现场地下的地质情况进行推断。 1.2 勘探、取样 采取钻探、挖探等一系列方式对桥梁工程施工现场进行取样与勘查,进一步了解施工现场中地质、水文的情况,并且对各个岩土层进行取样试验。 1.3 试验测试 将桥梁工程施工现场中的岩土进行取样,然后将岩土样本送入实验室中进行试验,对试验数据进行深入的分析,以获取准确的技术参数。 1.4 现场监测 将桥梁工程施工现场中地质试验检验结果、测绘结果与现场的实际情况有机地结合在一起,以此核实桥梁岩土工程中存在的问题及其性质,主要包括施工现场岩土对于施工造成的影响、岩土呈现的性状以及岩土环境的影响进行合理的监测。 2、岩石工程地质勘察中质量控制的意义 工程建设过程中,掌握施工资料、确定投资方案的关键是对地质进行实际的勘察,只有具备准确的地质资料,才能设计出合理的方案。工程施工的效果在很大程度上取决于地质勘察信息的准确性,如果地质勘察资料不能真实、客观地反映拟建工程场地的实际情况,则可能带来不可挽回的损失。因此,确保岩土工程地质勘察的质量,就必须要将影响地质勘察质量的相关因素进行严格的控制,确保勘察的客观性、真实性、完整性。 3、岩土工程地质勘察中勘察工作的任务及目的 岩土工程勘察工作是一项基础工作,其包括水文地质、工程地质、环境地质及岩土力学各方面的综合知识,进行岩土工程勘察不仅为设计提供基础设计的依据和相关参数,还为施工的环境进行预测和评价,建议合理的解决方案,作为一项重要的基础性工作服务于工程建设。 4、岩土工程地质勘察质量的控制 4.1岩溶地基勘察质量的分析 4.1.1勘察重点分析:岩溶是因可溶性岩层因为溶蚀作用,形成千奇百态的地表岩溶和地下岩溶形态,岩溶地基的勘察就是针对这些现象,来研究地表、地下的各种不同的岩溶现象,并对其覆盖的红粘土层和溶洞中的填充物及地下水的特点进行各自分析,通过分析结果用于拟建建筑物的勘察数据参数。 4.1.2勘察方法分析:勘探深度至岩层浅层发育带是勘察工程的控制勘探深度。岩溶勘察的主要内容是对岩溶地基上覆盖层的均匀性和分布情况等进行了解,给工程的设计单位提供荷载数据。初步勘察阶段,根据物探与工程地质测绘相结合的方法,一旦发现异常的地段,就选择有代表性的位置进行钻孔以核实验证,以及在大规模的地下岩溶洞隙适当增加勘探点。控制勘探孔要穿过表层岩溶发育带,并且控制深度在三十米以上;详细勘察阶段,勘察单位应该做详细的勘察以支持工程单位的需要。补充勘察,一旦工程单位有特别的需要,勘察单位应该按照要求进一步进行补充勘察,例如勘察地表塌陷地段和勘察土洞等,一般针对基槽内进行触探和钎探勘察,在直径嵌岩桩或者针对墩基地段,可以在桩和墩的位置布置勘探点,其深度控制在桩径的三倍但是要不大于五米的范围,适当增加在基岩面起伏较大区域的勘探深度。 4.1.3勘察指标拟定:勘察的指标主要包括地层岩性、地形地貌、地质构造、岩溶水、岩溶形态。这些指标基本可以将岩溶地基质量勘察的主要内容反映出来,给出工程建设的主要岩土参数。 4.2卵石地基勘察质量的分析 4.2.1勘察重点分析:在进行卵石的取样过程中非常不容易,因为卵石的硬度相对较大,其颗粒也较大,中间有大量的砂砾存在,在进行钻探过程中,不容易钻进,卵石容易滑落,也就导致了其取样的困难性。因此,了解卵石地基的质量特征,卵石取样是一个关键的问题,只有控制好取样过程,才能避免因为样品取样不全面导致的地基分析不全面。 4.2.2勘察方法分析:在勘察单位进行勘探时,由于卵石的物理特性,常常会出现塌孔的情况,无法正确取到真实的样品;有时因为卵石的流失问题,目标样品也难以正确的取样成功;还有卵石的硬度非常大,钻机成孔非常困难。要实现卵石地基土的质量控制,可以使用双层单动、三层岩芯管、双层双动、金刚石钻头的多种方法都可以保障卵石的采芯率,这样就确保了岩土分层的准确率,也了解透镜体的分布特点及位置;通过对卵石的力学测试进行原位试样的测试,干密度的测试使用灌砂法,水上和水下止角的了解通过扰动砂样的方法来获取。 4.2.3勘察指数分析:通过卵石压强实验,将卵石的含量、最大粒径、强度和渗透性进行评估指标的测定,这些指标可以将卵石地基的构造与分布详细的体现出来。 4.3软土地基勘察质量的分析 4.3.1勘察重点分析:软土地基因为具有含水率高、压缩性高、孔隙比大、承载力低几个典型的特征,工程进行的地段一旦有软土地基,就需要对软土地基做出特殊处理,这样工程建设才能正常进行。所以,勘察软土地基的目的就是将地表下的软土地基及软土的物理力学性质了解清楚,为工程建设提供资料。 4.3.2勘察方法分析:软土地基的勘察方法一般使用钻探和物探多种方法相结合的勘察办法,必要时使用静力触探和十字板剪切等方法来实现取样困难地带的取样工作。软土取样可以利用软土取样器进行均匀连续压入的方法进行样品取样,也可以在软土区使用重锤敲击取样。利用原位测试的办法来进行不便取样的地点进行取样。 4.3.3勘察指标分析:软土样品分析主要是获取其物理力学性质指标,一般通过力学测试和常规的物理实验得到所需要的分析结果。一般采用直剪、三轴剪切试验等物理实验方法进行分析。评估软土样品的参数,主要获取有机质含量、烧失量、基床系数等参数。 5、岩土工程地质勘察中质量控制的因素 5.1目标因素。研究岩土工程地质勘察就要先了解在岩土勘察过程中得到的东西,这也是进行岩土工程地质勘察质量控制的重要目标。根据勘察的目标,来确定勘察样品的选择和勘察方法的选择,不同的目标,具有不同的勘察手段。 5.2方法因素。在实际的岩土工程勘察中样品的取样数量要合理,多取样可能浪费勘察成本,取样过少,可能就无法对整个岩土地质进行全面的了解。因此,样品的选取是做好地质勘察工作的前提。不同的地质样品、不同深度的样品、类型不同的样品是选择样品的科学做法,是勘察全面化的基础。 5.3分析控制。分析包括指标的选取方面和科学的方法分析。前者是进行分析的基础,只有合理的选取样品,才能保证勘察工作质量的保障;后者则是运用科技的手段对样品进行科学合理的分析,得出准确的分析结果,为工程的建设提供重要依据。 结语:岩土工程地质勘察控制好质量是工程开展的前提条件。我们可从本文看出抓好确认勘察目标、合理的提取样品、利用科学方法对样品进行分析是控制岩土工程勘察质量控制的三个重要因素,只要控制好这三个方面,就可以实现勘察质量的保证。 岩土工程地质勘察论文:岩土工程地质勘察中质量控制因素分析 摘要:岩土工程地质勘察工作是规划,也是建设岩土工程的必要前提,因为通过严格的地质勘察才能对岩土工程中所在的区域表面上的特征,内部结构等的具体情况做到更加全面和深刻并且有把握,只有这样才能制定出岩土工程设计与施工中的对策,并且在应用地质学,建筑学规律的前提下,使岩土工程的建设有一个根本性,基础性上的保障。我们在岩土工程具体中的地质勘察工作中,我们要理解地质勘察工作的重要的内在价值,并且要对影响地质勘察工作的要素进行全面的分析,这样就形成了岩土工程地质勘察的一些建议和操作要点,在岩土工程建设中打好地质勘察的基础,并且要确保岩土工程建设的整体质量。 关键词:岩土工程;影响因素;质量的控制;方法;因素 引言:做好岩土工程地质勘察质量的控制是确保与地质相关的工程项目能顺利开展的基础,从流程中可以看到,岩土工程地质勘察质量重点是确认勘察目标、合理提取样本为分析打下基础、用科学的方法作好评估分析才能做好质量控制。 1 .岩土工程地质勘察的重要价值 地质勘察是岩土工程建设中强制性的工作,也是整个工程规划与施工中最为重要的部分,由于地质勘察属于岩土工程建设的前期工作,因此对于整个工程建设有着直接而重要的影响。岩土工程地质勘察中需要应用大量的先进技术和专业知识,因此岩土工程地质勘察具有一定的复杂性和专业性,只有通过科学而全面的岩土工程地质勘察工作,才能够了解岩土工程的地质情况,在取得岩土工程地质第一手资料的前提下,明确岩土工程建设环节和步骤,在确保岩土工程建设准确性、协调性和科学性的基础上,使岩土工程在安全、有序的环境中高效进行。 2. 岩土工程地质勘察工作的影响因素 2.1 人为因素对岩土工程地质勘察的影响 人员是决定岩土工程地质勘察工作质量的第一要素,随着市场经济体系的建设,先进的岩土工程地质勘察仪器、设备技术、手段不断出现,这就需要岩土工程地质勘察人员具备高超的技术素养和实际操作素质。而在实际的岩土工程地质勘察工作中,大量农民工充斥在一线作业,这些人员没有专业技术的培训,综合素养和操作技能都存在不足,特别是安全意识和质量意识欠缺,使得岩土工程地质勘察工作难于得到质量保障。此外,当前岩土工程地质勘察工作一般具有时间上的紧迫性,这就导致一些操作人员在工期紧张的情况下,采用不规范、不科学的岩土工程地质勘察方法,使得误差变大、偏差明显,给正常的岩土工程地质勘察工作造成了干扰和影响,所得出的岩土工程地质勘察报表和报告失去了事实和科学的支持。 2.2 市场因素对岩土工程地质勘察的影响 从岩土工程地质勘察的市场看,当前岩土工程地质勘察存在着市场不健全、制度缺失、调节制度失灵等实际问题。目前岩土工程地质勘察单位在数量上有逐年增长的态势,并且有大量皮包公司和外挂单位活跃在岩土工程地质勘察市场,这就形成了岩土工程地质勘察市场内激烈的业内竞争,一些企业和单位为了自身的生存和发展,采用压低报价的方法挤占市场份额,这给岩土工程地质勘察工作带来了偷工减料、不正当竞争等风险。 2.3制度因素对岩土工程地质勘察的影响 一方面,针对岩土工程地质勘察工作的制度没有形成规范的体系,这使得对岩土工程地质勘察市场和工作的规范难于得到有效管理。另一方面,岩土工程地质勘察工作的基本作业制度和操作环节没有得到足够的执行,特别是在经济利益和时间要求的背景下,岩土工程地质勘察工作会超负荷、长时间运行,严重影响岩土工程地质勘察的质量,甚至会导致岩土工程地质勘察工作的安全问题。 3. 岩土工程地质勘察中勘测质量的控制 3.1勘察方法分析 勘察工程要控制勘探深度至岩层浅层发育带。岩溶勘察,需要了解岩溶地基上覆土层的分布情况、均匀性等,能够给工程单位提供荷载数据。初步勘察阶段,使用工程地质测绘与综合物探的方法,如果发现有异常地段,需选择有代表性的位置布置钻孔进行验证核实,并在初划的岩溶分区及规模较大的地下岩溶洞隙地段适当增加勘探孔。控制孔应穿过表层岩溶发育带,但深度不宜超过30 m;详细勘察阶段,勘察单位需要按照工程单位做详细的勘察。补充勘察,如果工程单位有特别的要求,勘察单位需要补充勘察,比如勘察土洞和地表塌陷地段,可以在开挖的基槽内布置触探和钎探,对在直径嵌岩桩或墩基地段,可将勘探点按桩或墩布置,勘探深度应为底面以下桩径的3倍且≤5 m,当相邻桩底的基岩面起伏较大时需要适量加深。岩溶地区描绘方法如下:地层岩性、地质构造、地形地貌、岩溶地下水、岩溶形态。对上述指标详细分析,就能够较准确的反映岩溶地基质量勘察的结果。 3.2勘察方法分析 卵石地基中卵石含量大且粒径大,它的石质强度极高,中有沙质掺入,设备钻进不易,且取样时卵石易滑落,所以取样不易。要详细了解卵石地基土地质量的特征就需要重点控制卵石的取样,以免因为样本的疏失对地基的了解不够全面。由于卵石物理性质的特点,有时勘察单位钻孔取样时出现塌孔的问题,使样本无法正确取得;有时其为砂石流失问题,使目标样本难以正确取得;由于卵石自身硬度太强,有时钻取成孔困难。要控制卵石地基土地的质量,可使用双层单动、双层双动、三层岩芯管、金刚石钻头等方法保证卵石的采芯率,使岩土分层分析更准确,同时也便于了解砂透镜体的分布特点;对于硬质卵石可用原位砂样的方 法做力学测式,还可用灌砂法测试砂的干密度;使用扰动砂样的方法了解砂土的水上、水下休止角。在做卵石压强实验时,需要对砾石的含量、最大的粒径、强度、渗透性等指标进行评估,通过以上指标,可以了解到卵石地基土地的构造与分布。 3.3勘察重点分析 软土地基的含水率高、孔隙比大、压缩性强、承载力低,如果工程进行的地段出现软土地基,需对软土地基作特殊处理才能继续工程。因此,勘察软土地基的目的是为了详细了解地表以及地表以下是否存在软土地基及软土地基的物理性质。对软土地基,可使用钻探、物探等多种方法相结合的勘测方法,对取样比较困难的地带可使用静力触探、十字板剪切等方法。软土取样可使用软土取样器,使用均匀连续压入的方法取得软土样本,或在软土地区使用击式重锤敲击下少许样本。部分不便取样的地点可用原位测试的方法软土样本的分析需要使用做力学测试的方法和常规物理试验的方法得到它的物理性质参数。通常使用直剪、三轴剪切试验等方法实验。评估软土样本的参数主要为有机质的含量、烧失量、基床系数等参数。 4. 控制岩土工程地质勘察质量的方法 4.1选择好的勘察施工队伍 人为因素是影响施工质量的重要因素之一,因此在实际的施工过程中我们必须选择一支符合勘探勘测要求的施工队伍。必须根据自身的实际情况,选择两支以上的优秀勘察施工队伍,并对施工的整体质量进行定期和不定期的监督检查,并构建相应的奖惩制度体系。 4.2完善岩土工程地质勘察制度体系 针对当前岩土勘察施工市场中价格战四起、影响整体勘查质量的情况,我们必须建立健全一套行之有效的市场监督管理体系,从市场发展出发。也应注意到粒径的标准与颗粒的质量等指标,在对粉土的承载力进行液化判别以及深宽修正时,必须要按照它的黏粒含量进行计算,因此,必须要做好地质的粉土黏粒含量工作,选用合理的工程剪切方法。 5. 岩土工程地质勘察中质量控制的因素 5.1目标因素 从以上岩土工程地质勘察质量的控制可以看到,要研究当地的岩土工程地质,首先需要了解到自己要勘察什么。勘察的目标不同,那么选取样本与勘察的方法就会有区别。一项工程开展以前,需要勘察的对象可能有好几种,准确的找到自己需要勘察的目标,是做好质量控制的首要问题。 5.2方法因素 在进行岩土工程地质勘察时,如果选取的样本过多,可能会无谓的增加勘察成本,然而如果选取的样本过少,则可能不能对该地的工程地质全面的了解。因此,要控制岩土工程地质的勘察质量,就要做好样本的选取。它需要选取不同地质的样本、不同深度的样本、不同类型的样本。做好样本选取才能为科学的分析打好基础。从以上的岩土工程地质勘察中可以看到,不同类型的勘察目标需要使用不同的方法勘察,如果选用的勘察方法不正确,会造成样本的选取不完整。因此在选好样本提取的范围后,要选取科学的样本提取方法精确的提取需要的样本。 5.3分析控制 分析的控制主要包括两个方面:指标的选取方面,要做好科学的分析,就要科学的拟定指标,该指标要能够全面的描述出勘察目标的全部特征,拟定好科学的指标是科学分析的基础;其次是要用科学的方法分析,随着科学技术的发展,目前各种先进的设备都已经应用到岩土工程地质勘察中,尽量使用先进的设备,用科学的方法分析,才能使勘察分析的结果更明晰、更准确。 6.结束语 在岩土工程建设过程中,地质勘察是基础性的技术环节,地质勘察对岩土工程整体的顺利进行有着重要的支撑作用。但是由于在岩土工程地质勘察工作中存在范围、内容、技术方面等因素和问题的制约,使得地质勘察难于在岩土工程中充分发挥出应有的作用。应该从岩土工程的实践出发,结合地质勘察的要点,在把握岩土工程地质勘察各技术和环节的前提下,更好地开展地质勘察技术运用在有效防范地质勘察工作问题的同时,确保岩土工程建设的有序进行。 岩土工程地质勘察论文:岩土工程地质勘察与基础设计的作用 摘要:在我国的基础建设性工程当中,由于地质勘察技术是作为主要的程序,并且在施工之前必须要仔细的做好地质勘察工作,从而科学全面的为工程提供一个合理的勘察条件,以及技术帮助。本文主要对岩土工程地质勘察与基础设计相关问题进行了简要分析。 关键词:岩土工程;地质勘查;基础设计 引言 随着我国经济水平的不断提高,国民生活水平的日益上升,建筑业已发展成为我国的第三大产业。作为建筑工程的基础性工程,岩土工程的地位非常重要。我国国土辽阔,地质地形复杂,又处于地震多发区,岩土受勘测自然条件的影响非常大,这些特点均给岩土工程提出了大量的难题。 一、岩土工程地质勘察 1、勘察准备工作 (1)勘察纲要 勘察纲要是指:勘察工作的设计书、计划和指导性文件。在勘察工作开始以前,由设计单位会同建设单位提出勘察任务书。工程意图、设计阶段、要求提交的勘察资料内容,并提供为勘察工作所必需的各种图表资料(场地地形图、建筑平面布置图以及建筑物结构类型与荷载情况表)。岩土勘察单位根据根据勘察任务书,搜集附近已有地质、地震、水文、气象及当地的建筑经验等资料,编写勘察纲要。 (2)工程地质测绘与调查 查明拟建场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、不良地质现象、工程活动对场地稳定性的影响等、为确定工程勘探与测试方法,为场地工程地质分区与评价提供依据。在遇到地质条件复杂或有特殊要求的工程项目时,在可行性研究勘察和初勘阶段进行。 2、原始资料的采取 (1)野外地层的划分应尽量详细。按颜色、状态、湿度甚至钻进难易程度、岩心采取率等不同指标详细划分,为室内资料整理提供最详实的编录地质资料;对多钻机共同作业情况,应首先集中技术人员勘探一二个钻孔,统一编录形式,避免各行其是,尽而造成野外资料分层、定性、描述等难以统一,给资料整理带来困难。 (2)原位测试应严格按规范进行。静力触探试验时为减少零漂应定深调零,尤其在气温与地温相差较大的冬天、夏天,触探指标相差较大;标准贯入试验按规定进行杆长和孔深校正,一方面可以保证在缩径和孔底有残留时测试位置控制在应测试段,另一方面可以及时发现极软弱地层标贯自陷、自沉现象,从而确保标贯数据的真实性。重型及超重型动力触探按规定需连续贯入。由于碎石类土采样难、岩心采取率低(因钻进多采用泥浆循环,细颗粒易冲失),对碎石类土的相对软弱夹层较难发现,碎石土的承载力一般较好,但其均匀性对地基变形影响很大,现实中不乏因碎石土的局部夹层导致建筑不均匀变形过大的实例,连续贯入是发现碎石土有无相对软弱夹层、判定碎石土均匀性和密实程度的必然要求。但也有人认为连续贯入效率较低且起杆困难,在勘探时不能做到连续贯入。 (3)地下水位的观测。一方面充分考虑周围地下水开采因素,另一方面观测应在最后一个钻孔施工24h后进行,再者水位观测宜与钻孔标高回测相结合。我们知道,由水位换算地下水的正确流向允许±2cm的误差,水位量测直接参照孔口是根本无法满足该要求的(水位深度会因孔口参照位置不同而不同)。 3、室内试验 (1)原状土样的采取、保管。首先,不同的土应采用相匹配的取土器采取土样,如软土宜采用薄壁取土器,坚硬的土可采用单动或双动二重管取土器,有些勘探单位为图省事经常采用钻进岩心切取土样(既欺骗甲方又欺骗自己);其次,土样要妥善保管,夏天要防晒、冬天要防冻、送样要及时(尤其是易失水的粉土等)、存放要合理(不宜放到汽车钻驾驶室内,以免使土样振动、受热)。 (2)土的定性划分。要对各种土的基本工程地质性质加深理解,掌握各种类型土的区域分布情况。如膨胀土的特征是液限及塑性指数高、具裂隙,而且在50及100kPa压力固结试验时会出现百分表测出的变形量小于同级荷载作用下的仪器变形量的情况(因我国膨胀土的膨胀力一般在50~100kpa之问),若不注意这些特点,很容易把膨胀土定名为常规的粘性土。此外,对粉土定名时不能只重视塑性指数≤10的指标,还要注意粒径 0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%的指标,若仅按塑性指数划分必然会造成一些误判,粉砂有时也可测定一定的塑性指数),另外对粉土进行承载力深宽修正和液化判别时均须根据其粘粒含量数值来进行计算,故粉土的粘粒含量是必做的项目。在有些地方,由于建筑不需进行液化判别且粉土非持力层不必进行深宽修正,而常常省略了粘粒含量试验。 (3)剪切方法的选择。直剪试验剪切破坏面与实际土体剪切破坏面不一致,剪切时排水条件不易控制,按《土工试验方法标准》(GB/T50123―1999)规定,快剪试验只适用于渗透系数 二、土工程中基础地质的勘察应用 在岩土工程勘察当中,野外勘察是非常重要的,它是获取第一手资料的主要源头。在野外勘察当中,对于搜集到的相关地质资料,不仅可以全面了解施工现场的主要地形地貌、施工的具体条件以及地质等方面的条件,而且有的放矢进行勘探,避免工作中的盲目性和随意性,大大提高工作效率,缩短外业时间,从而达到科学合理的应用勘察技术。对于在岩土工程当中基础地质的勘察工作一般都是在现场进行,所以,为了促使现场工作有目的、按计划进行,并且防止工程出现漏洞以及返工,就必须要充分做好勘察前的准备工作,搜集有关资料,这也是基础地质的勘察内容,而准备工作是否做到到位、思路是否清晰、工作目标是否明确、所有可能出现的问题是否考虑到,都会影响到勘察工作进度与质量。由于在建设工程中岩土工程勘察时间一般都很短且任务重,所以,在获取原始地质资料(第一手资料)时,必须要做到全面、准确,这是作为勘察工作为最基本的条件,如果误判出错,则会影响到勘察工作的质量。因此,进行野外勘察划分地层非常重要,必须科学、仔细、全面;并且根据岩土的状态、色泽以及湿度、岩心采取率等方面进行现场编录,然后整理划分;也就是说,现场的钻探班报表及地质人员的编录非常重要,应严格执行岩土工程勘察技术相关规范、操作规程,严禁超钻取芯,及时记录和编录每一次的取芯情况,并有序摆放在岩芯箱里,杜绝回忆式的班报表。对现场的原位测试同理,也必须严格按照规范、规程及技术标准进行。比如:碎石土的均匀性及物理力学性指标问题,用传统的方式进行取样是非常难道的且不均匀;同时,岩芯的采取率也是低的。所以用传统的钻探方式去发现碎石类土的均匀性及软弱夹层是很难的;然而碎石土具有良好的承载力,但它的均匀性会影响到基础的变形,导致上部建筑物出现变形以及不均匀沉降的现象发生。对此,我们可以用贯入法通过连续贯入的方式去发现碎石土中存在的软弱夹层,以及判断碎石土的密实程度和均匀性。从而可以解决碎石土的均匀性及物理力学性指标问题。 结束语 总之,在我国工程建设的发展过程当中,虽然岩土工程的勘察技术得到了一定的良好的发展,然而,仍有很多经验需要总结和存在不足的地方,由于岩土工程的勘察技术是一项基础性工作,它所涉及的范围很广,内容也复杂。对此,合理的应用勘察技术,并充分了解基础地质的详细资料,从而才可以全面的掌握岩土工程在技术上的主要规程,更好的开展工作,以确保工程有序的进行。 岩土工程地质勘察论文:工程地质勘察与岩土工程施工的水文地质研究 摘要:水文地质研究在工程勘察与岩土工程施工中有着十分重要的地位,本文主要阐述工程地质勘查和岩土工程施工中水文地质评价内容,岩土水理性质,地下水引起的岩土工程危害等问题。 关键词:工程勘察;水文地质;岩土工程;施工;危害 1 工程地质勘察中水文地质评价内容 在工程勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容: 1.1 应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。 1.2 工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。 1.3 应从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题,如:①对埋藏在地下水位以下的建筑物基础中水对砼及砼内钢筋的腐蚀性,重点查明地下水的化学类型。②对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地,应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉上时,应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。③当基础下部存在承压含水层,应对基坑开挖后承压水冲毁基坑底板的可能性进行计算和评价。④在地下水位以下开挖基坑,应进行渗透和富水试验,并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定的可能性。⑤其它情况需评价地下水的运动规律,调查因人工开采和各类工程建设引起的地下水补给、径流、排泄条件的改变,水质变异和由此引起的地质环境问题。 2、岩土工程施工中水文地质评价内容 在岩土工程施工中涉及建(构)筑物、矿区坝体、水工构筑物、地质灾害治理山体等,对水文地质问题的评价,主要应考虑如下内容: 2.1建(构)筑物施工中其基础是保证建筑物稳定的前提条件,应重点评价地下水对基坑开挖稳定性的影响,提出防治措施。 2.2 矿区坝体(如尾沙坝、拦沙坝)中矿砂堆积至一定高度,其库内水位增高,静水压力增大,对坝体侧向压力加大,存在垮坝的危险,应重点评价库区内水体对坝体的影响评估,提出相应排渗措施。 2.3 水工构筑物施工,应评价地下水的动态情况、水体对围堰施工的影响,提出防治措施。 2.4 地质灾害治理的山体,需重点评价区域水文地质情况、岩土体的富水性。并提出山体排水措施。 论述地下水在岩土工程施工中的影响,水文地质研究的重要性 1、如矿区内尾矿库的拦砂坝因库内砂体堆积剧增,严重影响至坝体的稳定性,通过水文地质评价,按调查结果采取坝体设置排渗管、集渗井排水施工,排除水体对坝体稳定性的影响。 2、地质灾害治理的山体,像南方地区降水充沛,对多危岩体的山体存在极大的隐患,通过水文地质调查,按评价情况设置排水沟、截水沟也是关键。 3、基坑施工中地下水对基坑开挖支护有着重要影响,水体是引起基坑坍塌的主要因素。地下水改变了土体以及支护结构的应力状况以及受力情况,并弱化了土体自身的物理力学性质和支护结构的支护强度。水文地质评价对基坑施工起至到头重要的作用。 3岩土水理性质 岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质:岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形,而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视,对岩土的水理性质却有所忽视,因而对岩土工程地质的评价是不够全面的。岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,下面首先介绍一下地下水的赋存形式及对岩土水理性质的影响,然后再对岩土的几个重要的水理性质及研究测试方法进行简单的介绍。 3.1 地下水的赋存形式:地下水按其在岩土中的赋存形式可分为结合水、毛细管水和重力水三种,其中结合水又可分为强结合水和弱结合水两种。 3.2 岩土的主要的水理性质及测试办法:①软化性,是指岩土体浸水后,力学强度降低的特性,一般用软化系数表示,它是判断岩石耐风化、耐水浸能力的指标。在岩石层中存在易软化岩层时,在地下水的作用下往往会形成软弱夹层。各类成因的粘性上层、泥岩、页岩、泥质砂岩等均普遍存在软化特性。②透水性,是指水在重力作用下,岩土容许水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、愈不均匀,其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育,其透水性就愈强。透水性一般可用渗透系数表示,岩上体的渗透系数可通过抽水试验求取。③崩解性,是指岩浸水湿化后,由于土粒连接被削弱,破坏,使土体崩敞、解体的特性。④给水性,是指在重力作用下饱水岩土能从孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能,以给水度表示。给水度是含水层的几个重要水文地质参数,也影响场地疏时间。给水度一般采用实验室方法测定。⑤胀缩性,是指岩土吸水后体积增大,失水后体积减小的特性,岩土的涨缩性是由于颗粒表面结合水膜吸水变厚,失水变薄造成的。 4地下水引起的岩土工程危害 地下水引起的岩土工程危害,主要是由于地下水位升降变化和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。 4.1 地下水升降变化引起的岩土工程危害。地下水位变化可由天然因素或人为因素引起,但不管什么原因,当地下水位的变化达到一定程度时,都会对岩土工程造成危害,地下水位变化引起危害又可分为三种方式: 4.1.1 水位上升引起的岩土工程危害。潜水位上升的原因是多种多样的,其主要受地质因素如含水层结构、总体岩性产状;水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响,有时往往是几种因素的综合结果。由于潜水面上升对岩土工程可能造成:①土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。②斜坡、河岸等岩土体岩产生滑移、崩塌等不良地质现象。③一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。④引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂,管涌等现象。⑤地下洞室充水淹没,基础上浮,建筑物失稳。 4.1.2 地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水位的降低多是由于人为因素造成的,如集中大量抽取地下水.采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝,修建水库截夺下游地下水的补给等。地下水的过大下降,常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题,对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。 4.1.3 地下水频繁升降对岩土工程造成的危害。地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形,当地下水升降频繁时.不仅使岩上的膨胀收缩变形往复,而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大,进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的渗透,会将土层中的铁、铝成分淋失,土层失去胶结物将造成土质变松、含水量孔隙比增大,压缩模量、承载力降低,给岩土工程基础选择、处理带来较大的麻烦。 4.2 地下水动压力作用引起岩土工程危害。地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱,一般不会造成什么危害,但在人为工程活动中由于改变地下水天然动力平衡条件,在移动的动水压力作用下,往往会引起一些严重的岩土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成条件和防治措施在有关的工程地质文献已有较详细的论述,这里不再重复。 5 结束语 综上所述,水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用,随着工程勘察的发展,将受到越来越广泛的重视,切实做好水文地质工作将对勘察水平与岩土工程施工的提高起着极大的推动作用。 岩土工程地质勘察论文:岩土工程地质勘察中基岩完整性检测分析 摘要:我国岩溶发育地区的面积广阔,基岩的完整性情况对工程的安全性具有重要意义。文章说明了岩石工程地质勘察中质量控制的意义、岩土工程地质勘察中勘察工作的流程、岩土工程地质勘察中勘测质量的控制,通过以上各个方面的详细分析,可以了解到影响岩土工程地质勘察控制质量的重点因素。找到岩土工程地质勘察控制质量的重点因素就能够找到控制质量的方法,提高勘察的水平。 关键词:岩土工程;地质勘察;基岩完整性 一.岩石工程地质勘察中质量控制的意义 在岩体工程建设中,对地质进行实际的勘察是掌握施工资料、确定投资方案的关键所在,合理的设计方案是建立在准确资料基础之上的。地质勘察信息的准确性,对工程施工效果起着决定性的作用,一旦勘察的资料不真实都可能给工程带来无法弥补的损失。为确保岩土工程地质勘察的质量得到保证,就需要对影响勘察质量的因素严格控制。 二.岩土工程地质勘察中勘察工作的目的及任务 岩土工程勘察工作是结合水文地质、工程地质、环境地质及岩土力学方面专业知识所从事的一项基础性工作,为设计提供基础设计依据和基坑支护参数,对施工环境条件作出准确判断,预测环境影响,提出解决方案,是服务于基础工程建设的一项重要工作。 三.岩土工程地质勘察中勘测质量的控制 3.1 岩溶地基土地质量勘察的分析 3.1.1 勘察重点分析 岩溶地基的勘察不仅要针对可溶性岩层因溶蚀作用,形成千奇百态的岩溶现象,研究地表及地下的各种形态大小不一的溶蚀现象,还要对其上覆红粘土层、溶洞填充物及地下水的活动特点做详细的分析判断。 3.1.2 勘察方法分析 勘察工程要控制勘探深度至岩层浅层发育带。岩溶勘察,需要了解岩溶地基上覆土层的分布情况、均匀性等,能够给工程单位提供荷载数据。 初步勘察阶段,使用工程地质测绘与综合物探的方法,如果发现有异常地段,需选择有代表性的位置布置钻孔进行验证核实,并在初划的岩溶分区及规模较大的地下岩溶洞隙地段适当增加勘探孔。控制孔应穿过表层岩溶发育带,但深度不宜超过30m;详细勘察阶段,勘察单位需要按照工程单位做详细的勘察。 补充勘察,如果工程单位有特别的要求,勘察单位需要补充勘察,比如勘察土洞和地表塌陷地段,可以在开挖的基槽内布置触探和钎探,对在直径嵌岩桩或墩基地段,可将勘探点按桩或墩布置,勘探深度应为底面以下桩径的3倍且≤5 m,当相邻桩底的基岩面起伏较大时需要适量加深。 3.1.3 勘察指标拟定 岩溶地区描绘方法如下:地层岩性、地质构造、地形地貌、岩溶地下水、岩溶形态。对上述指标详细分析,就能够较准确的反映岩溶地基质量勘察的结果。 3.2 卵石地基质量勘察的分析 3.2.1 勘察重点分析 卵石地基中卵石含量高且粒径大,它的母岩强度极高,中有砂质掺入,设备钻进不易,且取样时卵石易滑落,所以取样不易。要详细了解卵石地基土地质量的特征就需要重点控制卵石的取样,以免因为样本的疏失对地基的了解不够全面。 3.2.2 勘察方法分析 由于卵石物理性质的特点,有时勘察单位钻孔取样时出现塌孔的问题,使样本无法正确取得;有时其为砂石流失问题,使目标样本难以正确取得;由于卵石自身硬度太强,有时钻取成孔困难。要控制卵石地基土地的质量,可使用双层单动、双层双动、三层岩芯管、金刚石钻头等方法保证卵石的采芯率,使岩土分层分析更准确,同时也便于了解砂透镜体的分布特点;对于硬质卵石可用原位砂样的方法做力学测式,还可用灌砂法测试砂的干密度;使用扰动砂样的方法了解砂土的水上、水下休止角。 3.2.3 勘察指数分析 在做卵石压强实验时,需要对砾石的含量、最大的粒径、强度、渗透性等指标进行评估,通过以上指标,可以了解到卵石地基土地的构造与分布。 3.3 软土地基土地质量勘察的分析 3.3.1 勘察重点分析 软土地基的含水率高、孔隙比大、压缩性强、承载力低,如果工程进行的地段出现软土地基,需对软土地基作特殊处理才能继续工程。因此,勘察软土地基的目的是为了详细了解地表以及地表以下是否存在软土地基及软土地基的物理性质。 3.3.2 勘察方法分析 对软土地基,可使用钻探、物探等多种方法相结合的勘测方法,对取样比较困难的地带可使用静力触探、十字板剪切等方法。软土取样可使用软土取样器,使用均匀连续压入的方法取得软土样本,或在软土地区使用击式重锤敲击下少许样本。部分不便取样的地点可用原位测试的方法。 3.3.3 勘察指标分析软土样本的分析需要使用做力学测试的方法和常规物理试验的方法得到它的物理性质参数。通常使用直剪、三轴剪切试验等方法实验。评估软土样本的参数主要为有机质的含量、烧失量、基床系数等参数。 四.基岩的完整性检测 3.1溶槽探测 岩面起伏、石芽、溶沟、溶槽等在基坑内常有基坑中间粘土充填或是半边岩石半边泥,有时由于开凿困难,施工队常用碎石填平形成基坑全为岩石的假象,如果验收不到位对工程基础的安全影响很大。溶槽部位含水破碎岩石或粘土等充填物为高吸收、低波速的介质、且雷达波在浅埋杂乱碎石和两种介质接触界面产生多次反射、散射、浇射等原因,探测剖面上呈现雷达波能量衰减快、波形细窄,同相轴杂乱的特征,而完整基岩部位波形相对粗宽、同相轴相对连续规则。 3.2软弱夹层探测 在基坑小面积范围内,软弱夹层可视为连续性较好的反射界面,因介质电磁性差异明显,界面反射系数较大,电磁脉冲反射信号较强、雷达探测剖面上,软弱夹层反射同相轴明显、连续。 3.3超声波检测 超声波脉冲可穿透被测岩体,试验结果能反映被测基岩的质量,测试工作灵活性较好,能在同一部位重复测试,且仪器携带方便,能在交通不方便的桥下使用。检测中,当超声波脉冲遇到基岩有裂隙、夹泥和密度差等原因时,将发生衰减,部分声波绕过缺陷前进,传播时间延长,波速减小,产生漫射现象。而遇到空洞的空气界面要产生发射和散射,使声波的振幅减小。当被测体缺陷存在,使声波的路径复杂化,引起波形的畸变,这就是超声波检测的基本原理。 四.基岩完整性判定 对于基岩完整性的判定,主要参考文献[2]中对桩基完整性判定的相关规定,见表1。参照文献[2]。 表中的相关规定,对内容进行调整,用于基岩完整性判定;判定时,应根据不同声学参数反映不同的缺陷特征―――一般声时反映基岩的弹性性能,波幅衰减反映基岩裂隙情况,综合声时(声速)判据、声幅判据、PDS判据等及各深度的波形特征对桩底基岩完整性进行判断,见表2。 对桩基进行超声检测时正常、畸变、严重畸变波形图,可参照文献[3]中的图形进行判断。完整性较好的基岩,声时曲线基本是一条直线,无明显折点,波幅也无明显衰减,波形为正常波形。 结语 做好岩土工程地质勘察质量的控制是确保与地质相关的工程项目能顺利开展的基础,从流程中可以看到,岩土工程地质勘察质量重点是确认勘察目标、合理提取样本为分析打下基础、用科学的方法作好评估分析,这三个是岩土工程地质勘察质量控制最重要的三个因素,抓好这三个因素才能做好质量控制。 岩土工程地质勘察论文:岩土工程地质勘察中质量控制因素分析 摘要:在岩土工程中非常重要的部分是地质勘察,对保证岩土工程充分发挥社会和经济效益具有重要意义,因此加强岩土工程地质勘察的研究非常有必要的,就目前的情况来看,岩土工程地质勘察中会受到很多因素影响到勘察质量,对此本文分析了岩土工程地质勘察中质量控制的相关方面。 关键词:岩土工程;地质勘察;质量控制 1、岩土工程勘察概述 1.1、岩土工程勘察含义 所谓岩土工程勘察,就是查明工程地质条件,分析存在的地质问题,为工程建筑地区做出工程地质评价,岩土工程勘察的任务是根据不同的勘测要求,反映出不同施工地区的地质条件和岩土形态,并根据具体的施工条件,建筑要求,做出符合标准规范的勘察成果报告,并指导建筑施工。岩土工程勘察的内容涉及广泛,为优化岩土工程勘察,对施工场地工程地质条件进行准确分析就需要提高技术与方法,如工程地质调查和测绘,勘探及采取土试样,原位测试,室内测试,现场检验和检测等方面,不断提高其勘测能力,优化勘测方法。 1.2、岩土工程地质勘察中勘察工作的任务及目的 岩土工程勘察工作是一项基础工作,其包括水文地质、工程地质、环境地质及岩土力学各方面的综合知识,进行岩土工程勘察不仅为设计提供基础设计的依据和基坑支护参数,还为施工的环境进行预测和评价,确保得出准确判断,提出相应的解决方案,作为一项重要的基础性工作服务于工程建设。 2、岩石工程地质勘察中质量控制的意义 岩土工程建设过程中,掌握施工资料、确定投资方案的关键是对地质进行实际的勘察,只有具备准确的地质资料,才能设计出合理的方案。工程施工的效果在很大程度上取决于地质勘察信息的准确性,如果地质勘察资料不能真实、客观地反映工程的实际,则可能带来不可挽回的损失。因此,确保岩土工程地质勘察的质量,就要将影响地质勘察质量的相关因素进行严格的控制,确保勘察质量。 3、岩土工程勘察的方法 3.1、工程地质测绘 工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。 3.2、勘探与取样 勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。 3.3、原位测试与室内试验 原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试的优点是试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好。试验周期较短,效率高尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是试验时的应力路径难以控制、边界条件也较复杂有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。 4、岩土工程地质勘察中质量控制的因素 4.1、目标因素 研究岩土工程地质就要先了解在岩土勘察过程中得到的东西,这也是进行岩土工程地质勘察质量控制的重要目标。根据勘察的目标,来确定勘察样品的选择和勘察方法的选择,不同的目标,具有不同的勘察手段。 4.2、方法因素 在实际的岩土工程勘察中样品的取样数量要合理,多取样可能浪费勘察成本,取样过少,可能就无法对整个岩土地质进行全面的了解。因此,样品的选取是做好地质勘察工作的前提。不同的地质样品、不同深度的样品、类型不同的样品是选择样品的科学做法,是勘察全面化的基础。 4.3、分析控制 分析包括指标的选取方面和科学的方法分析。前者是进行分析的基础,只有合理的选取样品,才能保证勘察工作质量的保障;后者则是运用科技的手段对样品进行科学合理的分析,得出准确的分析结果,为工程的后期建设提供重要依据。 5、目前岩土工程勘察的问题 5.1、缺少勘察纲要,勘察质量不高 我国目前岩土工程勘察处于盲目化阶段,缺少勘察纲要指导,许多企业为了眼前的收益,降低勘察质量,减少预算价格,招揽生意,提高利润,为提高工作效率,做出一系列不作为的行为,有些地方缺少勘察,有些地方不勘察,导致了岩土勘察不准确,严重影响工程建筑质量,对我国岩土勘察工作产生不利影响。 5.2、岩土工程勘察方案不合理,违反岩土勘察规范 施工单位在工程设计施工之前未按照基本建设程序进行岩土工程勘察针对勘测孔深度的控制,未能控制在地基主要受力层,岩土工程勘察方案未按照国家统一法律法规制定,严重影响后续的建筑施工的安全性,规范性。 5.3、原位测试未按照规范进行,测试方法选择出现问题 原位测试在岩土勘察工程中有着重要的作用,是岩土勘察重要的技术手段,一旦原位测试未按照规范进行,测试方法选择出现问题,必然会导致岩土勘测出现误差,影响建筑施工,不利于优化岩土工程勘察。 6、岩土工程地质勘察质量的控制 6.1、建立健全相关的勘察体系 因为勘察结果直接影响着工程是否得以顺利地完成,所以勘察部门应该通过相关的勘察管理体系来对勘察人员的行为、勘察工作进行约束、管制。勘察部门只有建立相应的勘察管理体系,才能确保岩土工程勘察工作顺利完成,才能使勘察结果更加准确、可靠,此外,在进行岩土工程勘察工作时,建立健全勘察管理机制,防止勘察部门出现造假、不合理的勘察情况。勘察结果的可靠性及稳定性不是依靠勘察部门就可以得到确保,还必须依靠政府及具体的法律法规才能使勘察工作、勘察人员的行为得到约束。因此,只有加强相关的管理体系才能使勘察数据的准确性得到保证,才能使勘察质量得到确保,才能顺利完成岩土勘察工作。 6.2、提高岩土工程地质勘察的技术 岩土工程地质勘察的技术水平要不断提高,才能满足建筑工程的需求,才能适应社会发展的需要。地质勘察单位可以采购先进的工作设备,从而保证地质勘察工作的有效开展;同时地质勘察单位要对先进的勘察技术与手段进行学习与掌握,才能提高工作效率,保证质量。勘察人员要进行定期的学习,对其工作理念、工作方法、工作手段、工作技术等进行掌握,通过及时的更新,才能提高建筑工程地质勘察的技术水平。现阶段,工程地质勘察技术水平的提高,要加强测试技术的应用,加强施工检测、监测技术的应用,从而为岩土工程提高科学的、可靠的数据。 6.3、完善岩土工程地质勘察的制度 建筑工程地质勘察要建立健全管理、监督制度,对勘察的合同进行有效地管理,提高勘察工作的质量;对勘察的现场进行有效地监督,防治勘察工作的随意性,保证勘察工作有序开展;对勘察的报告进行严格的管理,促使勘察工作为建筑工程提高可靠的数据分析。同时岩土工程地质勘察管理、监督机制的健全要通过国家、政府、社会等监督机构的共同作用,才能实现科学的管理,才能实现全方位的监督。 6.4、勘察部门应该增强对相关设备及勘察人员的投入 在岩土工程勘察工作中,因为勘察设备及勘察人员对勘察结果的准确性、稳定性有直接的影响,且勘察人员是勘察工作得以顺利进行的前提,也是勘察部门得以在竞争激烈的市场中站稳脚跟的关键所在。所以勘察部门应不断增强勘察人员的技术水平及专业知识,给勘察人员提供更多培训的机会,使勘察人员的勘察能力、经验得到提升。另外,勘察部门应该加大对勘察设备的投入,在资金充足的前提下,应购买先进、科学的勘察设施,使勘察结果的准确性得到有效保证。勘察部门只有使勘察设备得到保证,使勘察人员的专业技能及专业知识及综合素质得到不断的提升,岩土工程勘察的质量才会得到保证,才能使岩土工程勘察工作顺利、有效地进行。 结束语 岩土工程勘察的质量控制与管理是岩土工程勘察工作的重点,也是整个岩土工程勘察的工作主线,加强岩土工程勘察质量管理工作,规范岩土工程勘察质量管理行为,促进岩土工程勘察质量水平的提高,是确保岩土工程勘察质量的关键。 岩土工程地质勘察论文:岩土工程地质勘察中质量控制因素分析 摘要:岩土工程勘察工作直接影响到建筑工程项目的施工方案设计以及方案选择,可以说岩土工程勘察工作的可靠性、准确性越高,建筑工程的施工以及使用质量安全也就越强。本文就主要对岩土工程地质勘察中质量控制相关问题进行了简要分析。 关键词:岩土工程;地质勘查;质量控制 引言 岩土工程勘察的质量控制与管理是岩土工程勘察工作的重点,也是整个岩土工程勘察的工作主线,加强岩土工程勘察质量管理工作,规范岩土工程勘察质量管理行为,促进岩土工程勘察质量水平的提高,是确保岩土工程勘察质量的关键。 一、岩土工程勘察的目的和任务 1、勘察场地概貌 查明勘察范围内场地原始地形、地貌,岩土层的成因、类型、深度、分布、工程特性和变化规律,分析评价地基的稳定性和均匀性。 2、埋藏物情况 查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、旧基础、孤石等对工程不利的埋藏物及其分布范围。 3、地质作用的影响 查明影响建筑场地稳定性的不良地质作用(包括:岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、场地和地基的地震效应、活动断裂等)和特殊土(包括软土、填土、污染土、湿陷性土、膨胀土、红粘土、多年冻土等)的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,并提出相应防治措施的建议。 4、地下水埋藏情况 查明地下水埋藏情况、类型、补给及排泄条件,地下水位,水位变化幅度及规律;评价地下水(土)对建筑材料的腐蚀性。对基坑工程还应查明各土层的渗透性质,分析评价地下水的静水压力、动水压力及浮托力的作用和影响;预估产生基坑突涌、流沙(土)或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度,并提出相应的防治措施建议;提供基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;提供用于计算地下水浮力的设计水位。 5、基坑周边环境 基坑工程还应查明基坑周边环境,提供基坑设计所需的岩土参数,分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性,适宜选用的支护结构类型及其稳定性,基坑开挖与降水对地基变形、周围建筑物和地下设施的影响。 二、岩土工程勘察出现的问题 1、作业面较为狭隘 岩土工程勘察工作所得到的最终结论以及结果,在某种程度上是通过经验的总结以及实践而得出的。比如说对建筑工程项目所进行的岩土勘察工作,若是没有站在总体的角度分析探究工程区域的岩土工程情况,也就不能够得到施工区域与其周边场所的地基土层变化规律以及性质等等。若是在不了解施工区域与其周边场所地基情况的基础下就进行岩土勘察工作,那么就不能保证岩土工程勘察工作的最终评价以及分析结果的真实性、可靠性。我国现阶段的岩土工程勘察只是单纯的勘察施工现场的区域,很少有岩土工程勘察人员对施工场所周边的地质结构情况进行勘察,所以这类岩土工程勘察人员所出示的勘察报告往往不包含地区性因素,尽管这类报告能够提供给建筑工程施工一定的施工依据以及施工方案支持,但是在建筑工程项目完工之后的使用过程之中,是否会出现地基结构改变情况则很难保证。 2、市场竞争压力过大,导致勘察市场出现严重的压价问题 因为我国当前的勘察市场竞争非常激烈的,导致勘察部门的竞争压力非常大,所以出现了很多的压价现象,而且这种现象越来越严重。我国很多勘察部门所收取的勘察收费远远小于国家的相关收费标准,这就导致了勘察部门为了中标只能够跟随行业规则,降低勘察费用。勘察部门在中标之后,为了获取经济效益,往往会偷工减料,这样该勘察部门所出示的勘察报告质量往往不能满足工程实际需求或者是不符合国家相关质量标准。 三、岩土工程勘察质量控制主要因素 1、完善勘察市场制度,不断的完善符合当地特点的勘察招投标相关制度。例如 可以把各个地区建设工程的交易中心当做信息平台,对工程勘察要进行招投标的总额进行规定,在开展的时候,需要注意以下两点:(1)预防恶意压价,不提倡低价中标的现象,借鉴别市对勘察市场整顿的方法来完善本土勘察工作(2)防止施工单位和勘察单位之间有假合同以及双合同等现象出现。 2、勘察部门应该不断强化岩土工程勘察的规范性 勘察部门要想让岩土工程勘察的规范性得到增强可以从下面几点来进行:一,对勘察前的工作进行规范在勘察工程正式开始之前,应对施工地的水文、地质等资料进行详细地了解,制定详细的勘察方案。二,应该对勘察方法进行选择勘察的方法不同,其存在的优点、缺点也各不相同,因此在具体的岩土勘察中,相关人员应该根据施工现场的岩土环境情况选择最适当的勘察手段。三,必须加大检测、分析岩土工程的力度因为在实际的施工中,岩土会随着各种因素如季节变化而产生相应的变化,进而与具体的勘察结果之间就会存在相应的差异。所以,相关部门在进行岩土工程勘察工作时必须加强对岩土的检测,这样才可以使施工中可能出现的问题得到有效解决。 3、勘察部门应该增强对相关设备及勘察人员的投入 在岩土工程勘察工作中,因为勘察设备及勘察人员对勘察结果的准确性、稳定性有直接的影响,且勘察人员是勘察工作得以顺利进行的前提,也是勘察部门得以在竞争激烈的市场中站稳脚跟的关键所在。所以勘察部门应不断增强勘察人员的技术水平及专业知识,给勘察人员提供更多培训的机会,使勘察人员的勘察能力、经验得到提升。另外,勘察部门应该加大对勘察设备的投入,在资金充足的前提下,应购买先进、科学的勘察设施,使勘察结果的准确性得到有效保证。勘察部门只有使勘察设备得到保证,使勘察人员的专业技能及专业知识及综合素质得到不断的提升,岩土工程勘察的质量才会得到保证,才能使岩土工程勘察工作顺利、有效地进行。 4、勘察部门应该不断建立健全相关的勘察体系 因为勘察结果直接影响着工程是否得以顺利地完成,所以勘察部门应该通过相关的勘察管理体系来对勘察人员的行为、勘察工作进行约束、管制。勘察部门只有建立相应的勘察管理体系,才能确保岩土工程勘察工作顺利完成,才能使勘察结果更加准确、可靠,此外,在进行岩土工程勘察工作时,相关部门还应该全面检查、监督整个勘察工作,建立健全勘察管理机制,防止勘察部门出现造假、不合理的勘察情况。勘察结果的可靠性及稳定性不是依靠勘察部门就可以得到确保,还必须依靠政府及具体的法律法规才能使勘察工作、勘察人员的行为得到约束。因此,只有加强相关的管理体系才能使勘察数据的准确性得到保证,才能使勘察质量得到确保,才能顺利完成岩土勘察工作。 5、勘察部门应该明确勘察的相关依据 想要使岩土工程勘察工作顺利地完成,相关部门必须对勘察的相关依据进行明确,且在具体的工作中应该严格根据以下三点来进行勘察工作:首先,必须对勘察报告严格地进行审查,特别是报告中资料数据及勘探质量的分析,必须严格进行审查,而且还必须对场地的稳定性进行评价,避免勘察报告、结果中存在重复性的描述。然后,勘察部门必须增强相关的勘察力度,使勘察工作可以有效进行。最后,还必须做好勘察纲要、勘察合同的管理、审查工作,以免实际的勘察工作受到不必要的影响。 结束语 勘察工作是进行工程施工的前提,为之后工程的设计以及施工、投入使用等提供基础和原始资料,对工程的经济性以及安全性产生十分直接的影响,做不好的话,还会由于勘察工作而引起重大的事故,给人们的生命、财产带来重大的损失,埋下很大的安全隐患。因此,岩土工程勘察质量的高低对整个工程的安全性及经济性都起着关键性的作用,只有不断的总结相关的对策,做好管理,才能确保工程没有安全隐患的存在。 岩土工程地质勘察论文:关于岩土工程地质勘察的探讨 摘要:目前,我国经济在随着快速的发展,而城市建设的速度也随之前行,尤其在岩土工程当中的勘察方法也在不断的革新与进步,并成为了工程建设的一个先导,有着重要的作用。本文就结合岩土工程勘察的目的和任务,详细分析了目前岩土工程主要的勘查方法并提出个人建议。 关键词:岩土工程;地质勘察;建议 岩土工程勘察在快速的发展过程中,不论是在体制还是在勘察方法、计算机辅助软件、勘察报告编制等各方面工作都有了较大的进步,并且还在在不断优化中。岩土工程勘察工作研究的主要对象是地基和基础以及地下工程的关系。由于地基土解决哪些主是因地而异的,在接受一项岩土工程勘察任务时,必须明确该工程的主要技术矛盾是什么,需要要技术间题。在对设计意图和设计要求以及建筑物荷载情况了如指掌的情况下,在岩土工程勘察实施过程中,根据工程的具体情况,就基础及地下工程的设计、施工过程中可能遇到的问题,给以充分的论证和分析,最终提出经济合理、技术可行的解决方案。只有这样,岩土工程勘察才能提高勘察成果质量,才能有较大的市场。 1岩土工程勘察的目的和任务 1.1勘察场地概貌 查明勘察范围内场地原始地形、地貌,岩土层的成因、类型、深度、分布、工程特性和变化规律,分析评价地基的稳定性和均匀性。 1.2埋藏物情况 查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、旧基础、孤石等对工程不利的埋藏物及其分布范围。 1.3地质作用的影响 查明影响建筑场地稳定性的不良地质作用(包括:岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、场地和地基的地震效应、活动断裂等)和特殊土(包括软土、填土、污染土、湿陷性土、膨胀土、红粘土、多年冻土等)的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,并提出相应防治措施的建议。 1.4地下水埋藏情况 查明地下水埋藏情况、类型、补给及排泄条件,地下水位,水位变化幅度及规律;评价地下水(土)对建筑材料的腐蚀性。对基坑工程还应查明各土层的渗透性质,分析评价地下水的静水压力、动水压力及浮托力的作用和影响;预估产生基坑突涌、流沙(土)或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度,并提出相应的防治措施建议;提供基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;提供用于计算地下水浮力的设计水位。 1.5基坑周边环境 基坑工程还应查明基坑周边环境,提供基坑设计所需的岩土参数,分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性,适宜选用的支护结构类型及其稳定性,基坑开挖与降水对地基变形、周围建筑物和地下设施的影响。 2岩土工程勘察的主要方法 2.1工程地质测绘 工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。 2.2勘探与取样 勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备,耗费人力、物力较多,有些勘探工程施工周期又较长,而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点,布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据,切避盲目性和随意性。 2.3原位测试与室内试验 原位测试与室内试验的主要目的是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试的优点是试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好。试验周期较短,效率高尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是试验时的应力路径难以控制、边界条件也较复杂有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是试验条件比较容易控制边界条件明确,应力应变条件可以控制等入可以大量取样。 2.4现场检验与监侧 现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监朋则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,井以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。 3加强岩土工程勘察的建议 3.1加强勘察设计单位的质量认证,健全质量管理ISO9001∶2000质量管理体系确立了以过程模式作为标准的结构。勘察设计企业应通过有效应量管理体系的要求,运用过程方法,采用PDCA循环进行岩土工程勘察的实施和管理,持续改进。提高勘察设计的能力,增加顾客的满意程度。 3.2采用先进的岩土工程勘察技术。在岩土工程勘测中,为了避免勘探点布置的随意性,可使用克里格法。在岩土工程分析评价中,为提高精确度,可使用多道瞬态面波勘探技术和高密度点法。岩土工程勘测中,为了准确确定地基承载力特征值,可使用回归分析。岩土工程勘测资料的整理中,为了保证成果的正确性,应使用计算机进行处理。 综上所述,技术性问题是制约岩土工程勘察工作向前发展的瓶颈,因此要高度重视勘察技术的提高和改良。在实际工作中,要尽可能地采用高科技的勘测方法和仪器设备,确保勘察结果的准确性,另外加强勘察人员的技术水平也是至关重要的。总之,随着新技术、新方法、新材料在地质勘察工程中应用,地质勘察工作必将迈向新的台阶。 岩土工程地质勘察论文:关于建筑工程施工中的岩土工程地质勘察探析 摘 要:本文从建筑工程施工中的岩土工程地质勘察相关问题及对策进行分析,包括明确勘察目的、合理分布取样、勘探孔深度及间距设置、选择勘察测试方法、原位测试等等,实现对建筑工程施工中的岩土工程地质勘察的基本了解。 关键词:建筑工程;施工;岩土工程;地质勘察 一、概述 作为建筑工程施工中一项极为重要的管理与控制内容,岩土工程地质勘察工作在建筑工程施工中具有举足轻重的作用。建筑工程施工中合理的岩土工程地质勘察能够提升能源的重复使用效率,提高平均劳动力水平,使质量问题与安全事故发生率降到最低,对施工的管理系统进行升级,促进建筑工程系统稳步发展。近年来,我国在建筑工程施工中的岩土工程地质勘察的管理方面依旧发展缓慢,应加大发展力度,若要保障建筑工程的合理发展,则需对建筑工程施工中的岩土工程地质勘察相关问题及对策进行分析,包括明确勘察目的、合理分布取样、勘探孔深度及间距设置、选择勘察测试方法、原位测试等的管理。以上即为建筑工程施工中的岩土工程地质勘察的基本分析层次。 二、建筑工程施工中的岩土工程地质勘察相关问题及对策 1 勘察依据不充分、目的不明确 为能够更好地使得工程设计和施工中的岩土工程问题得以解决,首先要明确设计意图,其次工作量的安排也要合理。对于详细勘测时,《岩土工程勘察规范》中有具体的规定,需要搜集众多资料包括建筑物的性质、规模、结构特点、基础型式、地基允许变形以及附有坐标和地形的建筑总平面图等资料。然而实际操作过程中却出现了许多不合规的地方,第一,不重视公众利益方面的安全环节;第二对工程场地原有地形地貌、地质灾害调查以及不良地质作用缺乏重视;第三,缺乏齐全的勘察报告前期资料,没有清晰明确的拟建工程的结构形式、勘探点坐标以及规划地坪标高等;第四,欠缺科学的勘察技术。例如,在某勘察报告中提到工程场地内在进行钻孔时遇到防空洞,并且多次遇到,防空洞3m之外就是地下室底板,然而在勘察文件的平面布置图上却没有明确标示作为提醒。例如,某住宅小区是由鱼塘进行堆填后用于住宅开发的。在施工前某勘察单位并不了解原有地形资料,只在钻探成果的基础上推荐了天然地基,然而施工过程中发现和勘察报告并不相同,扰乱了原来的施工计划。 2 勘探工作及测试取样分布不合理 《岩土工程勘察规范》中对不同建、构筑物的勘察间距、勘探点的数量、位置及深度布置有明确规定。但是,实际操作中不按规范要求设计勘察点的情况十分普遍,有些人员对软弱下卧层不进行取样分析,甚至于为表面上满足不少于件组的要求而将应当分层的层位加以合并,对数据的变异性不作检验、剔除。勘察结果经不得推敲,严重影响建筑设计。 3 勘探孔深度及间距 勘探深度要根据基础形式及结构形式不同进行确定。5-6层砖混结构住宅勘探孔深要达到15m;而5层框架结构商场勘探孔深度要大于15m,因为柱网有较大的柱荷载以及较大的基础面积。勘探深度也要根据地层工程地质性质不同来确定。只需进行较浅的勘探孔深度的,是工程地质性质好,或是密实碎石土埋藏较浅,或是基岩地区,然而勘探孔深度较深则是工程地质性质差,主要是淤泥及松散杂填土地区,对于地质的性质的了解需要勘探前能够了解勘探区域地层,根据地质不同实施不同的方案。勘探点间距也是根据地基复杂程度不同来确定。如果地基情况较为复杂,应减小勘探点之间的距离,不能不考虑实际情况,一味按照原方案进行。否则,必然会出现工程隐患。这种情况在工程勘察市场竞争较为激烈的地区,由于经济的因素考虑,出现较多。建筑层数越高的情况下,勘探孔间距就越小,要小于安全等级高的建筑。 钻孔孔距并不是取决于建筑物安全等级,场地的复杂程度决定了实际上钻孔间距,具体包括场地是否有暗沟、塘等异常带,对于地下水存赋形态以及钻探所揭露地层能准确反映水平和垂直方向土质等情况能有所保证,此外,拟建建筑物的条件也是布孔位置考虑的要素,如勘探点应控制在主体建筑角上、荷载和建筑体形变异较大的地方;同时也要加密勘探不同地貌交界处。 4 勘察测试手段、方法的不适宜性 对勘探装备、勘探手段、取土器规格、取样方法的适宜性和合理性缺乏了解。如对静力触探装备不定期标定、贯入速率控制不严,甚至单纯采用静力触探来取代全部勘察工作在碎石土层中做标准贯入试验,圆锥动力触探试验不连续、不提供综合修正结果,没有清除孔底废土就进行标准贯入试验,原位测试结果与现场鉴别及土工试验成果相悖的情况时有出现。 5 原位测试 原位测试应严格按规范进行,标准贯入试验应按规定进行杆长和孔深校正,一方面可以保证在缩径和孔底有残留时测试位置控制在应测试段,另一方面可及时发现极软弱地层标贯自陷、自沉现象,从而确保标贯数据的真实性。重型及超重型动力触探按规定需连续贯入,并定深旋转触探杆(以减小侧摩阻)。 结语 结合以上内容,可知我国处于社会主义初级阶段,正大力投入经济建设大潮中,并且进步显著,由于我国在建筑工程施工中逐步注重岩土工程地质勘察相关问题及对策,如今已逐渐体现出这一做法的显著效果。在当前良好的经济发展势头下,强化建筑工程施工中的岩土工程地质勘察管理,将会取得显著成果。不仅如此,在建筑工程的发展战略之下,重视建筑工程施工中的岩土工程地质勘察管理,运用科学合理的管理方法,不仅能够推动工程项目的安全运行,促进投资成本合理配置,还能够提升建筑工程项目的增值水平,促进我国社会主义经济水平发展,加速我国的城市化进程。 岩土工程地质勘察论文:桥梁岩土工程地质勘察探讨施工 摘要:随着桥梁工程建设的迅速发展,岩土工程地质勘察工作也取得了一定的进步。桥梁岩土工程的地质勘察是桥梁工程建设的基础和重点,为桥梁的设计与施工建设提供依据。本文主要在分析桥梁岩土工程地质勘察常用的方法和目前勘察存在的问题,并针对这些问题提出了几点对策和建议。 关键词:桥梁;岩土工程;地质勘察 引言:桥梁岩土工程地质勘察的目的就是为了了解、掌握和解决与桥梁建设工程中存在的与岩土介质相关的问题,是桥梁建设工程中必不可少的部分。只有通过地质勘察才能够了解桥梁工程建设所面临的地质条件和水文地质,进而为桥梁设计提供基础数据,设计合理的施工方案,从而为桥梁建设打下坚实的基础。 一、桥梁岩土工程专业体制的现状与发展趋势 1、我国桥梁岩土工程专业体制基本形成 我国的桥梁岩土工程勘察体制是在建国初期学习前苏联基础上建立的, 包括地形测量、工程地质、水文地质3个独立的专业。80年代初以来, 桥梁岩土地质勘察逐步向岩土工程过渡。现在, 桥梁岩土工程专业体制在我国已基本确立。岩土工程是市场经济国家普遍实行的专业体制,在发达国家已有40年左右的历史。与工程地质勘察相比, 桥梁岩土工程要求勘察与设计、施工、监测密切结合, 而不是彼此机械分割; 要求服务于工程建设的全过程, 而不是单纯为设计服务; 要求在获取系统而准确资料的基础上,对桥梁岩土工程利用、整治方案深入论证; 提出技术可行、经济合理的具体建议,而不是单纯地提供桥梁岩土技术资料。这种体制更贴近工程实际, 更注重于解决工程实际问题, 从而要求技术人员具备全面的知识, 为工程建设做出更大的贡献。 2、国内外现状比较 在美国、加拿大等发达国家, 桥梁岩土工程师主要在咨询公司服务。这些公司集中了一批有理论、有经验的工程师, 为投资者、为项目设计和施工、为政府和司法部门、为社会各界, 提供各种形式的服务, 其中包括勘察、设计、监测、监理等。他们提供的产品是知识、信息, 科技含量很高, 属于知识密集型企业。在这种公司中, 有的是高水平的科技人才和高质量的仪器、电脑, 一般设有钻探或桥梁岩土工程施工力量, 属于第三产业, 较之属于第二产业的施工企业, 其区别、分工是十分清楚的。在我国, 由于市场经济刚刚起步,桥梁岩土工程专业体制尚待完善, 故目前从事桥梁岩土工程专业的单位不定型,有以勘察为主, 有以咨询为主, 有以施工为主, 有的多种兼有, 这在过渡时期是很自然的。但从长远看, 知识密集型和劳动密集型的分离是迟早的事。通过建国以来数十年工程实践的积累, 特别是改革开放以来的巨大技术进步, 我国桥梁岩土工程勘察的技术水平已有了显著提高, 已经完全有能力承担各类大型复杂工程的勘察、设计和施工。 二、桥梁岩土工程地质勘察常用方法 1、地质测绘。这是桥梁岩土工程地质勘察的基础性工作,是对现场地面的地质构造和地表状况进行观察和描述,通过分析地表所表现出来的特征来推断地下的地质状况。 2、勘探取样。运用物探、钻探等手段对现场进行勘察和取样,通过勘探手段对场地的地质状况进行进一步了解,并对各岩土层进行取样。试验测试。将取得的岩土样本带回实验室进行室内试验,以获得准确的各项技术指数,如岩土的渗透性指数、岩土的强度指数等。另外对岩土层进行原位测验,即在不脱离岩土本身所处环境的情况下对岩土的胜质和特征进行检测。 3、现场监测。把地质测绘结果和试验检验结果与现场实际状况结合起来,进一步核实岩土工程的性质和存在 的问题,主要包括对岩土所表现 出来 的性状进行监测、岩土对施工产生的影响以及岩土环境影响进行监测。 三、桥梁岩土工程地质勘察工作中存在的问题 1、桥梁岩土工程地质勘察纲要不规范 桥梁岩土工程地质勘察的前期工作要制定一份较清晰的、有具体要求的、规范的勘察纲要,对勘察的 目的和内容要进行详细准确的规定。但是在实际操作中,由于桥梁岩土工程地质勘查涉及到桥梁投资者、桥梁设计者以及桥梁技术顾问等各个方面,是一种相互合作、相互配合的运行机制。但是在目前的岩土工程勘察体制下,没有明确各个部 门的义务和权利,不论是投资者、设计者和施工单位都有权利对桥梁岩土工程进行勘察,都会基于自身的角度对岩土工程的地质勘察提出要求,这样就会导致桥梁勘察纲要不明确。 2、桥梁岩土工程地质勘察技术存在问题 勘察技术包括勘察手段、勘察质量以及勘察报告三个方面。在勘察手段方面,由于许多勘察单位所使用 的勘察设备落后、勘察手段单一造成勘察的进度跟不上桥梁建设的速度和要求,如在勘察设备方面,许多单位采用的是立轴式岩心钻机进行钻探,但是这种设备的技术标准落后,不能很好满足勘察要求和取样,同时大多数的勘察人员存在缺乏专业知识技能和技术水平不高等问题。在勘察质量方面,由于我国有着较为明确的工程勘察收费标准,但是建设单位在实际操作中为了节约成本,往往对勘察价格进行尽可能的压低,加上许多勘察单位为企业发展和生存而进行激烈市场竞争,往往出现为了追求经济利益,缩短勘察时间和勘察成本,进而影响到勘察质量。由于勘察质量不高,勘察报告就显得较为简陋,很多勘察报告只是对勘察内容简单的定性描述,没有相应的数据支撑,缺乏定量分析。 3、桥梁岩土工程地质勘察外部环境恶化 桥梁岩土工程的外部环境主要是指 自然灾害和人为环境破坏。由于地质环境进人新一轮的地质活动期,因此地震、滑坡以及泥石流等自然地质灾害加剧,这种不可抗力对岩土工程的地质勘察造成十分严重的影响。另外由于人为的破坏,导致的环境问题也会对勘察工作造成影 响,如人们大量的抽取地下水导致的地面沉降,资源的大量挖掘造成的塌方等,都对岩土工程勘察造成不利影响。 四、改进和加强桥梁岩土工程地质勘察工作的措施和建议 1、规范桥梁岩土工程地质勘察体制 根据相关法律法规和工程技术标准,结合桥梁工程 的特点,制定一套合理、严谨的桥梁岩土工程地质勘察体制,对勘察责任、勘察内容、勘察要求、勘察标准和勘察技术等进行明确的规定,明确违反规定的处罚办法,对勘察工作进行规范有效的指导。此外,还要加强对工程勘察的监督和管理,完善监督机制,及时发现问题并采取有效措施进行解决。 2、优化桥梁岩土工程地质勘察技术 做好勘察工作的前期准备工作,加强现场勘察与相关资料的搜集,更好的了解地形地貌和地质条件。勘察设备方面尽可能的选取精度高、勘察效果好的设备进行工作,采取代表性强的样本;勘察技术不要拘泥于固定的方式和步骤,根据现场实际状况灵活运用理论和方法,另外还要加强对勘察人员知识和技能的培训,提高从业素质。保证桥梁岩土工程地质勘察工作的质量,不能为了眼前利益而缩短勘察时间和降低质量。 3、提高桥梁岩土工程地质勘察区域环境研究 由于我国地质条件多种多样,桥梁架设在不同的地域所采用的方法和面临的环境是不同的,因此在实际勘察过程中,要加强区域性地质研究,制定相应的勘察技术要求。另外由于桥梁工程建设可能会对区域的土壤环境、水环境和生物等产生负面影响,因此在岩土工程地质勘察工作 中要注重环境保护工作 结束语: 随着我国经济的快速发展,各项基础工程建设全面展开岩土工程勘察是工程建设的基础和重中之重,为建设工程设计提供可靠依据。在实际操作中,要不断总结经验,根据桥梁建设的区位和所在 的环境,采用合适的勘察技术进行地质勘察,为桥梁的合理设计和顺利施工建设提供有力保障。 岩土工程地质勘察论文:软土地基岩土工程地质勘察分析 摘 要:软土地基是常见的一种地质情况,其不可预见性大,在设计和施工过程中,稍有疏忽就会出现质量事故,为此,软土地区岩土工程的地质勘察工作就显得十分重要了。本文通过介绍软土的基本特征,重点就软土地基勘察中的关键问题进行分析,并总结软土地基岩土工程地质勘察工作的流程,以期指导实践。 关键词:软土地基;地质勘察;基本特征;关键问题 随着我国社会经济建设的快速发展,城市化水平不断提高,社会各界对于建筑工程的质量安全的要求越来越高。我国沿海地区软土分布广泛,软土主要是指滨海、谷地和河滩沉积的细粒土,具有天然含水量高、压缩性高、抗剪强度低、透水性差和固结时间长等特点,若在这种软土地基上进行公路、建筑物等工程的施工,稍有疏忽就会出现安全质量事故,并且对公路、建筑物等工程投入使用后的安全构成极大的威胁。因此,施工单位应对这些软土区域进行岩土工程地质勘察,为基础、边坡等工程的设计准则和岩土工程施工提高指导性的意见,从而确保软土地基区域建筑物的质量安全。 1 软土的基本特征 所谓软土就是指淤泥和淤泥质土的总称。主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。它主要特性如下: (1)高含水量和高孔隙性:软土的天然含水量一般为50%~70%,最大甚至超过200%。液限一般为40%~60%,天然含水量随液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1~2之间,最大达3~4。其饱和度一般大于95%,因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系。软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素。 (2)渗透性弱:软土的渗透系数一般在1×10-4~1×10-8cm/s之间,而大部分滨海相和三角洲相软土地区,由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细砂、粉土等,故在水平方向的渗透性较垂直方向要大得多。 由于该类土渗透系数小、含水量大且饱和状态,这不但延缓其土体的固结过程,而且在加荷初期,常易出现较高的孔隙水压力,对地基强度有显著影响。 (3)压缩性高:软土均属高压缩性土,其压缩系数a0.1~0.2一般为0.7~1.5MPa-1,最大达4.5MPa-1(例如渤海海淤),它随着土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土质本身的因素而言,该类土的建筑荷载作用下的变形有如下特征:1)变形大而不均匀;2)变形稳定历时长. (4)抗剪强度低:软土的抗剪强度小且与加荷速度及排水固结条件密切相关,不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小,且与其侧压力大小无关。排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增大。 (5)较显著的触变性和蠕变形。 2 软土勘察的基本内容与要点分析 2.1 软土勘察的内容 软土勘察主要包括了:软土的形成类型、埋藏情况、分布和发展规律、层理特征、渗透性能、立体分布的均匀性、表层硬壳的厚度、地下硬土层的情况等等;对软土的固结情况进行勘察,强度、变形特征以及随着应力改变而变化的规律,并且了解其结构破坏对强度和变形的影响情况;软土中存在的地貌形态差异、填土、河道等的分布范围和深度等;地下水埋藏的情况,分析其对施工材料、安全设置、环境等影响。 2.2 软土地基勘察的基本要点 软土勘察的勘探点布置应根据实际情况进行设计,工程性质、场地形状、勘察分段、成因类型、复杂情况评价等都应当考虑在内。当土层出现复杂变化时应对此位置进行加密;勘察中钻探取样的时候应结合原位置测试的结果,去氧应利用薄壁取土装置,原位测试应采用静力触探或者十字板剪切试验完成。 2.3 软土剪切试验 当软土的加载和卸载的频率过高的时候其内部的水分形成的空隙水压消散速率也会发生改变,此时应采用自重压力预固结德尔不固结排水三轴剪切试验,对透水性较低的粘性土质可以采用无侧限的压强度试验或者十字板剪切试验来完成测试;当软土排水速率快切施工过程缓慢的时候应采用固结不排水三轴剪切试验或者直接剪切试验获得数据;对土体可能发生大的应变项目因此测定其残余的剪切强度必要的时候应将蠕变试验、动态扭剪切试验、动态三轴试验等纳入到检测中。 3 软土地基勘察的关键问题 3.1 土层检测 在勘察中除了对土层的类型、条件、分布情况等进行勘察外,还应当对软土的排水固结条件、沉降速度、强度增加等情况进行细致统计与试验,特别是薄层中夹杂着砂层的情况;土层的均匀度指标是指土层厚度、延性强度、立体分布状况的变化情况等;作为浅层基础、深基础土层的持力层的埋藏情况进行勘察,即前面提及的硬土层情况;在基础影响的范围内对基岩的情况进行勘察,描述其分布特点和风化的程度。 3.2 力学性质 在软土的勘察中应对其力学性质进行评价,探测软土的固结历史,对欠固结或者固结正常、超固结的情况进行勘察和分析。先期固结压力前后变形的性能并不相同,不同的固结历史的软土的应力存在的特征是不同的,因此在勘察中应对其进行重点分析,以此确定前期固结的压力;同时对其变形参数进行测定,室内试验中应确定先期固结压力、压力系数、压力指数、回弹指数、固结系数等各种参数的具体数值,以此指导施工实践;对地下的地貌进行全面的勘察和分析,以此准确描述地层的具体结构情况,有助于对软土层的进一步了解;对施工中的措施可能引起的软土性能改变进行预测,包括其强度、压缩性等的改变。 3.3 勘察技术选择 软土的勘察的过程中其主要的目的就是获得其埋藏条件和分布范围、物理力学性质等,即描述其对工程性质,同时以此为依据提出施工中对软土的处理措施等。通常采用的方式是钻探、静探、贯入、十字板等技术,同时辅助以物探技术,即采用多种方法进行勘察。 1)钻探技术 此种技术是岩土工程中较为常见也重要的技术措施,也是划分土层的重要环节,对揭示软土厚度、状况、颜色等进行描述,尤其可以探明地下水的深度、径流、排除等条件,确定岩土的主要物理和力学指标。 2)现场检测技术 在实际的勘测中,因为软土的性质特殊,具有触变性和流变性等不利于检测的物理性质,其土样很容易出现水流失,容易被扰动而出现性质改变,因此仅仅利用钻探技术对其进行取样是不能完全描述其物理学性质的,因此可以采用原地检测的方式对其进行检测,针对软土的具体特征和工程等级选择具体的原位检测技术。软土地基的勘测中常用的现场原位检测技术有标准贯入试验、轻型动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验等。 3)物探技术 在软土地基的勘测中如果常规的原位检测技术不能很好的满足勘测需求的时候,而场地的地理位置和情况适合采用地球物理技术进行勘测的时候就可考采用物探的方式结合常规的原位检测技术共同对地基进行勘测。 4)室内试验 在地基实际采样完成后,就是对土样进行室内的土工试验获得更多的物理和力学数据。土工试验的内容包括软土的物理性质、化学形式、力学性质试验,其中软土力学形式是最为重要的检测指标。一般对工程项目的地基检测要求固结不排水抗剪试验、无侧限抗压强度试验、固结和直剪试验等。 4 软土岩土工程勘察的基本流程 4.1 确定等级 岩土勘察的等级需要根据工程的性质进行划分,现场的场地复杂程度、地基的设计和复杂程度等,干岩土工程勘察规范进行分析和划分,结合工程实践对工程的等级进行划分,如某工程按规范设定为二级,则其复杂程度、场地等级等均按照二级标准,即存在杂填土、粉质土、灰色粉质粘土、细砂、中粗砂、粉质粘土,因此综合判断场地的勘察等级为乙级标准。 4.2 确定勘察措施和工作量 在实施具体的勘测之前因确定工作的基本工作量,初步选定勘察措施。如工程勘察中按照建筑物周边来布置勘察点,设定其间距和孔深,并计算整个工程的钻孔数量。 4.3 确定取样的数量 针对前面的工作量确定取样的数量,以此为检测试验制定一个完善的流程,保证试验充分,并且明确勘察试验的具体时间表,为后续施工提供参考。 4.4 项目的水文情况 在勘察过程中应对项目区域的水文情况进行了解,如确定地下水的类型、径流、排泄等情况。因为软土受到水的影响较大,地下水的波动会直接导致勘察结果的改变,因此应针对地下水的情况而制定勘察和试验的措施,避免周期性出现的地下水影响勘察工作的开展和试验的结果。 5 数据处理 5.1 试验数据处理 软土地区的岩土工程试验往往采用的是土工试验,其优势的简单而方便。获得数据和处理的时候,应保证岩土试验室内的项目设计应从岩土类型和工程性质出发进行综合考虑,并结合工程分析计算的要求确定试验的方式和数据处理方法,并最终确定软土的基本性质,这才是数据处理的最终目标。 5.2 原位测量的数据处理 在进行数据处理时,应考虑到原位数据的处理,如项目针对粘土和砂土等进行贯入标准试验。贯入试验的指标将直接影响数据处理的结果。 5.3 地下水影响分析 在数据处理中必须将地下水的影响纳入到影响因素中,地下水的水文情况将直接影响软土的物理力学性质,因此在数据处理的时候应将地下水的水文情况融入到勘察数据处理中,如地下水为承压水,其补给方式为降水和地下径流,勘察获得的稳定水文在3-4m之间,而项目建筑的基础设计为2.5m,因此地下水对建筑的混凝土结构没有过大的影响,对钢结构存在一定的腐蚀性。 6 结束语 软土地区地质勘察工作的质量是工程能否顺利进行的基础,也是为工程查明地质条件和做出地质评价的重要保障。因此,应重视软土区域的岩土工程地质勘察工作,对岩土的工程地质特征做出准确的分析及判断,并且还要结合工程实际情况选取合理的设计及施工方案,保证软土地基勘察工作的质量,以预防软土地基对建筑工程的破坏。 岩土工程地质勘察论文:浅析岩土工程地质勘察的发展现状 [摘要]随着社会经济的快速发展,科学技术水平的不断提高,岩土工程地质勘察技术也取得了一定的进步。在建筑工程的建设过程中,岩土工程就是其建设的基础与前提,其技术水平的高低将直接影响建筑工程的质量与效益。本文主要对岩土工程地质勘察的现状进行分析,从而分析其未来的发展趋势。 [关键词]岩土工程 地质勘察 现状 发展 在岩土工程建设过程中,地质勘察工作发挥着非常重要的作用。在开展地质勘察工作的时候,可以对工程所在地的地质条件进行详细的分析,找出工程所在地中存在的相关地质问题,通过科学、合理的分析与评价,提出有效的解决方法,促进工程建设的顺利进行。 1岩土工程地质勘察的现状 1.1界面划分不科学 目前,我国大部分地质勘察工作人员在实际勘察工作中,在界面划分方面存在着一定的不科学性,如,不同岩土体与岩石风化的界面划分、不良地质的界面划分、软弱结构与地质构造的界面判定等工作,没有严格按照相关规范标准执行,缺乏一定的实用性。 1.2取样不全面 在开展地质勘察工作的时候,在对岩土取样操作中,没有收集所有土样,致使缺少对一些土样的研究,如,残积岩、风化岩等。这样不全面的取样操作,致使取得的数据缺乏一定的科学性,无法保证后续工作的顺利开展。 1.3勘察人员素质不足 在开展岩土工程地质勘察工作的时候,一些勘察人员的素质能力还无法达到勘察工作的实际要求,对于一些复杂工程而言,这些勘察工作人员还无法快速、高效的完成工作,同时工作质量也无法得到保证。除此之外,在开展地质勘察工作的时候,一些勘察工作人员还无法独立完成相应的工作,同时也无法和工程施工的实际情况进行结合,致使勘察工作无法得到全面的展开,阻碍了工程施工的顺利进行。 2改进岩土工程地质勘察的策略 2.1强化地质勘察测绘 在岩土工程中,地质勘察测绘工作非常重要,主要就是对工程所在地的地质、地形、地貌等条件进行勘察,方便施工的顺利进行,比如,勘察工程所在地是否存在塌陷、滑坡等地质问题,同时对岩石、软土地质的分布状态也要进行一定的了解。在完成相应的勘察工作之后,一定要将数据填写在图纸上。除此之外,一定要对岩土工程的地下水情况进行了解,将有关数据填写在图纸上。如图1所示。在完成相关工作之后,一定要对勘察地点进行素描取景或者拍照,保证勘察资料的完整。 2.2强化钻探技术 针对不同岩土地质情况选用适应的钻探技术,比如,在对地下水水位以上地层进行钻探的时候,通常采用的均是勺型钻锤击干法掏土钻进法,这种钻探技术的震动较大,比较适合浅层的钻探;又比如,冲击钻探法、双管单动钻进法等此类对地质影响较大的技术,一般均适合应用在普通地质勘察中。在某城市小区的建设中,其用地面积为6万平方米,建筑物高25米,设有一层地下室,土层分布为填土层、淤泥土层、粉质粘土、砂土、卵石土层、灰岩层,在开展钻探施工的时候,使用的就是冲击钻探法,取得了很好的施工效果。冲击钻探如图2所示。 2.3强化取样技术 在岩土工程中,取样是分析岩土性质与特点的主要工作,所以,一定要予以充分的重视,在进行岩土取样的时候,一定要结合地质情况展开。通常情况下,在开展取样工作的时候,尽可能选取一些微风化层与中风化层的土样,因为风化层的过渡特点,使其土样可以有效反映岩土的条件。同时,一定要精心保管好采集的土样,利用蜡封等处理措施,确保岩土样本的有效性。并且在每一份样本上都要注明标识,方便集体管理,最后,进行相关的试验分析。 3岩土工程地质勘察的发展趋势 随着岩土工程地质勘察工作的不断开展,其相应的技术已经得到了快速发展,在很多方面都取得了进步。但是,在今后的地质勘察工作中,还有很多方面需要深入分析与研究。首先,在钻探方面,不仅要深入分析钻探技术的应用,还要加强对地质条件的分析,进而选用合理的钻探技术,并且不断完善相应的钻探技术,优化钻探环节。其次,在取样方面,一定要不断加强取样技术的规范性与标准性,实现取样的科学化与完整化。再次,在测试方面,一定要加强对测试技术的研究,使用一些先进参数,明确勘察数据。最后,在勘察方面,一定要加强技术的突破,在传统技术的基础上,开创新的勘察技术,促进岩土工程的顺利进行。通过以上四个方面的发展与创新,有效提高地质勘察技术,促进岩土工程的可持续发展。 4结束语 总而言之,随着科学技术的不断发展与进步,在开展岩土工程地质勘察工作的时候,一定要加强先进技术与科技的运用,不断提高勘察技术,同时完善相关的勘察资料,保证岩土工程的顺利展开。 岩土工程地质勘察论文:东莞市民营经济总部大厦拟建场地岩土工程地质勘察分析 [摘要]受东莞市民盈广场开发有限公司(甲方)的委托,我院(乙方)承担了东莞市民营经济总部大厦项目拟建场地的岩土工程地质勘察工作,为初步勘察阶段,勘察结果为项目的建设提供了可靠的数据。 [关键字]岩土工程 地质 勘察 1 场地地理位置及拟建工程概况 场地位于东莞市中心金融区东莞大道与鸿福路交汇处北东侧,西邻东莞大道,南倚鸿福路,北侧紧靠簪花东路,东侧边界线距新世纪豪园约30m,附近有东莞商务中心区第一国际、东莞国际会展中心、广盈大厦、台商大厦等东莞市标志性建筑,其中场地南侧鸿福路和西侧东莞大道为拟建东莞市城市轨道交通的“会展中心站”R1、R2线地铁,交通十分便利。场地总用地面积104870.81㎡,拟建主楼地上高度310m,地下室4层深度约20m,属超高层建筑,建筑面积、地上(主楼、裙楼)建筑层数、上部结构体系、设计地坪标高甲方暂未确定。 2 勘探方法和工作布置 2.1 勘探方法 2.1.1 钻探 钻探设备采用北探XY-100型油压工程钻机。钻探技术工艺采用硬质合金钻头及金刚石钻头单管回旋钻进,全孔取芯或孔底环状钻进全取芯法及套管和泥浆循环护壁等方法进行施工。钻探作业完成后,进行了简易水文观测,量测了各孔孔内地下水的稳定水位。 2.1.2 原位测试 原位测试主要为标准贯入试验:标准贯入试验采用回转钻进清孔,并保持孔内水位略高于地下水位,钻至试验标高清除孔底残土后再进行。试验时使用国产标准贯入器,试验过程是利用自动脱钩的自由落锤法,锤重63.5kg,落距76cm,锤击速率小于30击/min,当贯入器打入土中15cm后,开始记录每打入10cm的锤击数,累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N’,当N’ 50时,终止本次试验。 2.1.3 样品采取和室内岩、土、水测试 根据不同土性及状态采用厚壁和薄壁取土器采取土试样,一般粘性土使用国产标准取样器,采用重锤少击法或压入法;软土使用国产薄壁取土器,采用压入法;样品质量达Ⅱ类。砂土、碎石土取原位扰动样。用钻探岩芯采取岩石样品进行室内单轴抗压强度测试。在钻孔内采取地下水样进行工程水质分析。 水的室内测试主要针对建筑物的腐蚀性指标进行简分析;岩石室内测试主要进行常规力学性质试验。室内土工、岩石试验目的主要用于土层定名、土层划分、岩土工程力学性质评价,为确定地基承载力、基础变形及桩基计算等提供必要的物理、力学性质指标。 2.1.4 抽水试验 利用钻孔进行多孔的稳定流抽水试验方法进行抽水试验,抽水孔口径为170mm,花管为130mm,上部为套管,进水部位为过滤管(外包扎40目钢丝网),底部用盖头封闭止水。抽水前进行洗孔至砂净水清。记录抽水水量和回水时间、测量水位变化。 2.1.5 水位长期观测 为查明地下水位的变化规律,为设计抗浮水位提供依据,在场地内选择2个钻孔作为月观测孔,选择8个钻孔作为年观测孔,具体方法为:钻孔施工完成后,采用清水清洗孔内泥浆,直至孔口返流清水为止,孔内插入不小于φ73mm的PVC管,端部1m范围内打孔且用滤网包裹,管长宜大于初测地下水稳定水位以下1m,水位测量频率如下: 月观测孔:测量频率为每日两次,即每日早晚同一时段进行测量、记录,并记录每日的天气情况,测量时间为15~30天。 年观测孔:测量频率为每月三次,即每月的上中下旬同一时段进行测量、记录,若雨天则应增加测量次数,特别是下雨次日应测量,并记录测量时的天气情况,测量时间为1年。 2.1.6 钻孔剪切波速 测试仪器采用“武汉岩海工程技术开发公司研制的RS-1616K型动测仪”。本次测试采用单孔波速法,是速度检层法的一种。选择ZK1、ZK34、ZK55孔进行了地层剪切波速测试工作。 2.2 勘探工作布置 本次勘探孔孔位和数量由甲方确定,布设钻孔56个,钻孔编号为ZK1~ZK56,按场地用地红线以40×65m网格状布设,其中控制性深孔8个,技术孔10个,鉴别孔38个;每孔均作标贯试验,在技术孔内取岩、土样作室内测试分析。 本次勘察为初步勘察阶段,按甲方提供的“初步勘察阶段的技术要求”,钻孔深度按如下要求控制;钻孔深度按进入连续微风化岩层以下8m控制。钻孔深度按进入连续中风化岩层以下6m或进入连续微风化岩层1~2m控制。 2.3 勘察工作完成情况 接到任务后,我院迅速派出9台钻机于2011年2月25日进场施工,于2011年4月15日完成野外钻探及取样工作,室内试验工作于2011年3月17日开始,于2011年4月20日结束。 3 结论 (1)本次勘察除发现有松散状人工填土层、流-软塑状淤泥质土和松散状粉(中)细砂层,未发现其他可影响该场地稳定性的不良地质因素。场地地震强震弱,地形地貌相对较简单,区域稳定性程度较高,场地整体趋于稳定,场地作为该项目建设用地是适宜的。对于场地内揭露的断裂,由于工作程度有限,对其空间分布特征、产状、规模、力学性质、活动性与否等了解不够,因此,建议在详细勘察阶段应布置专门的勘察手段,对其活动性与否及空间展布作出准确评价;尤其要评价对拟建建筑物的影响程度。 (2)为抗震设防烈度6度区,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值按0.05g取值,特征周期0.35s。 (3)场地土类型为中软土;场地类别为Ⅱ类;为建筑抗震不利地段。 (4)场地环境类别为Ⅱ类;地下水对基础砼具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。场地土对混凝土结构具微腐蚀性,对钢结构具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。 (5)工程重要性等级为一级;场地等级为复杂(一级)场地;地基等级为复杂(一级)地基;岩土工程勘察等级甲级。 (6)本着技术优先、经济合理性原则,拟建建筑物基础类型选择建议。①裙楼及其它附属设施,待地下室开挖至设计基坑底板标高后,基底揭露地层主要为全风化岩和强风化岩层,局部(如ZK36、ZK42孔地段)将揭露至中风化岩,可采用天然地基深基础,选用条形基础或筏板基础,并分别以全风化岩(层序号5-1)和强风化岩(层序号5-2)为基础持力层。②主楼建议采用桩基础,桩基形式宜选用钻冲孔桩施工,并以微风化岩(层序号5-4)或中风化岩(层序号5-3)为桩端持力层,桩长、桩径以满足设计要求为原则。③拟建4层地下室:基坑支护工程安全等级为一级。基坑支护形式建议2种支护形式:第一种为桩锚(排桩+锚索)+止水桩(高压旋喷桩止水帷幕)联合支护;第二种为钻孔灌注桩排桩+剪力墙+内支撑联合支护。地下水控制:可采用集水明排与基坑井点降水相结合的方式疏干基坑内积水,施工时地下水位宜保持在施工坑底以下1m以下,严防地下水和地表水浸泡坑壁土体,基坑周边地面一定范围应作防水处理,防止地表水下渗增大土压力,坑底不能长久积水,加强排水工作,做好坡面保护。抗浮问题:建议抗浮设防水位取室外设计地坪标高。对于地面以上无建筑的地下室,建议采用抗浮桩,裙楼及主楼地下室采用抗浮锚杆或作结构处理,利用上部荷载抵消水的浮托力。 (7)根据初勘成果,初步提供了各岩土层的物理力学指标,可作为方案论证和初步设计的依据。 4 建议 (1)场地地质情况变化大,基岩岩性较复杂,岩面起伏变化大,在同一水平面上岩石风化程度不均一,建议在在初步勘察的基础上,根据拟建建(构)筑物的规划格局,详细勘察阶段按12~24m钻孔间距布置钻孔,钻孔深度建议以入连续完整的微风化岩层不小于10m控制标准,重点查明强、中、微风化岩的破碎程度、厚度和顶面埋深情况和构造碎裂带分布范围。 (2)对于本次勘察揭露的断裂构造带(ZK47、ZK48、ZK54、ZK56孔地段),不排除邻近钻孔(如ZK35、ZK36、ZK40、ZK42、ZK46、ZK53孔)同样下伏有断裂构造软弱岩,倘若条件容许,建议拟建主楼位置尽量避开以上地段。 (3)初勘阶段在ZK47、ZK48、ZK54、ZK56孔一带发现有断裂构造角砾岩和构造碎裂岩分布,初步判断为一走向近东西,倾向北的断裂带,与邻近的广盈大厦、台商大厦所揭露的断裂带大致呈雁行状平行排列,属于同一期次的断裂。建议在详勘阶段应加强对这一断裂的勘察研究。①在此区域内加密钻孔控制,同时根据断裂构造破碎带的埋深资料适当加大钻探深度,以查明断裂的空间展布特征。②通过地球化学勘察,利用断层气(氡气)的异常点分析,确定断裂的位置和走向分布,利用氡气异常强度判别断裂现今活动与否及活动强度。③对钻探发现的断裂破碎物质,进行形成年代测试,确定场地内断裂的最新活动年龄,对断层(裂)上覆盖沉积物年龄测试,确定断裂最后停止活动的年限,借以判断断裂是否有活动性以及对建筑物的影响。④对场地进行场地稳定性和地震安全性评价。⑤本次初步勘察大体查明了场地岩土层分布及力学性质,后期勘察应严格执行有关规范,更加准确地提供各岩土层力学指标。⑥鉴于本工程为310m的超高层建筑,且场地内分布有断裂构造带,岩土层分布较复杂,建议在详勘阶段的地质钻孔应采用单柱单孔布置。
工程勘察论文:市政工程勘察论文 自20世纪70年代以来,随着我国城市建设速度的加快,以高架、内环和地铁为标志的现代市政工程大量出现,开展全面的市政工程地质勘察工作已势在必行。但是,由于市政工程所处环境较为复杂,因此其勘察工作也与其他工程勘察大大不同。 1市政工程勘察的特点 1)勘察项目种类繁多,勘察工作者需具备较强的综合素质和业务能力。随着各地城市化进程的不断加快,市政工程包含的范围越来越广,除了传统的市政道路、桥涵、堤岸、管道和广场工程外,还出现了地铁、垃圾填埋或焚烧厂、地下空间开发利用、污水厂、旧桥旧路旧厂区的改造、航空港、工业产业园和河道综合治理等为适应城市发展而产生的一些新的工程类型。这些市政工程,不仅建筑风格迥异,而且结构和功能也复杂多变,因此勘察工作涉及的项目种类十分繁杂,这就要求相关勘察技术人员必须具有较强的综合素质以及一定广度和深度的专业知识,尤其是对项目特性和设计意图要有充分的了解,并在市政工程勘察规范的基础上灵活结合建筑、公路、道桥、水利、堤防、垃圾填埋和地铁等不同行业的勘察规范[1],综合考虑场地岩土特征、可能出现的不良地质情况以及场地条件等各方面因素,进而制定出满足规范和设计要求且经济合理的勘察方案。 2)地区勘察经验影响勘察效果。我国地域辽阔,岩土类别多且分布范围广,同一类岩土常会在不同的地区出现。这些岩土体虽有一定的共性,但由于地质作用过程和成因等差别,不同地区甚至同一城市内不同区域的同类岩土个性上都可能存在很大的不同[2]。而这些个性上的差异,对工程建设的影响十分巨大。市政工程勘察的场地范围相对于其他工程而言,常常集中在城区及其周边,因此对同一地区不同区域、类别的岩土个性进行总结,充分积累地区经验就显得尤为重要。以岩溶区为例,有些白垩系地层中发育有岩溶,其成因是碎屑岩中存在可溶岩物源区,这类岩溶一般发育不均匀,规模不大,层数少。此外,同为上古生界灰岩,不同地区岩溶发育的程度与岩性的纯度、是否夹有不可溶岩、地下水的运移情况及断层破碎带发育状况都有密切的关系。同为淤泥,不同的地区会因为成因、形成时间、分布区域、土的成分、夹层发育和有机质含量情况的不同而在岩土特性方面存在很大的区别。所以,在进行市政工程勘察时需特别注意对以往工程进行总结,只有充分考虑了该地区岩土特性及物理力学性质的差别,才能制定出有针对性的且经济合理的勘察方案,才能取得较好的勘察效果。 3)协调工作日趋重要。随着城市开发的日渐深入,市政工程所在场地的地貌也越来越复杂,常常位于道路、山边坡地、果园、菜地、江河、涌沟、民宅、厂房及绿化带等场地内,因此勘察工作的进场就牵涉到园林、交通、城管、海事、航道、水利(堤防)、电力、电信、煤气、地铁、人防、石油、供水、排水、部队、用地单位、村委会以至村民等众多部门或个人。由于市政工程一般工期较紧,勘察时往往未完成征地工作,勘察单位进场作业时不仅需要申请报批,而且常常需要多方联系谈判。这也决定了市政工程勘察是一项系统性比较强的复杂的组织工作,必须进行大量的协调工作,包括与业主、设计和政府等各管理部门的沟通协调,以及作业过程中与城市管理部门、土地权属部门甚至是个人的协调等。这些协调工作是现场工作的重要组成部分,必需有相应的组织架构来保证实施。只有这些协调工作完成后,勘察人员才能进场亮证施工,并设立、公示项目部的投诉电话,对影响市民出入或短时间内造成交通影响的情况进行解释说明,争取市民的理解。 4)场地条件通常较为复杂。地下管线是城市基础设施的重要组成部分。近20多年来,随着城市现代化建设的迅速发展,市政管网不仅铺设长度激增,而且已由过去的形式单一发展到了包括给水、排水、电力、电讯、燃气和工业等多类别与多权属管理布局的复杂管网系统。按照规定,管线埋设于地下的覆土厚度最小不能小于0.5m,某些管线甚至要求埋深达10m。探查这些管线,如果没有仪器,仅靠地面标志是非常困难的。而这些管线中,除了近年铺设的市政、电力和通讯等管线有一定的标志符号外,其他管线大都主要靠检查井来探查。但在现有城市管网中,除了污水、雨水、通讯和电力等管线具有规律分布的检查井,探查可以相对准确外,其他给水、热力和燃气等管线因检查井设置距离过长,很难进行详细探查。同时,在市区道路下的市政管线往往并排敷设多根或重叠多层,甚至存在多种管线共沟敷设现象,其种类识别也存在一定的难度。因此,勘察场地前应事先收集地下管线资料,提前与管线所属部门协调,并通过人工开挖、地质雷达探测等手段预先对地下管线状况进行了解,以最大程度地规避钻穿管线的风险。在市内路面及两侧钻探时,一般0~5m内需人工开孔,管线密集的地段,常常需多次开孔,甚至可能因多次开孔不得而放弃。这样,不仅耗时、费力,而且还要支付较多的人力成本。此外,市政工程勘察需特别注意对空中各种高架电缆、通信线路的避让,并针对不同的电线电压,保持不同的垂直和水平安全距离。 5)施工现场的作业要求更加严格规范。市政工程的勘察工作经常是在车流和人员密集的地区进行,存在一定的安全隐患,因此施工时必须采取措施,预防事故发生。这些措施包括:①路面施工时需设置围蔽屏障,并设置标示物提醒行人及过往车辆绕行。②钻探人员应穿反光服,晚间应设标志灯,且操作时注意观察车辆和行人动态,以确保各方人员的人身及机械安全。③在农田、绿地和苗圃等场地进行施工时,还需铺设塑料彩条布,以减少钻探施工造成的环境污染及对绿地的破坏。④钻探结束后,必须按市政工程施工管理办法的要求进行余泥、余浆的清运和施工环境的维护。⑤重视钻探孔、观测孔和测试孔的回填工作,以防因没有及时回填而引发事故和灾害。 6)注重人类活动对场区地质条件的影响。由于用地紧缺,许多城市的新建建筑物往往是建筑在旧有建筑的基础上或是建筑在由建筑、生活和工业垃圾所形成的城市杂填土上。城市杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均和规律性差,这也导致同一场地土质的压缩性和强度差异明显。使用这类土作为地基,建筑物易发生不均匀沉降,因此通常需要进行预先处理。使用这种杂填土做为工程开挖或支护穿越的土层,其成分、硬质物含量及块径大小等都会对工程施工造成一定的影响。因此勘察过程中尤其需慎重对待,必要时应增大勘探孔密度,查清其分布范围及埋深等。此外,在城市改造过程中,有些市政工程的场区位于原化工厂或工矿区等有污染的地段。在该处进行勘察时,必须有针对性地采集地下水样及土样,并加强场区地下水及土壤的腐蚀性评价,以切实为设计和施工提供真实有效的依据。 7)即有资料可重复利用。市政工程勘察主要集中在城区及其周边。经过多年的城市建设,这些地方大多已经积累了大量的岩土工程勘察数据。这些岩土工程信息,至少是第四纪以来在长期的地质历史过程中形成的固有的岩土工程特征,一般情况下不会发生变化,因此具有十分宝贵的可重复利用价值。但是,既有资料在重复利用时尚需考虑2个方面的因素:①真实性和可靠性。由于种种原因,导致现有的勘察资料质量参差不齐,因此在利用这些数据时,必须通过抽验或利用其他方法对资料的可靠性和真实性进行判别。②知识产权。在利用既有资料前,必须依据现行的数据产权保护法规及信息服务收费的配套政策与标准合法地获得该资料的使用授权。 2结语 随着城市建设的不断发展,市政工程勘察正经历着一个重要的阶段,面临着新的挑战和机遇。只有充分了解市政工程勘察的特点,对各种可能存在的问题予以充分考虑,才能有针对性地制定勘察方案,确保安全、优质、高效地完成市政工程勘察工作。 作者:伊颖锋 周清华 单位:广州市市政工程设计研究院 工程勘察论文:工程勘察设计与企业科学发展论文 我们广大勘察设计工作者及相关部门的辛勤劳动和智慧结晶,主要体现在: (一)勘察设计单位改制工作稳步推进 改革开放20多年来,工程勘察设计单位虽进行了一系列的改革,但总体上发展不平衡,仍有不少单位保留着事业性质,政企不分、股权单一、机制不活、队伍结构不合理、负担过重等,影响到勘察设计单位和行业健康发展。两年来,不断学习和贯彻落实最新文件精神。为及时掌握和解决改革中出现的问题,对勘察设计单位改制工作进行调研和分类指导,并充分运用市场机制,发挥中介咨询单位的作用,推进工程勘察设计单位的改制与重组。企业收入和员工工资都大幅增长。 (二)勘察设计咨询行业不断壮大 几年来,勘察设计咨询行业保持稳步发展,行业结构不断调整、从业队伍不断壮大,并取得了较好的经济效益。“十一五”末,进一步培育和发展了建筑装饰、建筑智能化、建筑幕墙、轻型钢结构、消防、环保等专项设计企业。 (三)勘察设计质量水平不断提高 勘察设计质量水平不断提高,一批大型、特大型建设工程项目如:XXXX等项目都是技术先进、经济合理、环保节能的示范工程,其设计水平和综合效益均达到国内领先或国际一流水平。 (四)勘察设计质量及市场监管不断加强 根据《建设工程质量管理条例》、《建设工程勘察设计管理条例》,进一步完善了市场准入和清除制度。坚持资质申报的收审分离、严格审批程序,明确审查责任,做到了审查结果上网公示,审批过程公开透明。建立和完善了施工图设计文件审查制度,是政府实施市场监管的有效支撑,对全面和实时地反映勘察设计质量中存在的问题,提高勘察设计质量水平发挥了重要作用。 要树立和落实科学的发展观,我们应该怎么做,首先,我认为必须全面准确把握科学发展观的深刻内涵和基本要求,即以人为本,全面发展,协调发展,坚持发展。在此基础上要着重把握如下几个问题:一是必须始终坚持以经济建设为中心,聚精会神搞建设,一心一意谋发展。二是必须在经济发展的基础上推动社会的全面进步和人的全面发展,促进社会主义物质文明、政治文明、精神文明的协调发展。三是必须着力提高经济增长质量,努力实现速度和结构、质量和效益相统一,实现经济发展和人口、资源和环境相协调,不断保护和增强发展的可持续性。第四,必须坚持理论与实际相结合,因地制宜,因时制宜的把科学发展观的要求贯穿于各项工作的各个方面之中。第五,要树立“四个观念”,也就是以人为本的观念,节约资源的观念,保护环境的观念和人与自然相和谐的观念。 社会要进步,科技事业要发展,都离不开科学的发展观。这就要求我们要紧密结合新时期下工作的新特点,新要求,加强部门自身建设,落实岗位职责,转变观念,拓宽思路,不断创新,在委党组的领导下,在同志们支持和配合下,牢固树立和落实科学发展观,做好各自分管工作。作为勘察设计行业的部门,如何贯彻落实科学发展观,推动勘察设计事业又好又快的发展是摆在我们面前的一个重要课题。 要加快建设资源节约型、环境友好型社会,促进经济发展与人口、资源、环境相协调。对于即将进入的“十二五”时期,中国仍将处于重要战略机遇期。机遇前所未有,挑战也前所未有,机遇大于挑战。因此,“十二五”是深入实践科学发展观、全面落实十七大提出的新的发展要求的五年规划,也是勘察设计行业改革和创新发展的机遇与挑战共存的时期。 (一)转变思维、创新管理,提高勘察设计整体实力 一是提高外地入我市勘察设计企业标准,改变外地勘察设计企业的备案方法。变逐项备案为外地企业年度备案,并建立信誉等级考核制度,对该单位承担的项目进行跟踪问效。确保工程勘察设计质量与服务再上一个新台阶。 二是推行优质优价,保证设计收费,从优化方案设计入手,丰富勘察设计企业信息平台建设,丰富设计创作,杜绝设计作品跟风重复、近亲繁殖。 三是开展争先创优活动,根据上级部门相关规定的要求,结合行业实际,研究制定创优设计的实施办法以保证优秀设计活动广泛深入地开展。 四是实行县区联管机制。发挥各县区建设局监管职能,上下协调,齐抓共管。合理分工、统筹协调,使勘察设计管理工作在管理层次上相配套,工作上更深入、细致、全面,更具实施性。尤其是部分县区独自开展施工图审查工作后,给施工图审查的监管工作带来很大的困难。为此,我们充分调动各县、区建设主管部门的积极性。 (二)示范引导、优势互补,抓好勘察设计企业资质整合。 勘察设计企业在体制、机制、经营模式、服务功能、管理水平和技术质量等方面均需不断提高。今后一个时期,首先要把解决人才、政策和市场等问题作为企业发展的主要矛盾来抓,从提高企业竞争能力入手,加大政策引导,整合设计资源,形成人才、市场政策三大支柱。积极尝试协调低资质、低水平建筑设计院同市场机制运转灵活、综合实力较强的建筑设计院所整合,达到双方互惠互利,实现双赢。 (三)强化监管,进一步提高勘察设计质量水平,开展工程勘察设计质量回访试点工作。 建立勘察设计质量检查和季度通报制度,组织建设业主、施工单位、工程设计单位、施工图审查机构定期对有代表性或重点的工程设计项目进行回访,总结设计工作经验和存在的问题,以不断改进设计工作,提高设计质量,塑造一支设计科学、技术过硬、勇于创新、积极开拓人才队伍。 其次是要强化市场监管。进一步完善监管体系,合理设置监管环节,界定监管职责,创新监管机制。监管机制的建设应从五个层次来考虑,一是主动的自律机制。勘察设计企业要制定相应的管理制度,打造诚信文化,做遵纪守法的市场主体。二是充分的中介服务机制,充分发挥中介服务在质量监管中的辅助作用,规范和完善其运行机制,并积极引导和发展设计责任保险和设计咨询等中介机构。三是严格的政府监管机制。我们要进一步转变职能,形成行为规范,运转协调,分工透明,廉洁高效的行政监管体系,努力提高各级干部的政治素质和业务本领,提高各级建设行政管理部门的行政能力,推动勘察设计行业的党风廉政建设和精神文明建设。四是积极的行业引导机制,充分发挥协会、学会的桥梁和纽带作用,树文明新风,提高服务质量,反映企业诉求,规范行业行为。五是有效的市场约束机制,按照“守法经营,诚实守信、失信必惩、保障有力”的原则。建立强有力的诚信激励和失信惩戒机制,以整肃市场秩序,引导诚信经营,营造良好的诚信环境。 (四)充分发挥建筑学会职能,加强行业自律管理。 进一步转变职能,变政府管理为行业管理,充分发挥勘察设计行业协会在勘察设计咨询业中的地位和作用,维护行业利益,为会员单位服务,为政府主管部门服务。让协会在推进技术进步、加强对会员单位的监督与管理、维护市场秩序、规范职业道德等方面发挥更大的作用,逐步建立起比较完善的行业自律机制。 (五)增强自主创新能力,提高企业优秀竞争力 科技实力是综合国力的重要内容和基础,自主创新能力是国家竞争力的优秀。因此,必须大力提高自主创新能力,才能突破资源、能源和环境的制约,逐步实现经济发展从要素驱动型增长转向创新驱动型增长,实现经济社会的可持续发展。 勘察设计工作不仅是工程建设的龙头,也是工程建设技术创新的龙头。长期以来,工程勘察设计单位在引进消化吸收国外先进技术和自主创新方面做了大量卓有成效的工作。但总的来看,勘察设计行业的自主创新能力仍需要进一步加强,集成创新和原始创新能力明显不足;要实现勘察设计行业增长方式的转变,必须把提高行业的自主创新能力,建立健全技术创新体系、机制,特别是在引进、消化、吸收的基础上,把提高集成创新能力和原始创新能力,作为勘察设计行业发展的中心环节,抓紧抓好。要以建筑节能,资源循环利用为重点,大力开展具有自主知识产权的科技创新。首先,要建立以企业为主体、市场为导向、产学研结合的技术创新体系,形成自主创新的基本体制框架。充分发挥大型勘察设计院技术创新主力军的作用。大型勘察设计企业必须充分发挥人才优势和技术积累优势,占领技术制高点,通过技术研发形成自己的独有品牌和专有技术。 其次,要建立健全勘察设计成果知识产权的激励机制和交易制度。大力发展为企业服务的各类科技中介服务机构,促进知识流动和技术转移,同时,要将科技创新内容纳入资质审查、技术评审等各环节,形成鼓励自主创新的有效机制。 第三,要重视人才、珍爱人才。人才是自主创新之本,勘察设计是知识密集、人才集中的行业。要牢固树立以人为本、人才资源是第一资源的观念,加强人才资源能力建设,规范人才市场管理,精心培育满足现代化工程建设需要的勘察设计专业技术人才队伍。要用事业凝聚人才,用实践造就人才,用机制激励人才,用法制保障人才。对于勘察设计单位,一个学术带头人往往意味着一个市场领域,要通过工作实践和有针对性的培养,形成由专业学术带头人、技术骨干组成的专业人才梯队。要积极探索企业优秀骨干持股的股权激励机制,以及创新符合企业实际且与市场接轨的各种激励方式,吸引并留住人才。勘察设计单位要制定本企业的人才战略,创新人才工作机制,改进工作方法,形成人才辈出、人尽其才的良好局面。同时,要继续通过各级创优评优,大师评选等活动,大力繁荣设计创作,树立创新意识、精品意识,引导正确的设计理念和发展方向,鼓励创新人才脱颖而出。 (六)发挥勘察设计在建设资源节约型、环境友好型社会中的先导作用 勘察设计是工程建设的灵魂和龙头,是控制投资的关键,是集中运用各项政策、标准,把科技成果转化为生产力的桥梁和纽带。勘察设计对于贯彻落实科学发展观,建设资源节约型、环境友好型社会,对于实现节约发展、清洁发展、安全发展起着重要作用。要充分发挥勘察设计在工程建设中的先导作用,通过设计蓝图,把科学发展观落实到每一个建设项目中。勘察设计人员要进一步增强紧迫感和责任感,转变观念。端正设计指导思想,精心勘察,精心设计。一是要在工业工程设计中要积极采用新工艺、新设备、新材料、新技术,确保新建工厂和技术改造后的老企业都能实现低投入、低消耗、低排放和高效率,为我国工业部门产业结构优化升级和经济增长方式转变发挥积极的作用。二是民用建筑设计要回归到内容决定形式的基本原理上来,要大力发展节能省地型建筑,用节能、节地、节水、节材新技术建造新建筑,改造既有建筑。充分发挥勘察设计工作在建设资源节约型、环境友好型社会中的先导作用,努力提高固定资产投资的经济效益、环境效益和社会效益。三是在大型公共建筑设计中要更加注重质量和安全问题,重视建筑功能,艺术风格要与周围自然和人文景观协调,注重资源和能源的节约及再利用。在建筑节能方面,要严格执行国家颁布的节能强制性标准,建筑设计要按功能要求合理组合空间造型,积极选用成熟、可靠、先进、适用的节能成套技术、材料和产品,采用低能耗建筑设备和设计系统;设计师可以考虑合理开发利用地热、风力等资源,减少空调和热力采暖。在建筑节地方面,可以考虑合理提高城市建筑密度和容积率,开发利用城市地下空间;进一步减少粘土砖的使用。在建筑节水方面,岩土工程师如果在基础施工方案中采用截水的方式而不是降水,就可以大量节约和保护地下水资源。在建筑节材方面,要研究建立新型建筑体系,推广应用高性能、低能耗、可再生循环利用的建筑材料,提高建筑品质,延长建筑物使用寿命,降低对建筑材料的消耗。对设计单位和设计人员来说,要始终将建筑节能、节地、节水、节材放在突出的位置。各级建设行政主管部门要将“四节”及保护环境作为今后一段时期质量工作的突出重点,要把建筑节能的监管放到与地基基础和主体结构质量监管工作同等重要的位置。施工图审查单位要把建筑节能作为审查工作的重点,按照建筑节能强制性标准进行审查,并在施工图审查报告中增加节能内容,标准编制部门要按照更严格、更科学的要求,加强“四节”及环境保护相关标准的制定和修订,完善标准和技术支持体系。 深入学习实践科学发展观活动是党中央全面贯彻党的十七大精神,高举中国特色社会主义伟大旗帜,突出科学发展主题,全面建设小康社会,推动我国经济又好又快发展的一项重大战略举措。就工程勘察企业而言,是要紧紧围绕发展建设中的重大问题和全体员工的迫切要求,着力解决在企业理念、企业规划、企业举措、企业发展等方面存在的突出问题。通过学习实践活动,把企业的各项工作转到科学发展的轨道上来,真正达到党员干部受教育、科学发展上水平、人民群众得实惠的总体要求。 勘察设计行业拥有广阔的发展空间,我们要用科学发展观统领勘察设计工作,坚持以人为本,转变发展观念、创新发展模式、提高发展质量,解放思想,开拓创新,为全面推进勘察设计行业的改革与发展,为国民经济跨越发展和社会全面进步,做出新的、更大的贡献。 这些是需要认真吸取,认真思考的。总书记指出:考核各级领导干部的政绩,既要看经济建设的成果,又要看社会进步;既要看城市变化,又要农村发展;既要看硬环境的加强,又要看软环境的改善;既要看当前的发展,也要看发展的可持续性;既要看经济增长的总量,又要看人民群众得实惠!这对我们学习实践科学发展观具有重要指导意义。 科学发展观要求“坚持以人为本,树立全面、协调、可持续的发展观,促进经济社会和人的全面发展”,因此,科学发展观的第一要义是发展,发展才是硬道理,这是改革开放三十年来实践检验的真理,因此,在实践科学发展观中,正确处理企业发展和效益的关系,是工程勘察企业学习实践科学发展观的关键,密切联系群众,是学习实践科学发展观的前提,求真务实的工作作风,是学习实践科学发展观的保证,坚持实事求事,是学习实践科学发展观的根本原则。 工程勘察论文:水利工程勘察论文 1水文地质考察对水利工程的重要性 地下水位是不断变动的,有时升,有时降,地下水在其升降过程中会产生能动水压力,会直接影响到岩土体,进而转化为对建筑物的影响,无论是人为因素还是自然因素,都会可能引起地下水位的变化,对岩土工程造成影响。 1.1水位的上升对水利工程的危害 造成地下水位上升的原因有很多种,水文气象地质因素的共同作用就能引发水位的上升。水位上升后会造成很多的危害,使土地盐渍化和沼泽化,水对建筑物的腐蚀性会大大增强,此外,水位的上升还会产生斜坡,在河岸附近会引起崩塌等现象,在对特殊型岩土的情况下,还会破坏岩层结构,引起建筑物的不稳定,造成流沙管涌等危害。 1.2水位的下降对水利工程的危害 近年来,由于灌溉、采矿等工程的兴起,大量的抽取地下水来使用,这些人为的因素都会造成大量的地下水被抽空、移位,从而引起水位的下降,常常会导致地裂、地面下降、塌陷,严重的造成地下水枯竭,水质恶化,严重影响到了岩土体、水利工程的稳定,而且对环境造成难以恢复的影响。 1.3地下水的频繁升降所造成的危害 地下水的水位频繁升降,会使得岩石体进行不断收缩膨胀的过程,以致发生变形,会造成地裂的现象,对我们工程的影像非常巨大。自然状态下的地下水对我们的危害是可以忽略不计的,但是由于人为因素对地下水的平衡进行了破坏,经常发生一些流沙,基坑的现象。 2水文地质的工程地质勘查工作建议 2.1地下水质污染状况调查 对于我国目前阶段的水质出现严重污染的实际情况,所以应当发展的全面充分调查地下水的水质情况,当做一项主要技术来把控执行。在具体的工作部署上为大流域或者经济发展相应的重点地区、城市群地区与农牧业重点开发地区不断发展。 2.2建设区域型部级示范基地 第一个实行联和构建生态系统实现综合评价相应地下水资源的实际目的,在若干年后以评估潜在形式的地下水资源作为关键点,能够符合国家的战略转移发展目标,进行能源基地的大力建设。 2.3提升地下水均衡实验基地建设水平 需要加强水文地质标准参数,为各个不同区域相应的地下水科学实验基地,发展与地下水有关的具体科学实验项目。西北区域除了需要测试地下水相应的蒸发蒸腾相关性研究,还应充分结合各种不同的时机地貌类型,研究各种不同介质水和相应的人渗机理,东部地区应当依据各种不同区域,研究相应的包气带水分运移土壤与盐分的水,充分合理的运用内容的变革化研究。 2.4充分实行地下水监测具体性项目规划 全面实行地下水相应的监测网络建设,引入数据采集系统与自动传输系统,同时提升一部分具有代表性意义的实际检测点。由我国开始实行监测措施以来,不可以直接反映出真实情况的数据,应当需要一部分新型的监测孔,这作为实行国土资源部对于地下水监测,为了能够防止地下水过度开采污染的现象。 2.5积极落实新兴理论,新型技术和新颖方法的研究与应用 遥感技术、同位素技术、数值模拟技术与信息技术等各种实用技术是提升水文地质特征的主要技术方法。目前阶段所研究的相应服务不断得到扩大,有利于降低相应的实际工作量,为相应的决策与分析提供一定成的技术支持和管理。地下水相应的系统理论在水文地质中的实际应用,地下水运动与分析相应的水资源评价具有相应的基本理论,需要充分结合中国的实际情况,实现进一步完善与提高的目的。 2.6强化区域性综合研究与专题研究 我国相应地域广阔,相应的自然地理与地质条件显得十分复杂,地质条件相对比较复杂,我国地下水相应的分布与演化存在着重要影响作用。中国相应的地质调查局已经确定地区性研究院,是一家具体性质的转型研究机构,也作为区域性管理中心,培训相互的水文地质专家的相应理论与结合实际应用的实际专家,不断大力提升我国的水文地质研究进程。 2.7强化地下水合理利用 不断维持实施工程学院的全局性与长期性特点,进行定向形式的问题研究。在实际的国民经济具体发展规划体系当中,相应规划的有关水文地质工作过程的面对着带非常巨大的实际机遇。国家应当需要的以水文地质工作作为响应的出发点与落脚点,充分结合经济与社会发展的实际需要,实行服务经济社会的有效性发展,水文工作才可以显示巨大的生命力。依据政府的相关职能部门,应当不断提升地下水开发使用与保护的有关政策环节的具体战略研究,保证地下水这一项宝贵资源相应的自然属性与社会属性能够实现紧密与经济结合的目标,实现能够适合于我国基本国情与自然环境达到综合和协调目的具体办法。 3结束语 加强对工程建设区域的水文地质的勘察对我们水利工程的顺利进行有重要作用,我们在施工前首先要查清楚施工区域的水文地质,对当地的地下水河岩石进行实地分析,最终提出施工方案,在施工前就能够起到避免水文地质问题对水利工程的不利影响,保证水利工程的顺利施工。 作者:赖先华 单位:九江市水利电力规划设计院 工程勘察论文:地基工程勘察论文 1软土地基勘察的工作准备 (1)等级确定:岩土工程勘察应依据工程形成,按照干岩土工程勘察规范在对地基复杂程度、地基设计、现场场地复杂状况分析的基础上,与工程实践相结合开展等级划分,如若某软土工程依照规范设定为二级,则场地等级与复杂程度等都应依据二级标准,也就是场地中包含灰色粉质土、杂填土、中粗砂、粉质土、粉质粘土及细砂等土质成分,所以工程勘察等级定为乙级。(2)工作量与勘察手段确定:工程勘察前应先估算工作量,初步确定需用的勘察技术手段;如对建筑周围的勘察点不知,孔深与间距确定及钻孔数量计算,由此整理汇总为整体工程所需的工程量及总采样数量;整理完成后制定恰当的工程流程并选用有效勘察手段。(3)取样数量:在前期土壤勘察基础上可相应的制定试验取样位置与数量,以保证在标准时间内完成样品检测;取样数量的设定还要以工程量为依据,明确勘察试验的具体时间流程,以确保试验充分。(4)工程水文状况:勘察过程中应及时了解工程周围的水文状况,如掌握地下水的排泄、径流情况等。由于地下水对软土地基影响较大,地下水的波动可能会造成勘察失误,所以应根据地下水状况实行有效的勘察及试验手段,以防止周期性地下水波动干扰勘察试验结果。 2软土地基工程勘察技术要点 2.1调查测绘 调查测绘中需注意的要点包括:软土层厚度、埋深与层间性质类型;软土分布范围、形成方式与基地低层类型;地下水排泄与补给状况及其与地表水的水利联系;软土内砂夹层的颗粒成分、厚度及透水性能;软土地基上已完成建筑对于地基变形及强度的影响;软土地基分布路段的地貌、地形及第四纪地层沉积联系。 2.2勘探点布置及深度 (1)勘探点应以建筑周边线及角点为依据进行布置,对于地基的主要受力层或下卧层起伏过大的部位应加设勘探点以探测其变化过程;对于单栋高层建筑,需符合地基均匀性评价标准,勘探点布置应在4个以上;对于建筑密集区域,勘探点可适当减少,但应保证各栋建筑含有1个控制性勘探点;(2)勘探孔深度应能控制地基主要受力层,若基础底面宽度在5m以下时,勘探孔的深度对独立柱基础应大于基础底面宽度的1.5倍,对条形基础应大于基础底面宽度的3倍,且均应在5m以上;当存在大面积软弱下卧层或地面堆载时需适当调整控制性勘探孔深度;高层建筑的一般性勘探孔深度应为基底下基础宽度的0.5~1倍,且应深入至稳定地层。 2.3钻探 钻探是进行岩土工程土层划分的关键环节,其主要用于探测软土颜色、厚度、层位、状态,掌握地下水的排泄条件、径流方式及埋入深度,了解岩土层的基本物理学性质指标等。钻探技术要点包括:(1)对于软土的取样应尽量使用薄壁取土器静压法,由取样到试验的整体过程都应采取有效保护措施,以避免样品收到水分流失、变形及扰动等外界环境条件影响;(2)对于铁路或高速公路软土地基岩土工程的勘察,为防止软粘土收到扰动和地层性质受到破坏,通常采用干钻法;若需选用泥浆护壁回转钻进时,应采取保护措施以保证软土地基结构变化不会对土层原始物理力学性质造成影响;(3)钻孔数量与质量应符合施工方案标准,钻孔深度需满足变形与应力设计计算要求;钻探时各项深度数据都通过丈量采集,累积测量误差应控制在5cm以下。 2.4测试 (1)原位测试:①剪切波速测试应在沿线选取具有样本代表性的地段开展,以保证软土震陷评价的有效性和地基刚度、岩土动力学参数、阻尼比计算的准确性;合理划分建筑场地搞震设计类别,对于场地地基的卓越周期计算要以样品性质为依据;②十字板剪切测试应选取代表性路段沿深度方向对地基稳定性存在不同程度影响的软土层进行测定,勘察在无排泄条件下土层的参与抗剪强度、抗剪强度及灵敏性指标;准确计算地基承载力以确定软土地基临界高度,分析软土固结历史;测试点的安设间距应符合各代表性路段的每段软土低层内都存在大于两组的有效现场剪切标准;③静力触探可利用贯入阻力的变化探查软土在垂直和水平方向上的状况,并可依据勘探资料和土层划分状况,分析软土的变形模量、承载力、类别等其他力学性能指标;其触点间距可依据场地环境类型进行确定。(2)软土剪切试验:若软土的卸载和加载频率过高,其内部水产生的空隙水压消散速率同时出现变化,此时应选用自重压力预固结德尔不固结排水三轴剪切试验;对于透水性能较差的粘性土质可选用无侧限的压强度试验或十字板剪切试验;对于可能出现较大突变项目的土体在探测其残余剪切强度时可采用动态扭剪切试验、蠕变试验和动态三轴试验;对于软土排水速率快但施工精度较慢可采用直接剪切试验或固结不排水三轴剪切试验。(3)室内测试:为有效评估地下水对建筑材料的腐蚀影响,应对地下水开展水质化学分析试验;对于力学试验中的加荷标准与级别、应力及路径条件、试验边界条件确定等应以工程现场地质环境作为主要参考,并结合运营期、预压期、施工工期等进行综合分析判定;试验项目也能够包含前期固结压力、酸碱度、有机物含量、天然快剪、压缩系数、液限、粒径成分、天然密度、固结快剪、天然含水量等。 3结束语 地基勘察质量将直接关系着软土地基的整体处理质量及工程使用,因此,相关技术与施工人员应加强有关软土地基工程勘察技术要点的研究,总结软土地基勘察工作难点及关键部位技术处理措施,以逐步改善软土地基勘察水平。 作者:曹文亮 单位:中冶集团武汉勘察研究院有限公司 工程勘察论文:岩土软弱层工程勘察论文 1软弱层的处理方法 1.1浅层软弱层的处理方法 1.1.1浅层软弱土层通常采用换填垫层法进行处理,也可采用压实地基和夯实地基对浅层软弱层进行处理。当采用换填垫层法进行处理时,其处理厚度不应大于3.0米,所采用的垫层材料通常为砂石、粉质粘土、灰土、矿渣等,可根据实际情况确定。垫层的厚度根据需置换软弱土层的深度或下卧土层的承载力确定,并满足公式pz+pcz≤faz的要求,垫层底面处的附加压力值pz可通过公式计算确定,垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求,垫层顶面每边超出基础底边边缘不应小于300mm,且从垫层底面两侧向上,按要求放坡。垫层的压实标准依据压实系数确定。其承载力通过现场静载试验确定。[2]1.1.2工程实例[3]。石家庄某电力器材有限公司办公楼,长50.9米,宽12.9米,地上4层。砖混结构,条形基础,设计要求承载力特征值为130kPa。通过勘察,天然地基不能满足设计要求,由于开槽后软弱层厚度相对较小(1.0-1.4米),若进行桩基处理,造价相对较高,而且工期较长,故采用换填垫层法进行处理。处理方法:全部清除第②粉土层,垫层材料为3:7灰土,厚度1.4米,压实系数≥0.95,施工严格执行《建筑地基处理技术规范》(JGJ78-2012)。施工结束后,经过静载试验,其承载力特征值≥135kPa,满足设计要求。 1.2受力层软弱层的处理方法 1.2.1若软弱层埋藏相对较深,处于主要受力层范围,往往采用预压法、桩基础和复合地基进行处理。由于预压法工期相对较长,桩基础造价较高,采用较少,常用的是采用复合地基处理,其处理方法包括振冲碎石桩复合地基、夯实水泥土桩复合地基、水泥土搅拌桩复合地基、旋喷桩复合地基、灰土挤密桩复合地基、水泥粉煤灰碎石桩复合地基等等。1.2.2工程实例[4]。保定市某园艺有限公司某花苑,共由三部分组成:西部沿街为商业综合楼,地上2层,高10米,框架结构;中部为温室,一层,高3-5米,轻钢结构;东部为办公楼,地上二层,高7米,砖混结构。设计要求承载力特征值为140kPa。通过勘察,持力层为古河道新近沉积粉质粘土,天然地基不能满足设计要求,受力层也存在软弱层。该建筑场地地层特征为:①杂填土层:杂色-灰黄色,松散,湿,以粉土为主,含砖块、白灰渣等杂质,杂物含量5%-15%。分布整个场地。②新近沉积粉质粘土层:灰褐色,可塑,含小青砖粒及铁锰结核,粒径2-5mm,具氧化铁染色。分布整个场地。③1新近沉积粉土层:灰黄色-灰色,湿,密实-中密,含小青砖粒,粒径2-5mm,偶见铁锰结核,粒径1-3mm。分布整个场地。③2新近沉积粉土层:灰色,湿,中密,局部稍密,偶见青砖块、朽木。分布整个场地。③3新近沉积粉土层:灰黄色-灰色,湿,密实-中密,砂性较大,夹粉细砂透镜体,偶见青砖块、朽木。分布整个场地。④粉质粘土层:灰黄色-灰色,可塑,含姜石。分布整个场地。⑤粉土层:褐黄色,稍湿-湿,密实,含小姜石,偶夹薄层粉质粘土。分布整个场地。⑥粉质粘土层:褐黄色,可塑-硬塑,含姜石,底部砂性较大。分布整个场地。⑦中砂层:灰褐-灰白色-灰色,中密,稍湿,主要成分:长石,石英,少量云母。其力学指标如表2所示。处理方法:依据设计要求,基底埋深-1.8米,持力层为第②粉质粘土层,承载力特征值为120kPa,不能满足设计要求,若采用换填垫层法进行处理,其下还有第③2粉土层,承载力特征值仅为100kPa,不满足公式pz+pcz≤faz的要求,为软弱下卧层,经综合分析,采用夯实水泥土桩复合地基进行地基处理,桩径350mm,设计桩长4.5m,有效桩长4.2m,以第④层粉质粘土为桩端持力层,施工结束后,经过静载试验,其复合地基承载力特征值≥140kPa,满足设计要求。 2结束语 软弱层如果划分不准确或者是处理不当,会对建筑物产生不良的影响,比如建筑物的开裂、倾斜,严重的也会造成建筑物倒塌,因此,对软弱地基的处理,加强其承载能力、降低软土沉降量在建筑施工的过程中尤为重要。 作者:朱党生 刘宾 单位:河北省保定地质工程勘查院 工程勘察论文:软土地基工程勘察论文 1软土工程勘察的基本内容与工作准备 1.1软土工程勘察的基本内容 软土勘察包括:对软土固结状况进行勘察,分析总结其变形、强度特征及伴随应力变化的整体规律,并掌握其结构破坏对变形与强度的影响程度;勘察软土的层理特征、形成方式、表层硬壳厚度、立体分布的均匀性、底部硬土层状况、分布与发展规律、埋藏深度及渗透性能等;了解地下水埋藏状况,探讨软土对安全保护措施、施工材料级周围环境的影响;勘察软土内包含的地形地貌差异、河道与填土的分布深度及范围等。 1.2软土地基勘察的工作准备 (1)等级确定:岩土工程勘察应依据工程形成,按照干岩土工程勘察规范在对地基复杂程度、地基设计、现场场地复杂状况分析的基础上,与工程实践相结合开展等级划分,如若某软土工程依照规范设定为二级,则场地等级与复杂程度等都应依据二级标准,也就是场地中包含灰色粉质土、杂填土、中粗砂、粉质土、粉质粘土及细砂等土质成分,所以工程勘察等级定为乙级。 (2)工作量与勘察手段确定:工程勘察前应先估算工作量,初步确定需用的勘察技术手段;如对建筑周围的勘察点不知,孔深与间距确定及钻孔数量计算,由此整理汇总为整体工程所需的工程量及总采样数量;整理完成后制定恰当的工程流程并选用有效勘察手段。 (3)取样数量:在前期土壤勘察基础上可相应的制定试验取样位置与数量,以保证在标准时间内完成样品检测;取样数量的设定还要以工程量为依据,明确勘察试验的具体时间流程,以确保试验充分。 (4)工程水文状况:勘察过程中应及时了解工程周围的水文状况,如掌握地下水的排泄、径流情况等。由于地下水对软土地基影响较大,地下水的波动可能会造成勘察失误,所以应根据地下水状况实行有效的勘察及试验手段,以防止周期性地下水波动干扰勘察试验结果。 2软土地基工程勘察技术要点 2.1调查测绘 调查测绘中需注意的要点包括:软土层厚度、埋深与层间性质类型;软土分布范围、形成方式与基地低层类型;地下水排泄与补给状况及其与地表水的水利联系;软土内砂夹层的颗粒成分、厚度及透水性能;软土地基上已完成建筑对于地基变形及强度的影响;软土地基分布路段的地貌、地形及第四纪地层沉积联系。 2.2勘探点布置及深度 (1)勘探点应以建筑周边线及角点为依据进行布置,对于地基的主要受力层或下卧层起伏过大的部位应加设勘探点以探测其变化过程;对于单栋高层建筑,需符合地基均匀性评价标准,勘探点布置应在4个以上;对于建筑密集区域,勘探点可适当减少,但应保证各栋建筑含有1个控制性勘探点; (2)勘探孔深度应能控制地基主要受力层,若基础底面宽度在5m以下时,勘探孔的深度对独立柱基础应大于基础底面宽度的1.5倍,对条形基础应大于基础底面宽度的3倍,且均应在5m以上;当存在大面积软弱下卧层或地面堆载时需适当调整控制性勘探孔深度;高层建筑的一般性勘探孔深度应为基底下基础宽度的0.5~1倍,且应深入至稳定地层。 2.3钻探 钻探是进行岩土工程土层划分的关键环节,其主要用于探测软土颜色、厚度、层位、状态,掌握地下水的排泄条件、径流方式及埋入深度,了解岩土层的基本物理学性质指标等。钻探技术要点包括: (1)对于软土的取样应尽量使用薄壁取土器静压法,由取样到试验的整体过程都应采取有效保护措施,以避免样品收到水分流失、变形及扰动等外界环境条件影响; (2)对于铁路或高速公路软土地基岩土工程的勘察,为防止软粘土收到扰动和地层性质受到破坏,通常采用干钻法;若需选用泥浆护壁回转钻进时,应采取保护措施以保证软土地基结构变化不会对土层原始物理力学性质造成影响; (3)钻孔数量与质量应符合施工方案标准,钻孔深度需满足变形与应力设计计算要求;钻探时各项深度数据都通过丈量采集,累积测量误差应控制在5cm以下。 2.4测试 (1)原位测试:①剪切波速测试应在沿线选取具有样本代表性的地段开展,以保证软土震陷评价的有效性和地基刚度、岩土动力学参数、阻尼比计算的准确性;合理划分建筑场地搞震设计类别,对于场地地基的卓越周期计算要以样品性质为依据;②十字板剪切测试应选取代表性路段沿深度方向对地基稳定性存在不同程度影响的软土层进行测定,勘察在无排泄条件下土层的参与抗剪强度、抗剪强度及灵敏性指标;准确计算地基承载力以确定软土地基临界高度,分析软土固结历史;测试点的安设间距应符合各代表性路段的每段软土低层内都存在大于两组的有效现场剪切标准;③静力触探可利用贯入阻力的变化探查软土在垂直和水平方向上的状况,并可依据勘探资料和土层划分状况,分析软土的变形模量、承载力、类别等其他力学性能指标;其触点间距可依据场地环境类型进行确定。 (2)软土剪切试验:若软土的卸载和加载频率过高,其内部水产生的空隙水压消散速率同时出现变化,此时应选用自重压力预固结德尔不固结排水三轴剪切试验;对于透水性能较差的粘性土质可选用无侧限的压强度试验或十字板剪切试验;对于可能出现较大突变项目的土体在探测其残余剪切强度时可采用动态扭剪切试验、蠕变试验和动态三轴试验;对于软土排水速率快但施工精度较慢可采用直接剪切试验或固结不排水三轴剪切试验。 (3)室内测试:为有效评估地下水对建筑材料的腐蚀影响,应对地下水开展水质化学分析试验;对于力学试验中的加荷标准与级别、应力及路径条件、试验边界条件确定等应以工程现场地质环境作为主要参考,并结合运营期、预压期、施工工期等进行综合分析判定;试验项目也能够包含前期固结压力、酸碱度、有机物含量、天然快剪、压缩系数、液限、粒径成分、天然密度、固结快剪、天然含水量等。 3结束语 地基勘察质量将直接关系着软土地基的整体处理质量及工程使用,因此,相关技术与施工人员应加强有关软土地基工程勘察技术要点的研究,总结软土地基勘察工作难点及关键部位技术处理措施,以逐步改善软土地基勘察水平。 作者:曹文亮 单位:中冶集团武汉勘察研究院有限公司 工程勘察论文:煤田地质工程勘察论文 1煤田地质勘察钻探探讨 地质钻探机组是煤田地质勘察钻探中重要的组成部分,其工作质量直接影响着勘测数据的真实性。煤田地质钻探过程中要有质量管理体系做好保障。根据标准体系开展工作,这样能够满足质量管理体系要求。因此,在作业中,根据质量手册及施工程序文件需求进行工作,这样才可以更好的保障工作顺利执行。这个过程中,最关键的是进行质量管理,做好质量控制过程,这样才能满足地质勘探需求。当质量管理目的逐渐提升时,才能更好开展工作。实施质量管理工作,最根本的内容就是做好地质勘探工作,使得施工过程安全可靠。 1.1钻探的施工特点 所谓金刚石绳索取芯钻进是在直径较大的钻杆中置入芯管,它是勘探的主要步骤之一。随着勘探的深入,岩芯会逐渐进入取芯管中。对该取芯管进行提取,将钻杆中的底孔再放入其中,持续钻进。基于取出岩芯过程,可以进一步了解地下的地质情况,同时可以了解煤层的埋深深度。笔者认为,煤田地质勘探施工主要有以下几方面的特点:第一,钻机施工往往以单机作业为主,而对质量管理期间以扎根机组为主。第二,钻探作业施工使用的机组非常多,例如:液压钻机、变量泵,金刚石绳索取芯钻具等等,而且整个过程也比较复杂。进行施工时,需严格按照相关标准进行操作,以达到提高施工质量的目的。第三,施工过程中应先于勘探部位的上方搭设钻塔,并在钻机绞车的辅助下实现控制升降。这些施工辅助设备,对于开展施工有重要影响,这是保障机组质量的一大体现。在开展施工过程中,需要认真落实质量控制和管理工作。 1.2地质钻探质量管理 基于质量基础下,强调人的主观能动性,在ISO9000质量保证体系标准中,已经明确的指出,进行施工时,应该将质量放置在第一位。需要在以人为本基础上开展工作,人的安全意识、质量意识在施工中要体现出来。根据质量管理体系开展工作,这是保障工作前提和基础。因此,在工作进行时,每个部门技术人员相互配合,相互监督。同时严格按照地质编录、现场协调、报告编制等相关流程进行操作。工作人员明确了自身责任之后,这样才能更好的开展工作。员工开展工作,自身具备敬业精神,作业中严格要求自己,关注每个质量点。企业可以鼓励员工深入学习,参加培训,保障每个员工持证上岗。这样可以更好的把握新工艺、新方法,从而使得施工技能有所保障。 2勘探施工质量控制 2.1质量控制原则 相关部门应根据石油勘探现状、影响因素等,了解勘探期间存在的问题,并提出具体的解决措施。本文对钻探项目质量的影响因素进行深入探讨,从现状着手分析,从而进行正面评价。这个评价过程应该包含全方面的评价,相关的影响因素以及对严重程度分析。这样可以更加明确的看出质量事故斗争重点,在明确出现的问题时,如何采取有效措施进行应对。质量控制表现在多个方面,例如:人身安全,还应对其安全影响因素进行分析。进入钻探生产环节时,每个岗位人员应该严格做好质量控制工作,每个岗位都有明确的责任制,这是开展勘探工作必不可缺少的重要组成部分。因此,需要让广大职员明白,生产经营活动过程中,必须满足质量法律以及技术的要求,在生产过程中则需满足规范化和标准化需求,这样才可以更好的保障钻探工作质量。 2.2质量控制的实施 钻探的实质是流水作业,任何一个环节均可能对整体安全质量造成影响。因此,必须提高技术人员的专业素质,先对勘探的地质条件进行分析,从整个场地地质都有详细研究。记录人员对地质数据做好记录工作,严格检查钻孔进尺,施工期间再对其进行复查。技术人员进行核查期间,必须先对岩土的照片进行分析,核实野外描述。此外,还应及时加强对室内图片的核实。实验室人员工作优秀是对岩芯质量进行提取,做好质量检测工作,将数据及时反馈到野外部门中,每个部门在工作中相互合作,相互配合。同时,还应加强对施工现场的控制,提高各工种之间的配合度。 2.3质量控制的持续改进 质量检查是一个强化管理监督过程,这是一个重要步骤。机组质量小组应该从施工管理上,从对设备的改造上做好自身工作。需要对施工质量、钻孔深度以及取芯的过程进行全面了解。从打分评价中对工程进行管理,对存在的薄弱环节应该及时提出整改意见。这样可以做好定性的质量检查工作,从而提升质量评估效益。这些工作最关键的部分是基于机组做好钻探工作。钻探机组需要基于实际检查中发现的问题进行分析,提出针对性意见,进入排查环节时,需要做到举一反三,作好复查工作。同时,还应按照自查、整改相结合的程序进行评价。做好施工设备维护工作,提升设备使用周期。另外,定期对勘探设备进行维护,了解施工现象存在的安全隐患,及时进行整改,提高施工安全性,这样就可以更好的提升质量管理目的,提升施工质量。改进钻探产品质量,可以更加完善管理体系,使得钻探工作得以顺利进行。当工作承诺并且履行工作,当做出承诺之后就应该积极推动,使得员工明确质量管理重要性,在工作中可以严格要求自己,可以明确自身职责。这样对煤田工程施工有推动作用,责任落实下去了,每个人都肩负起自身责任,这样开展工作会更加顺畅。 3结语 煤田工业发展速度非常快,其不断推进煤田地质勘查技术更新。煤田地质工作开展,需要获得科学指导,需要基于技术保障基础下开展,基于创新手段下开展。不断提升资源利用开发能力,在资源开发中更好的保护自然环境。构建出地质科技体系,从而更好的为煤田工业健康发展奠定基础。 作者:谭龙泉 单位:山西省煤炭地质114勘查院 工程勘察论文:道路工程勘察论文 1岩土工程要素分析 1.1场地地形地貌和地质构造 对于旧有道路改造的项目,原有的地形地貌与目前是否一致,是要考虑道路建设对原有地形地貌的影响。因为拟建道路的勘察是在道路未建的情况下进行的,当道路建设后,除该地方平坦,道路建设没有挖方和填方外,地形地貌都会有不同程度的变化。但是对于地质构造,在道路使用寿命期的十几年,即便是几十年里,也基本不会有变化。因此对于以前的详细勘察资料应参考采用,同时结合现场情况对地形地貌做适当的调整。 1.2场地地层和水文地质条件 根据地质条件演变规律,道路场地地层是不会有变化的,但不可忽略人为改造的可能。主要通过查找原设计和施工记录,结合现场调查了解是否存在大的挖方和填方问题,特别是高边坡工程的影响,特别注意的是路基和路面的改变,在道路建设过程中,往往会清除表层的杂填土,对于路基部分则通过分层碾压,保证路基的压实度。对于深层地层,如果不存在挖方和填方的,地层是不会有变化的。近些年来,地区气候发生变化,地区降水各年度有所不同,因而地下水位会改变。另外也要调查道路沿线地下水的开采情况,以及影响地下水的补给和排泄条件的变化。应查明地下水变化的原因,预测道路使用期地下水位对拟建道路的影响。除此之外,也应考虑道路沿线工业建设对地下水的污染情况,查看道路结构的腐蚀性情况,分析地下水对道路结构的腐蚀性。 1.3场地岩土物理力学性质 场地岩土物理力学性质是否变化则比较复杂,道路建设之前,道路地层受到外界的影响较小,场地岩土物理力学性质各年变化不大。但在道路建设之后,过往车辆的碾压,改变了岩土力学性质,对于一般的粘土强度状态变硬,对于砂土则变密实,对于软土,由于车辆碾压作用,状态则可能会变的更软。一般情况下,道路建设后,沿线地层3m以内会有不同程度的变化。深层则变化较小,针对这一点,本文将结合工程实例,进一步分析。对于岩土含水量的变化则与地下水位的变化有关,一般地下水位升高,由原来的地下水位以上变为地下水位以下,含水量会增加,反之,含水量会降低。对于粘土处于毛细水能达到的地层,也会有不同程度的变化。 1.4场地稳定性评价和地震效应 对于道路项目,除非道路经过的地方存在地下工程,场地稳定性一般不会有变化。对于一些特殊地区,如存在地下采矿区,会影响地基的稳定性,应重新评定场地的稳定性。在确定场地稳定性之前,应在查看拟建期勘察报告的基础上,对道路沿线进行调查。对于场地的地震效应,应在查看拟建期勘察报告中的测试资料的基础上,调查道路运营期沿线区域是否存在地震液化,发生地震时的不利情况。另外也要考虑拟建建(构)筑物对道路的影响。 1.5岩土工程重点分析评价内容 重视踏勘和资料的收集工作,对所有的岩土工程勘察都非常重要。获取资料能够帮助我们了解现场的实际情况,准确客观的分析和评价。结合现行市政勘察规范可知,道路工程详细勘察阶段重点分析评价的内容包括10条,对于特殊岩土包括6条内容。对于道路路基干湿类型划分发生了变化,评价过程中,在充分考虑表层土含水量变化的基础上,注意两规范的区别。道路工程勘察报告评价应全面,评价结果应合理。岩土工程评价还包括对于岩土分布特征、提供道路设计所需的岩土参数,以及地下水和地表水对工程的不利影响,不良地质作用的分布及其对工程的影响,分析评价高路堤的地基承载力、稳定性,评价挖方路堑段岩土条件、地下水对支护结构的影响等等。对于特殊性岩土,还要根据规范,进行一些特殊的分析评价。对如湿陷性土路基,还应评价路基的湿陷程度;对冻土路基,分析评价融沉(融陷)对道路工程的不利影响;对膨胀土路基,评价膨胀岩土地基的变形特点;对软土路基,预测路基沉降量,分析沉降与时间的关系;对厚层填土路基,评价地基承载力,提供路基沉降计算参数;对于盐渍土,评价其地基的变形特点和对路基、路面、边坡的危害程度,评价盐渍土对工程材料的腐蚀性,提出病害防治措施的建议。这些特殊土,在道路运营期会产生不同程度的变化,如湿陷性土路基经过浸泡后失去湿陷性,软土路基失水后硬化,盐渍土经过改良而失去盐渍性。因此,在评价之前,应在查看拟建期勘察资料的基础上,现场取样和原位测试相结合进行分析。 2勘察工作量 2.1勘察点布置 市政道路一般位于城市区域、为线状勘察范围,其地质勘察的手段、方法与其他建(构)筑物工程勘察有较大区别,因此在确定工作量的时候,应充分考虑工程特点。市政工程勘察规范2012版对勘探点的布设进行了细化,分初步勘察和详细勘察2部分。通过对原94版市政工程勘察规范和2012版规范进行对比,就详细勘察孔的布设情况,分析相同点和不同点。相同点包括:(1)勘探点沿道路中线布置;(2)公交站场和城市的道路与地面可按方格网布置勘探点;(3)每个地貌单元和不同地貌单元交界部位均应布置勘探孔,同时,在微地貌和地层变化较大的地段予以加密。不同点包括:(1)对于沿线的布设,新规范增加一般路基的道路宽度>50m、其他路基形式的道路宽度>30m时,宜在道路两侧交错布置勘探点,当路基岩土条件特别复杂时,应布置横剖面;(2)广场、停车场的勘探孔布设,新规范增加勘探点间距50~100m;(3)详细勘察阶段道路勘探点的间距可根据道路分类、场地和岩土条件的复杂程度确定;(4)增加路堑、陡坡路堤及支挡工程的勘察要求;(5)增加线路通过填埋的沟坑和暗藏的古河道、沟、浜等地段时的勘察要求。从以上对新旧规范勘探点布置要求分析结果可知,在利用旧有勘察资料的时候,应结合新的标准,当确认原有的勘察孔可以利用时,应结合新的标准增加适当的工作量。 2.2勘察点深度确定 了解工程勘察点的深度,首先对新旧市政工程勘察规范进行比较,分析它们之间的相同点和不同点。经过认真比较,新旧规范勘探孔深度的要求相同点包括:(1)对于场地分布有填土、软土和可液化土等不良土层,应适当增加勘探孔深度;(2)勘探孔应钻(挖)入基岩一定深度,查明基岩风化特征;(3)对于高陡坡、高填方路堤,勘察孔深度应满足稳定性和变形评价及地基处理的要求。新旧规范勘探孔深度的要求不同点包括:(1)对于一般路基,旧规范要求达到原地面以下2~3m,而新规范要求达到地面以下5.0m;(2)对于挖方路段,旧规范规定应达到路面设计标高以下2~3m,而新规范规定宜达到路面设计标高以下4m;(3)对陡坡路堤、路堑、支挡工程,新规范的要求更加严格。因此,在了解拟建勘察资料的基础上,结合现场情况确定勘察孔位置和孔深度。 2.3取土(水)样和原位测试 取土样和水样及原位测试的内容为勘察的主要内容,应按照行业规范的要求布置工作量。研究拟建期勘察的时效性,应重点了解这部分内容,当然也是要考虑新旧规范相同点和不同点。经过综合分析和比较,相同点包括:(1)采取土样的竖向间距应按地基的均匀性和代表性确定,在原地面或路面设计标高以下1.5m内,取样间距为0.5m,其下深度可适当放宽;(2)划分路基土类别和路基干湿类型,应进行颗粒分析、天然含水量、液限、塑限试验;(3)对高填路堤和陡坡路堤,需要时对筑填土料进行击实试验。不同点包括:(1)新规范增加软土地区高路堤宜进行固结试验(提供Cv、Ch)、现场十字板剪切试验或室内不固结不排水试验及无侧限抗压强度试验的内容;(2)新规范由“全部勘探点均应采取土试样”改为“一般路基的钻孔均应采取土样,髙路堤、陡坡路堤、路堑、支挡结构采用土试样和进行原位测试勘探孔的数量不应少于勘探孔总数的1/2,控制性勘探孔的比例不应少于勘探孔总数的1/3”;(3)新规范更加细化和明确,避免引起歧义的内容,执行更方便。在了解新旧规范差别的基础上,分析土试样和水试验测试结果可能产生的差异,重点在通过目前的采样试验结果与以前进行对比。对于原位测试的内容,从理论上分析,如果是浅层岩土,会有一定程度的变化,深层岩土则变化不大,应通过试验结果进行比较。在进行原位测试时,应严格按操作规程执行,同时应分析现场可能影响结果的因素。 3工程实例分析 3.1工程概况 某县城城区道路改造工程,现场查看表明,道路破坏严重,50%的路基已经出现翻浆,其余为网裂、沉陷和变形破坏等多种病害。已经严重影响正常的交通运行,因此该县城道路主管部门拟对该道路进行改造建设。因该工程存在路基破坏现象,因此需要进行道路工程勘察。 3.2勘察方法 在研究拟建期的勘察报告之后,我们组织有关勘察技术人员对该工程进行了充分的讨论,同时征求道路设计工程师的意见。大家一致认为对道路路基破坏的部分应重点勘察,而对于路面网裂为主的道路部分,则利用拟建期勘察资料,采用现场调查为主、钻探为辅的方法。查阅拟建期勘察报告,资料显示该场地路基以下的地层为:①粉质粘土层,厚度为1.2~2.1m;②中粗砂层,层厚为1.8~2.6m;③砾砂层,最大揭露厚度5.0m。从测试结果看,②层中粗砂为松散~稍密状态,③层砾砂以中密状态为主。从道路影响深度范围来看,理论分析主要为①层粘土、②层中粗砂,而对于③层砾砂层,对道路运营影响则不大。对于该项目,进行现场标贯测试,共进行24次标贯试验。从试验结果看,②层中粗砂为稍密~中密状态,③层砾砂层为中密状态。中粗砂层的密实性提高,砾砂层提高则不明显。从地层深度范围来看,4.0m以内为主要影响深度范围。对于①层粉质粘土,以路基破坏为主的路段,性质变化较大;而以网裂破坏为主的路段,性质变化不大。因粘性土的影响因素较多,除受到上部荷载的影响外,还受到地下水位、降水以及季节气候影响等等。粘性土性质变化相对复杂,因此需要对大量的试验资料进行分析研究。 4结论 综上所述,通过对市政道路工程改造项目的拟建期和改建期勘察资料从理论角度进行对比分析,同时结合工程实例进行研究,从经济科学合理的角度分析探讨拟建期资料的时效性,在充分利用拟建期资料的基础上,合理布置改造期的工作量,达到节约工期和降低勘察成本的目的。对于道路改造项目,拟建期的勘察资料的利用应主要考虑以下几点:(1)场地地形地貌和地层,应在充分了解建设前后现场变化的基础上确定;(2)地下水和岩土物理力学性质,应考虑气候的变化和当地工程地质条件和水文条件的变化;(3)对于路基破坏为主的路段,应以现场勘察为主,而以路面网裂破坏为主,则可以充分利用拟建期资料;(4)对于以砂土为主的地区,4m以内为主要影响深度范围,超出该深度范围,砂土层密实性变化不大;(5)勘察工作量布置时,利用拟建期勘察资料时,应考虑新旧规范的差异。 作者:王汉席 杨淼 单春雪 胡博 单位:长春市海威市政工程设计有限公司 工程勘察论文:关于城市岩土工程勘察论文 1岩土工程勘察的主要方法及手段 岩土工程勘察主要是了解工程场地的地基土构成情况,以及其对工程建设的影响,通过对地基土物理力学性质的分析进而为优化地基基础方案。岩土岩土工程勘察需要技术的支撑也需要科学的方法,常规的勘察方法主要是钻探、原位测试和土工试验,经过分析资料,绘制相应的图表。作为简单易行的、非常重要的勘察方法是工程测绘,因为它不仅操作起来较方便,而且数据的分析较全面,成果图一目了然便于研究,这有利于了解工程场地地形地貌特点。对土样进行室内试验,地基土的物理力学性质可以量化,通过现场观察分析、原位测试、实内试验及计算分析等方法进行综合勘察,这在工程建筑的过程中是一项非常重要的工作,是必不可少的一项任务,所有具有非常重要的地位和意义。由于工程建设的场地不同,对于工程场地的勘察要区别对待,例如对于山大沟深,地势陡峭,地形地貌复杂的地带进行岩土工程勘察的重点是研究工程建筑所在场地的不良地质作用、场地的稳定性及建筑的适宜性,从而为制定工程场地的选址提供借鉴参考依据,对于地势相对平坦,海拔较低,地质环境相对比较简单的工程场地而言,主要是查清场地地基土的物理力学性质,如地基承载力、地基土的均匀性及场地是否有湿陷性、场地是否具有液化土层等。 2岩土工程勘察难点 钻探是获得地层结构最主要的方法,了解一个场地的地层结构情况,仅靠调查及踏勘察是不够的,能够了解不同深度地层的地质结构构成情况,但由于钻探工艺自身的缺点,如地层遇到卵石层或杂填土时钻进较慢,且成本较高,对土样的扰动性较大,在勘察进掌握地层的结构及其物理力学性质时难度较大,例如:位于山西太原市东部的府东街东延棚户区改造安置用房项目勘察,在现场踏勘时了解到场地位于太原市杏花岭区府东街东延段以北,太行路的东侧,490仓库的的南侧。拟建场地原为黄土冲沟,近十年周边建筑时将弃土和建筑垃圾填到此沟,附近的居民将生活垃圾也倾倒此沟,现状下东高西低,整体呈缓坡状,勘探点绝对高程864.71~895.44m,高差30m左右。场地中杂填土平面分布情况及杂填土的埋藏深度成为该项目勘察的难点。 3探索岩土勘察中难点改进的方法 针对府东街东延棚户区改造安置用房项目场地杂填土较厚的情况,在勘察时除采用了常规的测绘、钻探等手段外,采用了孔内摄像的方法,在场地内选不同钻孔进行了摄像之后终于得到了重要的数据资料,在通过对这些材料的分析和处理,终于绘制出了该场地的工程地质剖面图,明确的显示了该场地的杂填土层厚度,及分布范围,在通过对这些情况加以分析和研究,终于确定了一个行之有效、较为合理的地基基础处理方案,该方法的应用,对地层结构无影响,赢得了良好的经济效益和社会效益。 4结语 总的来说,勘察是一项时间紧,任务重的工程,而且难度较大。所以我们要以工程周边地形、地貌及地质构造的分布特点为依据,制定勘察方法,但由于城市建设的发展,建筑场地环境越来越复杂,造成勘察难度加大,同时也带来了新的课题和挑战。希同行研究出新的科学的勘察手段及工艺,使勘察技术上一个新台阶,提高勘察的经济效益和社会效益。 作者:慕凤林 单位:太原市建筑设计研究院 工程勘察论文:岩土工程勘察中水文地质论文 1地下水文对岩土工程产生的影响 第一,对基础埋深产生的影响。在岩土工程施工中,在基础埋深时,需要的地下水文的条件、动态等情况进行详细的掌握,如果地下水存在时,基础埋深要在地下水以上,如果必须埋深到地下水以下,需要采取降水位措施。在基础埋深时还需要考虑到承压水的作用,以免在基坑开挖时基坑底土被承压水冲破。从基础工程施工现状进行分析,天然地的造价较低,而且施工方便,在工程施工中都会优先考虑,但是在基础沉降过大或者是地基稳定性无法满足设计要求时,就需要对地基进行处理,提高地基的承载力,提高基桩成桩号质量。除此之外,地下水文还会对基础开挖产生一定的影响,如果出现土体软化强度降低等,会影响基础开裂。第二,对建筑工程产生的影响。地基是建筑工程安全的前提,也是建筑工程施工的基础,在地基受到地下水文影响后,必然会对地上的建筑物产生一定的影响。如果地下水位高,会对地下室等建筑物产生潮湿等影响,还会增加土壤的盐渍化,加强对建筑物自身的腐蚀,进而破坏建筑物。所以在建筑工程施工前,都会先对地下水文可能造成的灾害和产生的影响进行分析。第三,对支护产生的影响。随着城市的发展,高层建筑成为城市的一个标志,越来越多的高层建筑建起,随着高层建筑不断增加,城市建筑施工,受到施工场地、施工工艺的影响,会采用垂直开挖的方式进行施工。在高层建筑施工的过程中,基坑的开挖,会采用抽水的方法将地下水位降低,减少土侧的压力影响。但是地下水位的突然下降,会对相邻建筑产生影响,引发变形或者是造成地面沉降等,所以在建筑工程施工前进行岩土勘察、水位地质勘测非常重要。在岩土工程的勘察和施工中,水位地质的勘察发挥着重要的作用,水文与岩体两者是相互作用、相互影响的关系,对建筑物的稳定性和耐久性均会产生较大的影响,所以在岩土工程勘察中,水文地质勘察工作需要得到重视并加强,为建筑工程的施工,提供可靠的水文地质资料,进而减少水文地质对岩土工程产生的危害。 2岩土工程勘察中水文地质的应用 水文地质是岩土工程勘察中需要面对的一个实际性的问题,因为水文地质与岩土工程有着密切的关系,某些地方的水文地质又较为复杂,在没有对水文地质有一个详细的了解下,进行岩土工程施工,则会引发一些水文地质问题,影响工程的正常施工,为了保证工程施工的安全性和稳定性,并对水文地质灾害进行预防,需要在岩土工程勘察中加入水文地质的勘察,并加强勘察和监督管理。在岩土工程施工中,影响其施工安全性和稳定性的水文地质因素有,地下水文的类型、地下水位、地下水位的变动幅度等,为了提高岩土工程的勘测质量,降低地下水文地质对其产生的危害,需要在岩土工程勘察中加入地下水文地质的勘察。水文地质的勘察内容有: 2.1自然地理条件的勘察 岩土工程的勘察工作为岩土工程、建筑工程的施工,提供了良好的岩土数据,进行水文地质的勘察,可以为岩土工程和建筑工程的安全施工,提供可靠的水文勘察依据。所以需要在岩土工程勘察中,应用水文地质勘察。水文地质勘察中包含很多内容,自然地理条件的勘察是其中的组成部分,自然地理条件的勘察需要包含的内容有地下水文特征、地形地貌。水文特征主要是指工程建设地区的气候,湿度、热量等,而地形地貌则是工程施工场所周围的水系、平原等的特征,地形是否开阔、地貌是否受到了侵蚀等。 2.2地质条件的勘察 在岩土工程、建筑工程的施工中,地质条件非常重要,其影响工程地基施工建设的质量,还影响着地面上建筑结构的安全性、耐久性等,所以需要对地质条件进行勘测。岩土工程勘测中水文地质的地质条件勘察,主要是对工程建设所在区域的地质构造特征、基底构造、地层岩性、构造运动等进行勘测,为岩土工程的施工提供地质勘测数据支持。 2.3地下水位勘察 在岩土工程、建筑工程等施工中,地下水位对地基施工、地上建筑物的安全性均会产生影响,地下水位的变化,会造成建筑物、地基出现下沉、变形等,所以在施工前,对地下水位进行勘测,有重要的意义。地下水位的勘测需要对近3~5年的最高水位、最低水位、水位变化等进行勘测。同时还要对地下水的排泄条件、地表水与地下水的补排水关系等,对地下水位产生的影响进行勘测分析。因为地下水位对岩土工程会产生较大的影响,所以在岩土工程勘察中,地下水位的勘察工作是重点内容。 2.4隔水层、含水层的勘察 在岩土工程勘测中水文地质的勘察包含了很多的内容,除了以上这些需要勘察之外,隔水层、含水层的情况也需要进行勘察。隔水层和含水层的地下水类型、地下水流向、水位、变化幅度等,都需要进行勘察,其中主要对含水层的厚度、深度、分布进行勘察,还可以通过现场地层渗透系数等水文地质参数,对岩土工程的地下隔水层、含水层进行勘察,进而判断水文地质对建筑材料产生的腐蚀程度进行判断。水文地质在岩土工程施工中发挥着重要的作用,准确地勘察出地下水文地质,可以为岩土工程的施工提供一个有效的水文地质参数依据,还可以保证岩土工程、建筑工程施工的安全性和稳定性,所以在岩土工程勘察中,水文地质的应用在提高岩土工程勘察质量中,有重要的意义。 3结语 在经济的快速发展下,建筑行业取得了显著的发展成绩,然而在建筑行业发展的过程中,各种各样的建筑问题不断产生,沉陷、下降、变形等,这些建筑工程出现的问题与岩土、水文地质有着密切的联系。水位地质在现代建筑工程中的作用越来越重要,在岩土工程勘察中,水文地质发挥着关键性的作用,所以在岩土工程勘察中,加强水文地质的应用,可以为岩土工程的稳定、安全提供水文地质依据,提高岩土工程的勘察质量。 作者:祝凤春杨晓飞单位:山东省物化探勘查院 工程勘察论文:岩土工程勘察中的水文地质论文 一、岩土水理的性质 岩土水理性质也是岩土工程勘察工作中的需要勘察测量的重要内容。岩土水理性质指的是地下水和岩土相互作用表现出来的性质。在自然界当中地下水的赋存形式主要有结合水、毛细管水和重力水三种。岩土的主要的水理性质判定岩土水理性质的办法有五种,包括软化、透水、崩解、给水、胀缩。在实际测量岩土水理性质的时候根据不同的情况采用不同的方法。在这五种方法里面软化性是使用的比较多的一种。软化就是指岩土主体在浸水之后,力学强度会出现下降的特性,在工程当中我们用软化系数来表示这个特性的强弱,这种特性可以判断岩石是不是耐风化、抗水侵。胀缩性是指岩土主体在吸水之后体积会变大,失水后体积会相应的减小的特性,岩土的胀缩性的起因是在岩土的颗粒表面有一层结合水膜,这层水膜吸水会变厚,失水会变薄。岩土的这种特性决定了岩土工程是比较容易出现裂缝还是不容易出现裂缝。 二、地下水可能引起的岩土工程的主要危害 地下水之所以能够引起岩土工程出现问题主要是因为地下水会出现不稳定的水位变化以及地下水的水动压力以及地下水对于建筑物的腐蚀这三个方面,其中前两个方面是最为主要的两个方面。地下水的水位变化主要有三种形式,一种是地下水的水位上升,一种是地下水的水位下降,另外一种是地下水的水位频繁变化,不断地上升和下降。如果地下水的水位只是在小范围内出现波动一般不会对岩土工程造成很大的影响,但是一旦浮动范围过大,则非常容易影响岩土工程的施工和使用。地下水位频繁的升降波动对岩土共程可能造成的危害主要有:能引起建筑物的破坏和膨胀性岩土胀缩变形。地下水动压力作用对岩土工程造成的危害上要原因是自然原因或者人为工程活动改变了地下水的天然动力平衡条件,在移动水压动力力作用下。引起岩土的渗透变形,造成流砂,管涌。基坑突涌等一些非常严重的、带有毁灭性的工程危害,造成安全隐患影响工程的质量。 1.地下水的水位下降可能引起的岩土工程的危害现如今,地下水的水位降低大多是由于人为因素,比如说人类为了某些商业原因会集中大量的抽取地下水、在采矿的时候可能出现矿床疏干、还有就是在河流的上游筑坝、修建水库等水利工程会截夺下游的地下水补给等等。地下水的水位过分下降,可能会导致地裂、地面沉降、地面塌陷等许多严重的地质灾害以及地下水源桔竭、水质恶化等恶劣的、不可修复的环境问题,这些后果无论是对岩土体、建筑物的稳定还是人类自身的居住环境都会造成很大威胁。 2.地下水的水位上升可能引起的岩土工程危害能够引起地下水的水位上升的原因有很多种,最主要的是地质因素就是地下含水层的结构变化。另外像气象因素比如说降水变化,气温变化都有可能导致地下水位的上升。还有一些人为因素比如说灌溉、施工也有可能造成地下水位的上升。地下水位上升会造成土地的沼泽化、盐碱化,导致地下水对建筑物的腐蚀性增强。地下水位上升还可能导致岩石层出现滑移和崩塌等地质灾害。 3.地下水水位的频繁升降可能对岩土工程造成的危害地下水水位的升降变化能够造成膨胀性的岩土因为膨胀系数不同,吸水多少不同产生不均匀的胀缩变形,当地下水的水位升降比较频繁的时候,不仅会导致岩士的膨胀收缩变形不断的往复出现,而且会导敛岩土的膨胀收缩幅度不断地加大,久而久之会导致地裂引起建筑物特别是质量不大的轻型建筑物的破坏。地下水水位的升降变动带内可能出现的情况就是由于地下水的水位变动过快,土层中的胶结物比如铁、铝等主要的成分会被水带走,土层一旦失去了胶结物就会出现土质变松、含水量增大、孔隙增大等问题,给岩土工程的基础选择、处理带来很多不必要的麻烦。 4.水文地质勘察在岩土工程勘察中的评价岩土工程的勘察中涉及的基本理论主要包括土力学的一些基本知识以及一些主要的工程地质理论等。岩土工程问题的解决实际上就是在理论知识的指导之下,岩土工程的操作人员利用自己的工作经验结合实际的工作情况来建立合适的模型,进行试验得到相关参数,进而判断的一个解决问题的过程。 三、结语 水文地质问题是在岩土工程勘察工作当中非常重要的一个问题,也是我们国家工程建设在实际工作当中做的还不够好的地方。在具体的岩土工程当中需要因地制宜的进行水文地质的勘察工作。严格依照操作规范和建设规则来进行水文地质勘查工作。提供有效的方法,采用合理的手段和科学的技术来处理岩土工程勘察工作中的水文地质问题。 作者:梁娟娥单位:天津市地质工程勘察院 工程勘察论文:工程勘察中计算机技术论文 (一)计算机技术推动了工程勘察手段的进步 工程勘察各个专业基本上是边缘学科,她的发展离不开其它学科的发展,而计算机技术对其发展起到了不可忽视作用,这可以从工程勘察的仪器、机具发展明显看出。 1、测量专业 测量仪器,七十年代无论是经纬仪还是水准仪大都是光机型,八十年展到光电型。电子经纬仪、工程测量机助制图数据处理系统等等都采用电子计算机技术,促进了数据采集、处理、制图的自动化。随着空间技术的发展、全球卫星定位系统的问世,使测绘工作步入了“实时测绘”时代。全球定位系统是美国国防部主持开发的第二代卫星导航系统,可以说该定位系统是目前将计算机技术和空间技术应用到测绘工作中的顶峰。 2、摄影测量专业 摄影测量专业的仪器设备由七十年代的模拟型发展到八十年代的解析型,从加密到制图都采用了计算机技术。特别是遥感技术的发展,由于遥感图象使用不同电磁波谱区,扩大了视野范围,反映更多的地物性质和特征。如红外图象所反映的温差影象是普通象片所没有的,而遥感图象的信息解译其中就有了电子计算机解译方法,比如符号图象,微波数码图象的解译。再比如实时摄影测量(简写为RTP)是以1/30~1/25秒为周期的非接触性三维测量技术。固态摄像机(CCD相机)、数字图像处理技术和微型计算机技术的飞速发展,使视觉系统、人工智能等成为现实,从而将近景摄影测量推进到实时测量的全新领域。 3、工程地质专业 工程地质专业机具、仪器由七十年代的机械型发展到八十年代的机电型。土的动力特性参数——动模量和阻尼比至少要受动应变和约束力的强烈影响,因此在土动力试验仪器的设计中须考虑能够反映这些影响因素。早就由相应传感器所取代,量测的电信号经过运算放大器,提高信/噪比,再经过滤波器消除高频干扰信号,最后由模/数转换器把模拟量转换为数字量进入计算机,通过以硬件形式固化在只读存贮器ROM中的程序进行计算,由打印机输出实验成果。象这样将单板计算机用于三轴剪切试验自动数据采集的还有高压固结试验、压缩试验、直接剪切试验、静力触探、旁压仪原位测试等。 (二)计算机技术提高了工程勘察评价水平 工程勘察是为工程设计提供第一性资料的,从数据采集到数据处理以及成果提交所涉及的数据量是比较大的,手工处理费时费力,影响了勘察周期。计算机技术的应用使工程勘察数据计算处理与评价水平上了个新台阶。 1、测量专业 测量专业利用计算机进行科学运算的有前方交会计算、后方交会计算、导线计算、水准计算以及三角网、测边网、边角网、导线网、水准网的平差计算。侯伯男东北石油大学地球科学学院资源勘察工程2011级 2、航测专业 用计算机进行空中三角测量,使函数模型从近似的航带法平差发展到独立模型平差,发展到从严密的以共线方程出发的严格光束法平差;从单一的摄影测量观测值平差发展到非摄影测量观测值(如大地测量的原始观测值:角度、距离、高差等)的联合平差;从单一的考虑偶然误差发展到补偿系统误差直至发现并改正粗差。进而使摄影测量的定位精度提高几乎几十倍。 3、地下水资源计算与评价 对于大型的地下水取水源地的水资源评价,需要全面考虑含水层的补给、迳流与排泄条件及地下水的动态特点,最后给出地下水开采期的水量或水位动态变化预测值。比如:大庆油田供水公司水文地质队对大庆油田西部地区地下水资源评价,通过分析该区水文地质条件,建立了含水层的数学模型,采用有限单元法编程上机运算,拟合了八个时段的水位、水量资料,并根据实测资料调参,准确地反映了地下水动态变化的实际规律。并且选择了三个预报方案,从不同角度预报开采区地下水开发前景,确定目前开采区的最佳开采量50×10t4/d除此之外不少单位利用计算机采用层次分析法选择城市水资源系统管理方案;在非越流承压含水层中进行定流量的抽水实验,利用计算机求泰斯系数等等。 4、工程地质专业和城市地质环境质量评价 工程地质专业科学运算主要是土试样分析计算,岩土参数的统计,各种原位测试数据处理,拟建建(构)筑物的沉降计算,场地的地震危险性分析等等。环境工程地质工作一个重要问题就是对地质环境受人类活动与作用使环境变异后的环境质量等级及可承受能力给出评价。实现这个评价要运用数理统计类、模糊数学类、决策分析类等数学模型,靠电子计算机技术与处理方法来完成。 (三)计算机技术变革了工程勘察成图方法 计算机除了能进行科学运算和数据处理之外,还能够绘制各种图件,它是通过A/D转换和D/A转换而完成的。以测绘专业成图过程来说,利用电子速测仪(或全站型仪器)野外采集数据或者利用数字化仪在原地形图上采集数据,经过计算机计算,在CRT上显示基本图形,通过人机对话编辑,按采集数据编码确定地物、地貌符号线性种类,调用按规范生成的图形符号库及汉字注记,最后由绘图仪输出,实现了机助制图,出两种产品即数字化图和线划图。国内在机助制图方面起步较早且自成体系的上海市测绘院、北京市测绘院等单位在这方面发展很快。 (四)计算机技术实现了工程勘察资料管理现代化 工程勘察成果资料大都为永久性档案资料,保存年限起码五十年以上,这是由于工程勘察成果资料是人们认识自然的记录写实。随着工程勘察手段的发展,认识自然的广度和深度不断增加,后来的认识水平提高离不开前面认识的成果。所以工程勘察成果资料管理是一项非常重要的工作。大多数单位还沿用传统的管理方法即底图、兰图、印刷图都在资料出版室或档案室存放。由于工程勘察资料逐年递增,就会给资料管理和开发利用这些资料带来一系列的问题。比如资料的增多,不断的扩大存放空间;对资料的开发查询利用费时费力;长期以来资料的防火、防腐问题随着资料的增加也日益突出;日常管理工程量不断加大;资料分析总结也比较困难;不能满足计算机辅助设计的各专业对工程勘察资料共享问题。因此国内不少工程勘察单位开始利用计算机管理资料。总之,从上面所述不难看出计算机技术在工程勘察中的应用使得整个勘察工作发生了十分巨大的发展与变化。 作者:侯伯男单位:东北石油大学地球科学学院资源勘察工程2011级 工程勘察论文:工程勘察单位财务管理论文 一、地质工程勘察单位现有财务管理制度不适应深化改革后的企业发展 地质工程勘察单位是地质勘查单位的一个经济实体,按理说也应该采用事业单位体制的财务管理与核算模式。但实际上,为了适应市场和企业化管理需求,针对目前市场上存在的这些非主业经营实体,地质勘察单位在充分保留事业单位会计制度,也没有打破事业单位性质的前提下实施了企业会计核算制度和企业财务管理制度,最终导致地质勘察单位财务管理存在两种制度,对地勘单位的各项财务核算带来很多麻烦。 二、地质工程勘察单位整体财务人员素质偏低,影响了单位财务管理水平的提升 为适应转型需要,地质勘察单位近几年也在不断强化会计队伍建设,取得了一定效果,但整体素质与实际需要仍存在差距。地勘单位是事业单位,财务专业也非主体专业,财务人员的引进与培养也没有得到高度重视,从业人员半道出家、非科班出身较多,不管是专业水平、学习能力还是职业道德方面都与实际需要有所偏差,严重影响了单位财务管理水平的提升。 三、创新地质工程勘察单位财务管理,实现财务管理的中心地位 地勘单位发展到今天已是事业单位与企业的并存体,它的发展既要体现收益性,还要体现公益性,财务管理工作也要二者兼顾,实现社会效益与经济效益的最大化,可以从以下方面实现地勘单位财务管理工作创新。 1.加强组织领导、强化责任意识 领导班子要高度重视财务管理工作,建立健全财务管理责任制。单位主要负责人要切实履行《会计法》所赋予的会计工作第一责任人的职责,对本单位的会计工作和会计资料的真实性、完整性负主要领导责任。分管财务工作的领导要对本单位的财务工作负分管责任。领导班子其他成员也要对分管工作领域中资金使用和管理承担责任。财务部门也应根据履行职责情况承担相应责任。要建立健全财务管理决策与监督机制,单位重大经济事项要集体研究决定,并形成文字纪要。 2.树立现代财务管理意识,建立与现代企业制度相适应的财务管理模式 转变财务管理观念,树立现代化财务管理的企业发展战略管理理念。地勘单位经历了从计划经济到市场经济的变革,很多观念和管理理念都发生了变化,为促进地勘单位财务管理工作的顺利开展,提高单位经济效益和综合效益,必须牢牢树立现代化财务管理的企业发展战略管理理念。还要树立现代财务管理意识,建立与现代企业制度相适应的财务管理模式。地勘单位应根据自身情况,选择结构层级,充分利用内部资源,降低成本,合理配置与有效使用企业资本资源,提高财务管理效率,为企业创造价值并实现价值,还要加强对财务风险的防范意识,了解经营中的财务风险并加以控制,建立完整的风险控制机制,减少企业损失,保证资金安全。 3.进一步强化财务队伍建设,提高财务管理水平 地质勘察单位想要提高财务管理水平离不开优秀的财务专业人员,可以从以下几方面着手提高会计人员水平:一是财务人员要根据当下形势和要求不断学习更新专业知识和业务知识;二除加强专业知识和先进工作方法学习外,还要加强财务管理工作相关知识的学习和掌握,以更加有效的执行账务管理相关制度;三是根据市场经济发展和改革需求拓展财务管理内容、方法和手段,增强风险决策能力;四是建立健全各项内控制度,以规范化、科学化的财务基础工作,保证其单位经营管理中发挥应有的作用;五是创新管理模式,实现地勘单位财务管理信息化,加大财务信息监管力度,以确保财务管理目标与政策的贯彻落实。 4.强化地质勘察单位资金管理 地质工程勘察单位企业管理以财务管理为中心,财务管理又以资金管理为中心,企业在资金管理中必须要合理使用资金,充分考虑资金的使用效益和机会成本。应当加强资金营运的过程管理,统筹协调内部各机构的资金需求,切实做好资金在提供劳务各环节的综合平衡,全面提升资金营运效率。严格按照预算要求组织协调资金调度,确保资金及时收付,实现资金的合理占用和营运的良性循环,严禁资金体外循环。定期组织召开资金调度会,检查资金安全,对资金预算执行情况进行综合分析,发现异常情况,及时采取措施妥善处理,避免资金冗余或资金链断裂。加强对营运资金的会计系统控制,严格规范资金的收支条件、程序和审批权限。办理资金业务时,应当遵守现金和银行存款管理的有关规定,不得由一人办理货币资金全过程业务,严禁将办理资金业务的相关印章和票据集中一人保管。对单位资金要实时监控,集中调控,全局统筹安排,保证资金的合理运行。与此同时还要注重资金回收,提高资金周转率,杜绝垫资、交付“保证金”、拖欠工程款等问题,财务部门需要适度控制,适时安排,认真及时清理应收账款,避免资金的无效占用,减少沉淀积压资金。 5.加强对备用金的管理 要切实加强地质工程勘察单位备用金的监督管理,按照生产任务情况合理确定备用金借用额度,切实规范备用金的借出、使用和清理手续,严控备用金使用过程中的资金风险,认真执行外业生产备用金管理规定,坚决杜绝侵占、挪用或私自改变备用金用途的行为。 市场经济体制下,地质工程勘察单位要提高财务管理水平,就要创新财务管理模式,确立以财务管理为中心的现代企业管理体制机制,全体财务人员共同配合努力,从而做好财务管理工作,不断提高单位经济效益和社会效益。 作者:李银亮单位:河南省地矿局第二地质勘查院 工程勘察论文:岩土工程勘察措施论文 摘要:本文仅就岩土工程勘察存在的问题进行分析,并提出相应的措施,旨在提高岩土工程勘察的质量,为地基处理和施工提供准确、详细的工程地质资料和技术参数。 关键词:岩土工程勘察措施手段 引言 岩土工程勘察在快速的发展过程中,不论是在体制还是在勘察方法、计算机辅助软件、勘察报告编制等各方面工作都有了长足的进步,并且还在在不断优化中。岩土工程勘察工作研究的主要对象是地基和基础以及地下工程的关系。由于地基土是因地而异的,在接受一项岩土工程勘察任务时,必须明确该工程的主要技术矛盾是什么,需要解决哪些主要技术间题。在对设计意图和设计要求以及建筑物荷载情况了如指掌的情况下,在岩土工程勘察实施过程中,根据工程的具体情况,就基础及地下工程的设计、施工过程中可能遇到的问题,给以充分的论证和分析,最终提出经济合理、技术可行的解决方案。只有这样,岩土工程勘察才能提高勘察成果质量,才能有较大的市场。 一、岩土工程勘察的方法 1.1工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。 1.2勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备,耗费人力、物力较多,有些勘探工程施工周期又较长,而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点,布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据,切避盲目性和随意性。 1.3原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试的优点是试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好。试验周期较短,效率高尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是试验时的应力路径难以控制、边界条件也较复杂有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是试验条件比较容易控制边界条件明确,应力应变条件可以控制等入可以大量取样。 1.4现场检验与监侧。现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监朋则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,井以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。 二、岩土工程勘察常见的问题 2.1勘察质量不高。目前许多勘察单位已实行企业化,由原来的行政拨款改为自负盈亏,勘察任务也由原来的上级下达改为单位自找。于是,有的勘察单位为了眼前利益,放松了对勘察质量的管理,造成勘察成果质量下降。主要表现有:第一,由于勘察工作量不足,为了能争取任务,只好压低预算价,但又要利润,就减少工作量,该做的项目不做或者少做;其次,是钻探、测试及取样不符合规范要求,现场勘察时,为了抢速度,钻探取样不执行规范,往往是2~3m才提一次钻,结果往往造成分层位置不准确,或漏掉一些特殊的地质现象,如薄的软弱透镜体,小裂隙等。此外取样时,有的不用取样器,而直接从岩芯管中取原状土样。更有甚的是个别单位原位测试时,现场只做少量几个,其余的照此编造了事。 2.2勘察纲要编制不完整。部分单位勘察纲要内容不完整,甚至未经审核审定就施工。也没有勘探点平面布置图。个别单位甚至无勘察纲要。责任人签名或仪器编号填写不全。如室内土工试验、野外施工记录、静探试验记录缺责任者签名及试验日期,缺乏可追溯性,部分漏签、部分自动记录静探数据无责任人签名。不少单位对勘察原始资料的校审未真正落到实处少数单位原始资料归档制度不完善,有的原始资料缺失。 2.3忽视生态环境的论证。一些勘察单位对岩土工程设计、施工论证不足,其结果是导致灾难性后果。如建筑场地四面紧邻高层建筑物或马路,对于这种建筑场地,岩土工程勘察时,除了按高层建筑岩土工程勘察规定的一般要求进行外,还应重点论证工程施工及运营时对周围环境的影响,但勘察报告中常常忽略这方面的工作,致使无法满足岩土工程施工及设计的要求。基坑开挖时使用的很多技术手段很难取得预期效果,反而造成很大的经济损失。 三、强化岩土工程勘察的措施 3.1严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。不按原则办事,必然会受到自然规律的惩罚。一方面必须仰仗政府主管部门按国家的法律、法规,对项目招投标和实施过程中的行为主体进行全面有效的监督管理,另一方面应积极推行工程监理全程化,采用事前、事中、事后控制相结合的方法,最大限度地避免不当行为的发生,保证勘察质量和投资效益最大化。 3.2严格市场准入、尽快实施注册土木工程师制度,加强相关人员培训经过近年勘察设计资质换证,对勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范市场起到了一定的作用。但应该清醒地看到,我国的勘察资质门槛很低,尤其是打破行业壁垒后不同行业间的衔接过渡尚未完成,以高级工程师的数量来衡量技术水平不能如实反映勘察企业的技术实力。建议尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资质双重控制来规范勘察市场、促进勘察技术水平的提高。 3.3加强勘察设计单位的质量认证,健全质量管理ISO9001∶2000质量管理体系确立了以过程模式作为标准的结构。勘察设计企业应通过有效应量管理体系的要求,运用过程方法,采用PDCA循环进行岩土工程勘察的实施和管理,持续改进。提高勘察设计的能力,增加顾客的满意程度。 3.4采用先进的岩土工程勘察技术在岩土工程勘测中,为了避免勘探点布置的随意性,可使用克里格法。在岩土工程分析评价中,为提高精确度,可使用多道瞬态面波勘探技术和高密度点法。岩土工程勘测中,为了准确确定地基承载力特征值,可使用回归分析。岩土工程勘测资料的整理中,为了保证成果的正确性,应使用计算机进行处理。 工程勘察论文:工程勘察技术分析论文 1.勘察专业新技术在实践中的具体应用: 随着建设项目规模的增大,面对的工程地质问题越来越复杂且极具挑战性。经过不断探索、实践和提高,我们在诸多领域具备了很强的技术实力,如:工程岩质高边坡的工程地质勘察研究、高坝大库场地的工程地质勘察研究、大型地下洞室群的工程地质勘察研究、喀斯特地区水文地质勘察研究、高地震烈度地区高坝大库水库诱发地震监测预警系统研究等领域。地质分析的手段和方法也得到不断发展。 1.1.我国工程地质研究部门引进和开发实用软件。引进边坡稳定计算程序用于滑坡、塌岸稳定分析,提高勘察成果的定量化判识水平;引进开发了勘探图件、地质剖面制作程序及三维成像技术,开发并进一步完善“工程地质软件包程序”,较好地解决了钻孔成图中的很多难题,也为地质平面及剖面图的绘制起到了较好的辅助设计作用,取得了较好的效果。 1.2.结合工程实践研究和开发新技术。我国工程地质研究部门开发边坡斜面摄影成像技术用于工程实践,提高了地质编录工作效率,获得了大量的工程地质数字信息;开发水电站枢纽区工程地质三维可视化建模与分析研究系统,已应用于生产之中。 1.3.积极引进并应用新的地质勘察和分析手段。在水电站勘察过程中,根据地质分析的需要,在右岸构造软弱岩带勘察中,使用了地震波CT测试技术;采用模型洞原位变形观测分析地下洞室稳定性;在右岸构造软弱岩带稳定性分析、左岸地下洞室围岩稳定性分析及溢洪道边坡稳定性分析均采用了目前比较先进的三维弹塑性有限法分析和三维流形元分析方法,为稳定性评价和工程施工设计提供了可靠的基础资料和参考依据。 1.4.其他新方法新技术的引进和应用。地下洞室围岩分类、坝基岩体质量分类、边坡岩体质量分类、边坡稳定分析、岩体弹塑性理论、地质力学模型、岩(土)体物理力学性试验方法的发展应用;电脑与工程地质软件包的开发应用;勘测手段及钻进取芯技术的提高、物探各种测试手段的广泛应用强有力地促进了工程地质勘察中获取工程地质资料周期的缩短和工程地质条件快速分析评价;充分利用网络技术,进一步提高了地质专业劳动生产率。 近几年,我国从生产需要出发,新技术新工艺得到很好地推广应用:选取适合各类地层(的金刚石钻头,提高钻进效率,降低生产成本;继续完善大坝灌浆变形观测和抬动观测技术,确保坝体安全和工程质量满足要求;在河床冲积层勘探中,采用了SM胶取芯技术,保证了试验样品的原始状态,为冲积层特性研究提供了真实可靠的材料。.5水文勘测开发的电波流速仪,在电站简易测流中投入使用,达到了预期的效果。近年,又开发出水情自动测报系统,现已逐步应用于大型水电站的测报中;为改善以往在水情测报中一直采用的点测量及测流时间过长等问题,水文勘测技术人员正着手对声学“多普勒剖面流速仪(简称ADCD)”技术进行论证和调研,并逐步将此技术运用在对西部山区性河流的水情预报中,计划通过不断实践和探索,最终实现水情的“瞬时”测量预报。 1.6工程物探在水电站开展了大范围的河床冲积层地震波探测;应用声波垂直反射波法、声波CT法及红外线热成像三种相结合的方法,准确地探测到了坝体面板脱空等工程质量问题;在多项水利工程和多个水电站勘察中,应用高密度电法勘探方法,解决了水库漏水问题和断层构造发育范围及深厚覆盖层地质问题,且成效显著。研究并应用“隧洞施工监控量测一体化”,“坝基岩体质量测试的空间分析”,“数字式全景钻孔摄像系统”,“堆积体的综合物理探测技术”,“大坝面板脱空综合物理探测技术”,“小波变换在水电工程地球物理中的应用”等新方法新技术,拓展了物探的应用领域,提高了物探的探测精度。 2.勘察专题研究成果应用 2.1大型水库库岸稳定工程地质勘察成果应用20世纪80年代以来,采用了航空遥感技术与实地验证相结合的方法,相继对一批大型水电站进行了库岸稳定性研究,为快速、高质量地评价库岸稳定性及其他水库工程地质问题发挥了良好的作用。形成了一套较完整的勘察、研究、评价、预测水库区天然状况和蓄水运行条件下库岸稳定性问题的思路和工作方法,包括岸坡类型划分及其变形破坏机制、库岸再造及滑坡稳定性分析评价及预测、岸坡失稳及水库诱发地震灾害调查与分析预测、移民安置选点与处理措施建议等。该项目成果在后来开工建设的大、中型水电工程水库库岸稳定性地质调查中得到广泛应用,提高了水库库岸稳定与移(居)民点调查地质工作效率及成果质量。 2.2大坝面板脱空无损探测研究与应用“大坝面板脱空无损探测研究与应用”是通过试验比较论证提出了采用3种物探方法(声波垂直反射法、远红外热成像法、地质雷达法)进行综合评价的方法。为消除大坝病害,采取相应的处理措施,提高大坝的安全性提供了重要的依据。与传统的单一物探方法相比,本项研究成果具有多种方法互为验证、利用了不同的物性差异特征﹑探测成果准确可靠的优点。大坝面板脱空的处理质量,节约了处理成本,而且具有广阔的推广应用前景,具有较高的经济效益和社会效益。 2.3采用EH4进行深厚堆积体厚度探测应用该方法测量深度大,野外劳动强度小,生产效率高,现场测量直接成像,能十分清楚地辨别地下二度体的异常。该项新技术即EH4电导率成像探测非常实用。而该方法不受这些因素影响,较准确地探测出了堆积体厚度。研究成果及时运用于工程中,减少了工程量,节约了工程投资,节省了时间,经济效益显著。 2.4软弱岩带的工程地质特性研究成果应用:对坝址右岸构造软弱岩带的分布范围和工程地质特性进行了大量有针对性的勘探以及室内和现场试验工作,并完成了现场高压固结灌浆试验和现场渗透变形试验,针对软弱岩带的工程特性、成因进行了系统的分析论证,对工程适宜性进行了分析评价,并提出了切实可行的基础处理措施。该专题成果为可行性研究的经济技术分析论证提供了坚实的基础,对国内外同类工程的地质勘察和设计工作具有很好的参考价值。.5“深挖高边坡快速地质编录成图技术”在高陡边坡地质资料收集应用中取得了较好的效果。引进该项技术用于水电站具有针对性强、收效高、安全快速等良好作用。该技术运用摄影测量的原理,通过计算机软件技术,完成高陡边坡影像的正射、线画图的生成,从而完成了地质编录工作。其技术特点:①在地质编录生产中高效、实时;②减少现场工作量,提高工作效率;③利用无站标测量技术和手段可完成传统方法无法完成的任务;④高边坡计算机快速编录成图还可以不断地积累边坡数字化的编录数据,为以后建立工程地质数据库提供良好的数据源。该技术在小湾主体工程边坡及坝基开挖中均有应用,可实现安全、高效、准确地进行地质编录,通过软件功能还可在图像上对地质现象进行较精确的定位,这是传统的地质编录所难以做到的。 3.今后工程勘察技术在实践中应用的总体思路 近几年来,我国在高边坡系统排水、锚索加固、复合支护、变形监测、标准化与动态设计方面有所创新和突破,网络技术、数据库技术、数字可视化技术、地理信息技术等不断地被应用到勘察各专业,取得了一定的效果。在计算机建设上已实现局域网共享资源;基本实现计算机辅助工程勘察,达到信息化初始阶段目标;由于工程勘察专业具有多样性、复杂性、随机性和数据海量性等特点,信息化水平还有待进一步提高。要密切关注、跟踪、研究国内一流的工程勘察企业的技术水平和发展动态,通过加强行业协作及与国内高校、科研院所的密切合作,在引进、消化、吸收国内外先进技术的基础上,进行技术创新。今后技术发展总体思路如下:(1)注重研究复杂坝基、高边坡及大型地下洞室群岩体(围岩)稳定性量化分析及三维地质数字模型软件与三维成像技术,并对复杂岩体(包括软弱蚀变岩体、大型松散堆积体、卸荷松动岩体、高地应力区岩体)成因机制、工程地质性状、工程适应性进行科学试验研究;同时开展区域构造地质科学研究及对水电工程开发、建设的影响。(2)重点研究水电水利工程地质综合勘察技术,开展岩土工程和环境工程地质方面的研究并向深度拓展;开展地质灾害勘察、防治与治理,地质灾害险性评估方面的实践与研究。(3)完善和提高目前使用的常规物探方法,使其应用技术水平达到或超过本行业平均水平,积极开展新技术、新方法的引进应用工作,结合目前物探应用技术的发展情况,对新技术、新方法进行重点研究。(4)广泛应用全站型自动速测仪、全球卫星定位系统(GPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)于水利水电工程建设;在野外数据采集、处理、存储、提供等方面逐步完善计算机技术在测绘领域的应用,以提高全数字摄影测量及全野外数字成图的精度和速度,增加测绘产品的多样化,满足市场需求。(5)积极配合新的钻探规程、抽水试验规程、压水试验规程的贯彻实施。对勘探设备和试验工器具进行重新整合,尽快开展“自由震荡法”抽水试验的研究工作,研制小口径双管钻具轴承储油密封系统,并研究特殊岩体取芯技术。(6)开发先进的水情自动测报软硬件技术,自主开发改装一些较先进适用的水文测验仪器,特别是泥沙采样器。加快水文数据库的建设。 摘要:工程勘察在工程建设中具有重要的作用,如何积极采用新技术、新方法和新工艺,创新发展模式,提高勘察技术水平,缩短勘测周期,是工程勘察行业面临的共同问题。为此,本文对近年来工程勘察新技术在实践应用中的情况进行了介绍。 关键词:工程勘察新技术工程建设 工程勘察是调查研究拟建工程场地的地形、地质环境特征及其与工程建设相关关系的综合应用的活动。它为工程建筑物的规划、设计、施工和使用提供地质资料和依据,是设计的基础环节。工程勘察技术包括工程地质勘察、工程物探检测、工程勘探、工程测绘、水文勘测及试验与监测技术等。随着国家“西部大开发”及“西电东送”战略的实施,工程勘察工作面临前所未有的大好形势,对工程勘察工作的要求也不断提高。各专业由于技术装备逐步改善,注重引进、开发和推广应用新技术和新工艺,并不断开拓市场,除了常规的水电河流规划、前期工程勘察及施工地质工作以外,还不断向市政工程、公路工程、工业与民用建筑、水利工程、新能源工程及国外工程拓展,技术手段也趋于多样化,勘察技术水平得到了较大提高。 结语:工程勘探新技术在实践中的推广应用大大提高了勘察技术水平和工作效率,勘察产品也得到了业主的信任和好评,工程勘察新技术的引进和应用、勘察专题的研究与应用使勘察技术水平得到了飞速提高,不但使勘测周期缩短、成本降低、准确性提高;同时拓宽了勘察技术的应用领域,解决了工程中许多技术难题,提高了工程质量。
对于水利工程建设来讲,加强对混凝土检测试验与管理十分重要,其是确保混凝土质量的基础,也是推动水利工程建设工作顺利开展的关键。因此,相关人员需高度重视对混凝土的检测试验与管理,让其存在的效用与价值在水利工程建设中全面地发挥出来,为推动我国水利工程建设持续稳定发展提供有利条件。本文主要分析了水利工程建设中混凝土的检测试验及其管理。 1水利工程中混凝土检测试验工作内容 1.1强度由于建筑业的迅猛发展,混凝土技术得到了空前发展,使之得到了广泛应用。高强度混凝土同常规的混凝土有诸多不同,如验收标准等。参照有关标准,把混凝土的样本制作成较标准的样本构件,完成后期养护工作,进而进行抗拉等测验,并对其性能指标进行探究,参照所得数据进行判断,探究其是否达标。但是此种取样方式只能表现出混凝土的质量情况,具有一定的局限性。 1.2抗压性大部分检测项目的主要内容都包括抗压性,因为混凝土的抗压性决定了水利工程的稳固性与持久性。对混凝土抗压性检测的方法有很多,如回弹法、钻芯法、射钉法等,每种检测方式得出的检测结果会有所不同。在这些抗压检测方法中,其中射钉法和拔出法使用频率较低,而钻芯法属于破损检测法的一种,主要是通过压力机,对样芯进行试压,准确性较强,但该法会损害混凝土。回弹法主要依据混凝土的回弹值,结合测强曲线推算其抗压强度,此法尽管精准度不高,但测试快速,发展较成熟,并且还可以确保水利工程结构不会遭到破坏等优势。 1.3钢筋锈蚀度混凝土的材料属于建设材料中比较优质的,但在实际应用中依然会含有些许问题,如刚性较强、结构不稳等,因此通常情况下会拌用钢筋利用到工程建设中,进一步加强缓凝土整体结构的强度。在对混凝土强度进行检测的时候,一定要把混凝土归为钢筋结构中的检测项目,对于锈蚀度进行判断。如今我国检测钢筋锈蚀度的方法最常见的便是电池电位检测法,利用铜线将钢筋检测仪同钢筋连接起来,依据电压发生的变化,对钢筋的锈蚀度进行判断。 1.4密实性混凝土构件的承重与混凝土密实度有密切关联,混凝土构件承载性不达标,安全事故发生率极高,甚至威胁公众生命安全。在工程质量检测中混凝土密实度检测占主体地位。当前,混凝土密实度检测常用方法有电磁检测法、热图无损检测法、弹性波检测法。热图无损检测法为机械、电子等学术理论的综合体,为新兴检测法。热图无损检测法有较强的灵敏性,并且其检测的效果较佳,可以在混凝土结构元件不受到影响的基础上,分析和检测混凝土的构件内部。此外,还有电磁波检测技术,主要是通过电磁波法对混凝土内部结构进行检测,电磁波会通过反射和变速的形式来检测混凝土存在的缺陷,此种检测方法比较适合利用在内部损害较严重的构件上。而弹性波检测法,其原理为混凝土有缺陷时声波会发生变化。裂纹等内部结构出现问题,会影响到超声波的速度与强度,然后根据声波发生的变化,进而了解其内部结构密实度。 2水利工程中混凝土质量管理措施 2.1原材料管理 2.1.1水泥水泥是混凝土材料中重要的组成部分,水泥和水相融以后形成泥浆,泥浆具有较强的胶结效果。当前水利工程中最常见的水泥有以下几种:中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等。其中,中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的碱量,在制作混凝土构件时其务必要小于应用标准。在混凝土施工以前,需要对水泥进行全面检测和试验,主要通过对水泥进行原材料试验和相容性试验,并且对其凝结时间与安定性进行检测。对于不达标的水泥,杜绝使用。 2.1.2骨料在进行骨料选取的时候,需要结合相关生产标准,对骨料的质量进行检验,必须要经过有关人员批准后才可以进行生产。在选取砂石时,一定要检测试验砂石的含泥量和有机质含量。直径不一的骨料严禁混合应用。 2.1.3掺和剂掺和剂为混凝土中不能缺少的成分之一,它优良性受到了专业人员认可,所以在混凝土中利用较广泛。不但能够加强缓凝土强度和耐久性,还能优化混凝土和易性,它的配比量能够有效调节混凝土凝集实践,并改善混凝土性能。当前,膨胀剂、速凝剂、缓凝剂、复合外加剂等诸多掺合剂在混凝土得到了普遍利用。对于市场内的各类掺合剂,在选取时一定要对其出厂证明进行验证,探究其是否是正规生产厂家生产的。投入生产时对混凝土配比掺量进行严格管理,防止混凝土出现难凝或是裂缝等现象。 2.2混凝土浇筑 混凝土浇筑以前需要对钢筋表面和模板上的残留物进行清理,特别是在新旧混凝土交接的位置。在室外温度≥-10℃的时可以采取暖棚法,对直径≥25mm的钢筋进行加热。在进行浇筑混凝土时,一定要确保浇筑温度≥5℃,然后通过分层连续浇灌的方式对混凝土构件进行施工,并确保浇筑的温度≥10℃,依托设备保证浇筑的每层结构厚度都高于20cm,尽可能防止泌水等情况出现。在实际施工中,需要保证浇筑工作可以一次性完成,最大程度上避免浇筑期间有暂歇或是停滞的情况。如果施工设备出现故障,就会导致混凝土出现冷缝,为了使水利工程施工质量不受到影响,就需要停止浇筑工作,在建设的混凝土达标以后,再通过同基面处理类似的方法对冷缝进行处理,然后再浇筑剩下的混凝土。在入仓浇筑的过程中,可以通过从右到左或是从左到右的形式进行平仓。 2.3调整材料配比 混凝土配比指多种组合材料在一定面积的混凝土中的重量比。配比设计的因素有灰比、砂率等,这些因素与混凝土各项性能密切相关。在对混凝土进行施工时,需对配比进行检验,待达标之后再由有关单位审核与签发配料,之后依据配比投入生产,命令后期禁止改动。对于漏配、错配的混凝土,杜绝入仓。监理人员务必亲自见证原料取样,认真填写取样单,并及时上交给有关检测部门,同混凝土性能相结合列出配合比单,确保满足水利工程实际需求后才能开展搅拌与浇筑等工作。 3结束语 综上所述,混凝土质量检测工作优劣直接决定水利工程的质量,因此需提升混凝土质量检测工作与管理方法,从而使混凝土的施工工艺得以优化,确保水利工程质量。 作者:童伟 单位:甘肃省民乐县水务局
道路工程论文:道路工程勘察论文 1岩土工程要素分析 1.1场地地形地貌和地质构造 对于旧有道路改造的项目,原有的地形地貌与目前是否一致,是要考虑道路建设对原有地形地貌的影响。因为拟建道路的勘察是在道路未建的情况下进行的,当道路建设后,除该地方平坦,道路建设没有挖方和填方外,地形地貌都会有不同程度的变化。但是对于地质构造,在道路使用寿命期的十几年,即便是几十年里,也基本不会有变化。因此对于以前的详细勘察资料应参考采用,同时结合现场情况对地形地貌做适当的调整。 1.2场地地层和水文地质条件 根据地质条件演变规律,道路场地地层是不会有变化的,但不可忽略人为改造的可能。主要通过查找原设计和施工记录,结合现场调查了解是否存在大的挖方和填方问题,特别是高边坡工程的影响,特别注意的是路基和路面的改变,在道路建设过程中,往往会清除表层的杂填土,对于路基部分则通过分层碾压,保证路基的压实度。对于深层地层,如果不存在挖方和填方的,地层是不会有变化的。近些年来,地区气候发生变化,地区降水各年度有所不同,因而地下水位会改变。另外也要调查道路沿线地下水的开采情况,以及影响地下水的补给和排泄条件的变化。应查明地下水变化的原因,预测道路使用期地下水位对拟建道路的影响。除此之外,也应考虑道路沿线工业建设对地下水的污染情况,查看道路结构的腐蚀性情况,分析地下水对道路结构的腐蚀性。 1.3场地岩土物理力学性质 场地岩土物理力学性质是否变化则比较复杂,道路建设之前,道路地层受到外界的影响较小,场地岩土物理力学性质各年变化不大。但在道路建设之后,过往车辆的碾压,改变了岩土力学性质,对于一般的粘土强度状态变硬,对于砂土则变密实,对于软土,由于车辆碾压作用,状态则可能会变的更软。一般情况下,道路建设后,沿线地层3m以内会有不同程度的变化。深层则变化较小,针对这一点,本文将结合工程实例,进一步分析。对于岩土含水量的变化则与地下水位的变化有关,一般地下水位升高,由原来的地下水位以上变为地下水位以下,含水量会增加,反之,含水量会降低。对于粘土处于毛细水能达到的地层,也会有不同程度的变化。 1.4场地稳定性评价和地震效应 对于道路项目,除非道路经过的地方存在地下工程,场地稳定性一般不会有变化。对于一些特殊地区,如存在地下采矿区,会影响地基的稳定性,应重新评定场地的稳定性。在确定场地稳定性之前,应在查看拟建期勘察报告的基础上,对道路沿线进行调查。对于场地的地震效应,应在查看拟建期勘察报告中的测试资料的基础上,调查道路运营期沿线区域是否存在地震液化,发生地震时的不利情况。另外也要考虑拟建建(构)筑物对道路的影响。 1.5岩土工程重点分析评价内容 重视踏勘和资料的收集工作,对所有的岩土工程勘察都非常重要。获取资料能够帮助我们了解现场的实际情况,准确客观的分析和评价。结合现行市政勘察规范可知,道路工程详细勘察阶段重点分析评价的内容包括10条,对于特殊岩土包括6条内容。对于道路路基干湿类型划分发生了变化,评价过程中,在充分考虑表层土含水量变化的基础上,注意两规范的区别。道路工程勘察报告评价应全面,评价结果应合理。岩土工程评价还包括对于岩土分布特征、提供道路设计所需的岩土参数,以及地下水和地表水对工程的不利影响,不良地质作用的分布及其对工程的影响,分析评价高路堤的地基承载力、稳定性,评价挖方路堑段岩土条件、地下水对支护结构的影响等等。对于特殊性岩土,还要根据规范,进行一些特殊的分析评价。对如湿陷性土路基,还应评价路基的湿陷程度;对冻土路基,分析评价融沉(融陷)对道路工程的不利影响;对膨胀土路基,评价膨胀岩土地基的变形特点;对软土路基,预测路基沉降量,分析沉降与时间的关系;对厚层填土路基,评价地基承载力,提供路基沉降计算参数;对于盐渍土,评价其地基的变形特点和对路基、路面、边坡的危害程度,评价盐渍土对工程材料的腐蚀性,提出病害防治措施的建议。这些特殊土,在道路运营期会产生不同程度的变化,如湿陷性土路基经过浸泡后失去湿陷性,软土路基失水后硬化,盐渍土经过改良而失去盐渍性。因此,在评价之前,应在查看拟建期勘察资料的基础上,现场取样和原位测试相结合进行分析。 2勘察工作量 2.1勘察点布置 市政道路一般位于城市区域、为线状勘察范围,其地质勘察的手段、方法与其他建(构)筑物工程勘察有较大区别,因此在确定工作量的时候,应充分考虑工程特点。市政工程勘察规范2012版对勘探点的布设进行了细化,分初步勘察和详细勘察2部分。通过对原94版市政工程勘察规范和2012版规范进行对比,就详细勘察孔的布设情况,分析相同点和不同点。相同点包括:(1)勘探点沿道路中线布置;(2)公交站场和城市的道路与地面可按方格网布置勘探点;(3)每个地貌单元和不同地貌单元交界部位均应布置勘探孔,同时,在微地貌和地层变化较大的地段予以加密。不同点包括:(1)对于沿线的布设,新规范增加一般路基的道路宽度>50m、其他路基形式的道路宽度>30m时,宜在道路两侧交错布置勘探点,当路基岩土条件特别复杂时,应布置横剖面;(2)广场、停车场的勘探孔布设,新规范增加勘探点间距50~100m;(3)详细勘察阶段道路勘探点的间距可根据道路分类、场地和岩土条件的复杂程度确定;(4)增加路堑、陡坡路堤及支挡工程的勘察要求;(5)增加线路通过填埋的沟坑和暗藏的古河道、沟、浜等地段时的勘察要求。从以上对新旧规范勘探点布置要求分析结果可知,在利用旧有勘察资料的时候,应结合新的标准,当确认原有的勘察孔可以利用时,应结合新的标准增加适当的工作量。 2.2勘察点深度确定 了解工程勘察点的深度,首先对新旧市政工程勘察规范进行比较,分析它们之间的相同点和不同点。经过认真比较,新旧规范勘探孔深度的要求相同点包括:(1)对于场地分布有填土、软土和可液化土等不良土层,应适当增加勘探孔深度;(2)勘探孔应钻(挖)入基岩一定深度,查明基岩风化特征;(3)对于高陡坡、高填方路堤,勘察孔深度应满足稳定性和变形评价及地基处理的要求。新旧规范勘探孔深度的要求不同点包括:(1)对于一般路基,旧规范要求达到原地面以下2~3m,而新规范要求达到地面以下5.0m;(2)对于挖方路段,旧规范规定应达到路面设计标高以下2~3m,而新规范规定宜达到路面设计标高以下4m;(3)对陡坡路堤、路堑、支挡工程,新规范的要求更加严格。因此,在了解拟建勘察资料的基础上,结合现场情况确定勘察孔位置和孔深度。 2.3取土(水)样和原位测试 取土样和水样及原位测试的内容为勘察的主要内容,应按照行业规范的要求布置工作量。研究拟建期勘察的时效性,应重点了解这部分内容,当然也是要考虑新旧规范相同点和不同点。经过综合分析和比较,相同点包括:(1)采取土样的竖向间距应按地基的均匀性和代表性确定,在原地面或路面设计标高以下1.5m内,取样间距为0.5m,其下深度可适当放宽;(2)划分路基土类别和路基干湿类型,应进行颗粒分析、天然含水量、液限、塑限试验;(3)对高填路堤和陡坡路堤,需要时对筑填土料进行击实试验。不同点包括:(1)新规范增加软土地区高路堤宜进行固结试验(提供Cv、Ch)、现场十字板剪切试验或室内不固结不排水试验及无侧限抗压强度试验的内容;(2)新规范由“全部勘探点均应采取土试样”改为“一般路基的钻孔均应采取土样,髙路堤、陡坡路堤、路堑、支挡结构采用土试样和进行原位测试勘探孔的数量不应少于勘探孔总数的1/2,控制性勘探孔的比例不应少于勘探孔总数的1/3”;(3)新规范更加细化和明确,避免引起歧义的内容,执行更方便。在了解新旧规范差别的基础上,分析土试样和水试验测试结果可能产生的差异,重点在通过目前的采样试验结果与以前进行对比。对于原位测试的内容,从理论上分析,如果是浅层岩土,会有一定程度的变化,深层岩土则变化不大,应通过试验结果进行比较。在进行原位测试时,应严格按操作规程执行,同时应分析现场可能影响结果的因素。 3工程实例分析 3.1工程概况 某县城城区道路改造工程,现场查看表明,道路破坏严重,50%的路基已经出现翻浆,其余为网裂、沉陷和变形破坏等多种病害。已经严重影响正常的交通运行,因此该县城道路主管部门拟对该道路进行改造建设。因该工程存在路基破坏现象,因此需要进行道路工程勘察。 3.2勘察方法 在研究拟建期的勘察报告之后,我们组织有关勘察技术人员对该工程进行了充分的讨论,同时征求道路设计工程师的意见。大家一致认为对道路路基破坏的部分应重点勘察,而对于路面网裂为主的道路部分,则利用拟建期勘察资料,采用现场调查为主、钻探为辅的方法。查阅拟建期勘察报告,资料显示该场地路基以下的地层为:①粉质粘土层,厚度为1.2~2.1m;②中粗砂层,层厚为1.8~2.6m;③砾砂层,最大揭露厚度5.0m。从测试结果看,②层中粗砂为松散~稍密状态,③层砾砂以中密状态为主。从道路影响深度范围来看,理论分析主要为①层粘土、②层中粗砂,而对于③层砾砂层,对道路运营影响则不大。对于该项目,进行现场标贯测试,共进行24次标贯试验。从试验结果看,②层中粗砂为稍密~中密状态,③层砾砂层为中密状态。中粗砂层的密实性提高,砾砂层提高则不明显。从地层深度范围来看,4.0m以内为主要影响深度范围。对于①层粉质粘土,以路基破坏为主的路段,性质变化较大;而以网裂破坏为主的路段,性质变化不大。因粘性土的影响因素较多,除受到上部荷载的影响外,还受到地下水位、降水以及季节气候影响等等。粘性土性质变化相对复杂,因此需要对大量的试验资料进行分析研究。 4结论 综上所述,通过对市政道路工程改造项目的拟建期和改建期勘察资料从理论角度进行对比分析,同时结合工程实例进行研究,从经济科学合理的角度分析探讨拟建期资料的时效性,在充分利用拟建期资料的基础上,合理布置改造期的工作量,达到节约工期和降低勘察成本的目的。对于道路改造项目,拟建期的勘察资料的利用应主要考虑以下几点:(1)场地地形地貌和地层,应在充分了解建设前后现场变化的基础上确定;(2)地下水和岩土物理力学性质,应考虑气候的变化和当地工程地质条件和水文条件的变化;(3)对于路基破坏为主的路段,应以现场勘察为主,而以路面网裂破坏为主,则可以充分利用拟建期资料;(4)对于以砂土为主的地区,4m以内为主要影响深度范围,超出该深度范围,砂土层密实性变化不大;(5)勘察工作量布置时,利用拟建期勘察资料时,应考虑新旧规范的差异。 作者:王汉席 杨淼 单春雪 胡博 单位:长春市海威市政工程设计有限公司 道路工程论文:城市道路工程结算审计案例论文 一、审计项目选择 (一)立项背景 该城市道路工程建设项目是J市城市建设投资公司建设的投资较大的市政建设项目。为发挥审计“免疫系统”的建设性作用,核实该工程造价的真实性和准确性,避免结算价高估冒算,揭示工程实施过程中存在的问题,促进参建单位整改,审计部门对该工程进行了结算审计。 (二)审计重点和方法 1.工程结算价的真实性和准确性审计。 查阅竣工(施工)图纸、合同文件、变更签证、结算书。查看工程现场、取土场及弃土场,测量土方运输里程、结构物断面尺寸、苗木胸径(干径、蓬径)等,核查路灯盏数、苗木株数等工程项目数量,审查结算工程量的真实性。查看变更单价、工程量计算底稿,检查计价工程内容是否与施工工艺相符、工程量计算方法是否遵循计算规则。审查结算书中清单计价、规费及税金计取的准确性,是否与合同价标准一致。 2.招标工程量清单及预算价的真实性、准确性审核。 查阅招标文件及标底预算书。检查清单子目有无错列、少列,是否与图纸内容、清单计价规范相符;检查综合单价计价是否准确,计价定额有无错选、重复计价等情况,计取的各项费率是否与规范文件相符。 3.招投标执行情况审计。 查阅招标公告、招投标文件、中标通知书和施工合同,检查所有项目是否进行招投标,有无必须招标而未招标的项目。 4.合同执行情况审计。 查阅所有合同文件,审查合同双方的责任、义务是否按规定履行,有无挂靠、分包行为,分包是否合法、合规。 5.工程变更情况审计。 查阅现场签证、工程计量、设计变更、监理审核资料。检查有无不按图施工、随意变更设计、增加造价的情况。 二、审计发现的主要问题和结果 (一)工程量虚报,变更单价错误,未按合同价结算等 1.工程量虚报,多计结算价676.84万元。 (1)虚报河塘清淤工程量。该市政道路工程图纸中河塘的面积为18969平方米,清淤量为28362立方米。送审结算的清淤量为75571立方米,清淤的面积为30325平方米,分别为图纸工程量的2.7倍和1.6倍。审计中发现:一是清淤前河塘面积与图纸面积相仿,但清淤后每个塘的开挖面积却大了一圈,有的达原塘面积的2倍以上,河塘的一圈都为淤泥包围。二是淤泥顶面标高与原地面(塘埂)标高相差无几,最多也只相差0.7米,与图纸平均水深1.7米相差1米。审计对虚报的清淤工程量22825立方米予以核减,对应核减碎石土回填、石灰土回填、淤泥弃运、缺方内运清单子目工程量,共核减结算价278.66万元。 (2)监理单位未按实签证多计工程量。 一是假签暗塘挖弃工程量。该工程有一段为二级公路改造,就在改造段,有一暗塘挖弃的签证:原公路路面结构层破除开挖后,其底下为不适宜土,需挖弃后用石灰土回填。原公路路面结构层下应为路床,最终监理单位承认该签证不实,共核减相关结算价23.13万元。二是土方超运距签证与实际不符。缺方内运与余方弃置监理单位签证的运距分别为8公里和5公里。经现场审计查看,签证运距分别多计3公里和2公里,多计结算价324.45万元。 (3)多计未实施道路工程平交道口工程量。 该市政道路设计图纸预留两处平交道口,因规划调整,两道口取消而未实施。送审道路工程结算按图纸工程量结算,未实施部分没有扣除。平交道口为主车道结构层,路面结构层从石灰土底基层到沥青混凝土上面层,单价合计263.34元/平方米,该项结算多计50.6万元。 2.监理单位对N施工单位申报的工程变更单价审批错误,多计结算价468.30万元。 变更增加的填筑石灰土子目与合同内掺石灰清单子目施工工艺不同,其单价应不能直接套用。合同内掺石灰施工工艺为:路基开挖土方运至拌料场,掺石灰拌合后再运回现场摊铺、碾压。变更增加的填筑石灰土施工工艺为:摊铺、拌灰及碾压(运输等计入缺方内运)。两项目工艺相差两次装车、运输,单价相差23.39元/立方米,此项核减结算价468.30万元。 3.结算单价与合同单价不一致,多计结算价414万元。 未按合同价结算的工程项目主要为:人行道工程中花岗岩道板清单子目;绿化工程中胸径20厘米广玉兰乔木栽植、胸径18厘米银杏乔木栽植清单子目;路灯工程中路灯安装及给水工程中铸铁管铺设清单子目。其结算单价中主材单价、管理费、利润等都与合同单价标准不相符。 4.其他原因共核减275.04万元。 (1)土方工程:清表、挖土方工程量没有扣除河塘及老路所占部分;缺方内运、余方弃置、灰土填筑工程量多计。 (2)排水工程:挖沟槽土方计算时没有扣除清表量;填方及弃方工程量多计。 (3)桥涵工程:混凝土基础厚度、墙身工程量多计。 (4)整个工程现场安全文明施工措施费未考评,不予计取现场考评费。 (二)招标单位招标工程量 清单编制、标底计价不够规范 1.部分标底清单单价高出定额预算单价。 如路面工程沥青混凝土单价,依据2004版《J省市政工程计价表》和市场的材料价格编制的6厘米粗粒式沥青混凝土、4厘米细粒式沥青混凝土单价,比标底清单价分别低3.86元/平方米和4.32元/平方米。另有检查井、碎石土、乔木栽植等标底清单单价高于定额预算单价,总计393.36万元。 2.招标清单漏项,错列入招标费。 如老路面拆除、石灰土填筑、排水管管径1米和0.8米出水口等清单子目招投标清单中未列,清单漏项价共计388万元;在工程量清单中错列入招标费项目52万元,该费用应由公司与建设单位进行结算,不应计入施工单位的建安费中。该工程招标项目最高限价合计7576.02万元,错误金额为833.36万元,错误率为11%。 (三)应当招投标的工程未进行招投标 直接发包给施工单位进行施工建设单位未进行招投标,直接与施工该项目土方、道路、桥涵、排水工程的N施工单位另签施工合同,将给水工程,合同价429万元交由其施工;直接与C施工单位签订路灯工程施工合同,合同价302万元。两工程分别已达到《J省工程建设项目招标范围和规模标准规定》第八条,“施工单项合同估算价在100万元人民币以上”必须招标之规定。 (四)人行道工程分包给无资质的个人施工 建设单位与N施工单位商定,将其合同工程中的人行道工程,送审价262万元,指定分包给某个人组织施工。工程分包只能分包给具备相应资质条件的单位,分包给无资质的个人是法律不允许的。 (五)土方工程未按图施工 该项目土方工程中,根据图纸说明,路基开挖土方应利用填筑。N施工单位在土方工程开工时,在未作任何理由说明的情况下向监理提出了变更:开挖的土方除用做人行道素土填筑外,全部弃运;路基填筑5%石灰土全为借土填筑。监理单位审批同意了此变更,该利用的挖方弃运,增加工程投资88.5万元。 三、审计建议 1.提高相关人员的责任心和业务水平,严把工程签证关,提高投资控制水平。 有关人员每接受一项工程时,首先要对施工图及合同等有关规定进行认真学习和了解。其次要经常深入施工现场,了解施工中的异常情况或施工工艺的变动对工程造价的影响。建立完善的签证管理制度。明确规范领导、施工技术、结算等有关人员的责任、权利和义务,只有责权利明确了,才能规范各级工程管理人员在工程签证的管理行为,提高其履行职责的积极性,有效控制工程投资。 2.建议审计机关开展对政府投资和以政府投资为主的建设项目招标机构编制的工程量清单及预算价进行审核的工作。 为保证招标时工程量清单及预算价的合法性(预算编制是否符合相应定额、标准和有关规定,能否作为签订工程施工合同的合法依据,使其具有法律效力)、真实性(预算与施工图纸是否一致)、准确性(各项计算是否符合有关规定,内容、计算结果是否合理、准确,是否存在虚假与错误,验证预算编制的可靠度)和完整性(各分项工程项目是否完整以及资料的完整、齐备程度),在工程招投标之前需对其进行审核。审计机关对政府投资和以政府投资为主的建设项目工程量清单及预算价实施同步审计,可以改变传统的审计方式,由弱效性的事后审计变为跟踪审计,强化了审计事前监督职能,响应了政府对审计部门的要求,确保了被审计建设项目标底编制的质量,在维护建筑市场经济秩序,提高经济效益方面有着十分重要的意义和作用。因审计法及相关法规、文件没有对该项审计工作予以明确,各地方政府应出台相关文件,为该项审计工作的开展提供依据。 3.工程招投标(承发包)是非常严肃的商业活动,具有行政法律属性,须依法行事。 建设单位应严格遵守招标投标法等相关法律法规的规定,对必须招标的项目进行公开招标,不得直接发包。 4.建设单位应严格执行《合同法》,规范合同管理。 依法将总包单位的部分工程分包给具备相应资质条件的单位,不得分包给个人。 5.建立健全变更设计审批机制,避免不必要的浪费。 在审批设计变更时,应进行统筹考虑,确定其合理性、可行性及必要性。建立健全变更设计审批机制等内部控制制度,做好变更设计管理台账,以求在工程项目建设过程中能合理使用人力、物力、财力,取得较好的投资效益和社会效益。 四、审计成效 本次审计不仅对高估冒算的工程结算价款予以核减,还指出了在工程设计变更、招投标程序、合同管理、投资控制等方面存在的问题及产生的影响,并提出了相关意见,取得了较好成效。 1.对违反《招标投标法》的行为,有关部门对其进行了处罚。 对未能尽责的单位及相关人员,有关单位予以批评、教育或换岗。 2.促进强化了规范管理。 建设单位很快出台了相关内部控制制度和管理办法,进一步规范了项目管理行为;在监理合同投资控制部分增加了虚假签证的处罚条款;在施工合同专用条款中,对送审结算价核减超10%部分,明确由施工单位支付相关审计费用。 3.根据审计报告撰写的审计信息提交政府领导后,引起政府领导和相关部门高度重视。 很快就制定了《J市政府投资项目跟踪监督管理暂行办法》。其第九条针对工程监理,明确对不负责任乱签字或与施工方一起虚报工程量等的监理人员给予处罚。第十二条关于工程变更控制,投资调整额度在总投资的10%以内的,由业主单位进行控制和报批;超过(含)10%的,报原审批单位审批。 五、经验与体会 1.在项目结算审计过程中不应只关注造价的真实性、准确性 还应该对应项目实施过程,从施工图设计(图纸是否审核、设计单位有无资质)、招投标程序(是否有规避招标、直接发包)、签订合同(合同条款是否实质性违背招标文件)、内部控制制度建立执行情况等方面入手,全过程多角度发现问题。 2.对综合单价高、变更工程量大的工程子目进行重点审计,这些是施工单位高估冒算、偷工减料的“常发部位”。 如市政道路的沥青砼路面工程,其综合单价在每立方米千元以上,审计时应对其面积、厚度、油石比及碎石级配等进行详尽调查;路基石灰土的工程量都在几万立方米以上,审计时不仅要核实其工程量计算的准确性,还应对其施工工艺、灰剂量进行调查,与合同单价的清单描述、投标书施工组织设计进行核实。本次审计中,路面结构层及路基石灰土工程核减额占总核减的40%以上。 3.随着社会经济的发展,对审计人员提出了更高的要求,审计方式也随之转变。 作为一线审计人员,应不断加强学习、总结,不光学习更新相关法律法规知识,还要学习相关专业知识,逐步提高自身专业技术水平,以适应和满足社会发展进步的要求。 作者:梅志芳单位:江苏省句容市审计局 道路工程论文:“道路工程”课程设计论文 摘要:“道路工程”课程设计是对土木工程专业学生重要的实践性教学环节,是“道路工程”课程理论教学的必要补充和深化,对培养和提高学生运用所学理论知识解决工程实际问题,具有重要意义。针对目前“道路工程”课程设计中存在的一些问题,结合自身教学经验,编制了“道路工程”课程设计任务及指导书,从3年的使用情况看,效果良好。 关键词:道路工程;课程设计;土木工程;任务及指导书 一、“道路工程”课程设计在土木工程专业课教学中的意义 道路工程课程设计是对道路工程课堂教学的必要补充和深化,通过设计让学生更好地运用所学道路工程课程的优秀知识,对沥青混凝土路面和水泥混凝土路面结构的受力情况、设计原理、方法和步骤有更深的认识。课程设计时间为一周。要求学生每天到设计教室,一天点名2次。具体要求如下:1)安排设计任务,在设计任务过程中,老师会时刻在教师里面对学生的问题进行解答,根据设计指导书及老师的现场答疑指导进行各部分的设计计算。2)根据设计题目,学生可利用各种途径查阅专业资料,如设计规范、手册和教材等;并结合当地气候条件、地质条件、水文条件以及给定的交通条件,合理拟定路面结构设计方案,进行路面结构厚度的计算和验算。编制设计计算说明书,绘制相关图纸。3)学生应在指导教师的指导下,独立完成设计内容。内容上要求条理清晰,内容完整,尽量采用简图和表格形式,计算的方法和结果符合我国现阶段路面设计规范的要求。外观上要求字体工整,纸张和封面统一。 二、“道路工程”课程设计存在的问题 (一)学生不能单独完成设计 在道路工程的课堂教学上,作为代课教师,我发现部分学生听课不认真,知识掌握的肤浅,在课程设计中,若每个人的设计题目相同,自然会出现这些学生相互抄袭的现象,不发挥自己的想象力和创造性。所以,如何端正学生的学习态度,提高学习的主动性,转变学习风气,从根本上解决课程设计中的抄袭现象,显得尤为重要。 (二)课程设计选题存在局限性 在内容上面,由于教师参与的实际工程较少,理论性较强,因此工程资料有限,所以在给学生选题的过程中,难免会出现题目的相似程度高,具有一定的局限性,达不到理想的课程设计效果。因此,从教师角度出发,应当通过各种渠道获取更多有价值的多方向的设计选题,尤其是选题要结合工程实际。 (三)学生设计思路不清 我们传统的教学方式,还是偏重于理论教学,尤其是对于“道路工程”这门课程来说,实践性较强。但是我们在学习这门学科时,并没有真正的去参与到实际工程中,对于实际工程了解不到位,而且理论教学过程中,由于课程内容多且课程时限等因素,使学生在理论知识方面也未能很好的消化,最终致使学生的设计思路不清晰。 (四)成绩评定不科学 在成绩评定方面,我们虽说是要根据平时的表现和最终的分数等综合情况进行打分,但是我们大部分教师存在的通病就是通过设计图纸质量、计算及说明书等书面材料来进行判断。往往忽略了平时的表现。这样会出现最终成绩不公平或不合理现象,所以应该考虑由提交的成果情况和平时表现共同构成最终的成绩。 三、“道路工程”课程设计指导书的编制与应用 (一)任务书及指导书的编制目的 为了节约时间,提高效率,让学生迅速进入设计状态,完成沥青路面设计和水泥路面设计两部分内容,熟悉路面设计流程,掌握路面设计方法,较准确地、完整地完成设计说明书的编写及相关图纸的绘制。 (二)任务书及指导书的编制内容 本任务及指导书分三章,第一章是课程设计任务,第二章为课程设计指导,第三章为课程设计实例。1)在课程设计任务中,给出设计题目,每人要求完成两个设计题目,即沥青路面设计和水泥混凝土路面设计。为了避免抄袭现象发生,尽量做到每人一题,在设计资料中将道路交通量数据根据情况进行一定的改动,不允许雷同。2)第二章为课程设计指导,本章将沥青路面设计中轴载换算方法、沥青路面结构及厚度组合、各层材料的相关参数,体系换算图及所用到的换算公式等均进行了总结归纳,目的是减少学生查阅资料的时间和麻烦,提高设计的效率。3)课程设计实例一章中,列出沥青混凝土路面和水泥混凝土路面设计的工程资料、不同路面结构初拟、各层材料参数拟定、验算弯沉和各结构层底拉应力等详细过程,学生可以从中掌握两种路面设计的步骤。 (三)任务书及指导书的应用情况 目前为止,此任务及指导书已使用3年,从这3年来学生的使用过程看,效果理想。在这几年中,每年都根据实际情况,对课程设计指导书进行一定的修改和完善。以前,在没有课程设计指导书时,学生在给出课程设计任务后,不知道从何下手,一两天进入不了设计状态,大大的浪费时间,导致进度缓慢,时间安排不合理。有了指导书之后,学生免去了查阅大量相关资料的时间,很快了解设计过程和方法。成绩的评定主要根据提交的路面设计说明书和路面结构图纸,以参考这一周的课程设计中表现情况给出最终成绩。评定标准也比较明确,我们一般会在任务书中清楚的列出来,同时,带课程设计的老师也会抽出一定的时间来进行疑难解答。 作者:赵桂娟 单位:西安科技大学建筑与土木工程学院 道路工程论文:城市道路工程路面结构设计论文 摘要:城市道路工程建设中,对路面结构设计的要求比较高,目的是保障路面结构的稳定性,进而满足城市道路的需求,体现结构设计的价值。城市道路的路面结构设计中,比较注重实践性应用,一方面维护道路结构设计的合理性,另一方面延长城市道路的使用寿命。所以,文章以城市道路为研究对象,分析路面结构的实践设计。 关键词:城市道路;工程路面;结构设计 道路修建是城市现代化发展中的优秀工程,与车辆通行、运输的安全存在直接的联系。城市道路在路面结构设计方面,考虑到交通、行人等因素,提出了安全要求,在保障城市道路路面结构稳定的基础上,维护路面的安全与强度,消除路面结构设计中潜在的风险因素。设计人员遵循道路修建的根本要求,完善路面结构的具体设计。 1城市道路工程的路面结构设计 城市道路工程在进行路面结构设计之前,需要重点研究城市道路,深入分析城市道路的实况,进而才能真实的设计出路面结构的方案。设计人员要选择有代表性的城市道路进行研究,路线、路段需属于典型城市道路,由此才能提升路面结构的设计水平[1]。路面结构设计时,按照《城市道路路面基层施工技术规范》中的要求,提前选择一定年龄的路面,约3年或以上年龄,调查路面的性能状况,尽量包含不同类型的路基结构,所以针对城市道路路面结构设计的调查工作,提出三点要求。第一,路面结构设计和调查的过程中,需要反馈不同调查路段的具体情况,特别是城市道路的修建水平,以便优化方案的设计,进而为路面结构设计提供详细的依据。第二,掌握道路路面结构设计部分的土基实况,尤其是强度等级、回弹模量范围等项目内容,各项参数之间的关系如表1所示,促使设计人员掌握路面设计中的各项要点内容,有效控制路面结构设计中的影响因素,一方面控制结构设计时的沉降,另一方面优化路面的设计过程。第三,根据路面结构设计的要求,确定结构的设计类型,维护路面设计组合的优质性,以免路面结构工程中出现误差,体现设计的科学性。 2城市道路工程中路面结构的方案设计 2.1设计原则 设计原则是城市道路路面工程中的主要部分,专门用于约束路面设计,确保路面设计的规范性[2]。例举路面结构设计的原则,如:(1)站在经济、技术角度上分析城市道路路面的整体设计,改进方案中的不足点,选择最优的结构设计方案;(2)路面结构材料的选择,必须考虑到城市道路所处的环境,包括交通环境、气候环境等,有针对性的选择路面材料,维护路面结构的稳定性;(3)设计人员着重分析沥青的面层结构,在质量、力学等方面评价路面结构设计,为路面结构提供优质的级配方案,强化路面的结构;(4)路面结构设计中,设计人员要遵循环保、节能的原则,既要保障城市道路的质量和性能,又要落实相关热的原则。 2.2结构材料 结构材料是路面结构的一大设计因素,需依照城市道路工程路面的设计实况,挑选恰当的结构材料。以某城市路面结构设计为例,该工程是城市路网的重要组成部分,总长0.72公里,宽30m,分析其在主要材料上的选择方式。如:(1)面层材料,分为上、中、下三部分,均以沥青材料为主,该路面结构设计,按照常用沥青的级配,合理分配其在不同面层部分的应用;(2)下封层材料,用于加强面层、基层的连接,防止相连层面发生侧滑,该工程将改性沥青做为吸收膜,降低侧滑的发生机率;(3)基层材料选择,该工程通过试验分析的方式,选择基层强度的指标,以指标为基础选择可用的材料,以水泥稳定砂砾此项材料为根本,逐步提升基层结构的密实性强度和刚度,保障路面设计材料的科学使用。 2.3设计方案 2.3.1新建路面结构的方案设计。城市新建的公路工程内,路面设计新可分为4个部分,分析如:(1)主线行车道设计方案,其为新建道路路面结构设计中的主要部分,按照城市道路的要求,主线行车道的不同层面,使用了不同的混合材料,以混凝土为主进行分析,新建路面的上面层部分,使用改性沥青混凝土,厚度为5cm,同时使用75cm的应力吸收膜,中间结构选择中粒式沥青混凝土,保持4~6cm的厚度,下方厚度要大,基本可以设计为8cm,材料为粗粒式混凝土,用于稳定路面的结构基础,其中基层要求达到30cm,垫层也要达到30cm厚度,具体厚度依照实际情况分配;(2)地面铺道行车设计中,仅仅分为上下两部分,取消了中间部分的设计,上方设计5cm的细粒式沥青结构,下方可以根据实际情况设计,一般为5cm的粗粒式,基层与垫层的厚度保持30cm;(3)非机动车道设计方案内,分为20cm的垫层,采用天然的砂砾材料,基层厚度控制在20cm,选择含有5%水泥成分的砂砾,而且砂砾材料要具备足够的稳定性,防止影响基层的结构性能,面层厚度为4.5cm,路面结构的全部非机动车道的结构厚度,不能超出44cm;(4)人行道的结构设计方案,与非机动车不同,面层同样需要分为上面层和下面层,使用材料为:预制混凝土透水砖、水泥砂浆,厚度是7cm、4cm,基层、垫层及非机动车道结构设计中,材料一致,厚度范围是15~20cm。 2.3.2改建道路路面结构设计方案。城市道路工程中,存在部分需要改进的道路,同样需要设计路面结构。一般情况下,城市道路改建道路路面结构设计时,涉及到结构翻挖、结构挖除的情况,需要先处理旧路面的结构,再实行新路面结构设计[3]。分析需要修改建设的道路,其在路面结构上的设计方式,如:(1)吸收膜结构,根据修改要求,分为基层、底基层两个部分,基层厚度30cm,底层按照实际情况设定;(2)车行道结构,下方部分的设计厚度是7cm,材料粗粒式沥青混凝土,上方结构4cm,材料细粒式混凝土,上、下面层的相互稳定,划分为两层施工,材料为砂砾,底基层厚度30cm,选择天然砂砾,用于确保底基层的稳定性。 3城市道路工程中路面结构设计的注意事项 城市道路在路面的结构设计项目上,还要考虑到工程指标的差异,特别是城市自身规定与国家规定的差别,其中各项设计指标均有细小的差别,应该遵循路面结构设计的实际情况,由此才能保障结构设计的真实度。不同规定中的设计指标,对路面结构设计有一定的限制,所以设计人员综合分析设计指标,按照城市道路路面结构的设计需求,选择可遵循的指标项目[4]。除此以外,路面结构设计中,还要注意试验路的铺筑和养护,以试验路为标准,落实路面结构的设计方案,严格遵循结构设计的方案要求,落实设计要求,最主要的是依照试验路的设计方法,完善路面结构的具体设计,尽量避免出现不良的影响因素,强化城市道路的路面结构,进而提升城市交通的安全水平,保障路面通行的良好性能。 4结束语 道路路面修建工程中,提高了对结构设计的重视度,根据道路路面的基础特性,如:强度、抗滑、耐久性等,都需合理的设计路面结构,改善城市道路的特性,最主要的是保障城市道路的稳定与安全,全面体现路面结构设计的优点,防止干扰城市的车辆通行。路面设计过程内,必须依照城市道路的实际情况,安排规划设计的工作,提升城市道路的设计能力。 作者:崔君 单位:苏州市晓阳市政建设设计有限公司 道路工程论文:道路工程质量论文 1.市政道路施工质量问题 1.1工程质量管理方法落实不到位 近年来,政府对市政道路工程项目的投资业愈加偏重,这推动了我国市政道路的发展,也使大量的质量管理措施应运而生。而市政工程通常情况下,反映了政府政绩、承诺及民心等多方面的因素。在施工过程中,这些施工质量管理措施没有很好的进行落实,或是在施工过程中形同虚设,出现过度重视政治,忽视技术含量,重视工期,忽略监管等不良现象。 1.2相关客观原因 ①城市道路工程环境:城市道路工程一般在市内的大街小巷进行施工,施工场地狭窄,旧房拆迁量大,影响施工路段的环境和交通,给市民的生活和生产带来不便,给对道路工程进行质量的控制增加了难度。而复杂的地下管线相互交织,彼此干扰,施工时极易将其挖断,这样不仅会造成极大经济损失,还会给人民生命健康造成威胁,同时投资费用会额外增加,给市政道路的质量控制增加难度。②市政道路工程使用设备存在问题:在市政道路工程建设中,需使用的工程机械种类繁多,而施工单位在确定工程使用机械的时候,目的不够清晰,选用不够周到,未根据工程特点、施工图纸等信息进行分析,不利于保证施工质量和施工进度。 1.3市政道路建设工程违法转包 建设工程转包或者分包的现象在市政道路建设过程中经常出现,严重违反我国相关法律政策。建设工程转包或分包即一些借用资质进行工程建设的团体或个人参加进来。再包或分包的过程中,一些施工质量措施、技术交底办法不能很好的沟通,许多质量隐患将会爆发。 1.4监管单位的工作漏洞 对监管单位的要求不仅是工作能力上的,还关乎其职业道德。而在市政道路建设过程中,监管单位有时缺乏一定的管理能力和一定的施工技能。除此之外,监管人员有时缺乏职业道德,甚至和施工单位相互合作,减弱施工质量,导致施工建设现场混乱。 1.5施工单位意识薄弱 在施工过程中,施工单位对现场质量控制工作没有很好开展。因为他们没对质量观念引起足够重视,在施工准备阶段没做好准备工作,在施工过程也没有很用心的进行防护,导致施工质量下降。 2.市政道路工程质量保证措施 2.1落实施工质量管理方法 在工程建设前即准备阶段,应先秉着科学、合理的原则,根据建设工程的施工设计图纸、施工技术工艺、工程特点等来制定工程质量管理措施。在施工过程中,需落实好准备阶段制定的工程质量管理措施,并将质量管理措施的权限下放到每一环节质量管理责任人。管理责任人据此有计划的进行市政道路建设。 2.2与相关部门沟通 市政道路工程建设队应与城市交通管理、园林绿化管理、供电、供水、供气等相关部门积极进行协调沟通,创造好施工条件,防止出现影响工程质量的非技术因素,主动协调设计、监理、勘察、施工等各方面的工作,确保工程建设顺利进行,保证工程和质量安全。施工单位需清晰地认识每一种机械设备的性能,结合建设道路的具体情况选择合适的机械设备。 2.3加强市政道路队伍建设 违法转包、分包现象在市政道路建设中不断出现,是因为参与人员的职业道德出现问题。对于这种情况,一方面,工程建设参与人员需加强自身的职业道德修养,另一方面,国家需制定相关法律规范相关人员行为,以法律威严的强制性来杜绝此情况的发生。当然,也需加强相关工作人员的专业培训与考核,进行必要的人员技术水平认证。使市政道路工程施工工作规范化、制度化、科学化,高效地搞好质量管理工作,确保工程质量。施工人员需提高质量意识,自觉注重质量的保障。 2.4加强监管力度 对市政道路建设的监管工作,监管单位需起到示范作用。一个高质量的监管单位需做到两方面,一是监管单位在组建团队时,需选拔那些具有一定管理能力和施工经验的人员,同时要加强相关工作人员的专业培训和考核,使整个团队具有更强发现及应对问题的能力;二是监管人员需加强职业道德修养。另外,市政道路建设光靠监管机构是不够的,它与民生息息相关,需受到社会的广泛监督,公民应积极主动监管市政道路建设,发现问题,积极举报。 2.5做好测量放样监理工作 在道路工程的准备阶段,应要求施工方申报施工组织设计方案,工序质量标准,质保体系,工人、技术人员数量,主要机具设备品种数量,施工场地准备情况,以及原材料组织情况、主要材料实验报告等。监理工程师应熟悉设计图纸,了解设计要求和施工规范,并审核施工组织设计,检查现场人员、材料、机具的进场情况。然后进行测量放样质量监理工作。当沟槽开挖时,检测开挖断面,槽底高程、坡度等参数,同时还需检测边坡支护设施,认真审核并核对落实排水、雨季、冬季施工方案。要尤其做好路基工程质量监理工作,路基是城市道路的基础,是结构层的重要组成部分,其强度和稳定性的好坏,直接影响道路的整体质量。当路基工程大于5km时,应先做试验路段,当路基较短时,可直接进入正式开工阶段监理工作。监理部要做好设计交底的组织工作,为工程顺利进行做好准备工作。监理工程师对道路基层的施工质量进行监理时,要严格掌握道路基层的强度、刚性和整体性。在道路工程建设中,监理工程师应在熟悉设计文件和图纸的基础上,同承包人、设计单位或勘测部门在现场交接中控制桩和水准点,并对其进行保护,一直到工程竣工验收结束。监理工程师应审核检查施工单位提交的施工放样报验单及测量资料,对那些经检查合格的进行书面认可。路基工程施工过程中,监理工程师应按照工程承包合同中的相关规定,要求施工方严格检查各道工序施工质量。未经检查合格者,不得进入下道工序。道路面层是确保整个道路工程目标实现的关键,要特别注重监测管理。道路面层是结构层最上一层,监理是注意点很多: (1)检查好各种测桩是否齐全,需控制好边线高程、路面高程及平整度。 (2)检查混凝土外观质量,车上温度,合格后才准卸料。 (3)检查摊铺、碾压等各道工序。 (4)注意控制好碾压温度、遍数、碾压密、度及外观质量。 (5)检查好接茬、夯边的施工质量。注意粘层油的喷洒时间。喷洒油用量应均匀一致,符合设计规定。 3.结束语 市政道路建设在快速发展、取得令人赞誉的成绩时,也应该注意市政道路过程中存在的问题。工程质量是在工程实施过程中形成的,任何环节的疏漏都可能造成隐患。对此问题,要在施工生产过程中下功夫。可落实相关政策、制定完善相关法律、提高相关人员职业道德修养、需平时严格要求项目中所有工程技术人员,对质量问题说到做到,形成一种凡事有人负责,凡事有章可循,凡事有据可查的良好的工作习惯,以良好的工作质量来保证工程质量以达到建设优质工程的目标。并选择合适施工设备和加强监管力度等措施来保证市政道路的质量。 作者:周玉海单位:苏州交通工程集团有限公司 道路工程论文:道路工程造价论文 1城市道路建设工程造价估算的作用与实施价值 市政道路的工程造价估算工作,作为施工之前的一个基础性工作,其在市政道路施工中的目的与作用是非常明显的。第一,科学的城市道路建设工程造价估算,能够提升城市道路建设工程的施工可行性。城市道路建设工程施工的可行性是按照工程的施工难度、投资额度等觉得的,通过准确的工程造价估算,能够帮助确定工程造价水平的高低,从而获得市政道路施工的可行性依据。第二,能够有效的提高工程投资的效益,实现投资费用的有效使用。通过估算能够对城市道路建设工程施工过程中的花费提供相应的预估,保证施工的时候按照工程估算来支出费用,提高了资金使用的计划性。第三,城市道路建设工程估算工作的开展,为工程招标标底的控制提供了重要的依据。 2城市道路建设工程造价估算的方法与应用研究 2.1常见的城市道路建设工程造价估算方法 城市道路建设工程造价估算的方法随着估算工作的开展,得到了不断的完善与提升。当前,主要的市政道路估算方法有下面几种:第一种是数理统计学估算法、第二种是模糊数学估算法、第三种是人工神经元估算法、第四种是灰色关联分析法、第五种是案例推理估算法。在开展城市道路建设工程造价的过程中,需要工作人员熟练的掌握并使用这些方法,同时要按照市政道路施工的实践、环境等特征来灵活的选择这些方法,进而提升城市道路建设工程造价估算的有效性。 2.2数理统计估算法在工程造价估算中的应用 在城市道路建设工程造价估算的时候,数理统计法的使用,是借助函数关系的分析,实施的工程造价估算过程。在这个过程当中,函数关系的确定是按照以往的城市道路建设工程建设的资料,在分析统计以后发现不同因素之间的关系来确定的。数理统计方法的使用过程中,需要加大对各个因素取值的有效确定,并按照函数公式来对城市道路建设工程造价进行计算。数理统计估算法其最为明显的优势是借助计算了解不同因素对过程造价的影响,因为计算的快捷性,更加的容易操作,造价估算的时间消耗较短,使用的时候非常便利。而其不足是在使用这一方法之前,要做好市政道路施工历史资料数据的积累,以较大的样本量来反应工程数据的可预测性。当工程资料数据不足,或者不准确的时候,将会对估算的有效性产生不利的影响,对投资的效益产生不利的影响。同时,数理统计估算方法的使用要求造价估算人员具备数据回归处理的能力与方法,这就对估算人员的专业水平提出了更高的要求。 2.3模糊数学估算法在工程造价估算中的应用 在模糊数学估算的过程中,其理论基础是模糊数学估算理论,而以之前的造价估算工程为案例,对本次城市道路建设工程的数据等进行搜集,并就这一工程的造价估算的数据作出整理与计算,借助一些有效的评估方法,结合数学估算等理论实施城市道路建设工程造价的估算工作。在使用模糊数学估算方法进行城市道路建设工程造价估算的时候,估算对象具有一定的模糊性,将工程之间的相似度进行量化,获得估算效果的提升。模糊数学估算方法在城市道路建设工程造价估算的使用,也有其缺点,表现在这一估算方法很难准确的反映出城市道路建设工程造价实际的变化,其模糊性与浮动特征突出。因此,在实施城市道路建设工程造价估算的时候,如果市场的物价相对平稳则可以使用,而当施工材料价格等出现较大变化的时候,则不宜使用这一方法。 2.4人工神经元估算法在工程造价估算中的应用 人工神经元估算法在市政道路造价估算中的应用,相对来讲是一种新颖的方式。在使用这一方法的时候,其特点是能够顺应估算的需要,并实现相互的协同,估算数值的存储表现出一定的分散特点。人工神经元估算法与线性动力学系统有差异,是将工程的相关信息看成神经元网络的分支输入内容,将其造价作为这一网络的输出内容,进而构成一个系统的城市道路建设工程造价的估算系统。这一方法的使用与形成,要求在科学确定系统中不同模型的权重基础上确定的。因此,准确的进行权重的分配与计量,是人工神经元估算方法有效使用的基础,而每个权重的确定是按照工程案例的相关数据分析获得的。人工神经元估算法在城市道路建设工程造价估算中的应用其优势表现在:估算的准确性较高、造价估算的速度相对更快,而且对不同时期的市场材料价格差异导致的误差估算有一定的规避能力。但是,在使用人工神经元估算的过程中,其缺点也较为明显,表现在对工程造价估算者的实践操作能力要求高,这是因为人工神经元的估算其系统性强,要求对已有工程案例的特征、不同样本之间的联系等问题进行科学的控制,而这些要求只有依靠丰富的工程经验才可以解决,所以人工神经元估算方法的使用,不适合工程经验不足的估算人员。 2.5灰色关联估算法在工程造价估算中的应用 在城市道路建设工程造价估算的过程中,使用灰色关联的估算方法的时候,更为重视对影响城市道路建设工程造价各种因素的分析,而关键的部分是对影响城市道路建设工程造价各种因素重要性的排序,将重要性较高的某个影响因素进行重点的计算与控制,实现对建筑工程造价估算结果的准确提升与实施。在工程造价估算的过程中,灰色关联分析法由于其可信度高、误差控制效果好等优点,得到了广泛的使用。 2.6案例推理估算法在工程造价估算中的应用 市政道路工程造价估算作为投资决策阶段开展的内容之一,因为这一阶段工程资料等因素的制约,使得道路工程信息仅仅是粗略的掌握,使用一般的道路工程造价估算方法往往行不通。而案例推理估算法的使用,则是在以往数据资料的基础上,对当前道路工程造价进行估算,能够保证数据的准确性,所以称为常用的道路工程造价估算的方法。同样,在实际施工的过程中,市政道路工程造价估算大部分是借鉴已有的工程经验来开展的,与案例推理估算法有着相同的思路。 3结束语 综上所述,市政道路作为土木工程建设的一个主要内容,对提升城市的基础设施水平,实现城市居民生活质量的提升有着重要的意义。城市道路建设工程造价估算的行为贯穿在整个的施工当中,有效的工程造价估算,是评价城市道路建设工程项目投资的主要工具之一,也是工程项目建议书、可行性研究报告的一个主要内容,对城市道路建设工程项目的成本确定提供了良好的依据。因此,在市政道路施工的过程中,要加大对工程资料的详尽度的提升,做好城市道路建设工程造价的计算,为城市道路建设工程造价的控制提供有效的支持。 作者:赵菲单位:武汉市规划设计有限公司 道路工程论文:道路工程混凝土路面施工技术论文 1道路工程混凝土路面施工技术 混凝土路面施工技术在道路工程中比较常见,逐渐成为首选的路面技术。道路工程施工中,应该掌握混凝土路面技术的要点,才能发挥混凝土路面的优势。结合道路工程的施工实践,分析混凝土路面施工的主要技术。 1.1准备工作 道路工程混凝土路面施工技术中,需要积极安排准确工作,为保障混凝土路面施工技术的性能效益,准备工作以基层验收和路面试验为主。基层验收的目的是消除道路基层对路面施工的影响,强化路面施工的规范性,掌握道路基层的具体情况后,再安排混凝土路面施工技术,落实准备工作的服务性。路面试验用于检验路面施工技术的可实施性,避免其在道路工程内引发安全隐患,根据道路施工技术的需求,在准备工作内安排机械诊断、材料验收、设计复核等试验,排除不利的技术因素。 1.2拌合技术 混凝土混合料的拌合技术,主要是控制各项混合料的配比,配合混合料的拌合工艺,进而发挥混合料的质量优势。首先道路工程企业需要安排混合料的投入,包括顺序、使用量等,全面实行技术规范,现场施工人员可以借助电子计量设备,保障各项混合料的精确度;然后设计拌合的时间,拌合期间严格控制温度,不能出现温度过度的情况,重点防止拌合超时,以免混合料碳化而影响混凝土的性能;最后审核混凝土的质量,确保混凝土达到路面施工的标准,针对拌合技术中的缺陷实行弥补控制,避免拌合技术出现质量问题。 1.3铺筑技术 混凝土摊铺前期,需要重新检测路面的状态,特别是路基工程质量,确保其符合路面标准后才能安排混凝土铺筑。摊铺是混凝土铺筑的优秀,按照混凝土铺筑试验中的参数,保持一致的混凝土厚度,可以随时调整铺筑的速度,确保现场摊铺的质量。铺筑技术实施的过程中,还要提高摊铺机作业的效率,铺筑过程中不能出现缺料停工的现象,防止影响混凝土路面的铺筑效果,做好铺筑技术的管理工作。 1.4接缝处理 混凝土路面施工不能一次性完成完整铺设,由此施工技术中面临着接缝处理,而接缝处理是混凝土路面施工中的关键技术,直接关系到混凝土路面的整体性。例如:某市政道路工程混凝土路面的接缝处理,该工程内两段混凝土路面相隔时间较长,接缝处理时还要考虑时间差的影响,受到时间因素的影响,该工程为防止两段混凝土路面收缩,提前遮盖、洒水,提升混凝土路面的稳定性,接缝处理不选在多风、多雨的气候环境内,以此来确保接缝处理的质量性能,其余按照正常接缝技术处理即可。 2道路工程混凝土路面施工技术的质量控制 道路工程混凝土路面施工技术的质量控制,提升路面施工的质量水平,落实各项施工技术。结合路面施工技术在道路工程中的应用,分析质量控制的内容,如下。 2.1控制混凝土的温度 混凝土是路面施工技术的主要对象,其受温度的影响比较大。道路工程外界环境对混凝土质量有明显的影响,而且温度差异可以干扰混凝土的性能。所以道路工程混凝土路面施工中,严格控制温度质量,特别是混凝土所处的环境温度,保持路面施工中混凝土的标准性,同时应加强混凝土的强度。 2.2控制混凝土的调配 混凝土的调配基本是在室外进行的,调配过程中的影响因素比较多,道路工程应控制混凝土的调配质量,避免出现不利的影响。道路工程针对调配完成的混凝土实行质量检测,评价混凝土的性能、质量,如果混凝土未达到相关的标准,必须重新进行调配。 2.3控制碾压质量 混凝土在路面施工中表现出粘稠的特点,碾压时的附着性强,很容易粘合在碾压设备上,干预混凝土的完整性。道路工程混凝土路面施工时,着重控制碾压的质量,防止混凝土粘合在碾压设备上,保障路面碾压的有序进行。 3道路工程混凝土路面施工的优化措施 道路工程混凝土路面施工技术对整个工程存在影响,应积极优化混凝土路面施工,以此来提升施工技术的水平。 3.1提高工程衔接的水平 混凝土路面施工中的衔接工艺是优化的重点,用于规避前后施工中的缺陷,强化混凝土路面的整体性,同时完善混凝土路面的质量,体现高水平衔接的优势。 3.2选用专业性的人员 道路工程混凝土路面施工中选用专业的人员,既可以高效的执行施工技术,又可以落实质量控制的措施,有利于规范混凝土路面施工,而且专业人员可以保障施工技术的规范性,防止出现安全隐患。 3.3合理安排养护 养护是优化混凝土路面施工的主要措施,养护阶段能够提高混凝土的性能,如:耐久性、强度等,道路工程单位应合理安排混凝土路面施工的养护工作,发挥混凝土养护的作用。 4结束语 混凝土路面施工是道路工程的基础部分,深化道路路面施工的需求,规范路面施工技术的应用,确保道路工程混凝土路面施工技术的效率和效益。结合道路工程混凝土路面施工技术的现状,提出质量控制和优化措施,致力于改善混凝土路面的施工环境,确保施工技术的可靠性,进而保障混凝土路面的质量水平,为道路工程发展提供坚实的基础。 作者:刘雅莉单位:廊坊市奥通市政工程设计有限公司 道路工程论文:道路工程精细化管理论文 1城市道路工程施工的基本特征 (1)专业化。专业化是项目施工精细化管理的前提,不仅仅是城市道路施工企业,任何企业的资源都是有限的,比如资金资源、人力资源、物质资源等,管理的目的就是要使这些有限的资源发挥最大的效能。只有实行专业化才能发挥资源最大利益,企业才能集中有效的资源,打造属于自己的优秀竞争力。(2)系统化。由上述可以得知,企业的管理是解决一切串联关系的问题,因此,必须有系统地给与解决,不然会给企业带来损失。所以精细化管理是一个整体事件,不能考虑当前问题所在,应该需要全面考虑整体流程每个衔接点及各个流程的配合。(3)数据化。目标管理(MBO)它是在一定时期内(一般为一年)组织活动的期望成果,是组织使命在一定时期内的具体化,是衡量组织活动有效性的标准。由于组织活动是个体活动的有机叠加,因此只有各个员工、各个部门的工作对组织活动作出期望的贡献,组织目标才可能实现。所以,如何使全体员工、各个部门积极主动、想方设法为组织的总目标努力工作是管理活动有效性的关键。 2新都区城市道路工程蓉城大道段大修精细化管理主要体现 在成都市新都区蓉城大道城市道路大修时执行项目施工精细化管理,其具体表现为:(1)蓉城大道大修实行“政府监督、项目法人负责、社会监理、企业自检”四级质量保证体系,严格过程质量监管与验收。(2)重视道路设施的人性化和功能理念,提倡道路设施与周边环境的协调。(3)安全、文明、环保施工的精细化管理突出本次施工管理的经济和社会效益。比如:严格控制噪音污染、扬尘污染、低碳可循环利用材料的使用、再生技术等新工艺的应用。 3城市道路工程项目管理的精细化相关措施 3.1建立全面的深入的质量管理体系 工程项目施工中应该建立全面的深入的质量管理体系,建立各个管理部门、施工人员、管理人员的责任体系,保证施工工程项目全面执行责任制,让项目质量得到保证。其次,为了实现施工工序、分项工程、分部工程等质量控制体系,所以还需建立分享工程的精细化管理和质量控制的单元。比如制定《财务管理》、《人力资源管理》、《日常办公制度》、《工程管理》、《机料管理》、《岗位职责》、《质量控制措施及要求》等精细化管理制度来明确每个部门精细化管理要点。 3.2工程实施全面管理 3.2.1工程施工前管理首先应该是对合同进行管理。在签订合同后,要对合同进行分析,是否存在漏洞,对有争议的内容进行解释,分析合同是否存在风险,并制定风险对策。因此,企业要树立合同意识,实行合同会签、会审、交底制度,明确合同规定的施工范围及双方责任、权利、义务。其次,是进行施工计划的编制与目标的管理。在编制施工计划时,需要详细的分析项目结构,系统规则的分解项目,让投资、进度、质量等目标得到相应的协调,同时,要充分考虑到可观条件及风险的因素,最终达到计划编制的合理和可行性。第三,是要对图纸进行管理。企业应该按照合同规定接受施工图纸,准确核对后,按照规定进行分类、编号、登记分发等,进行接受和日常管理。因此,企业应该对施工图纸管理,实行自审、互审、会审和设计交底相关程序。最后,企业要对施工组织设计、施工方案进行管理,要收集资料调查研究项目特点和施工条件,计算主要工种和工作量,确定施工部署,在编制施工进度计划、资源需要计划以及施工准备工作计划、施工平面布置图,采用科学合理的施工技术和科学的管理方法,制定工程质量、环境和职业简况安全三个管理体系的有机结合。3.2.2工程施工过程管理当工程项目正处于施工中,企业应该利用全面全过程的质量管理方法或动态质量控制,对项目工程进行质量事前预控、事中控制和事后偏差控制;同时也应建立相关的自检体系,对施工全过程进行质量跟踪,落实质量责任制度,将目标和责任分解、落实。3.2.3工程完工后管理当工程项目完工后,项目部管理人员应该召集工程技术、计量、财务、材料等部门对工程所有财产和物资进行清理与核算,分析施工成本,并归纳交企业档案管理部门。综合上述,精细化管理是一种理念,而企业施工管理水平决定了企业在激烈市场上的应变与竞争能力,因此,施工项目精细化管理是工程项目获取成功的重要管理途径。 作者:梁川田伟单位:中南航空港建设公司 道路工程论文:市政道路工程检测论文 摘要:随着我国大中城市整体规划的逐步进行,各地区市政道路工程的数量和质量都有了大幅度的提升。市政道路工程的检测试验是对道路各项使用性能的综合评定与测试,在市道路工程竣工验收中占有十分重要的地位和作用,必须引起高度的重视。近年来,国内工程监理单位的工作效率,以及工作水平都有了显著的提高,监理工作已经深入到市政道路工程各项具体施工环节中,本文就市政道路工程检测试验的监理作以浅谈。 关键词:市政;道路工程;检测试验;监理 一、市政道路工程检测试验监理的目的与内容 市政道路工程检测试验监理的目的是:通过对道路路面的检测实验,以了解路面的全面状况,作为市政道路工程验收,以及养护的主要依据,并为建立路面管理系统积累数据,以便对市政道路工程进行科学的监督与管理。市政道路工程包括沥青路面和水泥路面两种,市政道路工程检测试验的监理内容,主要有以下两方面的内容: (一)、市政道路工程水泥路面使用性能检测试验的监理水泥路面使用性能检测试验工作内容主要包括:路面损坏状况、路面平整度、路面抗滑能力等。其相应的检测试验指标分别为:路面状况指数、路面平整度均方差和摆值等数据。水泥路面的损坏可分为裂缝类、变形类、接缝类等类型;水泥路面的平整度则是以连续式平整度仪测得的数据为标准;其抗滑系数以摆式仪测得的数据为标准。 水泥路面作为现代城市道路工程的主要筑路形式,被广泛用于市区、城乡道路、高速公路等,其使用性能的检测试验是极为重要的,绝对不容忽视,监理工作一定要发挥出监督与管理的作用与意义,确实保证市政水泥路面的各项使用数据指标达到国家相关质量标准,并符合道路的实际用途。 (二)、市政道路工程沥青路面使用性能检测试验的监理 沥青路面使用性能检测试验工作内容主要包括:路面行驶质量、路面破损状况、路面结构强度、路面抗滑能力等方面。其相应的检测试验指标分别为:路面行驶质量指数、路面状况指数、路面结构强度系数等。路面行驶质量的检测试验指标是行驶质量指数,路面的行驶质量分为好、中、差三个等级;路面的损坏检测试验可分为裂缝、变形、松散等类别;沥青路面的结构强度系数检测试验作为路面结构强度的指标,要根据路面结构性能在重复荷载作用下的衰变规律,将路面结构强度分为足够、临界、不足三个等级;路面的抗滑能力的检测试验以摆值或横向力系数表示,抗滑能力监理标准也分为好、中、差三个等级。沥青路面的检测试验监理工作是对于路面的全面性能的综合评定,关系到沥青路面的质量与使用年限等,必须做好科学、系统、严格的监理工作,确保检测实验数据的准确、真实。 二、市政道路工程检测试验监理的意义 市政道路工程的检测试验工作,是道路工程完工的必要程序之一,也是对道路使用性能的综合检测与试验。道路工程不同于其他建筑工程,一旦交付使用,就难以进行大规模的修复与养护。市政道路工程关系到城市的整体规划,以及人民群众的日常出行等基本社会问题,在其检测试验中,必须进行严格的监理。市政道路工程检测试验的监理的意义,主要表现在如下几方面: (1)、市政道路工程检测试验监理,可以有效保证工程的质量 市政道路工程对于道路的质量要求是比较高的,根据道路用途的不同,对于道路质量也有着不同的检测试验标准,因此,在市政道路工程检测试验工作中,要采取符合实际的监理方式、方法,确实保证市政道路工程的质量。市政道路工程检测试验的监理工作,可以及时发现道路工程中存在的问题,以便于道路工程施工单位针对具体问题进行深入的分析和研究,采取有效、科学、合理的修复措施,严格保证市政道路工程的质量达到工程实际标准和国家的相关道路质量要求。 (2)、市政道路工程检测试验监理,可以为道路工程建设提供宝贵的经验 国内工程监理单位在长期的市政道路工程检测试验监理工作中,已经逐渐掌握了一套较为完善的监理经验,并对其进行了深入的总结和研究,现已逐渐向科学化、实用化、具体化的方向发展。国内市政道路工程检测试验的监理,还要结合世界上先进的监理工作理论和经验,并加以充分的借鉴,逐步建立适合国内市政道路工程检测试验监理的现论,为国内道路工程建设监理工作提供宝贵的经验,进一步促进市政道路工程的持续、健康、稳定、和谐发展。 (3)、市政道路工程检测试验监理,可以有效提高工程的竣工验收 市政道路工程在完工后,需要经过一系列严格的竣工检验程序,才能交付使用。市政道路工程承载着城市交通建设的重要职责,关系到城市的整体规划,以及人们的出行需求,竣工验收阶段必须予以高度的重视。市政道路工程的检测试验是竣工验收的重要程序之一,绝对不容忽视,此阶段的监理工作要严格按照国家、地区的相关规定进行,要通过科学、具体的检测试验方法,并结合道路所在地的客观环境,采取真是、准确的数据,经过认真、客观的分析,检测出道路工程存在的问题和弊端,及时上报给工程验收相关部门,以有效提高工程的竣工验收工作的进行和完成。 三、如何加强市政道路工程检测试验的科学监理 市政道路工程检测试验过程中的科学监理,是指监理单位在市政道路工程检测试验过程中,所采取的一系列管控措施、手段和方法,以保证所交工的工程项目符合设计要求和合同所规定的质量标准。建立健全的市政道路工程检测试验科学监理体系,要注意从以下几点做起: (1)逐步建立市政道路工程检测试验企业领导,检测试验人员各负其职的岗位监理责任制。市政道路工程检测试验过程中,关键项目和路段要实行挂牌负责制,并以合同形式明确各项目的具体负责人员和检测试验人员,并且根据工程的检测试验进度和质量,对负责人和检测试验员分别给予公正的处罚与奖赏,使与道路工程检测试验有关的各方面人员的经济利益与工程质量的好坏紧密地联系起来,激发检测试验人员更大的工作积极性和热情。 (2)建立了一套灵敏、高效的市政道路工程检测试验监理系统。 在科技快速发展的今天,市政道路工程检测试验单位要随时进行信息的反馈、传递与处理,及时收集国内外相关市政道路工程监理的动态信息,为改进工程检测试验监理提供可靠的信息保障,从而使检测试验全过程始终处于受控状态。成立专门的市政道路工程检测试验监理委员会及相关监督、检查部门。市政道路工程检测试验单位要及时组建适应市政道路工程检测试验全过程的监理机构,对市政道路工程检测试验进行全方位、立体化、多角度的监理。 (3)提升市政道路工程的社会地位。由于某些缺乏职业道德的工程监理单位,在监理工作中没有认真履行自身职责,进行严重影响市政道路工程的质量和信誉,最终导致道路建设行业的整体社会地位受到恶劣、负面的影响。市政道路工程监理要制定规范的行业标准,彻底改变人们心中对道路建设行业的固有观点,从而全面提升整个行业的社会地位。 道路工程论文:道路工程软土地基处理论文 1软土地基处理方法的种类及选择 1.1沉降处理 沉降处理包括加速固结沉降和减少总沉降量两方面。加速固结沉降可采用加载预压、竖向排水(设置砂井或芯板排水)和挤实砂桩等方法。减少总沉降量可以采用换填好土、石灰(水泥)桩、挤实砂桩等方法。 1.2稳定处理 稳定处理可以采用换填土、挤实砂桩、石灰(水泥)桩等措施增加抗滑阻力。各种加速固结沉降措施都有助于促进软土层强度的增长;慢速或分期填筑路堤可以达到阻止地基强度降低的目的。 1.3应注意的问题 (1)地基的土质及土层构成(厚度、排水层等)条件。(2)道路的性质、路堤高度和宽度,是否为与构造物连接的地段等条件。(3)工期、材料供应、施工机械作业条件和对周围环境的影响等条件。以上处理方法可以单独使用,通常用几种方法组合使用,以发挥各种方法的特长,取得良好的处理效果。 2软土地基处理的具体措施 2.1换填土法 当淤土层厚度较簿时,可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理,鉴于换砂不利于防渗,且工程造价较高,一般应就地取材,以换填泥土为宜。可将软土全部挖除,使路堤筑于基底或尽量换填渗水性土。这种方法适用于软土厚度小于2m的路堤。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实,形成良好的持力层,从而改变地基承载力特性,提高抗变形和稳定能力,施工时应注意坑边稳定,保证填料质量,填料应分层夯实。 2.2抛石挤淤法 在路基底从中部向两侧抛投一定数量的片石,将淤泥挤出路基范围,以提高路基强度,所有片石宜采用不易风化的大石块,尺寸一般 0.3m。其上铺0.1m厚碎石及0.1m厚砂层后再填土。这种方法的适用范围为:软土厚度 3.0m,表层无硬壳,呈流动状态、排水困难的地基状态。 2.3反压护道法 当软土和沼泽较厚,路堤高度不超过极限高度的2倍时,路堤两侧填筑适当厚度和宽度的护道,在护道附加荷载的作用下,保持地基的平衡,增加抗滑力矩,防止路堤的滑动破坏。通过反压护道法使路堤下淤泥趋于稳定。护道一般可采用单组形式,其高度为路堤高度的0.3—0.5倍。适用范围:当路堤超过极限高度的1.5—2.0倍以内时适用。 施工时,护道尽量与路堤同时填筑,且压实度要达到90%以上。它的特点是施工工艺简单、费用较低,但施工用地增大。 2.4砂垫层法 在软土地基上铺设厚度为0.5—1.2m的砂层,可使软土顶面增加一个排水面,促进路基底的排水固结,提高路基的强度及稳定性。砂垫层材料的选择以透水性好的砂或砂砾(74u筛孔通过率为3%以下)为宜,以保证所需的排水能力;砂垫层的宽度以每侧宽出路堤0.5—1.0m为宜。砂垫层适用于路堤高度 2倍极限高度的状况。 2.5设置砂井法 砂井与连接的砂垫层配合使用效果较好,一般砂井直径为0.2—0.3m,井距为井径的8—10倍,常用范围为2—4m,平面上呈矩形或梅花形布置。适用范围:软土层厚度 5m,且路堤高度超过天然地基承载力容许的高度很多时适用。 2.6摊铺土工布法 高填土可适当分层,采用土工布加强路堤刚度,并在软土基上隔垫,使荷载均匀,避免局部破坏,对地下水防治相当有利,也可以用土工布摊铺软土底层,并折向沿边坡作防护,这样既提高基底刚度,也使边坡受到维护,有利于排水和因地基应力再分配而增加路基的稳定性 2.7排水固结法 排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施,由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体,利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系,根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。 2.8灌浆法 是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果,如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀,沉陷闸基沉降最大达到0.63m,加固时采用单管高压旋喷灌浆处理,每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔,沿闸墩轴线两侧布孔,灌注水泥浆,成桩直径0.5m,伸入闸基础10.5m,采用灌浆压力为20MPa,经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩,提高闸基承载力,达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流,然后再对闸室进行灌浆处理。 3结语 总之,软土地基的强度或变形的问题是工程土中必须十分注意的问题,过大的沉降及不均匀的沉降造成软土地区大量的工程事故。因此,在软土地区进行设计与施工的道路工程时,必须从地基、建筑、结构、施工、使用等多个方面综合考虑,采取相应的措施,减少地基的不均匀沉降,保证建筑物的正常使用。 道路工程论文:城市道路工程施工管理论文 1城市道路工程施工质量差距的表现 (1)变:表现为长官意志,项目随意变更;考虑不周不得不变。投资变(主要是资金不确定所致),工期任意变,施工过程中变更多,决策失误更得变。变是必然的,但变得太多太快,带来的损失必然是巨大的。 (2)差:主要是质量意识差,施工人员素质差,施工方法、工艺差,机械设备差,检测手段差,路面平整度差,外部环境差等。 (3)粗:表现为立项粗,设计粗,图纸粗,施工前的准备粗,管理过程粗,施工程序粗,检测数据粗,验收粗等。 (4)漏:设计漏项,施工漏做,工序之间漏检,监理、施工方面管理中疏漏等。 (5)裂:因工期紧,管网沟槽回填较深又无时效期而造成下沉断裂。路基压实、养护不够造成开裂,沥青抗老化能力差,造成路面网裂等。 这些差距若不尽早根除,差距将越来越大,势必损害城市的形象和政府在市民中的形象。 2质量问题的成因 (1)开工急:由于急于开工,造成匆忙设计,匆忙选择施工队伍;施工队伍又不得不匆匆忙忙进场,有些工程甚至边设计边施工,忙中出错在所难免,使得施工工序、工程质量很难得到保证。 (2)工期紧:一般来说城市道路工程的工期都很紧,这是城市道路施工的最大特点和市民出行的需要。城市道路工程的另一特点是绝大部分工程都要经历雨季施工,而这个时期又正是各种管道铺设或路基施工的阶段,管道沟槽回填后难以压实,路基含水量大,其密实度和强度很难保证。由于工期太紧,又不能不施工,存在质量问题是可以想见的。 (3)作业面狭窄:城市道路工程施工场地都很难闭交通,人流难以控制,加之诸如电力、电信、热力、有线电视、煤气、自来水、排污管道等各种管线相互交织、彼此干扰,使得原本狭窄的场地显得更为拥挤,同时使得质量管理工作更为零散,多点、奋天、连续性差,增加了质量管理的难度。 (4)扯皮多:城市道路工程施工中情况十分复杂,关系到各个方面。 (5)施工工段细小:为平衡关系,把工程化整为零,造成工程衔接处质量难以控制。 (6)利低料减:由于市场竞争激烈,某些施工单位为了取得工程,故意压低竞标价格。当获得项目进行施工时,又因利润太低,加之资金到位率较差,偷工减料、以次充好、以小代大、以粗代细等现象时有发生,质量较差的问题也就不可避免了。 (7)建设、监理、施工部门各自责任不到位带来的质量问题。 ①建设单位协调工作不到位,未能为施工单位营造一个良好的外部环境,造成工程的先松后紧。另外对一些施工素质差的队伍,措施不得力,势必给工程质量带来隐患。 ②监理部门“监、帮、促”处理的不到位,不能充分发挥质量管理部门的积极作用。再者少数监理人员自身素质不高,监理工作浮于表面,缺乏深度和广度,对工程质量的影响是很大的。 ③某些施工单位人员素质较差,加之施工人员以民工为主(这些人员的技术素质一般较低),加大了质量管理工作的难度;施工机械设备陈旧,工程中使用的材料与原送检的材料差距较大;工艺流程落后等都易于造成质量问题。 3提高城市道路工程质量的措施 提高城市道路工程的质量循要各方都将工程质量问题放在首位,共同解决好与工程相关的各种问题。提高城市道路工程质量的主要措施为: (1)做好工程前期规划论证和设计工作,是提高工程质量的先决条件之一。 (2)做好开工前的拆迁工作,尽力做好施工前的“三通一平”工作,为施工营造一个良好的外部环境,保证施工的连续性,为提高工程质量莫定基础。 (3)在施工队伍的选择上,切实做到择优选取施工队伍,除应考虑竞标报价,还应实地考察施工队伍的实际状况。 (4)建设、监理、施工各力应履行好自己的职责,以工程的高质量为首要前提,发挥各自的优势,密切合作,协调管理,才能从根本上确保工程的高质量。 ①建设单位应切实做好协调服务工作,尽可能为施工创造有利条件,同时要严格执法,督促施工单位严格按照施工组织方案进行施工,对施工不力的队伍,采取果断措施,保证工程质量工作落到实处。 ②监理部门应做到“秉公执法、热情服务”,把监理工作贯串于施工的全过程;同时改变那种只监理、不管其他的方式,应帮助施工单位出谋划策,协助施工单位改进施工方法和工艺,为工程的高质量保驾护航。 ③施工单位应认真完善和落实自身的质量保证体系,从组织、制度、措施等方面严把每个环节的质量关,切实做到预防为主,积极主动,严格控制,细化管理。既要管结果,更要抓过程,将质量第一的精神落实到每个人、每道工序,只有这样才能多创优质工程,多建市民满意的精品工程。 总之,影响城市道路工程施工质量的因素是多方面的,需动员各方力量,实行综合管理,以确保城市道路工程的高质量。若达此目标,则城市道路工程质量较差的难题将得到圆满的解决,同时必然取得令人满意的经济效益和社会效益。 道路工程论文:道路工程施工论文 一、施工单位的领导应组织广大施工技术与管理人员学习环保知识和有关法规,提高施工过程中的环保意识,在施工过程中认真贯彻执行有关环保法规。 施工单位应制定详细有效的环保措施,施工时加强环保管理,可采取如下措施: 1.减少水土流失:根据实际填挖土质合理设置边坡的坡度;合理设置土石方填挖施工现场临时排水系统,及时疏导雨水,以减少雨水对挖填土坡坡面的冲蚀;填方坡面应及时夯实并进行边坡绿化;合理确定借土弃土位置,合理开采砂石料场,注意料场弃土弃渣分离处理。 2.土石方位置:多余的土方尽量就地用来整理坡面。当不得不外运时,应该运至无自然保护价值的规定场所,弃土不得破坏或掩埋地表植物,弃土场应进行绿化设计,以便及早恢复植被,减少水土流失。当堆弃高度较高时还应进行护面设计并应设挡土构造物以免将来发生坍塌。 3.防施工噪声:主要是科学安排施工,合理选择和调整施工时间和机械配置。在道路施工过程中,应对施工进行科学安排,尽可能将施工作业时间安排在白天。在居民区附近路段,严禁晚上进行大规模施工活动,以减少对居民的干扰。除此之外,还应从施工工序方面进行合理选择,在一些环境敏感区附近施工时,要及时调整施工设备,增加轻型震动设备,减薄路基每一层填料厚度,增加铺筑层数,增加碾压遍数,减少施工设备震动和噪声对沿线居民产生的影响。 4.防大气污染:材料堆放应采取必要挡风措施,减少扬尘;组织好材料和土方运输,防止扬尘和材料散落造成环境污染;材料运输宜采用封闭性较好的自卸车运输或采取覆盖措施;对施工场地、材料运输及进出料场的道路应经常洒水防尘。 5.防水质污染:加强对施工队伍的生活污水处理,严禁将其直接排入河道水流中;对路基清除淤泥表土应回收到路上处理或运到指定地点堆弃;弃石弃土应运到合理地点,不得任意堆放,更不能淤塞河道;对桥梁围堰施工,应注意围堰土在施工结束后的清除工作,避免阻塞河道;桥梁施工机械还应避兔油污的污染。 6.临时施工用地及料场选择:严格控制临时用地规模,减少或避免占用农田耕地,同时还要避免用地范围以外的耕地被机械碾压或堆放材料。临时用地在竣工后应及时复耕还田或恢复植被。选择料场时,应评价其对生态的影响,优先考虑生态环境破坏昀小的料场。料场开采过程中的各种弃渣要集中处理,不得随便堆弃。 7.绿化:对已完成施工的边坡、取土弃土范围内及时进行绿化,以缓解因道路施工给沿线地区带来的各种影响,保护和改善自然环境。 二、道路工程施工阶段对环境的影响 除道路本身占用土地外,道路建设工程施工期间,为修建道路而建筑的大型临时设施、临时房屋和取弃土场等也占用很多土地;施工过程中机械碾压、施工人员践踏等又会带来青苗损失。若不采取积极措施,会使这些土地长期被废弃。另外,道路工程修建过程中,由于开挖路堑,取土填筑路堤、开凿隧道等,对山坡及表土搅动较大,使周围植被遭到破环,若恢复不及时,在大雨条件下,极易引起侵蚀,产生局部水土流失。此外,道路工程施工中,存在大量的弃土弃渣。若对此处置不当,暴雨作用下产生的泥石流会危害农田,淤积河沟,破环水利设施,并影响周围自然环境。 某些道路沿线河塘密集,灌渠密布。施工生产生活废污水的随意排放,会使地面水受到污染,甚至污染饮用水源。在桥墩施工中,挖坑排水,会使水质的含泥沙量有所增加。 施工噪声主要包括运输土石方及其它建筑材料的载重汽车行驶所产生的噪声,对道路两侧一定范围内的居民产生影响;其次,建设施工工地的各种施工机械工作时所产生的噪声对道路沿线两侧居民会有影响。据观测,推土机噪声级78dB-96dB,搅拌机噪声级75dB-88dB,重型载重汽车加速时噪声级可达88dB-93dB,在施工期间对环境可造成较重的影响,有时甚至影响周围居民的正常生活。 施工扬尘主要来自两方面,其一为运输材料过程中由于道路凹凸不平或装运过饱满等原因造成的抛洒及车辆身后真空吸力所造成的道路扬尘;其二为施工工地装卸、堆放材料及施工过程中由于地面干燥松散由吹风所引起的风扬灰尘。 施工期间各种车辆和施工机械在行驶和作业过程中要排放大量尾气,而尾气中含有许多有害成分如Ph、CO、NOX、HC等,这些有害成分分布在道路两旁的一定地域内,昀终进入大气或土壤中,对环境造成危害。 道路建设施工期间,由于种种原因,要废弃大量固体材料,如砂石料、石灰块、水泥块等,这些固体材料有相当一部分散失在施工工地周围,造成土壤污染。另一方面,来自施工现场的土石粉粒、粉煤灰、石灰、水泥等粉状建筑材料中的悬浮物在施工期间由于地表水的冲刷而流失,一部分沉积在工地周围土壤中,而另一部分进入当地河流中,对土壤和河水都会造成污染。 在道路施工工地,每天都有大量的施工人员工作和生活,这些施工人员每天都要产生一定量的废水、粪尿及生活垃圾,这些废物总量虽然很少,但如不及时处理,也将造成土壤及环境污染。施工单位在道路工程施工阶段的环境保护措施 三、结语 道路建设必然会对环境产生各种不利的影响,因此,要加强道路建设的环保教育和宣传。在道路设计和施工时,要认真遵守国家有关环境保护的法律法规,严格按道路基本建设程序办事,完善有关审批手续。在进行道路建设的同时,时刻不忘环境保护,特别是要对道路施工期间的环保工作给予足够的重视,采取各种切实可行的措施,把道路施工期间各种因素对环境造成的不良影响减少到昀低程度,使道路建设和环境保护同步协调地发展。特别是在我国西部生态脆弱的地区,进行道路建设时,加强道路施工期间环境保护工作尤为重要。而要实现上述目标,需要有一大批既懂得道路工程又懂得环境工程的综合性人才补充到道路建设的队伍中去,就目前来说,加强道路工程技术人员和管理人员环境保护知识和法规的培训是当务之急。 道路工程论文:道路工程水泥混凝土分析论文 摘要:本文主要对常用的路面工程混凝土外加剂品种、适用范围及其在公路水泥混凝土路面工程中的施工应用技术进行了综述。并指出了在应用过程中的一些注意事项和要点。 关键词:水泥混凝土;减水剂;引气剂;缓凝剂;早强剂 目前,我国公路水泥混凝土工程建设规模很大,外加剂的使用也非常广泛。加入外加剂能改善水泥混凝土的性能,但同时由于外加剂的使用不当而导致水泥混凝土路面及桥涵结构的质量事故屡有发生,影响了公路工程的建设质量。有必要对公路工程中的常用外加剂进行综述。 1外加剂的主要品种 作为水泥混凝土中的第五组分——水泥混凝土外加剂主要有减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂等几种常用的外加剂. 2适用范围及性能指标 2.1减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂在公路水泥混凝土工程中的适用范围. 3减水剂施工应用技术 3.1普通减水剂、高效减水剂在施工应用之前应检验pH值、密度(或细度)、减水率,符合要求后才可使用,最佳掺量的确定,必须满足工程环境条件的设计强度、工作性、耐久性及经济性等性能要求,根据供货商提供的推荐掺量,通过试配得到一个合理掺量。高效减水剂掺量过大会造成水泥混凝土严重泌水、水泥浆大量流失,导致密实度不足从而影响强度。 3.2减水剂应配制成均匀的溶液。外加剂沉淀的有害作用与外加剂掺量超大是相同的,每天应清除溶液中未能溶解的固体沉淀物。根据工程的需要,普通减水剂和高效减水剂可与其他可混溶的外加剂复配使用。 3.3在高效减水剂中掺入与水泥相适应的缓凝剂、高温缓凝剂、保塑剂或缓凝型减水剂可减少热天坍落度损失,用搅拌车或罐车运输水泥混凝土时,在浇筑现场可二次加入高效减水剂,经快速搅拌均匀后出料,不得多加水,并快速完成浇筑、振捣、饰面等;使用缓凝型的高效减水剂。 3.4养生环节是保证水泥混凝土结构不产生开裂和微裂缝的关键环节,因此,掺普通减水剂、高效减水剂的公路工程水泥混凝土结构,应加强并尽早进行保温保湿养生。掺普通减水剂的水泥混凝土构件不适宜用于蒸养;掺缓凝型减水剂的水泥混凝土构件必须保证静停一段时间后,使水泥混凝土形成一定的结构强度才可蒸养。掺高效减水剂的水泥混凝土可用蒸养养护。 4引气剂施工应用技术 4.1引气剂应选用表面张力降低值大、水泥稀浆中起泡容量多而细密、泡沫稳定时间长、不溶残渣少的产品。由于在水泥稀浆中的气泡特性与水泥混凝土中的比较相近,所以摇泡试验宜在水泥稀浆中进行。 4.2使用引气剂可以有效提高水泥混凝土的弯拉强度及抗拉强度,减少干缩和温度收缩变形量,改善结构抗裂性,也提高了水泥混凝土的抗渗性。 4.3对于负温水泥混凝土施工时改善早期抗冻性措施可以从2个方面来解决:一是加快早期水泥水化,使水泥混凝土尽快达到早期临界强度,可使用早强剂、减水剂、防冻剂;二是掺入引气剂,缓解冻胀所产生的压力。据经验来看,冬季日平均气温低于-5℃或极限最低气温低于-10℃地区施工的公路水泥混凝土及钢筋混凝土结构和构件,宜掺用引气剂或引气型减水剂、引气型高效减水剂、引气型(早强、防冻)高效减水剂。4.4引气剂、引气型减水剂、引气型高效减水剂可根据公路工程要求及环境气温与(高温)缓凝剂、早强剂、防冻剂等复合使用,配制溶液时,如产生絮凝或沉淀现象,不得混溶,应分别配制溶液,并分别加入搅拌机内。当原材料、配合比、搅拌时间、运输距离、气温等条件变化时,应微调引气剂、引气型减水剂、引气型高效减水剂和引气缓凝型高效减水剂的掺量,保证水泥混凝土结构含气量基本不变化。 4.5新拌水泥混凝土的含气量,应在搅拌机口取样进行现场检测,并应考虑在运输和振捣过程中的损失。 5缓凝剂施工应用技术 5.1热天施工、连续浇筑、泵送等特殊机械工艺下的施工中必须使用缓凝型外加剂,在施工前应检验与所用水泥在该气温下的适应性,优选其适用品种。当水泥品种、强度、等级、生产厂变动或水泥混凝土性能出现变化时,应重新检验缓凝剂对水泥的适应性。 5.2缓凝型外加剂的最佳掺量应根据施工要求的水泥混凝土凝结时间、气温、强度等通过试验确定。施工中,当气温变化、运距和运输时间变动时,可微调其掺量,应始终保持拌和物具备良好的施工可操作性,并能达到密实度及外观质量要求。 5.3缓凝型外加剂应以溶液与拌和水同时掺入拌和物中,粉剂应提前1d在现场配好溶液,并使其充分溶解,搅拌均匀后使用。溶液中的缓凝型外加剂固体沉淀物,必须每天清除一次。严禁使用分层或沉淀的缓凝型外加剂溶液拌制水泥混凝土。外加剂溶液中水量应从拌和加水量中扣除。 5.4掺缓凝型外加剂的水泥混凝土保持在塑性的时间较长,表面水蒸发时间较长,当气候炎热及风力较大时,应在触干或变色时立即喷雾或喷洒养生剂保湿养生,并应在终凝以后立即开始浇水养生。当气温较低时,在保湿养生的同时,应加强保温养生,可覆盖深色塑料薄膜和吸热保温材料。 6早强剂施工应用技术 6.1早强剂是一种专门解决工程中需要尽快或尽早获得水泥混凝土强度问题的专用外加剂。早强剂、早强型减水剂和早强型高效减水剂适用于公路工程需要快速形成强度的快通水泥混凝土结构,蒸养水泥混凝土构件,最低温度不低于-5℃的低温环境中施工的有早强要求的水泥混凝土、钢筋混凝土及需要提前张拉和放张的预应力混凝土结构和构件。炎热环境条件下不宜使用早强型外加剂。 6.2掺加液态早强剂的水泥混凝土,搅拌时间宜适当延长。粉剂早强剂直接掺入公路工程水泥混凝土时,应先与水泥、集料干拌均匀后,再加水,加水后的搅拌时间应延长30s。这是保证粉剂早强剂在水泥混凝土中均匀分布的措施。但对于某些本身是溶液或可全溶的早强剂,仍应使用其溶液,溶液比干粉拌和的匀质性及其使用效果均强得多。 6.3公路工程预应力钢筋混凝土结构或构件使用早强剂时,其张拉工艺应按试验确定。快通水泥混凝土路面的开放交通时间,应按达到设计强度90%以上时的试验确定。也就是公路工程快通水泥混凝土结构的开放交通时间,应按与结构相同养生条件下,掺早强剂水泥混凝土试件达到设计强度的90%以上的试验确定。 nbsp; 7结语 本文通过对减水剂、引气剂、缓凝剂和早强剂在施工中的应用技术综述,总结了在施工过程中的相关技术要求,以及由于外加剂的使用失误而给公路工程带来损失,为在施工过程中正确施加外加剂指明了方向。 道路工程论文:市政道路工程监理论文 1市政道路工程监理工作中存在的问题 近年来,我国市政道路监理工作取得了一定的成绩,但是,其在发展过程中还是面临着很多的问题,监理制度在我国发展比较晚,而且受到了经济发展体制的限制,导致监理市场出现了不规范的问题,使得市政道路监理方面仍然存在着一些问题要及时解决。 1.1业主选择监理单位存在的问题 任何工程项目进行施工都必须有相应的监理单位进行监理才能进行施工,这样就使得一些监理单位为了获得监理权在监理招投标过程中出现了暗箱操作的问题,导致监理市场出现了不规范以及不公平竞争的情况,最后导致监理市场出现了竞争意识和服务意识比较薄弱,对监理市场的正常发展起到了很大的影响。很多企业在发展过程中受到了地方保护主义以及相关人员主观意识的影响,导致其在发展过程中经常会受到不正当竞争的影响。 1.2监理单位和监理人员本身存在问题 监理单位在利益的驱动下也出现了很多的问题,监理单位出现了良莠不齐的情况,很多的单位在发展过程中没有必要的质量检测设备和试验设备,并且在监理人员素质方面也存在着水平不高的问题。在监理队伍中,监理人员出现的问题主要表现在以下几个方面:首先,很多的监理人员对工程施工图纸并不是十分的熟悉,对工程项目中出现的施工程序也不是很了解。其次,监理人员在工作中对合同管理也存在着了解不全面的问题,在工作中经常会出现责任心不强的问题。监理工作在进行过程中出现了可靠性程度比较低的问题,对工程质量将产生很大的影响,监理人员在年龄结构方面也存在着不合理的问题,出现了很多没有经过严格培训就直接上岗的人员,对监理工作的质量产生了很大的影响。 1.3监理费用不合理和监理工作存在片面性 工程监理的费用通常都比较低,这样就使得很多的监理单位在经营过程中出现了缺乏必要维护和更新监理仪器的费用,因此,经常会雇佣一些素质比较差、工资水平比较的人员进行工作,对监理工作的健康发展产生了很大的影响,同时,在监理过程中也出现了对工程质量监理进行重视对进度以及投资监理忽视的情况,导致工程在施工过程中经常会出现工期延长费用增加的情况,对施工企业的社会效益以及经济效益都产生了很大的影响。 2提高监理人员的素质和监理费用 2.1对监理工作人员的组成以及结构进行必要的调整 这样能够对监理队伍的现况进行改变,对监理工作的质量进行提高,对质量管理进行强化,在选择监理人员方面,可以对以下几个方面问题进行重视。首先,要选择具有一定专业知识的人员,同时,在政治素质以及职业道德方面也要非常高,同时,在技术水平以及管理能力方面都要进行要求,并且具有一定的工作经验。其次,监理组织结构的人员要能够对相关的合同法规进行掌握,在工作中要表现出实事求是,廉洁奉公,公正无私的品质,这样在工作中能够避免出现舞弊现象,对工程的质量能够进行保障。最后,要逐步对监理队伍进行扩大,对外聘人员可以进行逐步的取代,这样能够使监理队伍逐渐变成一支真正的正规军。要对在职人员进行业务培训和道德培养,使其在工作中能够做到得心应手,在监理工作中能够更加的树立榜样,对监理队伍的中坚力量养成非常有帮助。公路建设中一般都是实行三级监理制度,在监理方面不同的人员负责的工作范围不同,监理部门要根据具体的情况,建立一个合理的监理执行机构,应该具有科学性和严密性,同时,在分工方面要明确,对责任要进行划分,对监理、业主以及承包商之间的关系要进行很好处理。 2.2监理单位在发展过程中可以对监理费用进行适当的提高。 监理费用的提高能够更好的促进监理行业的发展,同时也有利于专业人才进入到监理行业中,对监理水平的提高也非常有利,同时也能促进其健康发展。 3结束语 伴随着我国道路行业的快速发展,市政道路工程监理也取得了很好的发展,能够保证道路建设顺利进行,同时,也能更好地促进我国国民经济的发展。但是,其在发展过程中作为新兴行业仍然存在着很多的不足,对出现的问题进行不断的完善,能够更好地促进道路建设行业取得更好的发展。 作者:褚淑萍 单位:江苏华宁工程咨询监理有限公司 道路工程论文:城市道路工程管理论文 一、我国城市道路工程管理现状 我国城市道路工程管理工作存在着一定的不足和问题,这些问题阻碍了城市道路工程管理工作的进一步发展和完善,城市道路工程管理工作的全面化发展过程中需要以城市发展为基础,进而建立相应的城市道路工程管理方案,将城市道路工程管理工作与城市管理工作结合起来,共同促进我国城市道路工程管理工作的发展。从目前我国城市道路工程管理工作现状来看,主要存在着以下几个问题: 首先,城市道路工程管理工作忽视了城市与城市间的差异性,在我国的不同地区内,不同的城市有着不同的道路建设要求,加之城市的发展模式和城市的发展脚步不同,城市对于道路的需求也有所不同。 其次,城市道路工程管理忽视了城市本身的管理。从一个城市的管理角度来说,城市本身的发展和进步与城市的管理工作之间是分不开的,城市的管理工作也并不是单一的,其从本质上来说是一个复杂的综合体,包含着各个方面的管理。 第三,城市道路工程管理工作在进行改革和发展的过程中忽视了与时俱进性,在我国经济发展的过程中,经济的发展和进步所呈现出来的特点是不同的,我国的城市道路工程管理工作需要尊重经济的发展和进步,体现出时代的先进性,强化信息技术和网络技术在城市道路工程管理工作的中的应用,以信息技术为基础,以网络技术为手段来推动城市道路工程管理工作。 二、优化城市道路工程管理工作的对策 为了进一步的优化我国城市道路工程管理工作,体现出城市道路工程管理工作的科学性和可持续发展性,带动我国城市道路工程管理工作取得全面的发展和进步,需要从各种角度来推动和完善,以城市的发展为基础,以科技的进步为支持,带动我国城市道路工程管理工作与其他管理工作的结合,更好的体现出城市道路工程管理工作的优势。 2.1体现城市的差异性 不同的城市所进行的城市道路工程是不同的,在进行城市道路工程管理工程的过程中需要尊重其差异性,根据不同城市不同地段所进行的城市道路工程建设来制定符合其发展的城市道路工程管理模式和管理手段,带动城市管理工作的全面新发展和进步。 2.2尊重时代的发展进程 在进行城市道路工程管理工作的过程中,要积极的引进先进的管理技术和管理方式,结合城市的技术发展来推动整个城市道路工程管理工作,引进国内外先进的管理技术,建立科学的管理网络平台,真正的实现城市道路工程管理信息的共享,体现出我国乃至是世界技术的迅速发展。可以说,以信息技术和网络技术为基础带动的城市道路工程管理工作完善和优化是十分科学的,其充分的体现出了我国的技术实力,也能更为有效的体现出城市道路工程管理工作的管理质量。 2.3促进城市道路工程管理与城市管理的结合 针对目前我国行城市道路工程管理工作与城市管理的其他工作脱节的现象来说,城市道路工程管理工作要积极的融入到城市管理工作的大家庭中来,以城市管理工作的发展和进步来带动整个城市的发展,以便于从多角度来体现出我国行城市道路工程管理工作的科学性,带动行城市道路工程管理工作的发展和优化。 2.4强化行城市道路工程管理工作的抗压性 随着城市的经济发展,人们生活水平的提升,私家车的数量与日俱增,城市道路的压力也越发的增大,城市道路建设工作需要充分的考量私家车所占的比重,以车辆数量的迅速增加来进行相应的行城市道路建设。针对于此,行城市道路工程管理工作也需要提升自身的抗压性,以科学的管理环节建设过程中所出现的城市交通压力。 三、结语 总之,从目前我国行城市道路工程管理工作中存在的问题来说,行城市道路工程管理工作的发展还是存在着一定的空间的,我国的城市道路工程管理工作需要结合城市经济发展的需求,结合城市自身对于道路本身的需求来进行相应的管理,进而真正的提升行城市道路工程管理工作的效率。 作者:陈静波 单位:南充职业技术学院 道路工程论文:估算市政道路工程造价论文 一、市政道路工程造价估算的目的和意义 市政道路工程估算,也是制定工程招标标底的重要参考,市政道路工程造价估算的结果是市政道路工程完整进行的资金耗费的最低额度,因而对于招标的标底的制定有着重要的参考价值。总之,市政道路工程造价估算的科学进行,是市政道路工程建设全过程进行的基础,对于市政道路工程的建设有着重要的意义。 二、市政道路工程造价估算方法的科学分析和实践研究 1.市政道路工程造价估算的方法类型 市政道路工程造价估算的方法,在经历了较多工作人员的改进和提升后,现在已经形成了几种成熟的主要的方法,分别是:数理统计学估算方法、模糊数学估算方法、人工神经元估算方法、灰色关联分析估算方法和案例推理估算方法等。市政道路工程造价的估算要求工作人员能够熟练掌握以上的估算方法,并且能够根据实际施工和设计情况灵活选择应用,从而得到正确的科学的分析估算结果。 2.市政道路工程造价估算方法的具体分析 2.1数理统计估算方法 数理统计估算方法,即通过函数关系来对市政道路工程造价进行估算,而函数关系的确定是根据通过综合以往的道路工程建设资料,通过分析统计找出各因素和工程造价的关系来确定的。具体的函数关系可以用数学公式表示为:Eij=b1f1(zl)+b2f2(z2)+b3f3(z3)+b4f4(z4)+...这个公式中,Eij代表工程造价,fn代表各种影响因素的函数,bn代表各种影响因素相应的影响系数,zn代表各种影响因素的具体取值。数理统计估算方法的应用,需要较为精确地确定各种因素的取值,然后根据函数公式来计算确定市政道路工程造价。这种方法的优势和劣势非常明显。优势是可以通过计算有效地了解各种影响因素给工程造价带来的影响大小,而且计算简便易操作,对造价的估算耗时较短,应用起来非常方便。劣势是在应用此种方法前,需要有大量的历史工程资料数据的积累,需要的样本数量较为庞大,如果工程资料数据不够多,则会影响市政道路工程估算的准确性,降低投资效益。而且,这种方法要求工作人员要有对于一些特殊的数据回归处理的技巧和能力。总之,数理统计估算方法应用于市政道路工程造价估算时,适用于历史样本数量足够大的情况,否则尽量别用,会影响到估算的准确度,不能体现此种方法的优势。 2.2模糊数学估算方法 模糊数学估算方法的基础,是模糊数学估算理论,依据的是以往进行了造价估算的工程案例,收集到与此次市政道路工程相似的工程案例,对这些工程的造价估算数据进行整理参考,利用科学合理的评估手段,通过一些实际的向量结合相关的数学估算理论进行造价估算。模糊数学估算方法处理的对象信息具有模糊的特性,是把工程之间的相似度量化之后进而对特定市政道路工程造价进行合理评估的一种方法。模糊数学估算方法的缺点很明显,就是难以准确反映出工程造价的实际变化,对工程造价的计算存在一定的模糊性和浮动性。模糊数学估算方法的应用较为局限,最好在物价较为平稳的时候采用,如果工程材料物价发生了浮动,则用这种方法计算得到的工程造价与实际造价相比会存在较为明显的差异。 2.3人工神经元估算方法 人工神经元估算方法相对于市政道路工程造价估算的其他方法来说,是一种较为新颖的方法。人工神经元估算方法的特性是可以自顺应学习,在处置过程中可以并行协同,存储具有分散性。人工神经元估算方法不同于线性的动力学系统,它是把市政道路工程的相关信息作为神经元网络分支的输入内容,把市政道路工程的造价作为神经元网络的输出内容,从而形成一个完整的市政道路工程造价的估算体系,进行系统运作。人工神经元估算方法的形成,需要科学确定神经元网络模型的各个分支的权重,权重的合理确定,是人工神经元估算方法对造价估算准确性的前提,而权重的确定是根据各种实际工程案例的相关数据进行统计分析得到的。人工神经元估算方法的优势是造价估算较为准确,估算速度相比其他方法更加快速,另外对于不同时期工程材料的价格差异带来的估算误差,这种方法也可以有效地避免。但是这种方面同样面临一些问题,即对操作者的能力要求较高。因为操作者在实际使用这种方法进行实证道路工程造价估算的过程中,需要考虑工程特征以及样本的联系问题,这两个问题只有凭借丰富的实际工程经验才能解决,因此此种方法不适用于工程经验较为薄弱的操作者,否则由于输入向量的偏差很容易造成输出结果的较大误差。 2.4灰色关联分析估算方法 灰色关联分析估算方法更加注重的是影响市政道路工程造价的主要因素,其关键是通过分析影响工程造价的各种因素的重要性,选择重要性较高的影响因素作为重点计算的方面,从而提升工程造价估算结果准确性的一种估算方法。灰色关联分析估算方法的可信度相对较高,而且目前适用性很普遍,误差也可以得到很好的控制。 三、结语 市政道路工程建设,是政府的形象工程,必须重视,必须正确对待。而市政道路工程建设也不能盲目投入大量资金,会造成浪费,应当提高投资效益,提升性价比,因此,对于市政道路工程建设采用正确的方法进行造价估算,是非常必要和有意义的。相关的市政道路工程造价估算人员应当熟练掌握工程造价估算的各种优秀方法,正确在市政道路工程估算中应用,提升市政道路工程的性价比,做到在节省资金耗费的同时,让市政道路工程具有更高的质量,惠民利民。 作者:胡建辉 单位:河南鼎誉工程咨询有限公司 道路工程论文:道路工程施工单位成本核算论文 一、道路工程施工单位成本核算的特点分析 道路施工单位与工业企业的成本核算存在众多的不同点,道路施工单位实行建造合同准则后,需要对其成本核算进行调整,道路施工单位与工业企业成本核算的差异明显。 二、道路工程施工单位的成本核算方法 (一)明确目成本核算的对象 成本核算问题最优秀的错误在于没有正确认识成本核算的对象。为解决道路工程施工存在的问题,必须要明确成本核算的对象,通常,可以将成本核算划分为以下类型:道路工程中,尽可能将规模较大的主体项目进行细分细化,以分部工程的方式对道路工程的成本进行核算。比如路基工程,应当将对各独立绘制的施工图纸所对应的工程视为进行成本核算的对象。对于规模较大、工期较长的工程,应当将其细化为若个项目,分别将这些细分项目视为道路工程成本核算的对象。道路施工单位负责建设的工程项目,其施工应当在同一个地方进行,此外,该项目应当采用的结构类型应当与整个道路工程结构相一致。若道路实施工程的开工日期与竣工日期较为接近、工程量小,则应当将类似的施工单位进行联合,在成本核算中,将这些小项目当做一个整体对象来进行成本核算。采用“单机核算”形式,以道路工程中的每台施工器械、运输设备为对象,对其进行成本核算。首先,道路施工单位需要设置一个独立于施工机械、运输设备的、能够进行核算的机械项目,运输企业将其内部的施工器械、运输设备进行统一运作,将不同的施工机械与运输设备的种类,作为成本核算对象。 (二)确定道路工程的成本核算项目 道路施工单位设置了进行独立的器械项目与运输部门,用该施工单位内部的机械、设备等进行道路工程的机械作业与施工。道路施工单位的成本项目主要由燃料成本、人工成本、设备维护折旧成本、动力成本以及其他的一些直接成本或间接成本等构成。 (三)合理设置和使用成本核算项目 道路施工单位通常以工程费用的用途为项目设置依据。这种项目设置方法能够对各项费用的使用情况一目了然,实现工程费用更好的归集。确保在进行不同的成本项目设置及使用“工程施工”科目时,不会出现错误及其他问题,制约整个工程项目成本核算的精确性与有效性。 (四)严格施工单位的成本核算程序 在会计期末阶段,道路施工单位务必严格以《企业会计制度》及其相关规定为施工标准,以建造合同准则为依据,对合同的收入及其合同费用进行核算与确认。《企业会计制度》及其相关规定、建造合同准则及相关规范等都使得工程项目成本核算程序必须做出相应的调整。在实际的成本核算程序中,增加了合同总成本计量的程序,将道路工程的施工进度纳入为核算的内容,此外,还应当对当期的合同收入与费用等内容进行认真核算与严格确认。 (五)优化各项费用的分配 对道路施工单位工程项目进行成本核算的目的在于对道路施工过程中所涉及到的支出费用进行全面的集合与合理的分配,科学统计、精确计算其他产品或工程其他方面的成本,对工程各项费用的支出情况充分了解,优化配置道路工程中的人、财、力等各项资源,实现投入的最小化与效益的最大化。 三、做好道路工程全过程的成本核算与管理工作 (一)道路工程设计阶段的成本核算方法 1、形成完善的设计方案评价制度对优选道路工程设计方案进行积极创新和深化改革,形成一套科学、完善的评价体系,尽可能量化道路工程设计方案的技术评价指标和经济评价指标,针对不同层次不同的评审意见,应当对其进行加权处理,使之成为科学决策的真实有效依据,确定优秀的工程设计方案。2、严格设计概算与施工图预算得到批准的设计概算是控制工程建设投资、编制工程计划、控制成本核算的主要依据,能够实现对施工图设计的限额控制,实行道路工程投资包干的重要依据。3、严控初设阶段设备、材料费一方面,根据公司价格定额中心网上的指导价格与公示价格,对设备、材料价格进行审查;另一方面,以互联网站,例如中国建材在线、中华商务网、机电报价网等多家网站的价格及厂家报价为基准,对设备、材料价格进行审查。在网上进行设备、材料的价格查询时,应当注意对比同型号、同规格、同品种价格,否则,审查是无效的。对于主要参数相同、次要参数有差异的设备、材料,可以将其作为为参考,进行相应的折算。在设备、材料的选择中,应当做到货比三家,尽可能选择质优价廉的建材与设备。在设备、材料的审查中,同样需要做到货比三家,至少应当获得两家及两家以上制造厂商有竞争能力的报价。获得有竞争力的价格。 (二)道路工程实施阶段的成本核算与管理 在道路工程的施工阶段,对造价的影响是比较小的,只有百分之十左右,在此阶段,想要节约投资,几乎是微乎其微的,可能性较小,但其更重要的环节,其实就是在这一阶段发生的,也就是道路工程的总投资,所以,万万不能松懈于在这一阶段的造价管理,建设单位更应该在道路工程施工阶段主动加大造价控制的管理以及对合同管理的力度,做到不要忽视每一个步骤的重要性,只有这样,才能才从根本上降低投资成本。 (三)道路工程结算阶段的成本核算与管理 道路工程施工单位在施工过程中,应当做好资料的收集整理工作,其中包括招标文件以及投标报价、合同、施工图纸会审记录等等。针对不同标段以及合同的界限范围来进行清算,以免造成清算结果的重复;在清算中,结合竣工图以及变更洽商纪录,如果在清算过程中,对已变更洽商纪录进行整理估价,只需要对其结果进行确认和落定,不需要再次进行清算,因为它不会对实际的投资产生过大的影响。将招标文件以及合同规定相结合,从两者各部分条款相互比照的情况下,包括对设备材料的暂时估价以及对暴涨暴跌的材料,统一进行清算,避免两者在合同条款上出现较大的分歧,也是避免日后的成本核算在项目工程中出现问题。 四、结束语 对道路施工单位而言,工程项目成本核算是其施工管理的重要工作内容,不仅能够控制投资、降低成本核算、减少和避免浪费现象,获得良好的经济效益,而且能够降低材料、机械等资源的消耗,实现资源的优化配置,获得高效的资源效益。成本核算能够及时发现费用在使用过程中的问题,并对其原因进行分析,找出具有针对性的问题解决方案。成本核算问题最优秀的错误在于没有正确认识成本核算的对象。为解决道路工程施工存在的问题,因此,必须要明确成本核算的对象,认真确定道路工程的成本核算项目,对成本核算项目进行合理设置和使用,合理规范和积极调整施工单位的成本核算程序,严格各项费用的计算,并对其进行优化分配。 作者:孟黎黎 单位:太原市市政公共设施管理处
地质雷达论文:地质雷达隧道工程论文 一、地质雷达测试原理 地质雷达一种利用电磁波信号在不同介质中传播运动特性的宽带高频电磁波信号探测方法。地质雷达探测系统发射机将高频电磁波以短脉冲、宽频带的方式,通过发射天线将其定向发射至地下,经过不同特质的地下岩层或目标体反射回地质雷达并由接收天线接收。高频电磁波在岩层中传播时,由于岩层所含介质的差异,导致其传播路径、电磁场强度及波形呈不同几何形态,通过对时域波形的采集、数据整理及分析,可确定地下岩层界面或异常岩体的空间结构及其位置。隧道结构地质岩层具有明显的电性差异,这是地质雷达应用的前提;这些界面可以形成良好的电磁波反射形态,是地质雷达在隧道衬砌质量检测中应用的主要原理。 二、砼厚度的地质雷达探测试验 试验目的是分析地质雷达对钢筋砼构件的检测精度。试件尺寸为2m×2m钢筋砼方柱,强度为C25,配合比(kg/m3)为水∶水泥(标号为325)∶粗骨料∶细砂=195∶464∶551∶1170。其中粗骨料为19~31.5、9.5~19、4.75~9.5mm,经筛分试验确定3种规格的掺量分别为30%、60%、10%,形成连续级配。经检验,碎石为同颜色,不带杂物,含泥量0.5%,压碎值10.4%,符合规范要求。钢筋主筋为直径16mm二级螺纹钢,间距93mm;箍筋为直径10mm一级圆钢,间距90mm。保护层厚度统一设置为40mm响了检测精度,实际检测精度可能更高,地质雷达对于不同介质界面的探测具有较高的精度,检测结果较为可靠。 三、工程应用案例 工程概况某隧道位于赣南山区,为小净距短隧道。隧道纵坡为单向坡,左、右线纵坡坡率分别为2.125%、2.1%。洞门均为1∶1.6削竹式。按新奥法原理设计为复合式支护衬砌结构。根据地质勘察揭示的围岩情况,将洞身(包括紧急停车带)划分为FS3b、FS4a、FS4b、FS5a、FS5b、FS5c及明洞FSM等衬砌结构类型。试验主要采用地质雷达对浅埋一般段FS4a衬砌施工质量进行扫描检测。FS4a型衬砌的结构如下:初期支护为22药卷锚杆(单根长3.0m),锚杆环距×纵距为1.0m×1.0m,喷射23cm厚C25砼,6@20×20cm双层钢筋网片,工字钢(拱架)纵距1.0m;二次衬砌结构为40cm厚C30钢筋砼拱圈,40cm厚C30素砼仰拱。检测结果分析为地质雷达检测10榀钢拱架纵向间距的结果,为地质雷达扫描检测初期支护砼喷射厚度的结果,为地质雷达扫描检测二次衬砌砼钢筋网片保护层厚度的结果。从表2来看,2#、5#、7#钢架间距超过规范的允许偏差,施工方需在后续施工过程中严格控制钢筋间距,确保钢筋榀数满足设计要求。 四、结语 利用地质雷达检测钢筋砼结构试件的保护层厚度,检测结果精度较高,具有较高的可靠性,在工程实体无损检测中具有较广阔的应用前景。将地质雷达应用到隧道工程中,可真实反映隧道工程的施工质量缺陷,及时提醒施工单位加以修复或加固处理,为确保隧道施工质量提供技术保障。 作者:余辉王吉庆肖钦单位:江西省高速集团赣州管理中心 地质雷达论文:地质雷达古建筑论文 1地质雷达探测原理 地质雷达广泛应用于市政工程、地下设施、考古、地质与水文等领域的探测和评估,原理是其主机通过天线由地面发射电磁波到地下,当电磁波遇到不同电性差异的目标体或不同介质的界面时便会发生反射与透射,反射波返回地面,又被接收天线所接收。此时雷达主机记录下电磁波从发射到接收的双程时间t和幅度与波形资料,通过对图像进行解释和分析,确定不同界面及深度、空洞等。 2仪器及测线布置 采用美国SIR-20型地质雷达,根据不同的检测深度要求配备270MHZ、100MHZ高频天线。针对鸡鸣驿古城内的地下通道,城墙进行探测,地下通道的检测中,测线垂直通道延伸的方向布设,城墙的检测中,测线沿城墙走向及垂直城墙走向进行探测。 3测量参数 100MHz天线:测量方式采用连续测量,时窗范围:150ns(最大探测深度可达30m),采样率:512样点/扫描,扫描率:32扫描/秒,每2m做一探测标志。270MHz天线:测量方式采用连续测量,时窗范围:100ns(最大探测深度可达5.0m),采样率:512样点/扫描,扫描率:32扫描/秒,每2m做一探测标志,每探测一条另存为一个探测文件。本次探测工作依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)。 4数据处理与分析 通过对检测数据进行背景去除、滤波,设置介电常数、水平均一化等一系列处理,分析确定地下洞室的位置及深度,横坐标表示探测的水平距离,纵坐标表示距地面的深度。由于空气与土或与石的介电常数差异较大,所以当结构中有明显的空隙或空洞时,地质雷达会有明显的强反射信号。雷达图像上可以看出两处空洞的位置、深度和大小,(a)处空洞顶距地面约1.5m,最深处距地面约4.5m,空洞高度约2m;(b)处空洞顶距地面约2.0m,最深处距地面约3.5m,空洞高度约2m。 5结论与建议 地质雷达操作简单,精度高,能对地下空洞、城墙内部的裂缝破损进行检测,工程实例表明,采用地质雷达对古建进行勘测是比较准确和可行的,探测效果较好,对古建的评估和加固提供了有力的支持。但是,地质雷达还存在一定局限性,随着探测深度的增大,探测精度降低,进一步影响到探测质量,有时会造成误判,因此建议在古建探测中,地质雷达、地震面波等多种无损检测方式并用,能取得较好的探测效果。 作者:孙建超单位:陕西铁路工程职业技术学院 地质雷达论文:地质雷达在公路隧道二衬质量检测的作用 摘要:介绍了地质雷达的工作原理,地质雷达是一种广泛用于地质探测的高频电磁脉冲波技术,结合昌宁高速礼坊隧道实际工程,阐述了地质雷达在隧道二衬质量无损检测中的应用,简述了测线布置、数据采集、图像处理步骤,并对典型的雷达图像进行分析,证明地质雷达技术在隧道工程无损检测中能取得了较好效果。 关键词:地质雷达;隧道;二衬检测 1概述 隧道工程由于种种原因在施工期或运营一段时间后,可能会出现表面裂纹、渗漏水等病害,通常这些病害多是由隧道潜在的隐患导致的,如衬砌厚度不足、衬砌背后存在大面积空洞或回填不密实等。传统的施工质量检测往往采取钻孔取芯、开挖取样的破坏性手段,这样对于防水要求极为严格的隧道施工极为不利。由于隧道工程是隐蔽性工程,因此需要一种有效、快速、无损的方法和手段进行检测。本文结合昌宁高速礼坊隧道实际工程,对礼坊隧道二衬质量进行了无损检测。结果表明质雷达在公路隧道质量检测方面效果比较理想,达到了指导施工的目的。 2地质雷达的工作基本原理 地质雷达作为一种无损检测技术,自20世纪70年代开始应用至今已有30多年的历史,在工程各个领域都有重要的应用,主要解决场地勘查、线路选择、工程质量检测、病害诊断、地质超前预报和地质构造等问题。探地雷达的基本原理如图1所示。地质雷达是利用高频电磁脉冲波的反射探测目的体及地质现象的。其探测过程如下:地质雷达通过发射天线向地下发射高频电磁脉冲,此脉冲在向地下传播过程中遇到地下介质分界面时会产生反射。反射波传播回地表后被接收天线所接收,并将其传入主机进行记录和显示,每一测点接收到一道雷达波形,一条测线上全部测点的雷达波形排列在一起,形成完整的雷达剖面,经过资料的后处理,进行反演解释便可得到地下地层或目的体的位置、分布范围、埋深等。 3工程应用 3.1工程概况及参数设置 礼坊隧道为一分离式隧道,隧道长度为1625m,净空宽×高为10.75m×5m。隧道区位于构造剥蚀低山丘陵区,山体连绵起伏,山体植被发育,沿洞轴线洞身最高点高程约700m,地形起伏大,山势较陡峻,隧道进出洞口地形较缓,植被发育,风化层厚。隧道区山体总体走向比较紊乱,大致呈南北走向,隧道区内水量丰富,隧道区内微地貌发育,主要为山间冲沟,为山间洪水及地下水的排泄通道。本次检测仪器采用美国GSSI公司研制的TerraSIRchSIR3000地质雷达。检测之前,必须根据具体地质情况,调节相应的参数(主要包括雷达天线中心频率、时窗和采样次数等),以达到仪器的理想状态。考虑到探测对象主要为隧道二衬质量,检测对象为二衬的厚度,钢筋数量及二衬支护背后是否有空洞,所以本次检测采用400MHz中心频率的天线,测量方式采用连续测量。探测的时窗主要取决于探测的深度,考虑到本次探测主要为初期支护探测,检测深度在1m之内即可,则时窗可取为50ns。 3.2测线布置 根据规范要求及项目实施大纲,沿着隧道走向的3条测线,即拱肩2条(测线1、2)以及拱顶1条(测线3),如图2所示。 3.3地质雷达探测结果 (1)二衬厚度检测结果。图3是采用Reflex软件处理后的地质雷达波形图,该检测段桩号范围是ZK189+200~ZK189+230,沿测线1的位置数据采集。由于围岩与二衬混凝土介电常数差别较大,电磁波在围岩与混凝土界面传播时将产生较强反射信号,图3中绘制出的曲线即为该反射信号,表1列出了该检测段测线3位置的二衬厚度的检测结果。(2)二衬钢筋数量检测结果。图4是采用Reflex软件处理后的地质雷达波形图,该检测段桩号范围是ZK189+110~ZK189+117.5,沿测线1的位置数据采集。由于钢筋与混凝土介电常数差别很大,电磁波在混凝土与钢筋界面传播时将产生强烈反射信号,图4中用垂直箭头标记出了钢筋具体位置,表2列出了该检测段钢筋数量的检测结果。综合表1、表2所得到的二衬厚度与钢筋数量检测数据,结果表明二衬施工质量满足设计及有关规范的要求。 4结论 通过在昌宁高速礼坊隧道进行的多次地质雷达无损检测,得到了如下认识:(1)地质雷达作为一种无损检测技术,具有成本低,操作方便快捷,探测精度高,数据采集与处理集于一身,目标体等异常图像清晰且易于识别等特点,能有效检测出钢筋异常以及二衬厚度。(2)礼坊隧道现场检测结果表明,检测部位拱顶测线及左、右拱腰测线二衬厚度满足设计要求,测线部位衬砌层与原岩耦合良好。二衬钢筋总数满足设计及有关规范的要求。 作者:袁海波 单位:中铁五局集团第一工程有限责任公司 地质雷达论文:用于路桥检测的地质雷达技术 摘 要 阐述了地质雷达技术的工作原理,介绍的地质雷达技术的发展概况,重点介绍了该项技术在公路和隧道领域的应用方向,最后对该项技术在土木工程领域中的应用加以展望。 关键词 路桥检测;地质雷达;发展现状 近年来,随着我国公路和桥隧建设规模的不断增加,相关的质量检测任务日益加重。然而,公路与桥隧结构的破坏常常始于各种隐蔽的或不可见的隐患,针对上述隐患检测的传统方法又不能及时、准确地检测及判断隐患的具体情况。这就使得路桥结构的维护针对性差、盲目性大,而真正的问题却得不到解决。20世纪80年代后期,地质雷达技术被应用到公路与桥隧结构的检测领域,才为该类问题的解决打开了局面。 地质雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)又称探地雷达、透地雷达,是用频率介于106-109Hz的无线电波来确定地下或者岩体介质分布状况的一种方法。地质雷达利用发射天线向地下或者岩体发射高频电磁波,通过接收天线接收反射回地面的电磁波,电磁波在介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射,根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。使用探地雷达对路桥结构进行检测具有实时、简便、高效、准确、连续、信息丰富等特点。目前,该项技术已被广泛应用于公路与桥隧质量控制及病害检测中。 1 工作原理 地质雷达的工作原理是利用宽频带发射天线过向介质发射无载波电磁脉冲,电磁脉冲会在介质传播过程中遇到不同电性介质界面时产生反射。由接收天线接收到反射信号后,将其传输到主机内并将转化为数字信息,再通过数据、图像分析处理,就能计算出被探测介质的某些参数,从而区分不同介质层面,并确定不同层面物体的深度。 对于不同介质,雷达波的穿透深度是不尽相同的,这主要取决于波的频率和地下介质的电学特性等因素的影响。一般地,频率越高,穿透深度越小;导电率越高,穿透深度越小,反之亦然。在常见的工程材料中,混凝土的导电率高于沥青,因此同样频率的雷达波在水泥中的穿透能力小于在沥青中的穿透能力。在实际应用中,需要针对检测对象材质的不同,调节探测电磁波的频率。例如,在实际检测工作中,探测沥青路面常常使用频率大于1 200MHz的天线,而对于水泥混凝土面层一般使用900MHz一1 000MHz的天线;探测路基可使用频率为300MHz-900MHz的天线。 2 发展概况 在1910年,德国人Leimbaeh和Lowy首次阐明了地质雷达的基本概念。此后的很长一段时间里,地质雷达技术有了很大改进。但由于电磁波在地下介质中的传播的复杂性和不均匀性,使得对地质雷达的研究它仅限于相对均匀、对电磁波吸收较弱的地质环境。1963年,Evans S应用地质雷达技术对极地冰层的厚度进行探测。1974年,PoceHo L T应用该技术对月球表面结构等。上世纪70年代以后,随着电子技术的及现代处理技术的迅速发展与应用,许多商业化的探地雷达系统先后问世,与此同时,探地雷达的应用范围也在不断扩大,极大促进了地质雷达技术在工程中的应用。我国针对地质雷达技术在工程领域的应用研究始于上世纪80年代。1983年,铁道部引进了第一台地质雷达。此后,各科研部门经过十几年的不断努力,在雷达硬件设备、目标信号提取、目标识别、目标成像等方面取得重大进展和突破,特别是成功地实现了对地下目标的三维层析成像,大大提高了分辨率和清晰度,使地质雷达在信号处理和成像技术方面进入了世界领先行列。目前在我国,地质雷达技术已经在军事、地质、水利、交通、城建等部门得到广泛应用。 3 在公路检测中的应用 地质雷达技术早期在公路检测领域中的应用主要是探测路面结构层的厚度,或是进行路面结构层材料特性的反演。近几年,人们开始致力于研究应用地质雷达探测路面下的病害和缺陷,主要解决以下问题: 1)公路施工期:检测公路各结构层厚度和密度,及时监控施工质量,并做到在施工现场进行实时质量检测; 2)公路使用期:定期快速、连续普测和路面与路基调查、路面与路基裂缝的调查。检测层间脱空、空隙和破碎区域范围,方便管理部门及时掌握道路变化趋势,实施补救措施,并进行道路状况动态管理,为公路养护提供可靠的依据。 4 在隧道工程中的应用 地质雷达在隧道中的应用主要针对有混凝土衬砌结构检测、隧道病害检测。主要解决以下问题: 1)衬砌厚度及衬砌钢筋检测:检测隧道衬砌结构各层厚度是否达到设计要求,原理与公路层厚度检测类似。又由于钢筋属于良性导体,当雷达波从介质入射到导体表面时,由于存在较大的电磁性差异,必然产生反射现象。从电磁波理论可以知道,金属材料对雷达波具有很强的反射能力。所以可使用地质雷达技术对隧道衬砌结构中钢筋的分布和密度进行检测; 2)超前预报:隧道的特点是断面大、距离长、地质条件复杂。不良的地层条件极易引起隧道塌方、涌水等事故的发生。然而隧道工程所处环境的复杂性和不可预见性给安全施工带来了不小的难度。为了尽量避免出现施工事故,在有地质资料和理论分析作为参考依据的情况下,结合地质雷达的超前探查技术对隧道围岩变形进行有效的监测,实时分析和掌控隧道的变形情况,并对隧道的衬砌状态进行评价,可为施工提供指导性依据,从而达到安全施工的目的; 3)渗漏水:水对雷达波有强烈的反射,所以可以利用地质雷达探测衬砌背后水的聚集情况,为防水与排水提供一定的依据。 5 结论 地质雷达技术虽然是一项较为前沿的检测技术,但是以其独特的优越性,已经在公路与桥隧结构施工及后期检测养护等领域得到广泛的应用。例如,在工程建设前期,可利用地质雷达对地质概况进行勘查探测,确定地质结构、查找不良地段;在工程建设过程中,利用地质雷达可以准确地探测出路面结构层的厚度,进而使施工质量得到保证;在工程的服役阶段,运用地质雷达进行常规例行检测,以便于及时发现可能存在的各种隐患,为工程结构的养护和维修提供指导以及,这对于延长使用工程结构的使用寿命具有重要意义。相信地质雷达技术定会成为交通部门一种高效先进的无损检测手段。 地质雷达论文:RIS地质雷达在桥梁桥面以下缺陷检测中的应用 摘要:在桥梁病害中,由于桥头引道高填土产生不均匀沉降,致使许多桥梁桥面与引道路面衔接处不够平整顺适,从而使车辆驶过桥头时,产生轻微或严重跳车;桥后台背沉降也是目前国内城市道路较常见的病害;由于路面沥青材料的老化,最终使得路基发生沉降,破坏了受力结构,出现空洞、路面沉陷的严重问题。探地雷达对于检测桥梁台后背的脱空情况有着其他探测手段所不能比拟的优势。文章对探地雷达对桥梁桥面下的缺陷检测进行了探讨。 关键词:探地雷达;桥梁桥面;缺陷检测 在桥梁病害中,由于桥头引道高填土产生不均匀沉降,致使许多桥梁桥面与引道路面衔接处不够平整顺适,从而使车辆驶过桥头时,产生轻微或严重跳车。桥后台背沉降也是目前国内城市道路较常见的病害,而且随着城市道路桥梁建设的加快,交通流量的增加,这个问题越来越突出。桥头沉降跳车不但影响车速,影响行车质量,也会影响桥梁使用寿命;由于路面沥青材料的老化,极易造成上部的沥青混凝土砼铺装层由于沉降而破坏,这种破坏的直接结果是路面开裂,地表水沿裂缝下渗直接冲刷台背填土,导致台背填土变形或者流失,最终使得该处路基发生沉降,破坏了受力结构,出现空洞、路面沉陷的严重问题。 近年来地质雷达在路面、桥面的探测工作中得到越来越广泛的应用,它具有探测精度高,探测时间短,探测深度可控等一系列优点。但是在地质雷达的实际应用中,仍然存在着一些问题。例如读图难度较大,需要大量工程经验等。因此,本文在总结前人的基础上,对地质雷达的应用进行了总结,并结合工程实例对地质雷达的应用进行了全面的描述。 一、地质雷达探测原理 探地雷达作为路面检测的一项新技术,具有连续无损探测、高效、高精度等优点。该方法既能准确地提供城市道路面层和基层的厚度参数,同时又可以探测路基内存在的病害隐患及其结构缺陷,有助于道路养护管理部门及时发现和尽早处理,确保道路行车的安全畅通。探地雷达由主机、天线和配套软件等几部分组成,根据电磁波在有耗介质中的传播特性,发射天线向地下发射高频脉冲电磁波,当其遇到地下不均匀体(界面)时会反射一部分电磁波,其反射系数主要取决于地下介质的介电常数,雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理,达到探测识别地下目标物的目的,如图1、图2所示: 电磁波在特定介质中的传播速度是不变的,因此根据探地雷达记录上的地面反射波与地下反射波的时间差ΔT,即可据下式算出基层异常的埋藏深度H: H=V・ΔT/2 (1) 式中,H即为目标层厚度;V是电磁波在地下介质中的传播速度,其大小由下式表示: 式中,C是电磁波在大气中的传播速度,约为3×108 km/s;ε为相对介电常数,取决于地下各层构成物质的介电常数。 雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比,在以位移电流为主的低损耗介质中,反射系数可表示为: 式中:ε1、ε2分别为上下介质的介电常数。 由上式可知,反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异,电性差越大,反射信号越强,对于非磁性介质,电磁波的反射特性仅与介质的介电常数有关。城市道路为层状结构,均为非磁性介质,各层介质的介电常数有明显的差异,它们之间能形成良好的电磁波反射界面。探地雷达发射的电磁波脉冲向下传播遇到这些反射界面时,就会产生发射。当结构层发生破损(如出现空洞、裂缝、脱空等),在雷达资料中便会出现明显的特征反射,如:脱空时将产生夹层反射,空洞会产生绕射等;当结构层因透水性问题而使某层含水量增大,或出现软弱夹层时,介电常数将明显增大,在资料中就可以得到高含水性的反射;且探地雷达具有极高的探测精度,在道路的结构层划分、病害检测、隐患调查中具有良好的检测效果。 各类岩石、各类土的电磁学性质有了很多的研究和测定。空气是自然界中电阻率最大、介电常数最小的介质,电磁波速最高,衰减最小。水是自然界中介电常数最大的介质,电磁波速最低。干燥的岩石、土和混凝土其电磁参数虽有差异,但差异不大,基本上多数属于高阻介质,介常数在4~9之间,属中等波速介质。但是由于各类岩土不同的孔隙率和饱水程度,显现出较大的电磁学性质差异。这些差异表现在介电常数和电导率方面,决定了不同岩性对应不同的波速和不同的衰减。 二、应用实例 勘察所用仪器为意大利IDS公司生产的RIS_K2-0型雷达,根据现场情况,选用400MHz天线工作,具体测试参数见表1: (一)简介 浙江省某桥建于1988年,全桥长273米,主桥为预应力钢筋混凝土T梁,桥墩为钢筋混凝土空心墩。 (二)测线布置与工作量完成情况 沿车辆通行方向南测引道布置测线5条,测线号分别为:02线、03线、04线、05线、11线;沿绍兴路方向北测引道布置测线5条,侧线号分别为:06线、07线、08线、09线、10线,测线长均为30米。测线布置示意图如图3所示: 工作量完成情况: 纵测线:10条×30米/条=300米。 (三)勘察结果分析 所有结果均在普通模式下查找存在缺陷的位置。进行Move to Start处理,并在map_cl_01模式下观察道路层状结构的完整性。在map_cl_01模式下路面沥青面层呈蓝色,垫层呈红色,基层呈现红蓝交替的层状结构。这种现象是由于沥青面层与垫层介电常数差异较大,且垫层介电常数大于沥青面层,反射雷达波反相且反射强烈。 02~05线:02~06线典型区段如图4所示。02~06线不存在明显的缺陷,图中可见,地基层厚实,反射强烈,同相轴连续,说明路面下结构状况良好。 06线:06线位置如图5所示。06线自起始点12米以后的部分尚在施工,路面未铺装。从图5中可以看到在12米处雷达图像出现明显的跳动,且同性轴出现错位,与实际情况符合很好。 07~09线:07~09线位置如图6所示。07~09线不存在明显的缺陷,其典型区段如图6所示。图中可见,地基层厚实,反射强烈,同相轴连续,说明路面下结构状况良好。 10线:10线位置如图7所示。从图7中可见,在路面下距起始点7m存在疑似金属管线物体,物体呈现正相雷达反射且反射强烈,反射曲线呈近似双曲线,图中13.5~16m处0.5~1.5m深处存在似高含水区。其它位置雷达探测图如图8的典型区段。从图8中可见,同相轴连续,说明路面下结构状况良好。 三、结论 根据以上的雷达探测图像分析并结合已有的对垂直于行车方向进行探测所得结果得出如下结论:该桥桥台后背基本完好,部分存在疑似沉陷、松散、高含水等区域等缺陷。该探测结果与后期钻孔取样所得结果符合很好。因此,本次地质雷达探测是成功的。 地质雷达探测具有经济,高效,非破坏性等优点,探测精度高,分辨率高。在公路桥桥面破损长期动态监测方面必将有广泛的应用前景。 地质雷达论文:长大公路隧道超前地质预报中地质雷达的应用与数据分析 摘要:在长大公路隧道施工中,进行地质超前预报是非常重要和必要的。超前地质预报工作的成功与否,关系到隧道能否成功修建。文章结合某高速公路长大隧道的工程实际,通过地质雷达方法在超前地质预报中的成功案例,证明了地质雷达在短距离超前地质预报中的重要作用,提出了提高地质雷达波形解释、识别的准确性和精度需要注意的问题,并对最佳作业时间进行了建议。 关键词:地质雷达;长大公路隧道;地质超前预报 在隧道掘进过程中,由于前方的地质情况不明,常遇到断层、破碎带、溶洞等不良的地质因素。如果对这些不良地质情况做出及时地预报,提供较为准确的地质资料,不仅可以提前采取相应的措施以提高隧道施工的工作效率,还可以确保施工的安全进行。地质雷达因具有扫描速度快、操作简便、重量轻、分辨率高、屏蔽效果好、图像直观等优点在隧道超前预报中得到广泛的应用。 一、基本原理 地质雷达是一种无损探测仪器。地质雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱(1MHz~1GHz)电磁技术。它依据电磁波脉冲在地下传播的原理进行工作,电磁波脉冲由发射天线T发出,被地下介质介面(或埋藏物)反射,由接收天线R接收,如图1所示,然后将这些信号记录下来成图显示出来,如图2所示: 电磁波在介质中传播时其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此,根据接收波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料,可推断介质的结构。 目标体到掌子面的距离d=vt/2(t为电磁波的双程走时,ns;V为电磁波的传播速度,cm/ns)。介质中电磁波的传播速度v=c。/e“。(c。为电磁波在空气中的传播速度,30cm/ns;e为介质相对介电常数,对空气为1,对水为81,对石灰岩为6~7,对花岗岩为4~9)。实际上,电磁波在介质界面产生反射就是因为两侧介质的介电常数不同,差异越大反射信号越强烈,反之反射信号越差。一i、工程应用 (一)工程概况 广东省某高速公路长大隧道为分离式六车道隧道,左线长4762km、右线长482lkm。隧址区域内地质构造发育,区域上主要为栏柯山背斜和栏柯山断裂带发育部位。地下水类型为基岩裂隙水,主要赋存于微风化的开放性节理、裂隙中,分布极不均匀,弱风化~微风化层为弱透含水层。 参数设置:采用瑞典RAMAC/GPR地质雷达100MHz天线进行短距离超前地质预报。采样频率998MHz、采样点数为800、天线问隔1.0m、采样问隔O.1m;采用键盘触发方式;根据不同围岩岩性设置相应的电磁波传播速度;预报范围为15~30m。 测线布置:根据施工方法确定测线的布置形式。毛毡岭隧道洞口段采用的施工方法有:上下台阶法和 地质雷达论文:地质雷达点测法在桥梁桩基岩溶检测中的应用 摘 要:本文对地质雷达工作原理进行了简单的介绍,针对地质雷达点测法在桥梁桩基岩溶检测中的应用进行了深入的研究分析,结合本次研究,发表了一些自己的建议看法,希望对地质雷达点测法在桥梁桩基岩溶检测中的应用起到一定的参考和帮助,提高地质雷达点测法的应用效果,更好地完成岩溶检测工作,为之后的施工打下良好的基础。 关键词:地质雷达点测法;桥梁桩基岩溶检测;应用 在西部大_发发展过程中,很多高速公路、桥梁以及隧道的建立都会受到岩溶以及采空区方面因素的影响。想要解决这方面问题,首先要调查清楚采空区以及岩溶的分布和发育情况,仅仅依靠钻探的方式,很难满足投资以及工期等方面的要求。地质雷达属于最近几年新兴的一种勘探方式,与其他勘探方式相比,有着勘探成本低、分辨率高、勘探速度快等优势,非常适合对岩溶以及采空区分布和发育状况的调查,本文就此进行了分析研究。 一、地质雷达工作原理 地质雷达主要是借助高频电磁脉冲波的反射来实现对地下目的体特征以及分布状况的调查了解。其原理如图1所示,借助发射天线向地下发射高频短脉冲电磁波,电磁波在传播的过程中一旦碰到有电性差异底层或者目标,就会出现透射和反射现象,天线接收反射波,并将其转化为数字信号,通过电脑以反射波的形式将其记录,之后对这些数据进行处理分析,可以根据反射波的反射时间、幅度、波形等方面情况,对地下目标的位置、分布以及结构情况进行判断。 对于地质雷达所探测出的数据,可以借助专门的处理软件,结合波形、相位、频率、能量等方面情况,对当前地形中的地下水、溶洞等方面情况进行了解和掌握。因为地质雷达主要是借助发射天线将具有一定宽度的高频电磁波发射至岩体中,受到岩体中介电常数的影响,会产生不同的反射波,被接收天线接收。雷达的工作以介电常数作为基础。一般空气中介电常数为1,岩石大约有4~20,水介电常数为81,见表1。因此,探地雷达对水由非常高的敏感性,主要表现为:第一,地质雷达对于含水率高物质以及水反射极为强烈,有着非常大的反射波;第二,雷达波在其他含水界面的反射波相位与入射波相位刚好是反向;第三,当雷达波通过水体之后,其中的高频成分会被水体吸收,降低反射波优势频率;第四,在雷达波发射过程中,一旦碰到有小型溶洞,将会表现出“双曲线”反射形式。 二、地质雷达点测法在桥梁桩基岩溶检测中的应用 (一)采集注意事项 首先,在开展桥梁桩基探测时,需要尽可能地保证谈侧面的平整性,在进行天线的移动时,需要尽量保持匀速移动状态,并紧贴测量面,避免信号出现异常。其次,在实际的采集过程中,对于干扰信号,需要及时进行记录,比如说金属管件的反射信号等,在之后的判断过程中,如果不参考现场记录,会非常容易将干扰物错误的判断为地质异常部位,在进行记录时,一定要详细的记录测线位置以及干扰物性质,方便之后的分析。在移动天线时,要注意打码,同时对标记位置进行准确记录。 (二)数据处理 因为桩基底部岩体的组成结构较为复杂,同时不同的介质对电磁波的反射以及吸收程度存在一定的差异性,检测过程中还会受到外界各方面因素的干扰,导致天线接收的反射波强度变弱,波形较为复杂,很难借助图像实现对岩体构成的判断,因此,要做好对接收信号的处理。 一方面是增益调节,借助自动或者手动增益的方式,来实现对杂波的抑制和吸收。通过增益点,可以将不同时段不同的放大倍数进行记录,清楚地显示各段的信号。点之间的变化是一个线性变化过程,主要是为了避免因为增益的增加导致“强反射”现象的出现。增益的变化尽量保持平滑,过大会导致出现削顶现象,过小会丢失弱小信号。另一方面是滤波处理,受到高频信号以及低频信号的影响,真实有用信号会被掩盖,借助滤波处理以及时频变换的方式,可以将其中的低频和高频信号出去,最大限度降低外界因素的干扰。滤波可以使水平滤波,也可以是垂直滤波。 (三)雷达图像分析 通过地质雷达图像剖面可以更好地解释地质雷达资料所表达的内容,如果前方介质中有电性差异存在,那么通过对地质雷达剖面图的分析,就可以找到其中所对应的反射波。雷达剖面图主要是用来识别有相同反射波组的同相轴。也就是说,当雷达探测到构造断裂带时,在剖面图上会显示出一条与之对应的曲线,岩溶洞穴的波形则会由众多细小抛物线共同组成较大区域,与周边波形的区分十分明显。大量实践表明,地质雷达对于溶洞、水、断裂带十分敏感,但是受到介电常数等方面因素的影响,实际探测距离往往会短于真实距离。 结语 借助地质雷达点测法,与工程实际情况结合在一起,在桥梁桩基岩溶检测中有着非常好的应用效果,通过这种方式,可以准确全面的探测出桥梁桩基区域内地质地形实际情况,尤其在岩溶发育的位置以及规模方面的探测,可以为之后施工方案的制定提供有利的参考。但是,在实际的应用中需要注意,使用地质雷达点测法进行地质检测,探测深度以及精度很大程度上受到岩体性质等因素的影响,越完整的围岩,其实际探测精度就越高。 地质雷达论文:地质雷达法在公路隧道超前地质预报中的应用 摘要: 在隧道开挖过程中,提前发现隧道前方的地质情况,为施工方提供准确的地质资料,对减少和预防工程事故的发生非常重要。通过采用地质雷达法对南罕隧道进行地质超前预报分析,结果表明: 地质雷达法在超前预报隧道中不良地质因素是可行的,结果真实可靠,可为其它隧道施工超前地质预报提供参考与借鉴。 P键词: 地质雷达;超前地质预报;公路隧道 0 引言 目前,为了改善民生和发展经济,我国每年投资成百上千万资金来修建高速公路。在修建高速公路工程中,为了缩短里程,改善线形及保护环境,在高山重丘地区常常需要开挖隧道。因此,隧道建设规模越来越大,其在交通建设中的地位也更加突出。在隧道施工过程中,时常因为对前方地质情况不明,遇到很多不良的地质因素,影响隧道工程的掘进速度,甚至会造成严重的工程事故。为了保证工程质量和避免险情发生,引入了地质雷达技术。地质雷达是一种综合有效的地质预报方法,它与通讯雷达一样,是利用高频电磁波脉冲信号的反射来探测隧道前方地质情况的。因此,地质雷达对地下工程的质量和施工安全,特别是地下复杂,规模较大的隧道工程,具有重要的现实意义,同时也对其他类似工程地质预报的应用也具有很大的推动作用。 1 工程概况 元蔓高速南罕隧道位于云南省红河州元江县至蔓耗镇境内,起止点桩号为K1+750~K4+215,隧道起点~K2+281.96位于R=1440的圆曲线上,K2+281.96~K3+311.87位于i=2%直线上,K3+311.87~终点位于R=1440的圆曲线上;隧道所在的路段纵坡为1.2%。隧址区气候属亚热带潮湿气候,年均气温20.3℃,年均降雨量802.3mm,年均蒸发量2735.1mm。隧道区海拔高程介于500~740m之间,相对高差约240m。该段地势陡峻,地形起伏较大,现多为荒地。隧道区左侧有乡村公路通过,交通较为便利。 2 水文和工程地质条件 根据现场地质调查、钻探编录资料分析,隧道区出露地层有第四系残坡积(Q■■)层、第三系(N)和元古界哀牢山群凤港组(Ptf)。第四系残坡积(Q■■):圆砾,褐红色,稍密,少量次棱角状;粉质粘土,褐黄色、褐黄色,硬塑,稍湿。第三系(N)层:上层砂砾岩,灰白色,强风化,成岩性差,抗冲刷能力极差;下层砂砾岩,灰、深灰色,中风化,以砾岩为主,节理裂隙弱发育,岩体稍完整。元古界哀牢山群凤港组(Ptf)层:片麻岩,灰、青灰色,中风化,变晶结构,片麻状构造,节理裂隙弱发育。隧道区未见构造发育的迹象,亦未见泥石流、滑坡崩塌等其他不良地质作用发育,场地较稳定。 隧道区段地表水系不发育,水量受区内降雨及季节性影响较大,区域上属元江水系。隧道区段地下水类型为第四系孔隙水及基岩裂隙水。第四系孔隙水多赋存于第四系松散土体中,多以潜水形式出现,水量很少;基岩裂隙水赋存于下伏基岩裂隙中,主要受大气降雨补给。隧道正常涌水量为1150m3/d。雨季动态系数采用1.5,预测隧道最大涌水量约1725m3/d。 3 检测原理和意义 超前地质预报地质雷达法是利用发射天线向前方介质发射广谱、高频电磁波,当电磁波遇到电性(介电常数、电导率)差异界面时将发生透射、折射和反射现象,同时介质对传播的电磁波也会产生吸收滤波和散射作用。用接收天线接收并记录来自前方的反射波,采用相应的处理软件进行数据处理,然后根据处理后的数据图像结合工程地质及地球物理特征进行推断解释,对掌子面前方的工程地质情况(围岩性质、地质结构构造、围岩完整性、地下水和溶洞等情况)进行预测[1]。 预测和判定掌子面前方围岩的工程地质情况和隧道围岩级别等信息[2],为隧道施工支护提供技术依据、防止可能出现的工程险情、确保合理的施工方法,促使隧道施工技术更加合理科学。 4 检测现场工作及结果 4.1 测线布置 现场采用台阶法预留优秀土开挖,掌子面自稳困难需要超前支护。本次地质超前预报采用MALA X3M型地质雷达,探测天线为100MHz屏蔽天线,点距0.10m。根据现场条件,测线按从左到右布置,如图1所示。 地质雷达论文:运用地质雷达探测矿井隐伏地质异常体 【摘 要】随着矿井开采向深部延伸,地质条件更复杂,安全管理难度大,现使用地质雷达对矿井地质构造探测,通过对煤矿井下掘进巷道超前探测和地面实验的使用,探前探后的对比验证,取得了良好的效果。 【关键词】矿井地质构造;地质雷达;断层;应用效果 1 现状分析与存在问题 矿井开采存在着各种地质灾害,尤其是矿井的瓦斯、水、应力等灾害,不仅影响煤矿开采的效率,也极大地影响安全生产。巷道在掘进过程中遇到断层、陷落柱、煤岩体结构破碎等不良矿井地质条件时,将会影响巷道掘进施工,同时还可能导致矿井水、瓦斯等灾害的发生,给矿井安全生产带来极大的威胁。煤层中的瓦斯含量与瓦斯压力一方面与煤层的埋藏深度有重要关系,另一方面与煤层的赋存条件和地质构造有关,在断层、褶曲、煤层厚度变化区、火成岩侵入区等地质构造附近,往往易发生煤与瓦斯突出现象。掘进前方是否存在地质异常体,已成为影响掘进生产速度和生产安全的主要因素。 随着矿井开采向深部延伸,地质条件更复杂,安全管理难度大,采掘接替紧张。以往矿井对地质构造探测的主要物探手段有瑞利波探测技术和地震波探测技术,两种仪器在施工效率、经济价值、探测精度上,都不能与矿井当前环境下降本增效、`活高效的理念相匹配。为提升掘进前方构造异常体探测精度,保证掘进生产速度和安全,结合矿井实际,将探地雷达探测技术运用到矿井下。通过对矿井下掘进巷道超前探测和地面实验的使用,探前探后的对比验证,取得了良好的效果。 2 探地雷达基本原理 探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR,又称地质雷达)方法是一种用于确定地下介质分布的光谱(1MHz~1GHz)电磁技术。在系统主机的控制下,发射机通过天线向围岩内定向发射高频宽带电磁波脉冲[1]。垂直于岩层表面向围岩内传播的电磁波当遇到有电性差异(主要是介电常数、电导率)界面或地质异常体时即发生反射,反射波被天线接收进入接收机,并传到主机,主机对从不同深度返回的各个反射波进行放大、采样、滤波、数字迭加等一系列处理,可在显示器上形成一种类似于地震反射时间剖面的探地雷达连续探测彩色剖面[2]。该剖面的横坐标沿测线方向,表示距离,单位为米,随着距离的不断增加,以等距离间隔扫描反射回一系列的反射波曲线。纵坐标代表时间(单位ns),即表示每条扫描取样反射曲线上各个反射波往返旅行时间(单位t)。在相对介电常数εr给定的情况下,纵坐标就可以通过下式换算为深度r,r =■ 式中c/■为介质内雷达波传播速度,工作中介电常数εr,一般通过介质内已知目标深度,求出介质中的雷达波速度,或通过经验数据获得介质中雷达波的传播速度。 数据处理时,首先根据扫射回波的形态、反射强度及其变化在连续剖面上判别目标性质,再根据回波的时间和速度确定目标深度,然后将这些信息绘成剖面成果图。 3 探测成果分析 3.1 任楼煤矿井下探查实验 3.1.1 煤巷超前探测 ①第一次探测实验 探测地点:任楼煤矿井下7259机巷 j30点前10m 位置处。测线布置:探测时迎头正前方布置1条测线,选用100MHz天线,从左向右每隔0.2m布置1个测点。 探测成果:迎头前方存在4处异常反射界面,分别为:①迎头前方5.5m有反射波存在,可能为裂隙存在;②迎头前方13m有反射波,可能为裂隙存在;③迎头前方19m有反射波存在,预测为构造裂隙;④迎头前方24m有反射波存在,预测为裂隙存在。 探后验证:除②号异常与巷道实际揭露有偏差外,其他异常与实际揭露较一致。 ②第二次探测实验。 探测地点:8230切眼 Q1点前8.3m 位置处。测线布置:探测时迎头正前方布置1条测线,选用100MHz天线,从左向右每隔0.2m布置1个测点。 探测成果:距迎头前方15~20m处(即Q1点前13.3m、23.3~28.3m处),波形相对其周围能量较弱,分析该处可能为构造裂隙影响所致。 探后验证:实际揭露位置图与资料一致。 3.1.2 任楼煤矿岩巷超前探查 ①Y24点前23m点探测 探测地点:中六运输大巷Y24点前23m位置处。测线布置:本次探测使用100MHz天线探测,结合探测现场情况,在迎头断面水平方向从左到右做1条测线,每0.2m采一个点共采集21个点。 探测成果:本次探测得到一张成果图,距迎头前方8~9m(Y24点前31~32m)处存在一处较强反射波界面,结合地质资料分析,以上反射界面可能为F2-1∠65°H=9m±断层或伴生构造引起的构造裂隙面影响所致。 探后验证:实际揭露位置图与资料一致。 ②Y24点前35.6m探测 探测地点:中六运输大巷Y24点前35.6m位置处。测线布置:本次探测使用100MHz天线探测,结合探测现场情况,在迎头断面做1条测线,竖直方向从上到下做1遍,每0.2m采集1个点。 探测成果:中六运输大巷施工迎头前方存在三处探测异常反射界面,分别为:1号异常段距迎头前方15.5 ~17.5m(Y24点前51.1~53.1m); 2号异常段距迎头前方21 ~23m(Y24点前56.6~58.6m);3号异常段距迎头前方25~26m(Y24点前60.6~61.6m);结合地质资料分析,以上反射界面可能为F2∠58°H=100m±断层引起的伴生构造裂隙或岩层变化分界面影响所致。 钻探验证:巷道钻探控制剖面图,探测结果与实际较吻合。 3.2 地面 探测地点:任楼矿变电所旁人工湖测线布置:本次探测使用100MHz天线探测,结合探测现场情况,在迎头断面做1条测线,每1m测一个点,共做30m,30个测点。探测成果:本次探测图中横坐标在9m~14m之间波形存在明显幅值凸显点,与涵洞实际位置较对应。 4 实施效果 通过以上实验对比现有地质构造超前物理探测技术(瑞利波探测技术、地震波反射法探测技术)对比分析如下: ①精度较高。通过实际揭露验证知,探地雷达大幅提升了探测精度,并且对异常体的具体形状有较直观的表达。 ②施工过程效率高。探地雷达相对瑞利波和地震法能大幅减少施工人员,同时也减少了施工时间。 ③安全系数更高。不管是瑞利波法还是地震波法都必须要求有震动方能探测前方情况,震动大大加大了片帮、掉矸伤人的危险性,探地雷达方法使用的是电磁波脉冲,对探测迎头不产生任何破坏,增加了一定的安全系数,同时也降低探测后期对巷道维修的成本。 ④经济性更强。地震波法超前探,必须在巷道帮部打眼,特别是放炮时,炮药雷管都是一次性使用,费用^高,放炮可能会对巷道支护及其他现场设施产生破坏。 ⑤社会价值更好。地震炮击施工产生大量炮药污染环境,对施工人员健康也不利,探地雷达采用高频宽带电磁波脉冲相对清洁。 5 不足之处 地质雷达超前探测地质构造技术在我国煤矿生产过程中已经得到了广泛的应用,并且取得了长足的发展,但是地质雷达也有其局限性[3],在以下五个方面有待于进一步提高:①探测距离与分辨率的矛盾无法克服;②多次波及其他杂波干扰严重,原始记录的信噪比低,有效波的识别及其成果解译十分困难;③所获得的被探测对象的空间信息量太少,其资料成果的解释往往存在多解性;④煤矿探测现场条件对探测精度影响较大;⑤在部分介质中能量损耗较快,探测距离变短。 6 结语 目前,该技术已在矿井较好的应用,探地雷达较高探测分辨率和高工作效率的特点,逐渐成为矿井地质构造探查的一种重要手段。 地质雷达论文:地质雷达在岩溶地区建筑地基勘察中的运用分析 [摘 要]在岩溶地区,进行有效的勘察是非常必要的。地质雷达运用于岩溶地区的建筑地基勘察可以起到很大的推动作用。地质雷达与传统的物理探测技术相比,精准程度较高,而且更适用于岩溶这样的地形。关于这一技术,可以看出有较好的发展前景和应用价值。本文结合个人多年实践工作经验,就地质雷达在岩溶地区建筑地基勘察中的运用展开了探讨和分析,希望能够起到抛砖引玉的作用。 [关键词]地质雷达;岩溶地区;地基勘察 一直以来,我国地学界一直都很重视对岩溶的研究。在我国古代的明朝时期,就有了对岩溶地质地貌的相关研究,具体代表人物是徐霞客。但这属于初步阶段,还没有形成完整的规模体系。建国以来,我国对岩溶的研究进入一个新时期,《中国岩溶研究》和《中国岩溶》是具有代表性的两本著作,介绍了相关的专业知识。近年来,随着我国科学技术的发展,我国岩溶研究者在学术方面取得了巨大的进展,《中国岩溶学》为代表著作之一,并且,我国在相关方面的研究走到了世界前列,比如岩溶地质基础方面的研究,在发育条件,形成原因,影响因素,地貌特点等方面都有所研究,并且有所成就。在岩溶学的应用方面,针对环境体制问题,提供了充足的科学依据及其解决办法,比如旱涝问题和水质问题,这是急需解决的问题,水质发生问题,对于工业用水的影响程度较小,可是对于广大人民的生命健康是一个严重的问题,如水质污染会引发一系列疾病等。本文结合个人多年实践工作经验,就此问题展开了分析并给出了具体的解决方案。 一.地质雷达的探测原理、方法 (一)探测原理 地质雷达在工作运行中的优秀机制是电磁,这种电磁技术是目前比较先进的,这种电磁波具有很高的频率,高频状态下的探测提高了探测的精准度,可以有效地探测地下介质的分布情况。在发射天线的介入下,发射机可以及时有效地发射相应的信息,这一信息最后反馈回来,有利于施工人员了解地下的状况。从具体的信息传播来看,有两个讯号在发生作用,一个是直达讯号,另一个是反射讯号,这两种讯号传输接收器,当然中间也需要天线的连接,最后还会显示出来,这种显示的仪器被称作示波器,示波器的作用也是非常强大的,它可以监测到信号的传输,判断被测的目标是否存在,在这种情况下,可以大致了解地下的构造,同时,探测目标的距离也是需要掌握的,这样可以使得数据更加精准,地质雷达并不是适用于所有的情况的,对于一些特殊的情况有所限制。一般情况来看,地质雷达广泛适用于考古,矿产勘探以及公路的检测等等。在探测过程中,我们应该引起注意的是,对于高层建筑物,应该考虑到地下的水位线,从而有效的提高地质雷达的探测质量。 (二)选用雷达设备 在选取雷达设备的时候,应该考虑到多种因素,避免其随意性。首先,应该适当的评估一下现场的背景,对于其干扰能力进行一个有效的评估。雷达在运行的过程中用的是无线电的方法,这种无线电的方法可以直接发现目标,对于其具体的位置可以有一个比较精准的把握。雷达设备的种类是多种多样的,因此在选择的时候也要考虑具体的情况。对于国外进口的雷达,其波段的标准可能存在不同,比较常用的标准有德国的标准,美国的标准,以及欧洲的标准。在三种标准之中,相比之下,欧洲的新标准运用的较为广泛。 (三)探测参数设置方法 从岩土的外观来看,用肉眼很难看出其内在的差别,实质上,这些岩土的介质往往是不均匀的。在地质勘查过程中,要明确区分其不同性,明确其不同的岩土的属性以及类别。我们通过考察岩土的性质,可以在一定程度上推算其探测的数据。在探测工程中,进行实地考察是非常重要的,进行样本的选取可以保证探测的精确度。在探测参数方面,不仅要考虑到波速,还要考虑到采样率以及时窗等,对于这些样本数据,我们不能把它与实际的数据相等同,两者是存在差异的,虽然有时候这些差异不是非常明显的。因此及时有效地处理数据也是非常有必要的。噪音有时候会影响到探测工程,但是噪音这是一个可控的因素,在地质雷达探测的结果处理中可以在一定程度上滤除噪音的影响。 二.工程实例 以广西某高层建筑物为例,先从气候的角度来看,广西阴天比较多,夏天经常下雨,由于气候因素的影响,这里分布着不少岩溶地区,建筑物的地基部分可能出现溶洞,溶洞的地形与普通的地形相比是较为疏松的,这对于地基的牢固性会带来消极的影响,为了使得施工更加有可靠性,为施工提供一些科学合理的数据,及时运用地质雷达进行探测非常重要,对于溶洞中的地质病害情况,进行改良是比较科学可持续的,在有选址空间的情况下,进行换址也是一种稳妥的选择。当地质雷达探测完毕以后,进行有效的数据处理是需要引起注意的,根据一系列的经验以及科学的证实,滤波的环节不可缺少,否则对于一些干扰的信号是很难处理的。 三.勘察注意的问题 (一)勘察目的和要求要具体 在岩溶区的桥梁桩基地勘察工作进行前,要明确勘察目的和要求。对于勘察目的和要求,要做好相应的记录工作,要保证记录的全面而精细,制定合理的施工方案。勘察的目的和要求不是一成不变的,它是在不同的地质地貌上采用不同的方案,我们要根据实际情况而制定相应的方案,在勘察工期上,要合理的安排,工程不能急于求成,要在保证质量的前提下制定工期。制定了基本的目的和要求后,要做相应的监督工作,对于问题及时指出,在不断修改的前提条件下,完成制定方案,这样可以有效地减少失误,有利于施工的正常进行。 (二)严格把好质量关 在施工过程中,要严格把好质量关。在地质勘察上,要严格监管所使用的监察设备,经常设备直接导致检查的准确性,然后影响施工的进行。要使质量符合要求,可以从人才入手,对专业人员进行及时的培训,不嘁进相应的专业人员,高素质的人才协助施工,可以有效的确保质量。在施工以前,还要检查其他的设备是否安全和齐全,要按照项目章程进行施工。 (三)准确揭露岩溶形态的分布、形状和规模 在岩溶区,其分布状况、形状和规模都是要准确把握的。严格遵守相应的规章制度,严格检查施工过程,把施工队伍组建得专业化,通过这些措施,对于准确揭露岩溶形态有积极的作用。岩溶区的分布上,各地区都是不尽相同的,在分布广的地区,施工起来难度也较大,针对其不同的形状,采取不同的措施,对症下药,可以有效地提高工程的质量。 (四)严格把好室内资料整理关 对于各项施工章程,要在符合国家要求的前提下制定。关于参数问题,要尽量制定得精准而严密,不能在原有的基础上泛泛而谈,在资料收集上,对于不同的施工,可以收集不同的数据,这样对以后的施工也是一个借鉴作用,弥补其中的不足,发挥其长处,更好地应用于岩溶区勘查工作之中。 三.小结 本文结合个人多年实践工作经验,就地质雷达在岩溶地区建筑地基勘察中的运用展开了探讨,具体的分析了三点,分别地质雷达的探测原理、方法,工程实例和勘察注意的问题。在地质雷达的探测原理、方法上,谈了探测原理,选用雷达设备和探测参数设置方法。在勘察注意的问题的方面,谈了勘察目的和要求要具体,严格把好质量关,准确揭露岩溶形态的分布、形状和规模和严格把好室内资料整理关。然而由于个人所学知识以及阅历的局限性,并未能够做到面面俱到,希望能够凭借本文引起广大学者的关注。 地质雷达论文:地质雷达检测技术试验研究与探讨 摘 要:该文通过检测试验台方案设计、试验台施工及施工实况记录,运用地质雷达对埋设钢筋及非金属管道进行检测。针对不同埋深、不同直径,单层、双层钢筋及非金属管道的检测,验证地质雷达性能,研究与探讨施工因素对检测结果的影响,为地质雷达的应用提供参考依据,并为地质雷达检测技术学习者建立以该试验台为依据,进行研究、对比分析的基础检测图谱。 关键词:地质雷达 检测 钢筋 试验研究 如何快速准确无损地确定结构中金属和非金属目标分布情况,是重要的探索研究课题之一。地质雷达检测系统及技术进步为这一课题的研究提供重要支撑。地质雷达能检测多层金属和非金属目标,能检测结构缺陷并且不受装修层影响;检测结果可用图像显示被测部位断面,直观简明,适用范围较宽泛。该院2015年购置了中电科技集团22所研制的LTD-2100探地雷达系统。为开展该项目试验教学并为今后在工程中应用积累经验,通过建设试验台、采用地质雷达系统检测试验、试验结果研究分析,为技术人员采用地质雷达进行结构内金属和非金属目标检测提供参考具有重要意义。 1 地质雷达试验检测系统 测试仪器LTD-2100探地雷达系统由硬件设备和数据处理软件组成。硬件设备由雷达主机和天线组成。软件包括数据采集软件和数据分析处理软件等。由于屏蔽天线具有抗干扰和浅层高分辨率的优点,该次试验采用1 500 MHz和400 MHz屏蔽式天线。 2 检测试验台 试验台长×宽×高为2.5 m×1.5 m×1.5 m,分为不同深度、不同直径钢筋检测区、双层钢筋网片及金属目标物检测区和不同深度不同管径PVC检测区。设计填充材料采用C30砾石混凝土,按要求分层浇筑,振捣密实,注意确保钢筋、目标物和管道位置准确。检测试验台施工如图1、图2、图3所示,建成试验台如图4所示。 从施工图中可看出,由于受施工条件限制,试验台周围采用红砖砌筑,其中填充主要采用三合土,其内部分有红砖用做支撑,表面是在上层钢筋和不同深度不同直径钢筋放置后,采用中粗砂灰浆抹面而成。鉴于该模型试验研究目的是验证检测系统性能并进行检测教学研究分析,因此,详细记录了施工过程、填充材料及密实度,以为之后检测试验研究分析提供依据。 3 试验检测结果 分别沿4个方向进行多次检测,从众多检测结果中,选择了4个方面具有代表性的试验检测结果,如图5、图6、图7、图8所示。 4 研究分析 (1)对不同深度不同直径钢筋检测试验图谱5研究分析。该图谱采用1 500 MHz天线检测。图中清晰可见6根钢筋反射波形,检测效果较好,但图中检测出有一明显倾斜界面,分析为中粗砂浆与填充三合土界面(且钢筋图像弧度开口大小及拖尾大小与钢筋直径存在相关关系)。 (2)对双层钢筋东西向检测试验图谱6研究分析,该图谱采用1 500 MHz天线检测。图中清晰可见上层钢筋网8根南北向钢筋反射波形,但由于试验台边界效应影响,而无法检测出试验台边缘处两根钢筋,同样,下层钢筋网只测出7根钢筋反射波形,检测出的钢筋波形效果较好。 (3)对双层钢筋南北向检测试验图谱7研究分析,该图谱采用1 500 MHz天线检测。图中清晰可见上层钢筋网5根南北向钢筋反射波形,但由于试验台边界效应影响,而无法检测出试验台边缘处两根钢筋,同样,下层钢筋网只测出7根钢筋反射波形,,检测出的钢筋波形效果较好。 (4)管道检测试验图谱8研究分析。该图谱采用400 MHz天线检测。图中清晰可见不同直径不同深度3根反射波形,检测效果较好。 (5)试验用地质雷达检测系统,采用1500 MHz高频天线,对300 mm以内不同深度不同直径钢筋检测效果较好,对200 mm以内直径12 mm双层钢筋网检测效果较好。 (6)试验用地质雷达检测系统,采用400MHz天线,对1 100 mm非金属埋管检测效果好。 (7)试验用地质雷达检测系统,受试验台填充物密实度影响较大,因试验台施工时,填充物有三合土、局部使用了砖,且填充物没有经充分压实、沉降,试验台表现即以中粗砂浆封闭,使试验台与工程浇筑混凝土结构实际相差较大。 5 结论 (1)试验应用表明运用地质雷达检测结构钢筋,简便易行,结果直观,位置清晰。 (2)试验用地质雷达检测系统受检测物体均匀性影响,增加了检测结果判断的难度。 (3)地质雷达检测系统,受边缘影响,无法适用于较小断面结构构件。 (4)为了与工程实际相符,建议修建以混凝土浇筑为填充物,且严格按实际施工进行管理的试验台;现有试验台可做为检测结构对比试验使用。 该次试验研究检测D谱,也为今后试验研究及教学提供了对比分析依据,具有一定的参考与借鉴价值。 地质雷达论文:地质雷达在隧道检测中的应用 [摘 要]使用地质雷达能够准确检测到隧道底部地基土体的状况,并查找到土体存在缺陷的位置,结合其他检测和分析方法,可以查找到隧道底板下沉、墙体开裂等灾害的原因,对及时采取隧道保护措施具有很强的指导作用。但地质雷达的应用并不局限于此,地质雷达还可以用于检测隧道侧方和上方的土体状况。对于受震动影响较严重的区域、地处地下水和地表水丰富地域的地下隧道工程以及容易发生间断土体液化地域的地下隧道工程,使用地质雷达进行日常维护普查和检测是一种集高效、便捷、准确、直观的方法。本文探讨了地质雷达在隧道检测中的应用。 [关键词]地质雷达;隧道检测;应用 地质雷达可以快速准确的检测出隧道中存在的各种问题,尤其是对于各种衬砌检测中经常发生的问题有极其显著的效果,提供了客观可靠的隧道检测数据,为隧道的安全状态提供了有力的证明。然而在现实生活中,仅仅依靠检测数据仍然不是十分可靠,还需要对隧道的施工工艺有一个清晰明了的认识,并将雷达检测的相关资料相结合来做出最优的判断。 1 地质雷达工作原理及应用 1.1 地质雷达工作原理 地质雷达的工作原理是运用高频电磁脉的冲波反射来进行探测,是一种电磁波探测技术。它利用电磁波信号的运动特点使其在物体内传播进行探测,一般应用于较大区域、复杂对象、精度要求适中以及速度较快的检测情况中。地质雷达主要由控制主机及天线两个设备组成。主机是用来控制及提供信号,天线则是用来发射以及接收高频电磁波信号。通过天线发射电磁波,由于它在有耗介质里具有传播的特性,因此当它遇到不匀界面时部分电磁波会反射回来,而被测介质介电常数决定其反射系数。在介质里传播时,波形根据介质的介电性质和几何形态随路径以及电磁场强度而变化,通过天线接收反射回的电磁波并按特定的数据格式记录储存。然后运用处理软件把电磁波的差异及变化,处理成能够反映被探测物结构、形态、构造、尺寸大小、埋设物体及介质体间界面的雷达图像,实现探测、识别目标物体的目的。 1.2 地质雷达的应用 20世纪初,随着数据处及理电子技术的飞速发展,雷达的体积愈来愈小,起初需要肩扛手抬,而现在实现单人检测及操作。功能从冰层厚度探测(较低频率的工作信号)到现在的各领域广泛运用,很大程度上的提高了它的技术指标。20世纪90年代,地质雷达技术随土木工程建设迅速发展而兴起,其的无损检测技术具有高精度、高效率、简易、大面积覆盖检测、灵活方便的运用于野外工作等特点。它的这些特点使其成为快速、高效完成隐蔽工程探查的有效技术手段,得到工程技术人员的青睐。随着不断发展的地质雷达技术,其仪器的更新发展也得到不断的深入,使其应用范围不断的扩大。如今应用最为广泛的是勘察工程、文地质、生态环境、检测建筑结构、地质工程等领域。 2 地质雷达在隧道检测中的应用 2.1 选择适用的方法 隧道工程的地质勘察设计和施工前,必须对工作面前方和隧道周围的地质、水文情况进行详细的勘探,以前,地质的勘察技术均是使用钻探的方式,不仅会耗费大量人力和时间,当地质变化丰富,还会由于岩层的起伏不一产生巨大误差,增大工程事故发生的概率。而运用地质雷达技术进行勘查,则可较为准确地对地质情况进行预报、避免发生事故。隧道工程中地质雷达通常是用来检测溶洞、断层情况,其最重要的任务和目的之一就是清楚勘测断层内的空间分布、产状以及它规模情况。同时界面产状、性质、形状及尺寸也是会影响回波幅值及形状。例,在单波形式下,其相对入射线是处在一种理想的产状平整断层面其波形通常较为尖细,而含水的裂隙带或是破碎的断层带的波形会稍宽;溶洞或者是空洞的波形则会钝且宽缓,其边缘一般是不规则的,这是由于它的不规则外形无法集体反射而产生漫反射使时间延迟所造成的,也因为它的内部没有完全充填形成反射使得回波紧迭其后。于灰度图的方式,如相对介质中较大空洞的波长,因为空气中波速会较快,而周围介质旅行时间由较短,使得正负反射波凸弯曲,类似于抛物线。不管采用哪种方发,相同物理性质的反射波都将形成一组相似特征的组合波形。 2.2 现场检测关键参数进行确定及数据处理 在进行检测以前,应该对衬砌的混凝土中的介电常数以及电磁波做出有效的现场评定,这样才能够保证在已知的厚度中来对其他的隧道预埋件进行有效的探测,还可以通过在现场进行钻孔来实施检测。 2.3 时窗及扫描样点的确认 在进行现场的探测过程中,一定要对探测时窗以及进行的扫描点等相关的参数进行设置。时窗的基本大小对于雷达探测的深度是起到一定决定性的作用,如果选取探测的深度大或小,都将不能够对深度信息进行有效的探测,进而大幅度的降低了垂向的分辨率。 2.4 数据进行分析及处理 在地质雷达来对隧道结构进行检测,主要是通过高频率的电磁技术来实现物理探测方法,在进行数据采集的过程中,为了更有效保证更多反射波的特点,在频带的记录都是比较宽的,而隧道中得到的雷达数据多少都会受到一些不良因素的干扰,比如说地理环境,雷达自身等。因此,为了有效的规避这些干扰,就需要有效的对探测结果做出准确性的提高,对原始收集和采集到的数据做出有效处理,尽量降低信号的干扰。在对数据进行处理及分析过程中,主要是对预处理以及随后的处理分析。预处理重点囊括文件参数的标记以及桩号的校正,剖面翻转等等相应数据参数的处理。 2.5 隧道检测中目标波组的具体识别 2.5.1 混凝土中的钢结构波形特点 采用金属作为导体与周围混凝土的介质介电常数是存在比较大的差异,此时电磁波的反射强度也非常大的。如果目标提是钢筋那么信号会全部被反射回来。通过使用高频率的天线来进行探测,钢拱架会形成比较清晰的反射弧,呈现出雨伞的形状,反射与相轴的三振相特点非常的相似。 2.5.2 衬砌厚度及空洞的波形特点 在衬砌以及周边的围岩之间会存在空洞区域,与混凝土及围岩的波阻产生相差比较大的,而且反射的波非常强烈,位置也比较明确和清晰。较为典型的地质雷达衬砌的具体图像。地|雷达隧道的检测技术得到了非常广泛得普及和使用,但在实践中依旧还存在不少的问题,因为地质雷达进行探测过程中支护的表面中存在不平整的情况,这会给记录及检查结果带来的一定的误差,给后期的数据出来带来影响。所以,在进行检测过程中应该做好对天线与衬砌的密封工作,最大限度中保持其移动速度的同步。在对而二衬厚度及精度的介电常数进行选取中,一定要在检查之前对衬砌混凝土的介电常数做出有效的标记。 综上所述,在隧道检测的过程中运用地质雷达检测技术,能够快速、有效地实现脱空范围、衬砌开裂、衬砌厚度等探测,于施工方能够及时有效地加固措施避免事故产生,为消除事故隐患提供了科学依据,保障了隧道的正常营运及安全使用。 地质雷达论文:地质雷达在天然气地下管网探测中的应用 摘 要:该文首先介绍了地质雷达的一般工作原理,并以廊坊市百川燃气管网勘测工程为例进行了说明,总结了自己在地质雷达在天然气管线探测方面的一些经验。廊坊百川能源集团响应国家号召,通过招标来进行地下燃气管线外业探测,运用先进的探测设备和技术查清所属地下燃气管线的位置、埋深、走向、规格、材质等,并最终建立管线空间数据库、管网及管件属性数据库。该院有幸中标,决定采用地质雷达作为非金属管线的探测设备。在作业的过程中总结了一些地质雷达管线探测方面的经验,和大家分享。 关键词:地质雷达 天然气管线 探测 地下天然气 目前,我国城市地下管线种类繁多,包括供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等8大类20余种管线,针对我国地下管线现状不明、家底不清问题,住房城乡建设部、工信部、新闻出版广电总局、安监总局和能源局联合发出通知,要求在全国范围内开展地下管线普查,2015年年底前完成普查并建立完善城市地下管线综合管理信息系统和专业管线信息系统。 1 地质雷达工作原理 地质雷达通过对所发射电磁波在地下介质中传播规律与波形特点的分析,查明地下介质的结构、属性及空间分布特征。它的基本原理是:地质雷达通过内置的发射天线发射频率为12.5~1200M之间的脉冲电磁波信号。当信号在地下遇到探测目标时,产生反射信号。直达信号和反射信号通过内置的接收天线输入到接收机,经放大后显示出来。然后根据有无反射信号,我们可以判断出地下是否有探测目标物;根据反射信号到达的滞后时间及目标物体平均反射波速,我们可以计算出所探测目标至地质雷达的距离,也就是目标物的深度。 地质雷达发射的是超高频电磁波,它的探测能力比管线探测仪等使用普通电磁波的仪器性能更优良,所以地质雷达在考古、建筑、铁路、公路、水利、电力、采矿、航空各领域都有重要的应用,可以说地质雷达探测技术是目前分辨率最高的工程探测方法。 2 应用实例 2.1 项目介绍 2014年6月份,河北省第二测绘院承接了廊坊百川燃气公司的燃气管网勘测工程。主要工作内容包括查明燃气管线的平面位置、坐标、埋深、高程、走向、规格、材质、埋设时间和权属单位等。此工程的燃气管线探测管线长度约1000 km,范围涉及廊坊市的三河市、永清、固安、大厂等6个区县。管线的探测遵循从已知到未知、从简单到复杂的原则,优先选用有效、快速、轻便的探测方法。此项目管线有高压和中压两种类型(本次不涉及低压管线的探测)。高压全部为金属管,导电率强,因此工作人员主要采用英国雷迪公司RD-8000管线探测仪,效率和准确度可以得到很好的保证。而中压管线大部分是非金属材质,几乎不导电(管线未铺设金属示踪线),此时管线探测仪就失去作用了,在不接触材质的前提下,只能选择地质雷达进行探测,探明管线的走向及其深度了。 2.2 天然气地下管线探测的基本程序 天然气地下管线探测一般包括:接受任务,收集资料,现场踏勘,仪器检验,编写技术设计书,实地调查,仪器探查,地下管线点测量与数据处理,管线图编绘,技术总结编写和成果验收等。对一个测区进行地下管线作业前,首先是现场勘察,了解现场的情况,并尽可能收集已有的地下管线资料,比如百川燃气公司的管线设计和竣工图纸等资料,了解管线走向和管线设备等信息,注意不要漏测管线设备、设施。很有必要说明的一点是,在进行正式作业前,要进行现场方法试验,选择合适的探测仪器和探测方法,并求出仪器的在本地区地质条件下的参数,以更有的准确的探明地下管线的各种情况。 另外,地下管线探测作业进场后,要结合收集到的地下管线资料在工作图上简单绘制草图,做到心中有数。工作人员还和甲方沟通,请百川公司的巡线人员给我们领线,以提高探测效率。 2.3 仪器的选用 本工程我们使用意大利IDS公司生产的“Detector Duo双通双频天线阵管线探测雷达”,其主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备(笔记本电脑)等组成。此仪器内部集成了两种不同中心频率天线(分别为250 MHz和700 MHz),通过在实地一次剖面探测可以同时获取反映深部(250 MHz天线)和浅部(700 MHz天线)各自一幅GPR剖面图,即可以同时显示深部和浅部的管线探测图像。在提高探测速度的同时也增加了探测到管线的概率和探测结果的准确率。此型仪器的整体设备组成手推车结构。工作方式是在选择剖面上进行手推式剖面连续测量(见图2)。 操作前进行时间增益自动选择,目的在于提高探测分辨率和准确确定目标物的埋深。因仪器装有位置传感器,可以连续记录从起点到终点所经过的距离,并有白线显示,因此可以回到需重测的实地位置,有利于检测异常,提高定位、定深精度。 现场获取的GPR图像可进行现场即时解释,除特殊情况下需应用部分软件进行处理外,一般在现场就可得到满意的结果。 2.4 地下PE材质天然气管线探测 由于金属管线探测仪(如雷迪公司RD-8000)无法探测非金属管线(因百川公司未铺设金属示踪线),因此使用地质雷达进行非金属管道探测几乎成为唯一可能。影响地质雷达探测效果的主要是介质的介电常数和导电率。PE材质的管道尽管不导电,但由于有其他电性差异,依然可引起比较明显的波阻抗。虽反射波的反射次数不多,但波形呈明显拱形,可确定管线的存在。通过对三河市某路段的探测实例(见图3)不难看出探测效果。 3 探测中的一些问题和经验 3.1 由于本工程主要分布在县城,各类专业管线较多,对天然气管线的探测会形成很大干扰 然而,经过长时间的外业实地探测作业,我们可以发现各类专业管线存在不同特征,根据这些特征,可以对一些疑难管线进行推测。当然,这些推测也是建立在充分的现场调查并分析管线埋设的规律的基础上进行的。比如: (1)排水管线:特点是管径较大,多为混凝土管,埋设较深,一般在0.5~5 m之间不等。 (2)给水管线:主输水管线多为大口径,材质一般分为铸铁管和混凝土管两种,在主要道路上呈单条或多条并行布设,埋深多在0.5~3 m之间;支输水管线材质绝大部分为铸铁管,埋深一般在1.5 m左右。 (3)电信管线:主要分布在慢车道、人行道上,分支较多,多以直埋套管方式埋设。 (4)电力管线:主要分布在人行道、慢车道上,多以管块和管沟方式埋设,埋深多在1~3 m之间。 (5)热力管道:热力管道主要分布在道路中央,多以套管和管沟等方式埋设。 3.2 由于地质雷达只能在某一个断面内进行点对点的探测 要对一整条路线进行连续探测就无能为力了,我们当时就结合了收集到的竣工图纸和巡线人员的帮助,才很好地提高了工作效率。 3.3 在探测的过程中,很容易受到管线周围泥土等介质的影响 例如,对于一些地下水位比较高,土质填埋硬度不均的区域,特别是对于一些填埋了生活或建筑垃圾的区域,会使雷达探测的回波图像失真,不能准确确认管线点的位置和埋设深度,从而造成一定的探测误差。为了克服这一问题,适当的钎探和开挖验证是非常必要的,有阀门井的地方,可以打开井盖就直接看到管线了。这样可以通过验证,掌握地质雷达的探测误差值,对类似的探测区域,对探测值进行合理的纠正,确保探测值的准确性。 3.4 对某些管径较小(半径 有时可以发现一些线索但是却无法准确探测,给管线探测工作带来了很大的困难,这种困难的解决有赖以后探测技术和方法的长足进步,目前来看,此种情况下我们只能在对现场进行充分的调查的基础上,到相关部门查找管线的历史资料做参考,或者进行实地验证挖掘。 3.5 地下天然管线的探测是一项技术性很强的工作,并且作业员的经验也很重要 特别是复杂区域,管线探测不光需要有先进的仪器和探测方法,而且需要作业员善于搜集资料和分析总结,探索出适合实际当地情况的作业方法。 4 结语 总之,目前地质雷达在地下天然气管线探测尤其是非金属管线探测中具有其他方法无法取代的地位。随着地质雷达技术的发展,其为城市地下管线的探测提供了很大便利。科技在进步,地质雷达的硬件会不断改进,软件的开发与创新也会大大改善,这一技术必将在城市地下天然气管网探测方面取得更大的应用和发展空间。 地质雷达论文:地质雷达在隧道检测中空洞图像分析 摘要:空洞是隧道检测中非常常见,本文针对隧道衬砌中经常出现的空洞的基本形状进行研究。以探地雷达理论为基础,运用时域有限差分法,建立隧道衬砌中三角形、矩形和圆形空洞的二维模型,进行探地雷达二维正演模拟。利用制作圆形空洞、直角三角形和正方空洞模型,依次将模型分别埋于砂槽中,应用探地雷达探测。数值模拟和实测结果表明:探地雷达可以探测到三角形、矩形和圆形空洞的存在。 0 引言 随着我国公路、铁路网发展快速发展,隧道建设将越来越多。隧道初次支护和二次衬砌中存在空洞将对隧道的建设的安全及运营的安全严重的影响,因此,空洞的探测是隧道建设质量检测和隧道维护检测中重点探测的病害之一。在二次衬砌中,模板与模板交界处,经常会出现直角三角形空洞,在初次支护或二次衬砌中经常会出现近似圆形或矩形空洞及类似几种形状的组合形式空洞。为了更好的对各种形状的空洞进行数据解释。本文通过数值模拟和物理模型试验选取了比较有代表性的形状即直角三角形、矩形和圆形进行研究。总结了各种形状的空洞探地雷达图谱特征,为隧道施工质量检测和维护检测提供指导。 1 探地雷达探测空洞原理 探地雷达工作原理[1-3]是使用频率为nMHz~nGHz的电磁波,通过发射天线向介质发射宽频带短脉冲电磁波,电磁波在介质中沿特定的方向传播,当遇到介电常数不同的分界面时或目标物发生反射,由介质表面的接收天线接收,根据接收到雷达波的波形,振幅强度和时间变化特征推测界面和目的物(如图1所示)。 电磁波在特定介质中的传播速度V是不变的,因此根据探地雷达记录上的地面反射波与反射波的时间差ΔT,即可据下式算出异常的埋藏深度: 式中,C为电磁波在大气中的传播速度,大小为3×108m/s; ε为相对介电常数,主要由各介质的性质决定; X为发射天线与接收天线之间的距离; H为埋藏深度; 当X为0时,H=Z。 根据电磁学理论,当电磁波在地下介质传播时,遇到不同电介质的分界面时,由于上下界面的电磁性差异,将发生反射和折射(见图2)。 电磁波的反射系数为: 式中,ε1、ε2为界面上、下介质的相对介电常数。 由上式可知,两侧介电常数的差异决定了反射系数的大小;又因为雷达反射波的振幅大小与反射系数成正比,因而,当相邻介质的相对介电常数差异越大,反射系数就越大,反射振幅也就越大,反射界面也就越容易识别;当相邻介质的相对介电常数差异越小,反射系数越小,反射振幅也就越小,反射界面越不容易识别,介质的界面和目标物也就越不容易找到。 2 探地雷达二维正演模拟 2.1 时域有限差分法 几乎所有的电磁现象的研究均离不开经典的Maxwell方程组,时域有限差分法[4-11]正是从Maxwell两个旋度方程出发,建立计算时域电磁场的数值方法,在无源区域,Maxwell方程的两个旋度为: 其中:E为电场强度(V/m);μ为相对磁导率(H/m);H为磁场强度(A/m);t为时间(s);σm为等效磁导率(w/m);σ为电导率(S/m)。 按照Yee氏网格剖分,利用中心差商,二维TM电磁波的时域有限差分方程[17-20],即探地雷达的正演模拟方程为: TE电磁波的有限差分方程与TM电磁波形式上相似,可以通过类似的方式得到或通过两种波存在的对偶关系得到。 2.2 数值模型 建立模型如图3所示。设图形左下角为坐标原点,横坐标为x轴,纵坐标为y轴。模型中共介质混凝土与空气两种介质,混凝土的相对介电常数为6,相对磁导率为1,空气的相对介电常数为1,相对磁导率为1。整个区域为2m长,宽0.5m的矩形混凝土,在混凝土中包含一个圆形,一个矩形,一个三角形空洞,其中圆形空洞的圆心为(0.5m 0.38m),半径为0.02m;矩形空洞左下点为(0.8m 0.38m),右上点为(1.2m 0.4m);三角形空洞三个角点分别为(1.5 0.36)、(1.7 0.36)、(1.7 0.4)。 地质雷达论文:地质雷达在浯溪口大坝钢筋定位中的应用 摘 要:通过地质雷达在浯溪口工程管型座侧墙钢筋定位中的使用实例,介绍了地质雷达在钢筋定位中的应用。钢筋与混凝土存在物性差异,且有明显的介电常数差异。因此,在雷达波的时间剖面上,钢筋和混凝土之间有明显的反射波。通过钻孔验证,实际位置与探孔测试结果吻合,说明地质雷达是可以在钢筋定位测试中应用的。 关键词:地质雷达;钢筋定位;浯溪口大坝。 1 工程概况 浯溪口水利枢纽工程位于江西省景德镇市蛟潭镇境内,距景德镇市约40 km,是一座以防洪为主,兼顾供水、发电等的II等大(二)型水利枢纽工程。浯溪口水库总库容为4.747亿m3,大坝坝顶高程65.5 m,正常蓄水位56.0 m,最大坝高46.8 m,坝轴线长度498.62 m,主要建筑物为非溢流坝、溢流坝、河床式厂房。 在河床式厂房施工过程中,因设计变更,需要在2号和3号机组管型座侧墙钢筋网中钻孔,进行植筋施工,以提高管型座基础的抗拉抗剪能力。侧墙纵向钢筋网间距仅为20 cm,且在钢筋绑扎施工过程中存在偏差,钻孔植筋过程中极易碰到钢筋网,造成二次钻孔,甚至损伤侧墙主筋。因此,必须准确进行钢筋定位,为钻孔植筋做好准备。 为了2号和3号机组管型座侧墙钢筋准确定位,为后续钻孔植筋施工提供参考,对比目前无损探测的方法,采用地质雷达来确定管型座侧墙(左右:4.0~4.1 m宽,上下:6.0-6.1 m)钢筋位置。 2 地质雷达探测原理简介 地质雷达是采用高频电磁波探测地下地质结构与特征的探测技术,在探测时将发射天线和接收天线放置于测试区域地表上进行探测,如图1所示,考虑到场地内目标深度,为提高雷达剖面分辨率,发射天线和接收天线以固定间隔沿测线同步移动,移动一次采集一道数据。这种探测方式非常适合比较恶劣的工作条件。 地质雷达向地下目标体发射的电磁波信号在传播的过程中,遇到电性差异的目标体(如岩溶、裂隙等)时,电磁波便发生反射,由接收天线接收反射波。在对地质雷达数据进行处理和分析的基础上,根据雷达波形、电磁场强度、振幅和双程走时等参数便可推断地下岩体的地质构造。 实际上,电磁波在介质界面产生反射是因为两侧介质的介电常数不同,差异越大反射信号越强烈,反之反射信号越差。由电脑所收集并存储的每一测点上的雷达波形序列形成一个由若干记录道组成的地质雷达剖面,如图2所示。 地质雷达虽探测精度高,但发射天线能量有限,探测深度较浅。考虑到场地内目标深度,为提高雷达剖面分辨率,采用发射天线和接收天线以固定间隔沿测线同步移动的工作程序,移动一次采集一道数据。 步长0.02 m,记录长度10 ns左右,32次叠加。地质雷达虽探测精度高,但能量有限,探测距离较浅。本次测试采用中心频率为1.2 GHz的天线进行测量。 3 地质雷达数据采集及处理 地质雷达采用高频电磁波的形式进行地下介质的探测,其运动学规律与地震勘探方法类似,因而地震勘探的数据采集方法可以被借鉴到地质雷达野外测量中,其中包括反射、折射和透射测量方式。 在反射测量方式中以剖面法多次覆盖技术为主,其他方法为辅。 剖面法是发射天线和接收天线以固定间距沿测线同步移动的一种测量方式。 剖面法的测量结果用地质雷达时间剖面图像来表示。当天线距离很小时,相当于自激自收的数据采集方式,得到的记录能较准确地反映测线处各反射界面的形态和介质体的空间位置等信息。然而,由于地下介质对电磁波的吸收,来自深处界面的反射波会由于信噪比过低而不易识别,这时需应用不同天线距的发射一接收天线在同一测线上进行重复测试,然后将测试记录中相同位置的记录进行叠加,以增强对深部介质探测的分辨率。在探测过程中,可以根据现场地形、设备状况以及实际需要来选择不同的测量方式。 地质雷达数据处理的目的主要是压制各种噪声,增强有效信号,提高资料信噪比,以最大可能的分辨率在地质雷达图像剖面上显示反射波,以便从数据中提取速度、振幅、频率、相位等特征信息,帮助解释人员对资料进行有效的地质解释。 地质雷达的数据处理流程一般分两部分: 第一部分为数据编辑,包括数据合并、废道剔除、测线方向一致化、漂移处理; 第二部分是常规处理以及地质雷达图像增强处理,包括数字滤波、振幅恢复、均衡、归一化、小波变换、时深转换等。 4 探测剖面解释与分析 本次地质雷达数据采集的测线布置如下:分别在2号和3号机组管型座基础左、右边墙(左右4.0~4.1 m宽,上下长6.0~ 6.1 m)布置井字形测线,即横向两条、纵向两条。 3号机组管型座基础右边墙横向测线雷达测试处理结果图,如图3所示。横坐标为水平距离(m),纵坐标左为深度(m),纵坐标右为时间(us),图像显示右边墙距地面1.36 m,下游至上游段(0~4.1 m),混凝土表面以下深18~27 cm范围内,存在多组强振幅雷达反射波组,波形具有弧形的特征,较凌乱,与周围的波形存在明显的差异,推测为混凝土中的钢筋等金属物,其弧形的顶端即为钢筋的位置,见表1和如图3所示。 5 结 语 地质雷达是一种高分辨率的现代地球物理探测技术, 它具有很强的抗干扰能力和较高的现场测试效率。 该技术用于工程中的地质缺陷探测能准确快速地测定缺陷的分布情况;该方法用于水电站等工程岩体及混凝土的缺陷探测,可以较好地确定缺陷发育的形态及空间分布,了解目标体的地质缺陷情况。 因此, 地质雷达技术是类似的地下工程岩体处理探测的一种快捷的, 有效的手段, 值得推广。 地质雷达测量方式、测线布置及系统参数的选择直接影响着野外数据采集的质量,只有根据测量环境以及探测目标体的大致走向、规模、物性等情况综合分析,做出合理选择,才能保证所测地质雷达图像资料的准确性和客观性。 本次现场探测, 中心频率为1.2 GHz 的天线既具有理想的分辨能力, 又能得到合适的探测深度。因此, 该种范围频率的天线是这类探测工作的最佳天线。 就现场测试条件而言, 要求测线两端及其附近一定范围内无施工机械设备存在;同时要求测线所在位置平坦, 无杂乱其他金属体, 只有这样才能避免地表物体所形成的侧面反射的干扰, 获得高质量的检测资料。 根据地质雷达图像的波形、频率、振幅、相位及电磁波能量吸收情况(或自动增益梯度)等细节特征的变化规律,得出地质雷达图像解释的地质现象,也有利于以后地质雷达图像识别和经验积累。 本次钢筋的探测结果,通过钻孔验证,实际位置与探孔测试结果吻合,说明地质雷达是可以在钢筋定位测试中应用的。 地质雷达论文:基于Groundvue系列地质雷达水库防渗墙探测分析 摘要:南门峡水库的与防渗墙有关的渗漏问题严重,历次防渗处理效果不明显。利用从英国引进Groundvue系列地质雷达设备,采用深部逐步层次测试分析法,对防渗墙部位进行了大量的现场测试分析和解译,结合钻探验证,查明了渗漏部位和路径。结果表明:坝基防渗墙完好,厚度在0.50m左右,但位置与现有的灌浆平台有3m左右的水平距离,这可能是历次灌浆效果不佳的一个重要原因,为南门峡水库加固工程提供了重要的技术支撑。 关键词:地质雷达;Groundvue系列;南门峡水库;防渗墙;探测 南门峡水库是以灌溉为主的Ⅲ等中型工程,始建于1974年,1982年投入运行。由于该水库位于岩溶地区,地质条件复杂,坝基和两坝肩构造岩溶、裂隙发育,渗漏比较严重。南门峡水库防渗处理工程早在1975年大坝施工期间就已经开始,至今已进行了3个阶段帷幕灌浆处理,但效果均不理想。2010年10月对水库大坝进行了安全鉴定,认为南门峡水库存在较严重的病险,主要包括坝基(肩)渗漏严重,渗透稳定性不满足规范要求,非常溢洪洞洞身中部未衬砌;输水隧洞洞身多处产生裂缝,影响泄洪安全,水库不能按设计要求正常运行,属三类坝。为充分发挥水库的社会经济效益,防止造成重大灾害,经水利部批准立项,近期对其进行除险加固处理[1-2]。 目前一般地质雷达仪器用于防渗墙探测的测试深度在20~30m范围内,并且预报的准确率非常不高[3-8]。英国Utsi Electronice公司Groundvue系列地质雷达测试系统是目前世界频率最低的一款雷达,最深能探测到180 m,可以进行GPS触发测量,工作效率快,可进行天线阵测量。引进地质雷达设备及技术,结合现场测试和验证,了解南门峡水库坝基防渗墙的情况,可以为除险加固施工提供技术支撑。 1Groundvue系列地质雷达系统 Groundvue系列地质雷达测试系统主要技术指标:四通道雷达主机的扫描速率为250扫/秒;400MHz 天线频率范围:200~600 MHz;50 MHz 天线频率范围:30~100 MHz;15 MHz天线频率范围:5~30 MHz;高脉冲重复率:2 MHz到 500 kHz。GV系列雷达主要型号见表1。 地质雷达的天线根据划分的方式不同可以划分为不同种类的天线。从工作性质上可分为发射天线和接收天线;从屏蔽与否上说可以分为屏蔽天线和非屏蔽天线,如图1所示。 2现场测试 测线主要布置在了坝顶、坝前坡处,探测路线主要有坝顶沿公路方向的等距的3条纵向测线,坝前坡下的灌浆平台2条纵向测线,进行GV2和GV6探测;坝前坡上由坡下灌浆平台向坡顶探测,方向垂直于大坝走向,由于坝前坡上有许多块石,不利于体积、重量较大的GV2探测(对轻便的GV6影响较小),所以测量间距放在3.5 m,共计26条测线。测线布置平面图如图2,测试方法如图3所示。 3室内试验 为了对南门峡水库实测的GV地质雷达图像做出的合理的分析,河海大学在实验室建立了基于1 GHz的GV3地质雷达天线的模拟实验平台,如图4所示,了解所研究的目标模型的GV地质雷达的图像特点。图5是中间有板状目标物的地质雷达图。 4防渗墙测试数据解译与验证 坝基的混凝土防渗墙位于坝前坡从坝基建基面到基岩面之间,是用于防止基岩面上卵砾石覆盖层渗水。由于缺乏准确的原始设计图纸,在历次灌浆加固坝基时,一般认为其平行于大坝走向位置,在现有的注浆平台边上。 采用GV6地质雷达在坝前坡上,垂直于坝走向的方向上进行测试,具体测向为由坝坡底部向坝顶测量。0+034 m处测量灰度图像见6。由图可以发现在坝前坡上26 m左右处,在地层深度为26 m和32 m的部分发现有地质雷达电磁波的反应,疑似混凝土防渗墙的位置,其平行于大坝的走向,位于灌浆平台靠近坝顶方向,与现有的灌浆平台有3 m左右的距离,这可能是历次灌浆效果不佳的一个重要原因。 为了证实以上的推测,查看平行于该条测线其他位置上的地质雷达图像,发现在其他平行于0+034 m剖面的地质雷达图像上,绝大多数图像,几乎在相同位置处,发现了疑似是混凝土防渗墙的雷达反应。图7为0+208 m坝前坡上24 m处,深度为24 m和32 m的部分出现地质雷达反射弧线,图8为0+304 m剖面在相同位置处发现一处雷达反射弧线,深度也为26 m左右。 从图7和图8中两条反射弧线的相对位置来看,深度较浅的反射弧线往往较深部的反射弧线在图像上靠左边一些,这其实不难解释,因为测量是一个由下往上的路线,所以测量路线与水平面之间存在着20°度的坡脚,相对于竖直矗立的混凝土防渗墙则相当于有着70°的夹角。当测量路线在图像当中以水平方向显示时,图像中的防渗墙自然而然就会呈现出由垂直方向倾斜20° ,变成“斜墙”的现象。 通过结合垂直于大坝走向,互相平行的26条地质雷达图像的观察与分析,能够发现坝基混凝土防渗墙的位置,位于坝顶沿坝前坡向下11 m处,与现有灌浆平台有3 m左右的距离,防渗墙距离地表距离从26 m到30 m不等,很可能防渗墙顶不在同一高程上。且防渗墙在0+40~0+380 m坝段间延续良好。 为了确认以上地质雷达探测的解释成果,采用现场钻探进行验证。第一个钻孔位置根据地质雷达测试分析的结果现场确定,首先在右坝肩桩号0+383.60 m处布置了ZK14-1-1孔,揭露人工堆积的土层后又打到砂砾石,钻至40 m未找到混凝土防渗墙,经分析孔位向下游移了0.70 m布置了ZK14-l-2孔,钻至25.0 m时找到了混凝土防渗墙。然后在桩号0+208 m处又布置了ZK14-3孔,钻至28.50 m时找到了防渗墙;在桩号0+150 m处布置了ZKl4-4-1孔,防渗墙没找到,又向下游移0.60 m,布置了ZK14-4-2孔,钻至31.0 m时找到了混凝土防渗墙。 防渗墙顶部不在一个高程上,桩号,桩号0+034.2处墙顶高程2 736.45 m,底部高程2 721 .05 m,墙高15.4 m。主要钻探结果见表2。防渗墙钻探验证工作说明原防渗墙呈直线,防渗墙位置位于上游马道2012年帷幕灌浆中心线向下游左岸5.4 m,右岸6.1 m。 5结论 (1)南门峡水库的渗漏问题长期以来一直未能较好的解决,防渗墙的效用问题可能是一个关键问题,引进英国Groundvue系列地质雷达设备和软件,为这一关键问题的解决提供了重要支撑。 (2)根据GV6位于坝前坡的多道测线综合分析,结合钻探取芯的结果,混凝土防渗墙地质雷达测试分析的防渗墙位置为上游马道帷幕灌浆中心线向下游左岸5.4 m,右岸6.1 m,防渗墙厚度在0.50 m左右,与现有的灌浆平台有3 m左右的水平距离,这可能是历次灌浆效果不佳的一个重要原因。 (3)基于GV3-1G天线的室内试验平台能有效的模拟试验地下各种目标物的雷达图像特征,其结果有助于提高Groundvue系列地质雷达的探测解译效率。 地质雷达论文:浅谈地质雷达在铁路隧道衬砌质量无损检测中的工作原理及应用 [摘 要]地质雷达在检测铁路隧道初期支护背后空洞、二次衬砌厚度、钢筋布置情况等方面有较为广泛的应用,本文主要对地质雷达探测在铁路隧道衬砌质量无损检测中的工作原理及应用进行简要分析。 [关键词]地质雷达 隧道衬砌 质量检测 缺陷特征 地质雷达探测是一种利用高频短脉冲信号获取目标体内部信息的一种地球物理探测手段,由于其无损、经济、快捷、准确等优点,在铁路隧道衬砌质量无损检测中应用极为广泛。铁路隧道衬砌厚度、钢筋钢架布置等直接影响到隧道的结构承载能力和运营使用寿命。建设单位通过地质雷达检测可以准确掌握铁路隧道衬砌的厚度、衬砌背后回填密实度,钢筋和钢架布置情况等情况,并准确掌握隧道工程的施工质量。 一、地质雷达工作原理 地质雷达利用无线电波对被检测的隧道衬砌、岩土、钢筋等介质进行扫描,用高频电磁波以宽频带短脉冲形式,在隧道衬砌面通过发射天线传播到隧道衬砌内,经空气、混凝土、钢筋和岩层等不同的介质层反射后返回,并被接收天线所接收。通过计算机对雷达接收到的信号进行分析、处理,从而判断隧道衬砌的施工质量。 对于地质雷达无线电波,隧道衬砌的混凝土、钢筋、岩层和水等介质都是以位移电流为主的低损耗介质,电磁波在各种介质中的传播速度和反射系数取决于介质的相对介电常数ε,见公式: 式中r为电磁波从介质1传播到介质2时的发射系数,为介质1的相对介电常数,为介质2的相对介电常数,V为电磁波在介质中的传播速度。 根据电磁波的反射原理,当电磁波从介质1传播到介质2时,介质介电常数发生变化,并产生反射波,反射波反射返回接收器被接收,从而产生了介质的反射信号,根据这个信号特征判断介质的物性变化。 二、地质雷达在铁路隧道衬砌质量无损检测中的应用 由于空气介质与铁路隧道衬砌中混凝土、钢筋、钢架等介质的介电常数差异,雷达所发射的高频电磁波由空气进入隧道衬砌的混凝土层,产生界面强反射;同样,高频电磁波由衬砌传播至岩层时,在传播过程中遇到钢筋、工字钢等物体,或交界面处存在缺陷时,就会导致雷达剖面上的象位和振幅发生变化,由此可确定衬砌的厚度和发现施工缺陷。 根据《铁路隧道衬砌质量无损检测评定规程》,衬砌背后回填密实度的主要判定特征应符合的要求为:1.密室:信号幅度较弱,甚至没有截面发射信号;2.不密室:衬砌界面的强反射信号同相轴呈绕射弧形,且不连续,较分散;3.空洞:衬砌界面反射信号强,三振相明显,在其下步仍有强反射界面信号,两组信号时程差较大(见图1)。 衬砌内部钢架、钢筋位置分布的主要判定特征应符合的要求为:1.钢架:分散的月牙形强反射信号;2.钢筋:连续的小双曲线形强反射信号(见图2)。 根据地质雷达探测数据进行处理,形成时间剖面图,可判断出被检测隧道的衬砌厚度、密实度和内部钢筋、钢架等情况,为确定隧道缺陷部位、缺陷长度和缺陷程度提供必要的基础数据,并根据缺陷制定相应的处理措施。 三、常见的几种缺陷及相应处理措施 1.衬砌厚度不足、衬砌存在空洞的处理措施 对于铁路隧道衬砌厚度不足、衬砌存在空洞的部位,可按照《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》(铁运函[2014]174号)有关要求,对缺陷地段衬砌安全等级进行评定,分为D(完好)、C(轻微)B(较严重)、A1(严重)、AA(极严重)等4个级别。对于C级地段,一般采取长期监测措施;对于B、A1、AA级地段,采取锚杆加固措施等补强措施(锚杆数量、长度、间距应根据围岩等级和原衬砌设计情况进行具体设计),并进行长期监测。 2.钢筋或钢筋网间距过大、缺失的处理措施 对于铁路隧道衬砌钢筋间距过大或缺失的部位,如果围岩情况较好(Ⅲ级以上),则一般采取长期监测措施;如果围岩情况较差,则需要采取锚杆加固等补强措施,并进行长期监测。 3.钢架间距过大的处理措施 对于铁路隧道衬砌钢架过大部位,可视其严重程度而采取相应的处理措施。如果情况不严重,可采取长期监测的措施;如果围岩情况不好,钢架间距超标或缺失,则应对该段隧道衬砌结构安全性进行评估,并采取必要的加强措施,必要时拆除该段衬砌重新施做。 四、结论 地质雷达方法在判断铁路隧道衬砌质量方面有准确、快捷、经济等优点,根据雷达信号的差异能初步判定隧道衬砌质量,为建设单位掌握工程质量提供基础数据,并在发现衬砌混凝土、钢筋、钢架的工程质量缺陷后,及时进行处理,在降低经济损失,保证隧道工程质量方面发挥积极作用,因此在铁路隧道衬砌质量无损检测中广泛应用。
航空发动机论文:航空发动机强度计算多媒体教学论文 一、多媒体教学之优势 航空发动机强度计算作为专业必修课,从航空发动机中抽象出叶片、盘等结构,建立模型,开展结构的应力计算和强度分析,较为艰涩、枯燥,采用传统的板书教学模式,教师对于说明复杂的零部件结构和受载形式往往力不从心,此外,传统的教学方法还受到课堂板书时间、教学语言、课堂纪律等不利因素影响,从而影响学生听课的积极性,教学的进度和教学的质量。与板书教学相比,教师使用多媒体课件时,学生往往会表现出较大的兴趣。据有关调查统计,同样的内容,视听结合记忆效果比只凭看提高40%,多媒体教学正是实现视听结合的有效手段。因此,在发动机强度计算的教学过程中,采取多媒体辅助教学可以达到提高教学效率、吸引学生专注度、加深学生理解力等积极的作用。多媒体教学是指通过计算机把多媒体的符号、文字、公式、图像、声音、动画等各个要素按教学要求进行有机组合,并采用投影屏幕的形式显示出来,结合教师的讲解和引导达到合理教学过程的目的。多媒体教案与传统书面教案相比,更加美观、生动。对于发动机强度计算这类具有内容抽象而又复杂的课程,具有明显的教学效果。多媒体教学与传统教学方式相比具有以下优点。 1.多媒体教学具有生动、形象、具体可感的特点,可以解决板书不易表达的内容,抽象问题直观化,创建生动的表象。 2.多媒体教学集声音、影响、图片、文字、动画于一体,能够充分调动学生的感官系统,极大提高学生的课堂学习兴趣和专注度,激发学生学习的主动性,活跃课堂气氛。 3.多媒体教学具有知识容量大、信息量多等特点,提高单位时间授课信息量,有利于学生拓宽知识视野。 4.多媒体教学事先组织好的教学内容,有利于节约教师板书时间,使得教师更加灵活地控制教学节奏、设计教学过程、提高教学效率,同时降低教师上课的强度,避免重复板书这种机械的体力劳动。 二、多媒体教学的注意事项 随着微机和多媒体技术的发展和普及,多媒体教学正逐步取代传统的教学方式,有数据统计显示高等教育80%以上的老师已经视多媒体为必不可少的教学工具。然而,多媒体教学只是一种教学手段,如何合理地使用多媒体技术提高教学质量一直是众多教师所关注的重点。 (一)多媒体教学具有众多优势,但是使用不当,会存在以下问题 1.教师过多依赖多媒体教件,照本宣科,忽略课前备课,对讲课内容不熟悉。多媒体课件中已经事先设计好讲课的文字、图片和公式等内容,容易导致教师轻视课前备课,导致在课堂上对所讲授内容不熟悉。 2.采用他人多媒体课件,生搬硬套,缺少教师作为教学主体对课程的思考。现在多数课程都采用了多媒体课件,教师也可能通过很多途径获得相关课程的多媒体课件,直接使用他人课件就可能导致教师缺乏对所授课程的积极思考和讲课方式的精心设计。 3.多媒体教件成为教师讲解演示的工具,缺少师生之间的互动,会导致学生过于被动地接受知识,甚至缺乏学习的兴趣。 4.多媒体教件华而不实,分散学生注意力。多媒体教件可以穿插声音、影像、图片,建立一个丰富多彩的立体课堂。但是,多媒体教件也同时可能存在过度使用声、光、影,从而冲淡教学的主要内容,同时分散同学的注意力。 5.多媒体教件的优点之一是知识容量大、信息量多,然而使用不当也会使得这一优点变成缺点。单页信息量大,重点不突出,也可能导致授课速度过快的缺点。 (二)教师在多媒体教学的过程中,有必要注意以下几点,才能更好地发挥多媒体教学的优势 1.使用多媒体课件,应在课前对多媒体课件和教材充分熟悉,对内容了然于胸,并合理板书,引起学生积极性,发挥教师在教学过程中的主导作用。 2.多媒体课件中,注意课程内容的贯穿和表达。多媒体课件的内容安排要站在学生的角度来思考,每幅画面的出现要符合学生的学习思维习惯。如:逐条显示画面的信息,做好前后承接,图形配以一定的关键文字进行说明,公式的推导要像写板书一样逐条出现。 3.教师和学生同为主体,互动教学。避免教师在上面不停地讲,学生在下面沉默地听。在多媒体课件设计过程中,要实现分步提示,要适时地抛出问题,引导学生跟着教师的思路走,引导和指导学生主动学习,对学生的疑难问题及时反馈、及时解决。 4.画面简洁,只显示相关信息。要重视心理学中的有意注意和无意注意规律,减少在课件中与教学内容无关系的图像、音乐、动画等,否则会使学生把更多的无意注意放在画面和音乐上,无法专心于真正需要他们关注的教学内容,教学效果大打折扣。因此,不要在多媒体课件上使用不必要的图像或动画装饰。 5.课件上的信息要简单、准确、明了,突出重点,避免把整段文字搬上屏幕,导致学生来不及看,引起厌烦情绪。讲课注意节奏,快慢结合,对于内容简单的要加快节奏,重点、难点要慢讲,从而加深学生对所学知识的理解与消化。由此可见,虽然多媒体教学有着传统教学不可比拟的优点,合理运用多媒体手段可以提高教学效果,但是多媒体教学并非是改善教学效果的唯一途径和手段,不能因为其优点而完全抛弃板书等传统教学手段。更为理智的做法是针对不同的教学内容,采取与之相应的教学手段,综合利用各种教学方式,取长补短,相辅相成,从而达到提高教学效果的最终目的。 三、《航空发动机强度计算》课程中多媒体教学与传统教学相结合 虽然多媒体教学具有传统教学所不具备的种种优点,但是多媒体也存在着不少弊端。在教学过程中,不能独重多媒体,应该根据课程的类型、章节的内容,选择合适的教学方法,将传统教学方法和多媒体教学方法有机地融合起来,扬长避短,达到更好的教学效果。航空发动机强度计算这门课程,具有理论性、实践性、综合性都很强的特点,由于研究对象结构、载荷复杂,力学分析概念抽象,公式推导繁复复杂,如果只是依靠多媒体教学方法,向学生“填鸭式”地传授知识,而不注重学生的反映和接受程度,导致学生感受不到刺激和兴奋,不利于创新能力的培养。因此,针对航空发动机强度计算这门课程,从具体的发动机结构抽象到计算模型时,就应该充分发挥多媒体教学方式的长处,给出足够的实际结构图片资料,加深学生对实际结构的理解,以便于下一步建立计算模型。建立计算模型之后,具体的计算公式的推导,可以采取多媒体课件分步骤展示的方法,按推导步骤依次展示推导过程。在公式推导的过程中,教师可以根据学生在课堂中接受情况进行板书辅助,以加深学生的印象,促进理解。同时,在教学过程中教师在使用多媒体教学过程中有时会突然而至的灵感,却往往无法立刻加到多媒体课件中,这时板书就能起到很好的辅助作用,而且在板书的过程中,教师往往能够带领学生一起思考,起到多媒体课件难以达到的效果。在进行板书的过程中,要充分提高板书表现的艺术性,从而调动学生的视觉和思维兴趣,比如主要板书颜色的选择,注意多选择鲜艳的颜色,更能吸引学生的注意力;在色彩搭配上也可以进行选择,做到重要内容和次要内容颜色不同,概念和应用不同。其次,字迹清晰,现在很多老师经常提笔忘字,而且字迹潦草,自然不能吸引学生;最后,板书时要做到图表、字符规范,这样才能起到教师的表率作用。在强度分析结果的讲解过程中,涉及到结构的应力分布、变形和破坏过程的讲解,则应充分发挥多媒体教学的长处,采用图片和动画等手段,实现图文并茂的演示和讲解,加深学生的印象,形成较为深刻的直观认识。 作者:徐颖单位:南京航空航天大学 航空发动机论文:航空发动机喘振问题思考 《航空精密制造技术》2017年第1期 【摘要】航空发动机喘振是一种特殊情况,对飞机的正常飞行危害性极大。因此,需要加强航空发动机喘振问题的分析研究,寻求合理的解决对策排除故障。本文主要分析喘振对发动机性能带来的影响,从多种角度来探究发动机喘振现象出现的主要原因,可能对飞机带来的影响和危害,通过提升发动机喘振监控,尽可能避免喘振现象出现,确保发动机正常运行。 【关键词】航空;发动机;喘振;气流分离 喘振是一种航空发动机在使用中较为特殊的情况,当发动机严重偏离设计工作状态,压气机前后流通能力不匹配时就会出现叶片边界的流动分离现象,甚至转变为旋转失速直至喘振状态。压气机存在两种形式的失速:一种为单个叶片失速,另一种为旋转失速。最常见的是旋转失速,这种失速由某些只包含少量叶片失速槽道形成的区域组成,并且沿着转子的绝对转动方向以小于转子的转速转动。轴流压气机发生旋转失速之前往往先出现转子叶尖失速。失速可以是突发的,也可以是渐进的,可以有多个失速气团,这些气团可能覆盖部分或全部叶高,而且一个失速气团可能覆盖多个叶片。喘振就是全部压缩系统不稳定并且在此期间通过整个压气机的平均流量发生脉动的流动状态。喘振这种特殊情况的出现,表明发动机工作状态发生波动,气流时断时续,内部压力明显增加。如果飞机在正常飞行中,发动机出现喘振现象,燃气温度迅速升高,发动机转速下降,严重情况下可能导致发动机停止运行。 1喘振机理分析 对航空发动机喘振的研究是通过在发动机上安装传感器,来获取发动机运行时的相关信号,并分析信号的特征参数,判断发动机是否发生喘振。通常选取风扇及压气机出口总压作为喘振检测的征兆信号。当风扇发生喘振时,风扇出口和压气机出口总压下降,排气温度急剧上升,推力迅速下降,发动机转速下降。当压气机发生喘振时,风扇出口总压上升,压气机出口总压下降。由于喘振特征明显,通常采用限制值判断对喘振进行在线监控,将转速、各传感器测点脉动压力值实时录入相应软件,实现对喘振的快速有效判断。 2发动机稳定性研究 当前在发动机设计中,关于喘振的研究主要集中在喘振裕度和流场研究中,其中喘振裕度是对喘振发生可能性的衡量标准,是影响发动机能否稳定工作的关键因素。在设计阶段,设计工作中的指导思想则是通过合理的设计来提高喘振裕度。通过计算流体力学方法研究可调静子叶片对压气机部分转速下喘振裕度的影响,选取最优可调静子叶片安装角,使喘振裕度最大化。 3喘振预防措施 为避免喘振现象发生,应做好防喘和消喘工作。防喘最常用的方法有压气机放气和可调进口导叶。自喷气发动机问世以来,压气机放气一直是在发动机起动和加速期间避免发生喘振的最经常采用的办法。放气位置可设在压气机出口或在中间级的位置。可调进口导叶通过减小进气攻角使喘振线移动,在低攻角下喘振发生于较低的流量系数值。其他防喘方法还有可调静子及改变转子叶片的安装角。消喘系统增加了压气机不稳定工作的信号检测装置,当发动机发生喘振时,综合调节器通过传递来的电信号,减小进气道流通面积,切断主燃烧室的供油,使导流叶片转动,迅速消除喘振。消喘系统在部件实验上已经取得了相当大的成功,可以预见,消喘系统将在发动机整机试验中广泛应用。 4结论 航空发动机喘振是关系到发动机能否稳定工作的重要因素,严重影响飞行安全,为避免安全事故的出现,应着重对发动机结构优化设计,选择合理的控制对策,避免发动机喘振现象出现。随着消喘技术的深入研究和应用,航空发动机的喘振问题将会得到很好的解决。 作者:刘卓 单位:中国航发沈阳发动机研究所 航空发动机论文:航空发动机验证机研制程序探究 摘要:工作分解结构(WBS)是项目任务分工、资源配置、进度计划编制及风险控制等工作开展的前提。工作分解结构的形成过程就是把项目目标和任务分解成较小的、能够管理的组成部分。文章分析了WBS在航空发动机研制中的应用,结合民用航空发动机验证机研制流程,定义了WBS分解模型,给出了基于产品结构树的WBS结构表达,建立了WBS构建流程。 关键词:工作分解结构;航空发动机;研制流程;信息化;验证机 工作分解结构是以最终可交付成果为导向的工作目标/任务层级分解,用于确定项目工作范围、项目全生命周期内所有技术间的接口关系以及项目技术状态基线,是项目计划、成本、预算、质量、人力资源、沟通和风险分析的基础。它可以将研制工作分解为一系列相对独立、内容单一、易于管控的工作单元,能把各工作单元在研制中的地位与构成直观地表示出来,是研制计划编制的基础和依据。早在20世纪80年代中期,美国国防部就已经将WBS应用于许多国防项目上,并成为了项目管理的“标准语言”,WBS可以说是工程项目管理的起点,在复杂产品研制中得到了广泛的应用。2016年,国家十三五规划将航空发动机列入百大工程之首,这表明国家对航空发动机的重视。刘大响院士说,从狭义上讲,航空发动机是飞机的动力装置;从广义上讲,它也是国家航空产业乃至整个制造业的助推器。此外,国际航空动力的发展也对我国航空发动机设计技术提出了更高的要求,鉴于航空发动机研制的高技术性、高复杂性,验证机研制应运而生。验证机指产品在工程研制立项之前,用于验证功能、性能、总体方案可行性、各部件/系统的匹配性以及初步的耐久性和可靠性等而开发的试验研究性发动机。文章以验证机研制项目研制工作内容为对象,结合验证机研制特点,提出基于PBS的WBS层次关系分解模型,探索其分解方法、编码规则、表达方式和构建流程,并在此基础上引入信息化手段,这对于促进研制项目科学高效管理、降低研制风险具有重要意义。 1工作分解结构的作用 工作分解结构是项目管理工作的基础及优秀内容,它将项目工作按照一定的逻辑关系自上而下逐级分解为工作单元、工作包、工作作业(活动),它清晰地定义了项目工作的全貌,描述了项目工作内容,工作分解结构每向下分解一级就意味着对项目工作更详细的定义。一般当工作分解结构分解至工作包层面时,项目经理便可针对工作包安排进度、估算成本和实施监控,从而实现对项目工作的规划、管理和控制。当工作分解结构分解至工作作业(活动)层面时,项目一线人员便可针对活动安排每天的工作事项,可以有计划地实现项目工作包的执行。 2工作分解结构构建过程中的难点 如前所述,工作越向下分解,项目经理对工作的规划管理和执行控制就越有力,然而,颗粒度过细的分解又会带来新的问题,它会造成管理成本的增加、资源利用率低以及工作效率降低。如何合理确定工作分解的颗粒度(即工作包的大小),是工作分解过程中应该关注的重要问题。在项目管理过程中,往往倾向于通过项目的关键节点(即里程碑节点)来控制整个研发过程,对交付物的管控也主要是通过对各里程碑节点的交付物进行管理,对项目全生命周期的控制主要体现为对工作包结果的管控。而没有对节点前各工作包之间的输入输出关系进行有效管理和控制,往往会出现项目管理单位对项目的管控力度不及工作包所属责任单位的管控力度的问题。这就造成了项目管理过程中存在各责任单位仅关心所属工作包任务,各工作包之间的匹配协调得不到有效解决,无法实现对项目全生命周期管理,无法及时有效识别风险,进而影响整个项目的进程。航空发动机验证机研制属于大型复杂项目,国家投入巨大,国际上一般采用主承制商—供应商管理模式进行项目管控,涉及国内外供应商众多,如何通过工作结构分解实现对项目全生命周期管理,并有效控制项目风险,对航空发动机验证机研制项目管理来说具有重大的意义。此外,工作分解存在遗漏、工作分解结构编制无规范、编制效率低下也是工作分解结构构建过程中经常发生的问题。文章将结合验证机研制流程,针对如何合理确定工作分解颗粒度和如何通过工作分解实现对项目全生命周期管理,浅析工作分解的流程及关键点,并结合信息化管理,以期更好地发挥工作分解结构在验证机研制项目管理中的作用。 3验证机研制WBS分解及关键点 3.1验证机研制阶段划分 验证机研制分为需求分析和定义、概念设计、初步设计、详细设计以及制造和试验验证五个阶段。验证机研制各阶段可以定义为里程碑节点,各阶段交付物即为里程碑节点交付物。以验证机设计工作为例,各阶段的主要交付物可以细分为需求文档和设计定义文档两大类。需求文档体现所有利益相关方对验证机研制项目的需求,可分为内部要求和外部要求。内部要求主要来自已有基础和经验以及公司的发展规划等;外部要求主要来自客户(市场)、政府、适航规章及相关法律法规等。设计定义文档是根据需求文档进行相应的科研工作后得到的验证机各层次上的研制结果(例如设计报告等)。在各个阶段内部,各个层面上的需求文档和设计定义文档都需要进行对比,以确定研制结果能够满足各方要求。在各研制阶段间,前一个阶段的输出结果往往会对下一个阶段设计工作的开展产生影响。 3.2验证机研制各阶段要素及WBS编制流程 验证机研制程序中明确验证机各阶段要素有关键输入、工作内容和输出三部分,创建工作分解结构同样需明确项目的输入(项目范围说明书、需求文件和过程资源)、分解工具与技术和输出,经比对分析,建立了验证机各阶段要素同工作分解结构创建所需要素之间的对应关系。在介绍了研制各阶段要素同WBS创建要素的关系之后,现对WBS创建过程进行详细描述,后通过各要素之间的关系映射,分析如何建立基于验证机研制各阶段要素的WBS,以期能完整分解验证机研制项目各阶段任务。 3.3基于验证机研制流程(研制各阶段要素)的WBS分解结构 复杂产品的研制一般会划分为若干个具有里程碑意义的研制阶段(以验证机为例,见图1所划分的五个阶段),建立以验证机研制流程为主线、以产品结构树为辅线的工作分解结构,可以依据研制阶段建立逻辑严密的输入输出关系,从而为计划的编制奠定基础。 3.3.1研制阶段—WBS映射矩阵。映射矩阵是对项目分解形成的工作包在最终WBS中所呈现状态(显示or不显示)的描述。依据专家经验,通过对某个研制阶段的通用活动进行判断,确定出该工作包在最终的WBS中是否显示,呈现状态用1和0表示,从而形成研制阶段—WBS映射矩阵。这项工作必须由项目管理人员(项目管理单位人员)和设计人员(工作包所属责任单位人员)共同完成,这样才能确保每个研制阶段的工作活动得到充分确认。映射矩阵的形式如表1所示。WBS各工作包之间的关系主要依靠不同研制阶段要素同WBS创建所需要素之间的对应关系及产品结构树来确定,因此建立研制阶段的映射矩阵,并在此基础上借助产品结构树,就可以通过映射规则快速地将WBS建立起来。 3.3.2验证机产品结构树模型。产品结构树包含了所有实现产品功能的硬件和软件,以全环燃烧室为例,可分为机匣组件、火焰筒组件、喷嘴组件、点火组件/标准件等部分,各部分又按照零组件进行进一步分解,最后按工作工序分解至可工作的层面。 3.3.3基于研制阶段和产品结构树的工作分解流程: 第一,确定工作分解结构的输入。(1)确定项目范围。项目范围说明详细描述项目的可交付成果,从研制阶段要素同工作分解结构所需要素的对应关系可以看出,本内容即验证机研制各阶段的工作内容,以需求分析和定义阶段为例,工作内容为:针对客户(政府、飞机制造商和航空公司)对验证机以及大型客机发动机的要求,参考适航规章和已有基础、经验,结合公司能力发展规划,开展验证机研制需求论证工作,提出验证机的设计约束和边界条件,完成项目建议书的编制。经分析,项目范围为完成验证机研制需求论证。(2)明确需求文件,梳理项目资源。需求文件描述各种单一需求如何转化并满足与项目相关的业务需求。验证机研制需求分析和定义阶段的需求源自客户的需求,项目资源指国家和公司战略,所以在需求分析和定义阶段,分析航空公司需求、民航局适航规章、国家发展战略及公司发展规划,是明确需求文件,并将其转化为项目业务需求的必要手段,从而建立起WBS约束条件。 第二,选择工作分解形式。工作分解可以根据项目特点采用不同分解形式,比如:可以把项目各研制阶段作为分解的第一层;可以把项目主要交付成果作为分解的第一层;也可以按PBS,把产品主要组成部分作为分解的第一层;还可以把子项目作为分解的第一层等。文章结合验证机研制特点,将项目研制各阶段作为分解的第一层。第二层分解基于研制阶段—WBS映射模型分析,确定出在映射矩阵中节点为1的维度,并在WBS中显性化。第三层分解基于产品结构树进行分解,最后按照各零件不同的设计活动、加工工序和试验活动,完成工作包的下一层分解。当将工作包分解至可预算、可分配、可安排进度、可以独立完成、有明确的交付物时即完成了项目的工作结构分解。此外,在工作分解时,应合理控制每个工作包的颗粒度及各工作包之间颗粒度的均衡。同时,为确保工作分解没有遗漏,在完成工作结构分解之后,应通过把工作分解结构底层的所有工作逐层向上汇总的方式进行检查。最后还应检查各工作包之间的逻辑关系是否合理。工作分解结构一般可以采用列表式、组织结构图式、鱼骨图式等方式,文章采用组织结构图示进行表达。 第三,获得工作分解结构的输出。通过对项目进行工作分解,将复杂的项目逐步分解为比较简单的过程(分解至活动、作业),让原来不可控的一些事情变得清晰可控,同时便于分工、计算经费、计划制定和构型管理等,并且还应满足企业设备、技术、人员等资源需求以及项目经费渠道、用户及市场变化等约束。 4工作分解结构与信息技术的融合 项目的工作结构分解是项目管理和计划制定的基础,是制定进度计划、资源需求计划、风险管理计划及计划变更的依据,同时也是确定项目技术状态基线的依据。因此,在复杂产品项目管理中,引入信息化手段,提高WBS编制效率,通过管理系统之间的联合,实现信息共享,资源优化,提高管理效率。为更好地使得工作分解结构与信息技术融合,需做到以下三点:(1)建立工作分解结构码,对工作分解结构中的每一活动用标准化的标识标记,通过标识唯一确定该活动在工作分解结构中的位置和隶属关系,便于计算机对WBS进行识别和检索;(2)引入MSProject等工具作为WBS编制辅助手段,采用缩进式进行编制;(3)对WBS中各属性进行定义,统一WBS语言。 5结语 全面、彻底的工作分解结构在复杂产品研制过程中具有重要意义。文章基于研制流程,结合产品结构树,提出了工作分解结构方法。通过验证机各阶段要素同工作分解结构创建所需要素关联,研制阶段—WBS映射规则及产品分解结构,描述了WBS建立流程及关键点,并通过WBS与信息化的融合,实现了项目全生命周期管理,提高了项目管理效率。文中所提到的方法在验证机研制项目及计划管理中得到了应用,并取得了良好的效果。 作者:高文杰 单位:中国航发商用航空发动机有限责任公司 航空发动机论文:自动检测技术在航空发动机方面的运用 摘要:本文主要介绍了自动检测技术在航空发动机方面的应用,以及国内外所涌现的最新理论和最新技术。自动检测技术是现在各种行业所必需,应用于军事、工业等过程控制的信号测量等方面,是高科技军事现代工业实现全面自动化的重要基础,航空发动机故障诊断技术是实现航空发动机视情维修的重要一环,在航空发动机的设计、生产、使用和维护中起着非常重要的指导作用。 关键词:自动检测技术;航空发动机;状态监控;故障诊断 0引言 自动检测技术的基本任务是获得有用的信息,检测流程主要借助测试仪器、测试系统,通过对测试点增加传感器,从而取得有用的信号来求解系统中问题。检测技术属于信息科学,是信息技术的支柱。在航空发动机中,自动检测技术主要应用在状态监控和故障诊断方面。 1自动检测技术在航空发动机状态监控方面的应用 现代航空发动机采用先进的全权限数字电子控制系统,系统采用分段控制的,以控制发动机不同的工作状态,比如起动控制器主要控制发动机的起动过程,转速控制器主要使发动机转速保持在油门杆所对应的转速范围内,这就需要扭矩传感器为其提供信号;加力控制器控制发动机的加力接通和加力状态,气压高度调节器根据飞行高度的变化修正供油量来保证发动机不富油。这些控制也都需要传感器为其提供信号与信息,各传感器接替工作,协同工作。 2自动检测技术在发动机故障诊断方面的应用 2.1基于信号处理的自动检测方法 基于信号处理的自动检测方法主要在故障诊断中使用小波变换分析技术,主要体现在:运用小波变换进行信号分析来诊断故障,包括脉冲响应函数的小波变换检测信号的突变、利用观测信号的小波变换进行故障诊断、利用脉冲响应函数的小波变换进行故障诊断、利用小波变换去噪,提取故障特征和利用小波变换分析噪声特征进行故障诊断;利用小波变换提取故障特征进行故障的分类和识别;利用小波网络进行故障诊断。 2.2基于模型自动检测方法 模型就是把表征航空发动机实际系统本质的部分的信息压缩成有用的描述形式,模型可以模拟实际系统的行为而不用描述其机械结构。航空发动机数学模型应用广泛,它是控制、故障诊断和预测的基础。主要包括部件法模型和试验模型。 2.2.1部件法模型在航空发动机故障诊断中的应用 基于部件法的发动机数学建模是较为常用的一种建模方法。建立发动机非线性数学模型的基本思路是:由已知的发动机各部件的特性,从发动机进口到尾喷管,根据气动热力学原理逐一建立气体流动过程与热力过程方程;根据发动机流量平衡、压力平衡和功率平衡等平衡关系,获得发动机共同工作联立方程组,通过联合求解这一非线性动、静态平衡方程组,进而获得发动机的各相关截面、各工作状态的相关参数量值,部件法模型精度高,可用于航空发动机在线诊断和故障征兆的预测,用于预报发动机控制系统的各个变量。 2.2.2试验法的航空发动机模型在故障诊断中的应用 试验法是基于发动机试验数据进行处理,获取它的特性,从而得到数学模型的方法。该方法不必深入理解发动机的机理,但却必须拟定合理的试验以获取试车数据。通过大量的试验数据及系统辨识方法获取模型的技术,得到模型性再通过类比迭代试车曲线使之完全拟合。系统辨识的方法可分为经典类和和现代两大类。经典辨识方法包括时域法、频域响应法。现代辨识方法包括最小二乘法、极大似然法、随机逼近法、相关辨识法。2.2.3发动机故障诊断专家系统在航空发动机自动检测方法故障诊断专家系统在航空发动机故障诊断方面已取得了不少的成果,如叶片故障诊断专家系统、磨损故障诊断专家系统。所谓专家系统其实就是一个维护设备,该设备包括知识库、数据库、推理机、解释系统和数据融合系统。 3检测技术在航空发动机方面的创新 3.1航空发动机性能自动测试技术 实现这种技术应用了模糊处理技术、人工智能、图形图像处理技术和抗干扰技术。自动测试技术为适应现代航空发动机性能测试要求,改进目前航空发动机性能测试现状,对应用模糊集合理论实现发动机状态模糊识别是这种技术的重点,实践证实该测试方法状态识别率高、用人少、精度高,提高了一线部队机务保障能力。 3.2先进内窥技术与发动机故障检测内窥技术 多年来一直在航空发动机的维护中发挥着重要的作用,不管是高涵道涡轮风扇发动机还是低涵道的军用涡扇,其主要组成均为风扇、压气机、燃烧室、涡轮及附件系统。航空发动机工作在高温、高压和高转速的状态下,因此其故障多发部位也多集中在这三高状态下的高压压气机、燃烧室和高压涡轮中。发动机的关键部件如主气流通道部件、高压压气机、高、低压涡轮的各级及叶片、燃油喷嘴、燃烧室等都是不易拆卸且检验可达性较差的零部件,对这些零部件的检查与监测工作都是通过内窥技术完成的,未来的内窥技术主要体现在先进的软硬件综合和集成技术。以及基于物联网的网络技术中。因此,内窥技术一直在航空发动机的维护中发挥着重要的作用。 4结论 自动检测技术的优秀内容是信号的检测,也就是传感器的应用,而传感器是“能够感受规定的被侧量并按一定的规律转换成可用输出信号的期间或者装置”,起着过程检测信息与转换信息的重要作用,航空发动机方面更是应用甚广,从油量的检测到力矩检测,再到转速,再到温度,压力,位移等等,都需要传感器为控制提供相应的信号。所以在航空控制方面传感器的故障诊断尤为重要。在故障诊断方面,自动检测技术也发挥着理论上的支持。 作者:吕伟 单位:中航工业西安航空计算技术研究所西安 航空发动机论文:航空发动机数值仿真研究 1煤油动力性能的理论分析 有关二冲程火花点火发动机数值模拟的物理和数学模型参看文献[6]和[7]。下面对煤油动力性能进行理论分析。煤油动力性能的影响与混合气的热值、分子变更系数等因素有关。2.1煤油与汽油理论混合气的热值由于燃料在发动机中是以混合气的形式进行燃烧的,因此混合气的热值对发动机动力性能的影响最为直接。混合气热值的计算式为:煤油理论混合气热值为汽油理论混合气热值的98.9%,因此,如果两种燃料都在理论混合气下工作,在同样的条件下以煤油为燃料时动力性能下降1.1%。2.2分子变更系数的影响煤油发动机可以根据分子变更系数研究新燃料对动力性的影响。对于点燃式发动机燃烧前吸入的充量应考虑燃油蒸汽的摩尔数1/mT,燃烧前的混合气量为燃烧后工质的数量为根据式(9)代入具体值可得汽油燃料替换煤油燃料后循环功比原来增加了0.1144%,由此可见,燃用煤油与燃用汽油相比,分子变更系数稍微增大,因此循环功稍微增大,对发动机的动力性影响不大。 2爆震预测模型 本文爆震预测模型的计算基于DouaudandEyzat公式,计算方程如下:式中,τ为累积时间;T为累积时间积分;P为预先反应速率乘数;ON为辛烷值;p为气缸瞬时压力;A为活化能乘数;TU为未燃气体瞬时温度;IVC为缸内末端混合气体压缩起始角;thkn为爆震开始的曲轴转角。在GT-Power爆震预测模型中,模型的输出为爆震指数KI、爆震起始曲轴转角和爆震强度。爆震强度是指在爆震开始时气缸内未燃气体的质量分数。爆震指数定义如下:式中,KI为爆震指数;A为爆震指数乘数;km为爆震开始时缸内未燃混合气的质量百分比;VTDC为上止点气缸的体积;VI为爆震时气缸的体积;Ta为活化温度(6000K);为等价比。爆震指数KI(或爆震强度km)越大,发动机爆震的倾向越大。 3工作循环数值模型的建立 本文对原型汽油机进行了台架测试试验,获取了标定工况下发动机缸内压力示功图、总功率及燃油消耗率等重要试验数据,为发动机建模及验证模型准确性提供了基础。表1为原型汽油机主要技术参数。由于发动机的结构比较复杂,为了便于建模,把发动机结构抽象为缸体、进气系统和排气系统3个部分,如图1所示。本文结合利用GT-Power软件提供的模型模块,以及根据实际需要利用用户自定义模块功能,建立完整的簧片阀进气式二冲程火花点火发动机的性能数值计算模型。首先立原型汽油机工作循环整机数值计算模型,通过缸内压力、总功率及燃油消耗率等指标验证该模型的精确性,使模型模拟精度达到实际要求。然后在较精确建立原型汽油发动机数值模型的基础上,对煤油的物性数据进行设置,建立煤油发动机数值模型并进行数值模拟计算。图2为建立的原型汽油机GT-Power仿真计算模型,空气自进气边界经过滤清器、进气道、簧片阀进入曲轴箱,再经扫气道进入气缸;气缸内燃烧后的高温废气经过排气道、排气管排出到排气边界。缸内压力示功图是验证发动机模型正确的重要参考依据,图3所示为原型汽油发动机标定转速n=6300r/min下缸内压力示功图的数值计算和试验结果对比曲线,计算值和试验结果比较吻合,误差在允许的范围之内。图4是发动机数值计算出的有效输出功率和实测功率的比较曲线,图5为发动机有效燃油消耗率与转速的变化曲线。从图中可以看出在整个转速范围内模拟计算结果与试验实测结果之间的变化规律基本一致。考虑到在建模过程中使用了各种简化条件和假设,以及测试仪器本身的测量误差,计算结果与发动机实际工作状态之间必然存在一些差异,但相对误差都在5%以内,表明所建发动机工作循环数值模型能较准确地模拟原型二冲程汽油发动机,满足后续性能预测及优化的需要,因此,可以应用该模型对发动机的工作过程进行研究及变参数计算。替换航空煤油燃料后,由于燃料的理化特性发生变化,需要对GT-Power数值模型中的喷油燃料模块进行燃料物性数据的设置。在GT-Power软件中,燃料的设置主要包括液态燃料及其蒸汽燃料的理化特性。本文使用InjAF-Ra-tioConn燃料喷射模块为整个发动机数值模型提供燃油喷射,有关燃油喷射参数及燃料物性数据的设置均在InjAF-RatioConn中进行。该模块需要输入的参数有空燃比、燃油特性及燃油蒸发比例等。在燃料物性设置完成后进行数值计算,可以分析煤油发动机性能的变化。 4煤油发动机变参数性能及爆震分析 4.1压缩比压缩比是影响煤油发动机爆震的一个重要参数。原机压缩比为9.5,在该值的左右范围内取适当的值进行研究。在全负荷工况下其它参数不变的情况下,选取[7,11.5]区间段10个不同压缩比(步长为0.5)进行工作过程模拟计算,研究压缩比对煤油发动机爆震的影响。从图6看出,随着压缩比的增大,煤油燃料和汽油燃料发动机的爆震指数逐渐增大,并且随着压缩比的增大未燃区平均温度升高,如图7所示,因此发动机的爆震倾向增大[6]。从图8和图9可看出,煤油燃料发生爆震的起始曲轴转角先于汽油燃料,煤油燃料发生爆震的末端气体的质量分数大于汽油燃料,由此可见煤油燃料在压缩比相同的情况下爆震倾向加大。 4.2点火提前角点火提前角对煤油发动机的爆震有着重要的影响。本文点火提前角分别选取[-10,-35]区间内的6个点(步长为5deg)进行数值计算,分析不同点火提前角对发动机性能的影响。如图10所示,随着点火提前角的增大,两种燃料发动机的爆震指数逐渐增大,爆震倾向加大。当点火提前角为-30deg时,继续增大则爆震指数逐渐减小,爆震倾向减小。过大的点火提前角使得火焰中心形成到未燃混合气自燃所需的时间减小,有使爆震增强的趋势。随着点火提前角的继续增加,缸内压力曲线上压力值偏离压缩曲线到最大燃烧压力出现的时间减小,即火焰中心形成到正常火焰传播到整个烧室所需的时间减小,有使爆震减小的趋势。对图10所示曲线,当点火提前角大于-30deg时前者起决定作用,当点火提前角小于-30deg时后者起决定作用。图11~图13曲线表明相同点火提前角时煤油燃料爆震倾向加大。 4.3空燃比发动机的空燃比也会对煤油发动机的爆震产生影响。在全负荷下转速为6000r/min工况对发动机进行工作过程数值计算,原型机空燃比为14.5,选取[11.5,16.5]区间段的5个空燃比(步长为0.5),本文所建数值模型通过变化喷射燃油量来改变空燃比。如图14中所示,发动机的爆震指数随着空燃比的增大是先增大后减小,当空燃比在理想空燃比附近时,爆震指数最大,爆震趋势最强。即混合气过稀或过浓爆震的趋势和强度减小。当空燃比在理想空燃比附近时,燃料充分燃烧,使得燃烧温度提升,而燃烧温度提高会造成发动机温度提升,容易爆震。较稀的燃料空气混合比,即稀混合气可以起到抑制爆震的作用,这与Gruden等研究的结论相吻合[8]。根据自燃机理分析,引起这种结果的原因主要有两个[9]:一是混合气的变稀降低了末端气体中燃油的浓度,即使在相同的压力温度条件下也不会轻易发生自燃;二是燃油的减少使得缸内最高燃烧温度和压力降低,从而改善了爆震发生的必要条件。较浓的燃料空气混合比将使尾气的自燃点火延迟时间增加,也会使燃烧较不完全,产生的热量较少,使得燃烧最后的温度降低,减少爆震的发生,但也导致燃料用量增加,热效率下降,同时降低发动机的扭矩。从图15可看出,原型机替换煤油燃料发生爆震时的空燃比小于汽油燃料,在空燃比为11时即开始发生爆震(汽油燃料为12.5),并且两种燃料发生爆震的起始曲轴转角随着空燃比的增大变化不大,在相同的空燃比时煤油燃料发生爆震的起始曲轴转角先于汽油燃料。从图16看出,在空燃比相同的情况下,煤油燃料发生爆震的末端气体的质量分数大于汽油燃料,由此可见煤油燃料在空燃比相同的情况下比汽油燃料较易发生爆震。 5结论 1)通过改变模型中的压缩比、空燃比、点火提前角、进气压力、进气温度等主要工作参数对发动机进行数值计算,分析主要结构参数和调整参数对煤油发动机性能的影响情况,为煤油发动机的参数优化匹配提供依据。2)通过仿真分析表明,所研究汽油发动机替换航空煤油发动机后对发动机性能影响差别不大,但是从安全的角度,燃烧煤油在航空军事领域意义明显。图16发生爆震的末端混合气质量分数随空燃比的变化曲线3)替换航空煤油后发动机爆震倾向增大。所以小型冲程汽油发动机燃用航空煤油燃料时爆震特性的研究尤为重要。 作者:陈林林魏民祥单位:聊城大学机械与汽车工程学院南京航空航天大学能源与动力学院 航空发动机论文:航空发动机机械系统技术分析 摘要:随着人们生活水平的提高,交通运输业也逐渐的发展起来。人们为了追求更高的生活质量,不断的改进交通运输的发展。航空运输作为人们选用最多的交通方式关于航空发动机机械系统技术的分析也得到了人们的普遍的关注。本文基于对航空发动机运行原理的分析,以探求航空运输业的更好地发展。 关键词:航空;发动机;机械系统 航空发动机机械系统是一个极其复杂的系统,是在多种条件共同作用下产生的。发动机作为整个飞机中最为重要的部分,其整体机械系统的运行对于航空运输业的发展来说具有相当大的影响。 一、航空运输 航空作为当前人们出行选择的最主要的方式,因其自身的优势受到众多青睐。航空运输很少会受到自然条件的限制,在运输速度上更是所有交通运输中最快的,并且其收费的标准是根据运输的距离决定的,因此经济价值也相对较高。关于航空发动机的机械系统主要由传动、润滑、密封和轴承四部分构成,整个运输系统较为复杂。国内在这一方面的研究相对薄弱,因此在机械设备的安装、使用及维修方面出现的问题比较得多。为了进一步的解决这一问题,我们将对这四个运行系统进行一一的分析。 二、航空发动机机械系统 (一)传动系统 传动系统的研究一直都是航空发动机进一步的发展的关键,当前国内的传动系统整体的发展趋势是在保证高速、重载的基础上,之间的减小传动系统的体积与重量并尽可能地提高使用寿命减少运行成本。国外的传动系统发展的比较的快速,在齿轮转动技术的发展之下对于传动系统的噪音、振动等都有所研究。并通过实验,可以准确的预测出齿轮的运行寿命,在尽可能保障经济性能的基础上满足各种使用的要求。在十一五计划的推动下,国内也进一步的拥有了较为先进的设计分析软件,并且根据不同的型号制定了不同的运行方案和设计准则。 (二)润滑系统 润滑系统的设计涉及到许多的边缘性的难度较大的学科,并且权威的理论比较的少。但随着航空事业的发展对于润滑系统有了更高的追求,因此国外的航空公司率先做出了研究,经过数十年的研究取得了部分的成果。关于发动机润滑系统的防火,驱动等都逐渐的应用到航空发动机中。当然国内也进行了深刻的研究,关于通过新的设计提升通风器分离和滑油泵的工作效率方面,通过减小燃油附件的体积,进一步的减少附件机匣的传动的齿轮数从而减少发动机机匣外轮廓的尺寸,以实现发动机的高速运转,达到润滑系统各个部件的轻量化。 (三)密封技术 密封无论是对于军用航空还是民用航空的发动机来说都同样的重要,在现行的密封技术使用之下基本上可以满足当前的军用、民用航空发动机的使用。但新一代的航空发动机密封技术则面临着新的挑战,为了实现航空事业的迅速发展。要将密封和润滑的发动机空气系统结合起来,尤其是注意基础设施的研究,要实现不同密封件之间的最佳的配对。在发动机性能的提升方面,随着刷式密封等接触式气路密封的大量应用,发动机的效率得到了大大的提升。当前国内已经有专业的公司对其进行生产,并且以初具规模,因此要对刷式密封加以推广不断的提高航空发动机的性能。 (四)主轴承轴 在轴承的设计上,大都采用与支撑结构一体化的专用轴承,将轴承与发动机设计到一起在保证轴承的基本功能之上减轻发动机的重量。通过大量的实验数据分析,对于不同材料的轴承的使用时效进行对比,选取最为合适的材料来进行轴承的制作,通常轴承的运行寿命高于其他设计的运行寿命。在轴承的应用上,发动机的设计联合轴承的研发,共同的制定了较为完整的轴承使用规范,为整个航空事业的发动机轴承建立了相应的数据库。双方技术在不断的融合当中,在进行设计的过程中充分的考虑工作环境的合理性,减少其他的系统运行带给轴承的伤害。在对轴承进行设计安装时要根据设计人员给出的初始条件进行积极地沟通,站在双方共赢的基础上将轴承设计的更为合理。在轴承基础研究上,根据轴承运行中的损伤与再次进行工作的表面残余应力进行了大量的实验,通过各种材料的疲劳的使用极限进一步的丰富了轴承应用的理论。并且通过对材料表面的强化,增加轴承的使用强度,方便轴承在滑油污染较为严重的条件下,延长其使用寿命。 (五)机械系统研制中的方法 1、注重细节的设计将起样中的倒角、光度、拧紧力度等都一一的进行规范化的设置。在施工的过程中严格按照设计示意图进行施工,杜绝一切不科学的操作,进一步的完善航空发动机的运行。2、基础实验的应用在轴承和齿轮等的供油、轴承的抗污染程度及密封性摩擦实验等方面要进一步的重视起实验的数据,不断的进行数据的积累,实现更加科学化的发动机系统设计。3、专业化的设计机械系统的各个方面有专业的团队进行操作,面对不同的航空发动机的不同的实际情况,成立相应的研究小组,将发动机运行中的问题进行统一的处理,更好的实现发动机运行的合理化。4、主导性设计将轻量化、简洁化等要求进行深入的落实,设计部门要在设计时将所有的条件都考虑在内。在进行零部件的制作是要将具体的要求提供给制造厂,将生产的发动机附件的有效率大大的提升。5、集成化发展润滑系统等与多个零部件之间都存在有联系,要逐渐的实现一体化的设计。将更多的功能集中到更小的空间内,减轻整个发动机的重量,提高发动机运行的稳定性。6、多种技术的融合航空运输研究的专家也是其他领域内的王者,一般新的研究项目都是从航空开始的,不断的细化到各个领域。这就要求在航空技术发展的今天,将更多相关领域的技术都引入到航空发展上,不断的提高航空发动机技术的专业性。 三、总结 航空发电机的机械系统有许多的子系统构成,涉及的范围也比较的复杂。在当前的技术发展之下,面临的既是机遇又是挑战,我们要从实际出发用数据说话,将航空事业的发展提高到一个新的阶段。综上所述,航空发动机机械系统的设计要更加的注重基础方面的设计,同时积极地与其他的行业进行学习,将适合航空发展的技术不断的应用起来,实现航空事业更好的发展。 作者:高奇 单位:东方航空技术有限公司 航空发动机论文:复材叶片在民用航空发动机中的应用 摘要:进入新世纪以来,多领域技术都得到了巨大的发展,特别是随着交通运输业的进步,大型民用飞机开始成为交通运输的主力军,因而各国开始更加重视大型飞机的研制,航空业也开始成为衡量一个国家综合国力的重要标准。而大型飞机研发的重点以及优秀技术便是发动机技术。随着民用航空业的发展,民用航空飞机优秀技术———发动机技术也发展飞速,其中复材叶片已经逐步在多种民机型号中得以应用。 关键词:民用航空;复合材料;发动机;风扇叶片 过去飞机发动机叶片主要采用金属以及合金,随着新材料出现,复合材料开始被应用于航空发动机叶片,与金属材料相比,其具有低重、低噪、高效的优势,并且复材叶片数量更少,能够有效抗震颤、损伤,并且在抗鸟撞性上也更加优越,满足了现代民航适航需要。因而复材叶片开始受到世界各大发动机厂商的关注,并逐步得以推广应用。 1复合材料叶片的应用 复材叶片制造技术主要有预浸料/压模技术和3-DWOVEN/RTM技术。采用预浸料/模压技术的代表有GE90、GEnx、TRENT1000及TRENTXWB发动机的复合材料风扇叶片,而LEAP-X发动机复合材料风扇叶片采用3D-WOVEN/RTM技术成型。 1.1预浸料/模压成型叶片 采用该种复材叶片的代表主要有GE90发动机和GEnx发动机(美国GE),此外罗•罗公司也在进行相关研发。(1)GE90发动机。该型号发动机为GE公司上世纪九十年代所研发的特大推力发动机,是国外应用于民航最早使用复材叶片的发动机之一。该发动机复材叶片使用了预浸料/模压成形技术,叶片从内至外逐渐减薄,叶尖厚度最薄。并且在叶身涂有防腐涂层(聚氨酯),叶背采用一般涂层,前缘包边采用钛合金材料,从而提高叶片鸟撞抗性。为防止复合材料在运行中分层,在叶片后缘以及叶尖处采用纤维缝合技术予以加固。叶根榫头为三角燕尾形,其表面涂有耐磨材料以降低榫头摩擦系数。GE90所采用的复材叶片为22片,相比较于钛合金空心叶片,复材叶片质量更轻,强度更高。经过十余年的运行,证明了复合材料风扇叶片适用于具有严格要求的商业飞行的需要。(2)GEnx发动机。该发动机所应用的复材叶片材料以及模压成型工艺,同GE90相比变化不大,在此基础上GEnx对GE90的复材叶片的结构设计进行了优化。GEnx主要采用了第3代GE复合材料,外形也类似GE90-115B发动机,但由于使用了新一代三元流设计,叶片数减为18片,总质量进一步降低。叶片尖部以及前缘使用钛合金护套,并在叶片榫根部位,增加了耐磨衬垫,便于后期维护检修。(3)随着复合材料在民航发动机中的应用,英国罗•罗公司也开始将目光从钛合金叶片上转移到复材叶片。其同GKN集团正共同进行碳纤维增强复材叶片的研发,该叶片同钛合金叶片同样薄,并且在量产、成本以及鲁棒性上均符合民航发动机标准。目前这种碳纤维风扇叶片已经完成了包括叶片飞出、鸟撞试验在内的地面试验。 1.23-DWOVEN/RTM成型复材叶片 对于风扇叶片中等推力发动机提出的强度要求更高,因而Snecma公司在CFM56系列发动机研发中,在LEAP-X中将会应用碳纤维对复合材料进行增强。相比较于GEnx以及GE90,所采用的碳纤维薄层铺设技术不同,Snecma公司在LEAP发动机叶片的制造中所采用的RTM工艺,是将碳纤维进行预先编制,在树脂注入以及叶片高压成型之前,碳纤维便已经成为3-DWOVEN结构。Snecma公司在复材叶片的制造上委托了AEC公司,由于AEC公司生产制造自动化程度相对较高,因而其制备三维编制预制体并完成整个叶片的制造仅需要24小时。同CFM56(CFM公司)发动机相比,LEAP发动机叶片成型采用了3-DWOVEN/RTM技术,前者结构上采用了更多的技术,而后者采用复合材料,有效减轻了发动机重量,提高了燃油效率,降低了排放量和发动机噪声。目前,LEAP-X发动机已经开始得到中国多种旅客机的关注,未来将会逐步在中国普及推广。 2复材叶片的发展趋势 因复合材料的低密度、高比强度、高比刚度,能有效降低油耗、噪音,采用复合材料叶片已成为民用航空发动机的发展趋势。制约复合材料叶片大规模应用的关键因素是预制体制备、复材成型技术等。 2.1预制体制备 复材叶片制造的难点之一是制备预制体。国外常用的预制体制备方法有两种:一种是选用IM7/8551-7和IM7/M91作为预浸料并采用激光定位手工/自动化成型技术制备,适用于制备大推力、大叶盘直径涡扇发动机的风扇叶片预制体;另一种是对IM7碳纤维进行预浸渍处理,通过3D-WOVEN/RTM自动化技术成型,主要用于制备小推力涡扇发动机风扇叶片的预制体。以往采用激光定位辅助+手工铺叠的技术进行预制体制造,而GKN公司开发了自动化丝束铺放设备(简称AFP)可实现预制体的自动化成型。罗•罗公司在研制TNENT系列发动机复合材料风扇叶片时使用了GKN公司的自动化纤维丝束铺放设备,实现了复材叶片预制体的自动化成型,并运用超声刀对预制体进行切割。Snecma公司率先提出了无余量预制体成型技术、预制体预变形技术以及高度自动化的预制体制备技术。Snecma公司的3DW/RTM成型风扇叶片预制体技术可降低传统二维风扇叶片的分层缺陷产生的可能性,让叶片顶部更薄、根部更厚;经纱连续的变截面成型技术提高预制体的承载能力;采用高压水射流对预制体进行无余量切割。 2.2成型技术RTM 注射成型以及模压是目前国际上流行的复材叶片成型技术,虽然两者在技术上具有一定的差异性,但均可称为闭模成型技术。涡扇发动机的叶片扭转大且为双曲面,其结构形式相对复杂,常规的成型技术无法满足叶片加工精度,而闭模成型技术的成型精度高,能够很好的满足涡扇发动机对于叶片制造的需求,因而其逐步成为目前复材叶片成型的主流技术。随着技术的逐步发展,目前国外开始利用复合材料模具代替金属模具,以此保证生产加工中模具和零件能够保持一致的热膨胀系数,进而获得更高的零件尺寸精度。此外,复材叶片成型加工技术开始引入数字仿真模拟技术,从而在技术研究前期对成形工艺进行方向性指导,在研制过程中合理规避风险,缩短研制周期,降低研制成本。 3结束语 复合材料以其优越的特性开始成为民航发动机叶片的主流材料,并且随着技术的发展,复材发动机叶片的制造效率更高,自动化程度也更先进。在未来高精度、可靠性、一致性会成为复材叶片生产研发的主要方向。我国自主研发的大型民用客机中也开始应用商用发动机,这为我国复材叶片的研发制造提供了一个契机,虽然目前复合材料在我国航空发动机制造中还处于初始应用阶段,复材叶片的制造业仅在起步阶段,但在我国技术人员的努力下,我国自主研发的应用复材叶片的涡扇发动机必然会在世界航空领域占据一席之地。 作者:廖焕文 单位:上海中航商用航空发动机制造有限责任公司 航空发动机论文:航空发动机设计过程中的质量管理研究 一、简要叙述航空发动机设计和研发过程中的质量管理的概念 质量控制在字面上的解释就是为了保障产品的质量而进行或者实施的一些办法和活动。质量管理最主要的方式就是对设计研发的结果进行监督和控制,能够有效的保障设计和研发的结果达到相关行业的标准或者是国家相关的标准,这种方法是提高设计航空发动机的一种切实可行的办法和途径。本文阐述的质量管理有一个非常明确的对象,就是航空发动机设计研发的全过程。质量管理的最终目的就是有效的防止或者预防产品在设计研发和制造过程中可能存在的隐患或者缺陷。质量管理就是应用相关的技术办法或者其他的方法规避设计和生产过程中的质量问题,最大限度的保障航空发动机的质量和品质。质量管理在贯穿航空发动机的设计研发全过程的同时,还会涉及到产品在研发过程中的成本问题和质量问题及进度问题。好的质量控制就是要把握住设计和研发提升质量的根本问题,只有这样质量控制工作才能够事半功倍。本文通过实际的工作经验出发,通过阐述质量灌流体系的建立过程中的相关内容来对质量管理工作作更加深入的介绍。在质量管理工作进行的过程中,如何细化质量的管理过程才能够有效的保障航空发动机的设计质量和生产质量。在航空发动机的设计研发过程中,通常会发现很多的技术问题和技术失误,这种情况下就只有将质量管理应用到研发和设计之中,这样才能够有效的保障设计和研发的正确性和科学性。质量管理工作的质量直接的影响着航空发动机设计和研发的质量,也间接的影响了发动机的制造质量。航空发动机事业的发展和创新需要技术的革新和研发的革新,更加的需要质量管理工作的帮助。 二、简要叙述航空发动机设计和研发过程中,细化质量管理和提升设计研发质量的具体方法 关于航空发动机设计和研发过程中,细化质量管理和提升设计研发质量的具体方法的阐述和分析,本文主要从四个方面进行阐述。第一个方面是在航空发动机设计研发过程中查找可以细化的工作方法。第二个方面是在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法。第三个方面是在航空发动机设计研发过程中的技术状态管理方法。第四个方面是在航空发动机设计研发过程中的质量管理平台的建设和应用。下面进行详细的阐述和分析。 (1)方法一:在航空发动机设计研发过程中查找可以细化的工作方法。我们经过专业的质量管理人员的介入和参与,能够有效的收集和细化设计研发过程中的相关参数和数据,我们要想办法细化相关参数的查找方法,适当的补充质量管理和质量控制的方法。我们可以将相关的重要参数和数据作为一种特殊的资料进行特殊保存,这样就会有效的节省参数的查找时间,保障了保存数据的唯一性和科学性。提升了设计和研发的质量和效率,有效的纠正了设计和研发过程中的瑕疵和失误,达到产品质量管理工作的作用和目的。 (2)方法二:在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法。关于在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法的阐述和分析,本文主要从两个方面进行阐述。第一个方面是在航空发动机设计研发过程中过程控制出现的问题。第二个方面是在航空发动机设计研发过程中的过程控制具体方法。下面进行详细的分析和阐述。①阐述在航空发动机设计研发过程中过程控制出现的问题。关于航空发动机设计研发中出现的问题,主要有四个问题。第一个问题是在设计研发的过程中对于设计文件和设计图纸没有有效的控制和管理。第二个问题是设计过程中的相关数据没有能够有效的跟进或者求解,导致了设计的相关重要数据没有源头,给设计的引用造成了困难。第三个问题是设计过程中的数据没有有效的大范围的共享,让设计处于一种不交流的状态。第四个问题是设计过程中的相关数据的统计相率过低,对于产品的升级创新不利。②阐述在航空发动机设计研发过程中的过程控制具体方法。根据存在的问题,有效利用计算机网络平台,设计开发出工作输出管理系统、外场跟飞信息管理、现场问题处理管理系统,作为过程控制的细化手段,实现科研过程中工作输出、外场跟飞、现场问题处理过程记录和控制,并且实现资源共享,创造良好的沟通渠道。③方法三:在航空发动机设计研发过程中的技术状态管理方法。技术状态是指在技术文件中规定的并在产品中达到的物理特性和功能特性。技术状态管理是应用技术和行政管理手段对产品技术状态进行标识、控制、审核和纪实的活动。④方法四:在航空发动机设计研发过程中的质量管理平台的建设和应用。实践证明,质量控制细化有利于产品质量的提高。但要实现在更大范围内对发动机设计工作的质量控制方法进行细化以全面提高设计质量,作为基层质量管理人员,首先应该更加深刻学习理解质量管理体系包含的具体要求,才能更好的运用管理方法指导科研工作。 作者:李英伟 单位:中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 航空发动机论文:航空发动机设计过程中的质量管理探讨 一、简要叙述航空发动机设计和研发过程中的质量管理的概念 质量控制在字面上的解释就是为了保障产品的质量而进行或者实施的一些办法和活动。质量管理最主要的方式就是对设计研发的结果进行监督和控制,能够有效的保障设计和研发的结果达到相关行业的标准或者是国家相关的标准,这种方法是提高设计航空发动机的一种切实可行的办法和途径。本文阐述的质量管理有一个非常明确的对象,就是航空发动机设计研发的全过程。质量管理的最终目的就是有效的防止或者预防产品在设计研发和制造过程中可能存在的隐患或者缺陷。质量管理就是应用相关的技术办法或者其他的方法规避设计和生产过程中的质量问题,最大限度的保障航空发动机的质量和品质。质量管理在贯穿航空发动机的设计研发全过程的同时,还会涉及到产品在研发过程中的成本问题和质量问题及进度问题。好的质量控制就是要把握住设计和研发提升质量的根本问题,只有这样质量控制工作才能够事半功倍。本文通过实际的工作经验出发,通过阐述质量灌流体系的建立过程中的相关内容来对质量管理工作作更加深入的介绍。在质量管理工作进行的过程中,如何细化质量的管理过程才能够有效的保障航空发动机的设计质量和生产质量。在航空发动机的设计研发过程中,通常会发现很多的技术问题和技术失误,这种情况下就只有将质量管理应用到研发和设计之中,这样才能够有效的保障设计和研发的正确性和科学性。质量管理工作的质量直接的影响着航空发动机设计和研发的质量,也间接的影响了发动机的制造质量。航空发动机事业的发展和创新需要技术的革新和研发的革新,更加的需要质量管理工作的帮助。 二、简要叙述航空发动机设计和研发过程中,细化质量管理和提升设计研发质量的具体方法 关于航空发动机设计和研发过程中,细化质量管理和提升设计研发质量的具体方法的阐述和分析,本文主要从四个方面进行阐述。第一个方面是在航空发动机设计研发过程中查找可以细化的工作方法。第二个方面是在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法。第三个方面是在航空发动机设计研发过程中的技术状态管理方法。第四个方面是在航空发动机设计研发过程中的质量管理平台的建设和应用。下面进行详细的阐述和分析。 (1)方法一:在航空发动机设计研发过程中查找可以细化的工作方法。我们经过专业的质量管理人员的介入和参与,能够有效的收集和细化设计研发过程中的相关参数和数据,我们要想办法细化相关参数的查找方法,适当的补充质量管理和质量控制的方法。我们可以将相关的重要参数和数据作为一种特殊的资料进行特殊保存,这样就会有效的节省参数的查找时间,保障了保存数据的唯一性和科学性。提升了设计和研发的质量和效率,有效的纠正了设计和研发过程中的瑕疵和失误,达到产品质量管理工作的作用和目的。 (2)方法二:在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法。关于在航空发动机设计研发过程中的过程细化控制方法的阐述和分析,本文主要从两个方面进行阐述。第一个方面是在航空发动机设计研发过程中过程控制出现的问题。第二个方面是在航空发动机设计研发过程中的过程控制具体方法。下面进行详细的分析和阐述。①阐述在航空发动机设计研发过程中过程控制出现的问题。关于航空发动机设计研发中出现的问题,主要有四个问题。第一个问题是在设计研发的过程中对于设计文件和设计图纸没有有效的控制和管理。第二个问题是设计过程中的相关数据没有能够有效的跟进或者求解,导致了设计的相关重要数据没有源头,给设计的引用造成了困难。第三个问题是设计过程中的数据没有有效的大范围的共享,让设计处于一种不交流的状态。第四个问题是设计过程中的相关数据的统计相率过低,对于产品的升级创新不利。②阐述在航空发动机设计研发过程中的过程控制具体方法。根据存在的问题,有效利用计算机网络平台,设计开发出工作输出管理系统、外场跟飞信息管理、现场问题处理管理系统,作为过程控制的细化手段,实现科研过程中工作输出、外场跟飞、现场问题处理过程记录和控制,并且实现资源共享,创造良好的沟通渠道。③方法三:在航空发动机设计研发过程中的技术状态管理方法。技术状态是指在技术文件中规定的并在产品中达到的物理特性和功能特性。技术状态管理是应用技术和行政管理手段对产品技术状态进行标识、控制、审核和纪实的活动。④方法四:在航空发动机设计研发过程中的质量管理平台的建设和应用。实践证明,质量控制细化有利于产品质量的提高。但要实现在更大范围内对发动机设计工作的质量控制方法进行细化以全面提高设计质量,作为基层质量管理人员,首先应该更加深刻学习理解质量管理体系包含的具体要求,才能更好的运用管理方法指导科研工作。 作者:李英伟 单位:中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 航空发动机论文:航空发动机焊接工艺分析 盘轴类转动件的使用条件苛刻,因此在采用焊接工艺进行连接时,对焊接质量提出了更高的要求。用于焊接式盘轴类转动件的焊接技术除了要满足变形小、无氧化、高强度以及高的焊接尺寸精度等要求外,还应针对商用航空发动机长寿命、高可靠性的特点,保证高的工艺质量稳定性要求。目前,电子束焊和惯性摩擦焊是商用航空发动机盘轴类转动件进行连接采用的主要焊接工艺。本文介绍了电子束焊和惯性摩擦焊工艺在盘轴类转动件的应用情况,并分析、对比了焊接工艺及焊接接头的组织与性能。 1盘轴类转动件中的主要焊接工艺 电子束焊和惯性摩擦焊在国内外先进航空发动机盘轴类转动件中已经有比较成熟的应用,采用上述焊接工艺进行连接的盘轴类转动件主要有:风扇盘、压气机盘/毂筒、涡轴组件。表1列出了电子束焊和惯性摩擦焊在国外先进商用航空发动机盘轴类转动件中的应用情况。由表1可知,国外在进行先进航空发动机盘轴类转动件的焊接工艺设计时,对电子束焊和惯性摩擦焊这两种焊接方法有不同的选择。其中,GE公司最先对转动件采用惯性摩擦焊,其发动机中绝大部分转动件,包括风扇盘、压气机转子、涡轴组件等采用惯性摩擦焊;R.R.公司主要采用电子束焊,但随着压气机压比及出口温度的增加,同时压气机末级盘采用粉末合金,R.R.公司也开始选用惯性摩擦焊,并建立了2000t的惯性摩擦焊生产线,在Trent1000发动机高压压气机转子、涡轮后短轴和涡转子组件上均采用了惯性摩擦焊;P W公司对使用温度较低的转子部件主要采用电子束焊。 2盘轴类转动件的焊接工艺性分析 材料的可焊性是焊接工艺性分析最重要的考虑因素,针对盘轴类转动件中常用的材料,包括Ti17、IN718等,其电子束焊和惯性摩擦焊的可焊性均较好,可以获得满足设计需求的焊接接头。但是,随着新型高温合金、粉末合金(如U720Li、Rene'88DT、RR1000等)在转动件中的逐步应用,尤其对于异种材料的转动件,电子束焊工艺难以获得满意的焊接接头,主要原因是:(1)新型高温合金中,含有高体积百分比的γ'强化相,成分复杂,熔焊时容易形成结晶裂纹、热影响区液化裂纹和应变时效裂纹,而且这一问题随着γ'相含量的增加而趋严重;(2)异种材料之间的焊接由于组织、熔点、热导率、热膨胀系数等的差异,在熔焊过程中会引起某些化学成分的扩散,造成组织偏析,并可能产生较大的热应力,造成裂纹等缺陷;(3)由晶界液化而产生的微裂纹难以避免,而且难以通过无损检测方法检查出来。惯性摩擦焊的焊接过程是固相焊接,很好地避免了熔化焊过程中产生的裂纹问题和质量检测问题,因此,针对高温盘轴类转动件的同种/异种新型高温合金的连接,惯性摩擦焊成为目前唯一可行的方法。正是由于在Trent1000发动机中应用了RR1000粉末高温合金这种新型高温合金,R.R.公司采用了惯性摩擦焊工艺连接盘轴类转动件。另外,在先进航空发动机盘轴类转动件的结构设计中,为了实现减重和降低成本的目的,异种材料的焊接,尤其是新型高温合金的异种材料连接,成为航空发动机中盘轴类转动件之间进行连接的新形式。GE公司已将异种材料的惯性摩擦焊应用于GE90发动机的盘轴类转动件中,该发动机压气机8~10级毂筒中,既有IN718与Rene'88DT异种材料的焊接,也有Rene'88DT同种材料的焊接。R.R.公司也对U720Li、RR1000新型高温合金相关同种材料以及异种材料的惯性摩擦焊工艺进行了研究。可以看出,对于普通的钛合金、高温合金等盘轴类转动件的焊接,采用电子束焊或惯性摩擦焊都是可行的焊接方法。但针对新型高温合金,尤其是新型高温合金异种材料之间的连接,惯性摩擦焊是目前实现转动件焊接唯一可行的方法。 3电子束焊和惯性摩擦焊接头的组织与性能对比 电子束焊和惯性摩擦焊的焊接机理不同:电子束焊是熔化焊接,而惯性摩擦焊是固态焊接。因此,两种焊接工艺对焊接接头的组织状态、晶粒大小和接头性能也会产生不同的影响。 3.1钛合金焊接接头的组织与性能对比 航空发动机盘轴类转动件常用的钛合金主要为Ti-6Al-4V、Ti17、Ti6246、Ti6242等,其主要应用的盘轴类转动件为风扇盘和压气机低温端。对于钛合金,采用电子束焊和惯性摩擦焊两种方法获得的接头组织不同,但接头性能差别不大。以转动件中常用的α-β型Ti17合金为例,其电子束焊接头的焊缝区显微组织中β相基体上分布着细长针状α相,β晶粒尺寸为50μm~120μm;热影响区显微组织与母材组织一致,平均晶粒尺寸约为180μm[1]。惯性摩擦焊接头为细晶的锻造组织,热影响区组织为α+β相,并且β相呈针状均匀分布在α相的基体上,与母材组织相同,焊缝组织为细小的等轴晶,晶粒度小于母材[2]。Ti17合金的电子束焊和惯性摩擦焊的接头组织相差较小,其接头性能也差别不大:Ti17合金电子束焊接头的抗拉强度和缺口敏感性均高于母材;其惯性摩擦焊接头强度稍高于或等于母材强度,塑形略低于母材,接头疲劳性能与母材相当。因此,在航空发动机钛合金盘轴类转动件焊接结构中,电子束焊和惯性摩擦焊的应用均非常广泛。 3.2高温合金焊接接头的组织与性能对比 在商用航空发动机盘轴类转动件中,应用最为成熟的高温合金是IN718合金,随着航空发动机压比的提高,对盘轴类转动件的使用温度和性能提出了更高要求,因此,新型高温合金U720Li、Rene'88DT、RR1000等成为高压压气机高温端的重要材料。 3.2.1同种高温合金的电子束焊和惯性摩擦焊 (1)IN718合金。针对成熟盘轴类转动件中的IN718合金,国内外分别对其电子束焊和惯性摩擦焊接头的组织和性能进行了系统深入的研究。在焊接过程中,电子束焊的焊缝区的温度达到母材的熔化温度(约1300℃),因此,电子束焊接头的组织会发生较大的变化;惯性摩擦焊焊缝则是在强大的摩擦压力和扭矩的联合作用下形成的,热变形金属的动态再结晶过程进行得相当剧烈而充分,其晶粒组织呈细小均匀的等轴晶特征,同时由于焊接时间很短,致使动态再结晶过程充分而动态回复不足,最终得到细晶和超细晶组织。一般来说,在IN718合金母材晶粒度相同的情况下,电子束焊接头为粗大的铸造枝晶组织,晶粒会达到20μm~30μm,而惯性摩擦焊的焊缝组织为锻态组织,晶粒度为10μm~20μm。另外,电子束焊接头的热影响区在焊接过程中的温度一般会达到700℃~1200℃,即热影响区处于热处理状态,晶粒长大使其成为接头的最薄弱环节;而惯性摩擦焊热影响区很小,且不存在晶粒长大现象,因此对焊接接头性能无明显影响。由于焊接接头的组织差别较大,IN718合金在采用不同焊接方法后,其性能也有较大区别。电子束焊接头由于组织粗大,通常其拉伸性能、断裂性能、高温断裂韧度均低于母材[3-5]。而IN718合金在惯性摩擦焊过程中γ'强化相在邻近焊缝处溶解,并不会发生沉淀,其接头的组织仍是与母材相同的锻态组织,同时晶粒度与母材相近,因此,其接头的强度、塑性、显微硬度和高温持久性能一般接近甚至高于母材[6-7]。可见,IN718合金的电子束焊和惯性摩擦焊接头在组织上存在较大差异,电子束焊接头的粗大组织造成其接头性能低于母材,而惯性摩擦焊接头的细晶组织使得其性能接近甚至高于母材。(2)新型高温合金。由于电子束焊是熔化焊过程,而新型高温合金(U720Li、Rene'88DT、RR1000)中γ'强化相的体积百分比比较高,因此在电子束焊的熔化过程中容易产生各种裂纹缺陷,而惯性摩擦焊过程是固相焊接,通过发生塑性变形和流动进行连接,不会产生熔化,因此不会产生电子束焊接出现的缺陷问题。MTU公司开展多年的粉末冶金高温合金惯性摩擦焊工艺研究,研究结果表明:惯性摩擦焊是焊接粉末高温合金的最佳工艺方法,其中Udimet700、Waspaloy、IN100和Rene'95粉末高温合金焊接接头的力学性能接近母材或与母材等强。近几年,国外先进航空发动机公司针对盘轴类转动件的设计需求,联合各高校对U720Li、RR1000、Rene'88DT、IN718等高温合金同种材料之间的惯性摩擦焊进行了广泛的研究。研究表明:U720Li、RR1000高温合金在进行惯性摩擦焊时,由于发生溶解的γ'强化相在冷却过程中发生大量沉淀,使得其在热影响区的硬度和屈服强度较高[8]。在国内,针对新型粉末高温合金FGH96的惯性摩擦焊工艺尚处于研究阶段。目前的研究结果表明,FGH96惯性摩擦焊接头的拉伸曲线与母材基本相同;焊接接头常温拉伸的断裂位置在接头热影响区细晶组织和粗晶组织的结合处,其断裂方式为韧性断裂[9]。 3.2.2异种高温合金的电子束焊和惯性摩擦焊 为了追求高的压气机效率,先进航空发动机的压气机末级已开始采用新型高温合金、粉末合金,因此异种材料的焊接结构成为必要的结构形式。在先进航空发动机盘轴类转动件中,异种高温合金之间的连接主要涉及到IN718合金和新型高温合金之间进行的连接。由于新型高温合金中γ'强化相的体积百分比较高,成分复杂,异种材料之间的组织和物理性能方面存在较大差异,电子束焊可焊性较差,缺陷不易检测,接头性能不能满足设计需求,因此,针对异种高温合金转动件,惯性摩擦焊成为唯一可行的焊接方法。从国外的研究结果中可以看出,U720Li+IN718、RR1000+IN718异种材料之间的惯性摩擦焊可焊性良好,其焊缝中无微小孔洞、微小裂纹和明显的扩散现象[10]。U720Li+IN718惯性摩擦焊接头性能一般高于较弱的母材,低于较强的母材,例如:其焊接接头的屈服强度、650℃的疲劳性能高于较弱的母材IN718,低于U720Li;650℃的延伸率高于U720Li,低于IN718[11]。RR1000+IN718惯性摩擦焊接头在焊后热处理后,硬度高于IN718和RR1000母材,但由于晶界的氧化,裂纹的扩展速率较母材高[12]。 4围绕商用航空发动机盘轴类转动件需开展的焊接工艺研究 电子束焊和惯性摩擦焊作为商用航空发动机盘轴类转动件制造的重要焊接工艺,已经成功应用于国外多种先进商用航空发动机型号,同时,国外不断开展对新材料和新结构焊接工艺的研究,积累了大量试验数据。国内在这方面仍存在较大的差距,不能完全满足商用航空发动机的研制需求,需要从以下两个方面进行系统研究。(1)新材料/新结构焊接工艺的研究。随着国内大客发动机研制项目的开展,盘轴类转动件需要采用新材料和新结构以满足商用航空发动机长寿命、高可靠性和低成本等设计要求。但由于国内针对新材料和新结构的焊接技术研究基础较为薄弱,因此需要尽快针对新材料(如新型钛合金、高温合金、粉末合金)开展相关焊接工艺研究,包括可焊性研究、组织与性能研究、焊前/焊后热处理制度研究等。(2)焊接接头性能数据的测试。盘轴类转动件的载荷条件严苛,根据商用航空发动机盘轴类转动件的使用条件,主要对焊接接头的以下性能,包括拉伸、冲击、扭转、蠕变、持久、疲劳等性能有明确要求,并且需要通过对焊接接头进行断裂韧性、裂纹扩展等性能的分析,对焊接结构进行寿命预测。国内目前针对盘轴类转动件焊接接头的性能数据测试不充分,需要系统地进行接头性能数据的测试,为焊接结构的设计提供数据支持。 5结束语 电子束焊和惯性摩擦焊作为商用航空发动机盘轴类转动件制造的重要工艺,已经成功应用于国外多种先进商用航空发动机型号。随着我国大客发动机研制项目的展开,对盘轴类转动件的焊接工艺提出了长寿命、高可靠性等更高的要求,尤其是新材料在大客发动机转动件中的应用,需要加快焊接技术的研究,实现焊接技术在大客发动机盘轴类转动件中的工程化应用。 作者:张露 韩秀峰 王伦 单位:中航商用航空发动机有限责任公司 航空发动机论文:航空发动机技术及运用透析 本文作者:尹正杨海成工作单位:西北工业大学 发动机装配技术状态数据模型的概念 针对航空发动机型号,现有的PDM技术已经可以较好的对其进行技术状态管理。由于实际装配中,单台航空发动机技术状态强调可追溯性,即对于每一台发动机在排故、维修、大修时需要明确其装配技术状态历史,就必须对单台发动机进行装配技术状态管理。进行单台发动机装配技术状态管理的基础是结构化的数据模型,装配环境下的技术状态数据可以分为三大部分:物料信息、工艺信息与检验信息。这里的物料信息是指产品基本信息及组成产品的各种零/组/部件的信息;工艺信息是指装配各级物料节点所执行的工艺/工序/工步的信息;检验信息是指执行装配的关键项进行检验,具体表现为相对应的检验项的规定值与实际值。物料信息、工艺信息、检验信息都可表示为树形结构。它们间也具有复杂的对应关系,其中包括:工艺与部件或组件对应、检验表与工艺对应、检验项与工序对应、子检验项与工步对应等。由于航空发动机的多装多试的特点,单台发动机在其生命周期的多次装配中会频繁的发生物料信息、工艺信息和检验信息的改变,集中表现在由于串换件、寿命件的到期等,发生各级物料(部件/组件/零件)的变化;由于采用不同版次的工艺、针对个别发动机装配下发的技术文件、技术通知、工艺更改单等会产生工艺信息的变化;物料或工艺信息改变同时也伴随产生了检验信息的变化。因此单台发动机的装配技术状态不仅与同型号同批次的其他发动机的技术状态不同,在其生命周期内本身的技术状态也随时间变化。所以,航空发动机装配技术状态数据模型必须包含两个方面,从空间上说,要用尽可能用简单的模型表示出错综复杂的物料、工艺、检验信息的对应关系;从时间上说,要准确地刻画出发动机装配技术状态随时间变化的情况。 应用举例 该模型已经应用于“航空发动机装配现场综合管理系统”,装配技术状态管理是它的一个重要功能。现以某航空发动机为例,在它的产品制造和应用阶段,已经历过新机一装、新机二装、第一次维修的维修一装、第一次维修二装,共四次装配,其间伴随着该发动机物料、工艺和检验信息的改变,用本文所提模型记录了每次的装配技术状态。通过关于时间的查询,可由记录模型得到发动机的技术状态快照,快照反映了距此前最近一次装配结束时单台发动机的物料、工艺和检验信息。图5上半部分反映了该发动机装配技术状态沿时间轴的演变,下半部分三行分别反映了三个时间点发动机物料状态,工艺状态、检验状态。 航空发动机论文:当代航空发动机的燃油管理 本文作者:赵小勇工作单位:中国民航飞行学院四川绵阳民航飞行学院 为了保证飞行安全并同时提高营运的经济性,本文简要从航空汽油的基本知识、活塞发动机飞机在不同飞行阶段中燃油使用技巧和几种常见的不正常燃烧工作情况下的处置方法和程序进行分析和介绍。 1航空汽油的概念 目前,所使用的航空燃料主要有两大类:航空汽油和航空煤油,分别适用不同类型的飞机发动机,航空汽油是用在活塞式航空发动机的燃料。 1.1航空汽油的辛烷值 燃料当中,有一种抗爆性很强的燃料,叫异辛烷,将它的辛烷值规定为100,还有一种抗爆性很弱的燃料,叫正庚烷,辛烷值规定为0。将这两种燃料按不同的容积比例混合,这些燃料就具有不同的抗爆性。辛烷数是指混合燃料中异辛烷所占容积的百分数。航空汽油的辛烷值是由试验比较法确定的。将被测定的汽油和上述按某种比例混合燃料的余气系数调整到1,如果它们都使用同一台发动机在相同的压缩比下发生爆震,就说明两种燃料的抗震性相同,混合燃料的辛烷数就定为被测定汽油的辛烷值。余气系数为1的混合气相对于发动机来说,是相对贫油的范围,因此,辛烷值可以表示发动机贫油时的抗爆性。 1.2航空汽油的级数 航空汽油富油时燃料的抗爆性是用级数来表示的。将被测定汽油和纯异辛烷分别作为同一台增压发动机的燃料,将两种燃料混合气的余气系数都调整到0.6,增加进气压力,直到发动机刚发生爆震时记下汽缸的平均指示压力。若发动机用纯异辛烷工作,记得的平均指示压力为20kgf/cm2;若发动机用被测汽油工作时,平均指示压力为26kgf/cm2,那么该汽油的级数为:26/20×100=130。从以上介绍中,可以看出辛烷数和级数越高的航空汽油抗爆性越好。但我们在使用中必按发动机的要求加相应标号的燃油,以保证正常工作。 2活塞式发动机飞行过程中的燃油管理 2.1飞机启动 对于冷发启动的发动机,由于温度低,燃油的汽化质量较差,启动前注油时应当适当地多注一些燃油。在热发下,发动机机舱温度较高,管路中的燃油易汽化并进入进气总管。因此,可能需要稍微“加注”一些燃油以便使喷嘴管路有油,并使发动机在开始转动后能够继续运转。2.2地面滑行在地面小转速滑行时,我们一般采用适当将混合比调贫油的办法,以避免火花塞被污染。 2.3起飞 发动机大转速工作状态,一般用于飞机起飞、爬升和复飞。此时,余气系数应为最大功率余气系数,一般设置为0.85左右。既可以保证发动机输出较大功率,同时较为富油的混合气也可防止发动机过热。当发动机在最大功率状态下工作时,单位时间产生热量最多,发动机温度很高;同时发动机各机件承受的负荷也最大。因此,起飞工作状态连续工作时间一般不能超过5分钟。 2.4爬升 飞机爬升阶段一般采用最大连续工作状态。下面,以赛斯纳(CESSNA)172为例,介绍活塞式发动机飞机在爬升过程中如何获取最好的爬升性能。为了获得性能、对外可视度以及发动机冷却的最佳组合,正常的航路爬升应以襟翼收上位、全油门以及大于最佳爬升率速度5~10节的速度进行。密度高度低于3000英尺,混合比应使用全富油,密度高度超过3000英尺时应调贫油,以获得更平稳的运转或最大转速。要获得最大爬升率,使用最佳爬升率速度。速度低于最大爬升率速度的爬升应在短时间内进行,以便改善发动机的冷却。 2.5巡航 为了保证巡航飞机的航程和续航时间,此时发动机功率通常选择较小,一般为额定功率的30%~75%。对具体发动机而言,在巡航功率设置上,发动机制造商都有其推荐的进气压力和转速值。在实际巡航时,当发动机的巡航功率设置好后,根据飞行的实际需要,还可通过发动机混合比杆设置发动机的最佳功率状态或最佳经济状态,以进一步发挥发动机的性能,具体方法见各飞机的《飞行手册》。除了功率设定以外,恰当的调贫油技巧也有助于增大航程。为了实现所推荐的燃油消耗,应使用排气温度(EGT)指示器来对混合比调贫油,在最高排气温度时,可以提供最佳燃油经济性。 2.6下降阶段与进近着陆阶段 飞机的下降阶段与进近着陆阶段一般都采用小转速或慢车状态。发动机小转速或慢车状态工作时,混合气较为富油,发动机温度较低,电嘴容易积炭;同时发动机工作的稳定性较差。所以,应适当调贫油或尽可能缩短该状态的使用时间。 2.7关于转换油箱供油 对于无交输供油装置的燃油系统,巡航飞行时应交叉左、右油箱的燃油,不能在一侧油箱的燃油用完后再转换到另一侧的油箱,这样极易造成供油中断。装有电动增压泵的还应将打开以保证供油稳定。在起飞、着陆阶段或低空飞行时,不要进行不必要的油箱转换,转换时,有电动泵的应该打开电动泵。 3常见的不正常燃烧和工作情况以及处置方法 3.1爆震 在一定条件下,汽缸内混合气的正常燃烧遭到破坏而在未燃混合气的局部出现具有爆炸性的燃烧,叫做爆震燃烧,简称爆震。我们可以通过以下现象来判断爆震的产生:A.发动机内出现不规则的金属敲击声,这是由爆震冲击气缸内部组件所致。B.排气总管周期性的冒黑烟。C.发动机剧烈振动工作不稳定。D.发动机功率显著减小,转速下降。E.缸局部温度急剧升高,活塞气门等机件过热或烧毁。如果发动机一旦发生爆震,应果断采取措施。首先,把变矩杆前推,使其变小矩,减轻螺旋桨负荷,加大发动机转速,其次,后拉油门杆,减小进气压力,这样混合气的充填量减小,降低了压缩气体的温度与压力;再次,加强发动机散热,通过这些措施可减弱或消除爆震。如果发动机被严重损害,不能继续正常工作时,应果断进行迫降。 3.2早燃 压缩过程中,如果在电嘴跳火以前,混合气的温度已达到着火温度,混合气就会自行燃烧。这种发生在点火以前的自燃现象,叫做早燃。引起发动机早燃的原因主要是汽缸头温度过高和汽缸内部积炭。早燃发生后,发动机功率减小,经济型性变差。对多气缸发动机,如果某些汽缸发生早燃,因曲拐机构受力不均匀,会引起发动机强烈振动。若发动机在小转速时发生早燃,此时曲轴转动惯性较小,过大的燃气压力将会引起曲轴倒转,损坏机件。从早燃发生的特点来看,对于刚停车的热发动机,不能随意扳动螺旋桨。因为此时发动机汽缸头温度还很高,如果扳动螺旋桨,汽缸中残余的混合气受压缩后可能自燃,使螺旋桨转动起来,有伤人的危险。 3.3过贫油燃烧 如果混合气的余气系数a 1.1,则为过贫油燃烧。过贫油燃烧时的现象:A.发动机功率减小,经济性变差。B.汽缸头温度降低。C.发动机振动。D.排气管发出短促而尖锐的声音。E.汽化器回火。防止过贫油燃烧,除了正确调整贫富油设置以外,还应注意发动机在低温条件下启动时,由于温度低,汽油不易汽化,混合气容易过贫油,易回火,所以发动机低温启动注油应稍多些。一旦发生汽化器回火,应立即前推油门杆开大节气门,使进气气体流速增加,将火焰吸入汽缸,消除回火。 3.4过富油燃烧 如果混合气的余气系数a 0.6,则为过富油燃烧。混合气过富油燃烧的现象是发动机功率减小,经济性变差,汽缸头温度降低。过富油混合气也存在混合不均,富油程度不一致。最终使汽缸内燃气压力大小不等,也会引起发动机振动。但过富油燃烧与过贫油燃烧比较,过富油燃烧也有其不同的现象:A.汽缸内部积炭,使发动机功率减小,经济性变差,严重时还会导致发动机故障。B.排气管冒黑烟和“放炮”。防止过富油燃烧,除了正确调整贫富油设置以外,还应注意在飞行中,若收油门过猛,此时节气门迅速关小,空气量骤然减少,而燃油量因系统惯性使其减小滞后,容易造成暂时的混合气过富油,而发生排气管“放炮”现象。所以操纵油门要柔和。 4结语 燃油管理与航空安全有着非常密切的关系,良好的燃油管理能使发动机稳定、可靠地工作,并能充分发挥发动机性能和保证飞行安全。作为飞行员,严格按照要求进行燃油管理和正确应对各种因燃油管理出现特情是不可或缺的飞行技能之一。因此,对燃油管理进行充分的学习和训练是保证飞行安全的基础。 航空发动机论文:航空发动机的砂铸工艺研究 本文作者:孙野宗学文李涤尘工作单位:西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 快速成型(RP)是20世纪80年代产生的一种先进制造技术,其成型原理是利用CAD模型的分层数据信息,进行分层制造并层层累积来制作零件。该技术的最大特点是成型速度快,不受零件复杂程度制约,形状越复杂,越能体现出该技术的优越性[1]。快速砂铸技术结合了快速成型和砂型铸造,该技术利用光固化成型(SL)制作出树脂件模具,代替传统木模或金属模,通过填砂制芯得到砂型/芯,最后组合砂型,合箱浇注得到金属铸件。快速砂铸技术能充分发挥快速成型技术的复杂形状制造、成型周期短、成型精度高,以及砂型铸造的制造成本低、工艺灵活性大、材料适用种类广泛的特点,通过快速制模结合砂型铸造实现更换材料的目的,大大提高了复杂铸件生产效率并获得高精度的铸件,为快速响应市场需求奠定了基础[2]。 1快速砂型铸造工艺流程 1.1铸件工艺分析及参数设计本文涉及某小型航空发动机的铝合金部件———缸体的快速砂铸工艺研究。其三维数模如图1。最大外形尺寸为114mm×114mm×88mm,主要壁厚约6.5mm,散热片结构的平均壁厚为1.5mm。其外形结构较为复杂,关键尺寸(缸体内圆直径、总高)精度要求达到CT6以内。同时要求铸件特别是关键部位不允许有裂纹、缩松、缩孔、夹杂等缺陷。考虑到散热片结构的平均厚度很薄,且铸件质量要求高,同时结合铸件的外形结构及铝合金的流动性、凝固方式、气孔倾向等特点,决定采用低压底注式浇注的方法,并在铸件的底部设置4个圆柱浇口。同时确定一些铸造工艺参数,包括:铸造收缩率、工艺余量、最小铸出孔及槽、铸造圆角等。参数的确定过程:零件中的螺孔大径为5mm,通孔直径8.5mm,根据文献[3],决定将螺孔及通孔设定为不铸出孔。缸体顶端及底端平面要与其他零件装配以形成燃烧室,故参照GB/T6414-1999,确定其加工余量为2mm。缸体内壁要与活塞装配,以同样的方法选定加工余量为2mm。另外,一般生产中铝合金铸造收缩率为0.8%~1.0%,此缸体主要壁厚是6.5mm,且存在大量壁厚为1.5mm的散热片结构,故最终选择收缩率为 2分模设计 首先对零件分模并设计出该铸件对应的砂型。经综合考虑零件的形状结构,选择了多向开模,利用PRO/E设计出对应的砂型如图2。砂型共分为6部分,包括4个侧砂型及底座和顶盖各1个。结合砂型数模,再设计出对应的快速成型树脂件模具(即母模)以及填砂制芯所用的芯盒,如图3及图4。2.3树脂件模具及芯盒制作将设计好的树脂件模具的CAD模型导出成STL格式,再导入Magics软件进一步处理,包括加工位置的摆放、抽壳、加支撑等。全部处理完后将数据传输到快速成型机上进行加工制作。制作完成的树脂件,还需经过清洗、打磨等后处理才能投入使用。通常在制作树脂件时,为了降低成本,减少树脂的消耗,都会对制件进行抽壳处理。本例中需要注意的是,考虑到该零件存在大量薄壁散热片结构,其树脂件模具在脱模时会受到较大的脱模力,所以对其强度有较高要求,故未对模具进行抽壳处理。同时,选择好合适的材料,将设计好的芯盒板(如图4中所示)图纸交予厂家进行加工制作。2.4砂型/芯制作将树脂模具、芯盒组装好,在其工作表面均匀涂刷一层脱模剂并待其晾干。按一定比例向混砂机中加入原砂、呋喃树脂及固化剂,搅拌均匀后向芯盒中填砂。最后使用刮板将芯盒顶部冒出的树脂砂压实、刮平,并用长钉或卡片在适当位置扎出排气孔(槽)。把握好开模时间,待型砂固化后,开模取出砂芯。最后给砂型工作面均匀喷(刷)涂一层砂型铸造用涂料,降低其表面粗糙度,以提高铸件的表面质量[4]。制作所得的砂芯如图5。2.5浇注实验将处理完的砂芯与事先制作好的树脂砂浇道进行组合,再放入砂箱中,周围填满粘土砂并夯实。随后将整个砂箱吊装到低压浇注设备上,进行浇注。选择铝合金材料为ZL101A,浇注温度710℃,经历升液、充型、增压和保压等几个阶段共195s时间,浇注完成。待冷却到室温后,开箱取出铸件。 3铸件浇注缺陷控制 3.1浇不足缺陷及初步改进第1次浇注所得的铸件存在较明显的缺陷,主要是散热片结构出现浇不足。缺陷位置表面光亮平滑,首先想到的原因是,由于树脂砂透气性差且发气量高,而该组砂型本身没有设计专门的排气通道,所以浇注时产生了憋气。提出的解决办法是,在填砂制芯过程中,于4个侧砂芯壁上开出厚度2~3mm的连通型腔的排气槽。3.2浇注模拟及浇注工艺的进一步改进为保险起见,我们还使用铸造模拟软件ProCAST对缸体的浇注过程进行了模拟,所设置的边界条件尽量与实际情况相吻合。图6(b)显示了缸体充型的过程。由于所设置的浇口的位置关系,见图6(a),散热片结构的边沿部分总是4角先充满,中间部位最后充满。因而想到,缺陷不仅仅是因为憋气造成,还可能是因为金属液充型能力较差或冷却时间过早,散热片的边沿中部还未充满时,金属液就已经冷却凝固了。针对此情况,改进了原有的浇口,使之成为2条长条形浇口加两个圆柱浇口的形式,如图6(c)。同时使用ProCAST再次模拟该情况下的充型过程如图6(d)。可以看到散热片结构的4角部分和边沿中部几乎同时充满,消除了前后时间间隔,而且改进后的浇口能大大减小金属液的充型阻力。另外,我们还将这次的浇注温度提高到720℃,并适当增加浇注各阶段的压力。浇注后的结果如图7。可以看到,此次的铸件散热片结构全部充型成功。 4铸件精度控制及其尺寸精度评价 4.1铸件精度控制总结多次填砂造型及浇注实验,得出一些可能导致铸件精度误差的因素,并提出相应对策以减小铸件的精度偏差。这些因素包括:①SL模具制造误差;②SL模具与芯盒之间固定不牢靠;③芯盒本身的变形及加工误差;④砂型/芯组合装配误差。首先,受光固化成型机理的影响,成型出的制件的水平表面可能出现较大的翘曲变形。为了保证铸件的精度,在进行加工位置摆放时,应尽力避免树脂件的上述表面处于水平位置。其次,要尽量保证SL模具与芯盒之间的定位可靠性。因此,采用了模具与芯盒之间的销孔定位加螺钉紧固的方式。本例选择了不易变形且表面质量好的有机玻璃板制作芯盒。同时,应严格控制板材在各个方向上的尺寸精度,要求板材的加工尺寸精度在±0.1mm以内。最后,要确保砂型/芯之间的组合装配精度。采用了砂型之间台阶定位的方法。即砂型上的突出部分对应凹进部分。而砂型上的台阶正是由图4所示的芯盒侧板上的缺口所形成的。4.2铸件尺寸精度评价为评价快速砂铸工艺所能达到的精度水平,对这批缸体铸件共5件进行了关键尺寸的测量分析。具体步骤是:①用游标卡尺测量铸件上选定的关键尺寸,每个尺寸测量3次取平均值;②将测量均值与设计值比较,得到误差;③对照GB/T6414-1999中的铸件公差等级表找出对应的公差等级;④统计公差等级及其数量,分析结果。对选定的6项关键尺寸进行测量分析,所得结果统计后如图8。可以看到,80%的尺寸都在CT7以内,且没有超过CT9的尺寸,这与传统砂型铸造(小批量或单件生产、手工造型)所能达到的CT10~CT12相比,精度有很大的提高。 5总结 借助快速砂铸工艺实现了对复杂形状缸体零件的快速开发试制。除了介绍该铝合金缸体的快速砂铸工艺过程外,还提出并解决了两个关键问题,即铸件精度控制和铸件缺陷控制。对应措施可以总结为以下几条:①制作树脂件模具时尽量避免将重要表面水平放置;②保证模具与芯盒之间可靠的定位;③保证有机玻璃板芯盒的尺寸精度;④砂型/砂芯组合时要精准到位;⑤使用先进的数值模拟手段来预测可能出现的铸造缺陷并对工艺方案加以改进。 航空发动机论文:航空发动机的发展与形势解析 本文作者:侯敏杰刘冬根工作单位:航空发动机高空模拟航空科技重点实验室 0引言 航空发动机的气动热力学问题、机械系统问题、匹配性问题及控制规律问题等都必须通过高空台模拟试验进行充分的调试、验证。高空台是能在地面模拟航空发动机的空中工作环境条件,并获取发动机高空性能/特性的大型试验设备,是先进航空发动机自主研制必不可少的一种关键设备。一个没有高空台的国家,是不可能独立自主地研制出先进高性能航空发动机的。随着我国航空工业的蓬勃发展和航空发动机重大专项设立的顺利推进,对高空台的试验能力和高空模拟试验技术都提出了更高的要求。 1高空台的战略地位与重要作用 高空台是国家战略性资源,高空模拟是自主研制先进航空发动机必不可少的重要手段和工具,一个国家的高空模拟能力和技术水平已成为该国自主研制先进航空发动机能力和水平的一个重要标志。 1.1高空台是先进航空发动机研制不可或缺的重要手段和工具航空动力是集合了复杂气动、热力、结构和控制的高技术产品。由于航空动力技术的复杂性和研制的高风险性,特别是工作范围的不断扩大和设计指标的日益提高,包括概念研究在内的航空动力发展的每一个环节都离不开广泛而深入的研究与试验。目前,航空涡喷/涡扇发动机的飞行高度已达25~30km、最大飞行速度已达2.5~3.0倍声速,而且对机动性的要求也愈来愈高。这不仅使发动机的工作参数随飞行条件变化而急剧改变,而且发动机的部件性能、工作稳定性、共同工作特性、燃烧特性等也明显地受到飞行条件变化的影响。特别是高空低速、高空高速和低空高速条件下的发动机工作特性,已经与地面状态的性能大不相同,不能仅靠普通地面试车台上的台架试验结果通过传统的相似换算方法得到,而必须通过模拟真实空中工作环境条件下的试验来确定。另外,空中风车起动特性、燃烧室的稳定燃烧特性和点火特性、低雷诺数条件下的发动机工作稳定性等试验,在地面台上难以做到,需要在高空台上进行。据统计,一种新型发动机研制,需要占用3~4个高空舱,进行2000~4000小时甚至更多的高空模拟试验。航空发动机需要在高空模拟试车台上验证及解决的问题可分为:气动热力学、机械系统、匹配性和控制规律等四大类。在整机试验中,各种问题的耦合使航空发动机高空模拟试验更具复杂性。在高空台上调试、验证、探索发动机改进改型方案须有详细的部件特性的支持,以及整机仿真技术的支持,才能有效地提高高空模拟试验结果的置信度,而且整机仿真技术可以弥补高空台的试验缺陷或不足。在新型发动机的研制过程中,航空发动机高空模拟试验很重要,其相关的高空模拟试验技术支撑则更重要。通过合理、充分地安排航空发动机高空台试验,能够优化各部件空中匹配性能,确定空中工作包线,并大幅降低试验经费、大大缩短研发周期。高空台作为重要的获取空中工作参数以验证发动机部件匹配性能的地面设备,集设计、制造工艺、控制、测试、试验等多项工业技术和发动机技术于一身,具有不可替代的地位。 1.2高空模拟试验是航空发动机性能调试与技术攻关的最有效途径航空发动机研制是一个设计与试验的反复迭代过程。一台新型发动机的研制需要数千小时的空中性能调试试验。理论上说,该试验既可以在高空台上进行,也可以在飞行台上进行,还可以直接在原型飞机上进行飞行试验。但最有效的调试手段是高空台试验。首先,从飞机及其发动机的研制来看,通常要优先启动发动机的研究工作,因而新型发动机的研制过程中没有原型飞机可用。即使是飞机型号牵引主导的发动机研制项目,也不会有成熟可靠的原型机来进行高空性能调试试验。其次,用运输机或轰炸机改装的飞行台是发动机研制中的重要调试手段之一,但一般仅限于飞行高度低于11km、飞行马赫数一般低于0.85的范围;飞行台远不能满足飞行高度为25~30km、飞行速度为2.5~3.0倍声速的高性能发动机的性能调试需求。再者,地面高空模拟试验相对于空中飞行试验而言,参数测试能力、试验安全性和试验条件控制方面具有独特的优势,对发动机性能调试与技术攻关也非常关键。英国人曾统计过,发动机高空台性能试验一个月的工作量,相当于飞行试验300次起降,而高空模拟试验的每小时费用约为飞行试验费用的1/30~1/6。 1.3先进航空发动机的关键部件研发需要进行深入的高空模拟试验不仅在航空发动机的研制过程中需要大量的整机高空模拟试验,而且其部件的研发也要依赖于高空台,例如,加力燃烧室和优秀机的研发通常就需要在高空台上进行大量的研究试验。因为对于关键部件的高空特性,不能仅通过理论计算和普通试验来解决,而要建设专门的高空试验设备,其投资基本与一座高空台相当,因而通常会将此类试验安排在高空台上进行。据国外经验介绍,成功地发展一个高性能的加力燃烧室,一般要在高空飞行状态下进行2000小时左右的全尺寸加力燃烧室试验。 1.4航空发动机先进设计方法的有效性验证与新型航空动力研究都离不开高空试验当前,虚拟设计方法与仿真试验技术在优化试验方案和缩短试验周期方面取得了较好的效果,但这些先进方法和技术的开发与升级离不开大量的试验结果的支持,其有效性和应用范围的验证也离不开真实工作环境条件下的试验验证。为了满足飞机技术指标不断提升的要求,当前非传统新型航空动力的研发正如火如荼的进行着,尤其是飞行速度为3~5倍声速的飞行器动力的研究。而这些动力装置的研究,如用于邻近空间高超声速飞行器的涡轮冲压组合动力的研究,不仅要进行深入广泛的动力高空模拟试验,而且还要求在考虑飞行器与动力相互作用影响下的高空模拟试验,以及飞行器与动力一体化的高空模拟试验。可以毫不夸张地说,高空模拟试验测试的技术水平与能力决定了高超声速飞行器动力研究的进程。 2高空台的发展现状 自20世纪30年代世界首个高空台建成以来,其试验测试能力与试验测试技术随发动机发展而不断提升。当前世界上建有几十个高空模拟试验研究基地,有近百个高空试验舱。 2.1国外高空台发展现状 美国的高空台和高空舱数量占世界总数的一半以上。在高空模拟能力绝对占优的情况下,为适应进气道/发动机的相容性能问题和大涵道比涡扇发动机研制的高空性能/特性试验问题,不惜耗费6.5亿美元于20世纪80年代中后期建成了气源装机功率达450MW的巨型高空台ASTF。俄罗斯的高空模拟试验研究中心现有两个高空模拟试验基地、5个在用高空舱。俄罗斯早在20世纪90年代就着手筹建10m直径的巨型高空舱,以适应先进航空发动机研发的高空试验需求,其设备规模和试验能力仅次于美国,是欧洲最大的航空发动机试验基地。另外,英、法等国也有较为完备的高空模拟能力。不仅如此,日本、韩国和印度等国,随着经济实力的提升和发动机的自主研发,也于上世纪末和本世纪初开始建高空台。这些国家在不断提升高空台硬件能力的同时,更加大对高空模拟试验技术的研究。一方面探索新的试验与测试方法,开发新的试验科目,广泛使用和融入数值仿真技术;另一方面优化资源整合,比如美国于20世纪90年代将主要的高空模拟试验基地归入阿诺德工程发展中心(AEDC),使其高空模拟设备能力和技术水平遥居世界第一。总体上说,高空模拟试验技术,已从单纯追求发动机性能的高空性能试验、功能试验阶段,发展到追求综合高性能航空发动机的性能功能试验、适用性试验、耐久性试验、数字化与仿真试验、自动化与智能化试验等。 2.2我国高空台发展现状 我国于1965年开始高空模拟试验基地的自主建设工作,于1995年竣工并投入使用。我国高空模拟试验基地占地400亩、总装机功率220MW,其设备能力与水平居亚洲第一、世界第五。当前有4个高空舱,其直径分别为3.7m、3.0m、3.0m和2.0m,可承担海平面标准大气静止条件下空气流量120kg/s的涡喷、涡扇、涡轴、涡桨发动机的高空模拟试验,主要包括:高空校准试验、性能试验、功能试验、功率/推力瞬变试验、加力通/断试验、进气压力畸变试验、空中起动试验、高空风车特性试验、进气加温加压试验、高原/高温/低温起动试验等。高空模拟试验技术的研究与发展,源于发动机的研发需求。我国十分重视高空模拟试验与测试方法的研究,尤其是自1997年成立航空发动机高空模拟航空科技重点实验室以来,高空模拟试验技术的水平有了显著的提升,建立并完善了涡喷发动机高空模拟试验规范,解决了涡轴发动机和大流量收扩喷管涡扇发动机高空模拟试验的关键技术难题。我国当前的高空模拟技术研究主要在性能/功能试验和适用性试验技术方面,与美、俄的同类技术相比还有差距。 3我国高空台与高空模拟技术的发展方向 随着我国的航空发动机由测绘仿制向自主研制的转变,尤其是由航空大国向航空强国的转变,以及航空发动机重大科技专项的设立工作顺利推进,对高空模拟试验的技术和能力提出了新的要求,也为高空台的发展创造了新的机遇。 3.1我国高空台的发展要求 为适应国内发动机研究的整机试验条件保障需求,急需开展以下几方面的高空台能力的建设工作:涡喷、涡扇发动机高空模拟试验能力建设;涡轴、涡桨发动机高空模拟试验能力建设;大涵道比发动机高空模拟试验能力建设;自由射流试验能力建设;组合动力发动机高空模拟试验能力建设;航空发动机气动稳定性综合评定试验能力建设;加力燃烧室/主燃烧室高空模拟试验能力建设;辅助动力以及其他附件高空模拟试验能力建设。通过上述高空台能力的综合评估与建设,形成配套国内航空发动机与邻近空间飞行器动力自主研发需要的高空模拟设备,打造国际知名、世界一流的我国高空模拟试验基地。 3.2我国高空模拟技术的发展方向 航空发动机高空模拟航空科技重点实验室,经过15年的建设和发展,突破了多项高空模拟试验关键技术,形成了一系列较为成熟的高空模拟试验方法、测试方法与数据处理评定方法。为更好地适应当前国内航空发动机蓬勃发展和向航空强国发展的发动机高空模拟试验需要,迫切需要加大和深化以下几方面的高空台能力研究与建设工作。1)高空台飞行环境模拟技术高空台进气压力/温度模拟技术;高空台排气环境模拟技术;高原、高温、低温起动环境模拟技术;进气畸变及其他特殊要求使用条件模拟技术;自由射流高空模拟试验技术。2)高空模拟试验测试计量技术推力/功率测量与校准技术;燃油流量测量与校准技术;空气流量测量与校准技术;动温/动压测量与校准技术。3)发动机试验评定与仿真技术发动机性能试验评定技术;发动机功能试验评定技术;发动机与高空台建模与数值仿真技术;地面台、高空台、飞行台相关性。4)进气道/发动机匹配试验技术进气压力畸变试验与评定技术;进气温度畸变试验与评定技术;进气温度-压力组合畸变试验与评定技术;进气道与发动机联合试验技术;降稳因子分析与试验验证技术。通过对上述高空模拟试验关键技术的研究,形成配套国内航空动力高空模拟试验的技术和方法体系,可为国内先进航空动力的自主研发提供技术条件保障与支持。 4结束语 航空发动机固有的高复杂性和风险性,加之飞机战技指标不断提高,使得先进航空发动机研制仍然离不开大量试验的支持,高空台和高空模拟试验已成为当今航空发动机自主研制必不可少的重要手段和工具,并在一定程度上反映和决定着航空发动机的研制水平。为此,要真正突破飞机“心脏病”这个瓶颈,切实做好航空发动机的坚强后盾与技术后方,必须加强高空模拟试验能力建设和高空模拟试验技术研究,为我国在役、在研和预研发动机试验提供完备的技术支持。 航空发动机论文:航空发动机健康监管科技发展以及走势 1发动机介绍 据国际民航组织统计,在1988—1993年的6年间,由于发动机起火、发动机叶片出现故障、发动机脱离机翼等而发生的飞行事故多达34起。及时地监测和诊断系统故障可以有效避免事故的发生,以保证飞机的飞行平安。 本文围绕发动机健康管理,从故障诊断、故障猜测、性能评估和状态监控4个方面,阐述了航空发动机健康管理技术发展的目前状况和趋向。 2故障诊断技术 航空发动机故障诊断技术的发展经历了3个阶段。目前所处的智能诊断阶段,以知识处理为优秀,信号处理、建模处理和知识处理相融合。随着计算机、人工智能技术的发展,各种诊断算法得到了深入探究和广泛应用。 2.1遗传算法 航空发动机结构复杂、工作条件多变,故障机理和故障原因复杂,故障和征兆之间没有明显关系,各类故障的特征参数也不完全相同。采用数学解析方法和试验方法有时无法解决某些新问题。而遗传算法具有较高的并行处理信息和求解非线性新问题的能力,能够解决在寻优过程中轻易碰到的局部极小值新问题。 基于遗传算法的故障诊断技术通常采用概率因果模型得到发动机故障征兆和故障成因之间的关系,然后通过在遗传过程中所采用的选择、交叉、变异等自然选择方式,实现对发动机故障的分类和诊断,可以缩短诊断时间、提高诊断效率、减少运算量,在复杂故障诊断中具有良好的应用前景。 2.2小波分析和支持向量机技术 小波分析是1种先进的非线性分析方法,是通过比较在分解小波后的不同频带内信号盒维数的大小及其变化,来反映信号的不规则度和复杂度,刻画信号的非平稳性。航空发动机在发生故障时,常出现非线性等动力学特性,振动信号具有非平稳性。因此,小波分析可以有效地解决航空发动机故障诊断中的振动新问题。 支持向量机技术是专门针对小样本条件下的机器学习新问题而建立的新型学习机制,能有效解决小样本、高维数据和非线性新问题,可以消除由样本数目不足带来的过学习新问题,克服了神经网络中的合理结构难以确定和存在局部极小点的缺陷,具有较强的泛化能力和抗干扰能力。航空发动机各类故障样本通常难以获得,属于小样本、非线性新问题,因此,支持向量机技术在故障分类和状态识别中得到了有效应用引。 2.3粗糙集理论 在发动机故障诊断中,经常要处理高维的海量数据,同时会碰到先验性知识不能满足发动机诊断要求等新问题。概率论和模糊集等方法对此无能为力;而粗糙集理论可以解决这些新问题。 3故障猜测技术 3.1神经网络猜测技术 人工神经网络具有逼近任意非线性函数的能力和较强的泛化能力,在多变量猜测领域显示出了巨大的潜力和突出的优势。如猜测发动机复杂磨损的趋向,充分考虑多种因素(加油、补油、换油和非等间隔等),在实施多变量猜测方案时,采用神经网络建立多变量猜测模型,能够解决非等间隔的受加油因素影响的油样分析数据的建模和猜测新问题。 3.2时序分析猜测技术 时序分析理论是对1个平稳的时间序列,通过建立线性时序模型,以测量数据和偏离量为基础,进行多次拟合以确定加权系数,代人线性时序模型,进而进行猜测。影响航空发动机滑油成分含量的因素很多,包括发动机使用时问、取样时发动机的状态、发动机的磁堵、发动机的维修状况、滑油的更换等。因此,可以采用时序分析理论,根据已有历史数据,建立线性时序模型来猜测滑油成分含量,并和实际测量数据进行比较,从而确定是否需要维护发动机。 4性能评估技术 4.1粗糙集综合评估技术 发动机被监测参数较多,各参数所反映的发动机性能重要程度无法确切得知,因此很难合理确定各参数的权重系数。可以用粗糙集理论中属性的重要性来确定发动机各项参评性能因素的综合评判权重系数,最后进行权值化处理,得到各参评发动机性能参数的权值。该方法有效克服了传统定权方法的主观性,使评价结果更具客观性,提高了综合评判的准确性和有效性。 4.2层次分析(AHP)评估技术 发动机健康评估属于多目标决策新问题,需要运用系统工程理论的综合评估法。层次分析法是1种灵活、简便的多目标、多准则的决策分析方法。它将定量和定性分析相结合,把1个复杂的新问题按一定原则分而治之;根据新问题的性质和总目标,将新问题分解为不同的组成因素,并按照因素间的相互影响以及隶属关系,将各因素按不同层次组合,建立递阶层次结构模型。最终把系统分析归结为最低层(如指标层)相对于最高层(目标层)的相对重要性权值的确定或相对优劣的排序新问题,从而为决策方案的选择提供依据。 4.3多元联合熵评估技术 多元联合熵变是1个状态函数,只要系统状态一定,相应熵值就可确定。由于发动机系统和外界的能量交换不为零,加之各子系统的无序性,因此系统总熵的增减可以预示演变方向是良性的还是恶性的。通过计算发动机的熵值来判定发动机的性能状态,从而达到评估的目的。采用该理论对发动机的性能进行分析,其变化规律和浴盆曲线非常相似引。 4.4卡尔曼滤波评估技术 卡尔曼滤波器作为1种参数估计方法被广泛应用于发动机性能评估中。它通过含有测量噪声的发动机可测输出偏差量,估计性能蜕化量。卡尔曼滤波器在无传感器测量偏差时能准确诊断发动机的性能。但是,假如传感器存在测量偏差,仅仅依靠卡尔曼滤波器就无法得到正确的诊断结果。该技术经常和遗传算法等相结合,通过优化计算找出存在测量偏差的传感器,确定其偏差,并最终消除测量偏差对性能评估的影响。 5状态监控技术 开展发动机状态监控,可做到对故障早期发现、早期诊断和早期排除。发动机状态监测技术在对寿命、振动、性能的状态监测中得到了广泛应用。 5.1神经网络监控技术 在实际工作中,对发动机气动热力参数的监视是发动机状态监视的重点。通过对这些参数未来值的猜测,可以了解发动机性能衰退及故障情况。过程神经网络在解决这类新问题时具有独特的优势,在发动机状态监视的起动热力参数猜测中得到了应用,并取得了很好的效果。 5.2基于混沌理论和遗传算法的监控技术 利用混沌变量所具有的特征,可以将混沌状态的变量引人航空发动机各参数权值的寻优方式中。利用遗传算法和发动机实际工作(正常和故障时)数据,能够自动生成发动机各被监测参数的权系数,也可得到表征发动机性能的综合指数值。 6远程诊断和监控技术 航空发动机远程诊断系统是全球信息化的产物,也是航空发动机故障诊断领域的一个重要发展方向。系统能缩短收集设备状态、故障信息和诊断排故的时间,能有效地提高故障诊断的效率和精度,有利于航空公司的飞行管理,提高发动机维护水平和运行经济性。 在国内,南京航空航天大学、装备指挥技术学院、海军航空工程大学等在此方面进行了的探究。南京航空航天大学探究了发动机远程故障诊断的关键技术,提出了发动机远程故障诊断的体系结构,给出了诊断设备网络化设计的COM组件技术、远程故障诊断专家系统和协同诊断工作环境的技术方案。采用COM组件技术和网络数据库技术,实现了在Web服务器上进行知识的存储和推理。如图1所示。还于2001年,提出了基于WEB的航空发动机故障远程诊断的C/S和B/S模式下的系统模型,将WWW信息检索技术、数据库技术和故障诊断技术相结合,跨地域地将发动机使用单位及基层技术部门、生产厂商、管理部门、科研院所以及航空维修企业组织起来,共享诊断专家知识和各种专用监测诊断设备。其关键技术主要包括:基于Intemet的跨地域远程协作架构技术、网络环境下的诊断技术、计算机协同工作技术、中心站点及企业站点开放平台的保障技术、共享信息的标准化和规范化技术等。 装备指挥技术学院于2003年提出了以故障智能诊断和维修中心为优秀的三位一体的广域维修保障体系。 海军航空工程大学开发的基于Intemet和www的远程诊断系统,主要由分布于各地的航空发动机监测现场、局域网Intranet和Intemet、远程诊断中心和各诊断专家组成。系统主要完成发动机状态的在线监测、离线监测、大量信息数据的处理和传输,并完成诊断请求和反馈诊断结果。 但是,目前提出和开发的远程诊断系统大多数还只停留在试验室探究阶段,还存在以下的新问题: (1)将ACARS的飞行中无线传输信息用于实时故障诊断; (2)基于CORBA的并行远程故障诊断专家系统技术; (3)将知识挖掘技术应用于远程故障诊断专家系统,完善知识库。 7发动机健康管理技术发展趋向 7.1粗糙集诊断技术 反映发动机性能的大部分参数具有模糊性和连续性,而粗糙集只能解决离散的数据新问题,因此和其他理论和方法相结合是粗糙集诊断技术发展的趋向。 7.2故障猜测技术 故障猜测技术探究需要解决的新问题提前猜测故障发生的部位和等级以及发生的时问,在故障发生之前就排除。 7.3引入基于网格技术的分布式维修环境 网格技术的探究始于20世纪9O年代,是新1代信息处理设施,如图2所示。 网格的最大优点在于能够实现资源共享和人员协作。这一明显优点使得越来越多的系统尝试使用网格技术来构建所需的分布式环境。RR公司等单位和团体正在探究基于网格技术的分布式飞行器维护环境(DAME),这是1个应用网格技术解决飞行器发动机故障诊断、预告和维护的示范项目。 7.4远程诊断和监测技术实现实用化 发动机远程诊断和监测技术实用化是实现实时诊断、监测的必然要求,具体表现在:(1)现场采集结果需要进行进一步的分析;(2)小公司需要借助大公司的技术资源;(3)需要借助专家的经验;(4)需要得到发动机或有关零部件厂商的技术支持。 8结束语 发动机的健康是保证飞机飞行平安和机队按时出勤的根本条件。随着人们对航空平安关注程度的日益增强以及计算机技术的飞速发展,发动机健康管理的新技术、新方法取得了较大的进展。
岩石力学论文:岩石力学专业中采矿工程论文 1岩石力学的基本特点 随着时代科学技术的迅猛发展,人们对岩石的认识具有更深层次的理解:第一,岩石并不是固体力学中的一种材料,世界上的所有岩石工程中的岩石是一种天然地质体,具有复杂的地质结构和赋存条件,是一种天然的典型的不连续介质;第二,在岩体中存在地应力,这种作用力是由于地质构造和重力作用等因素形成的一种内应力。在开采岩石的过程中,开挖岩石引起的地应力的释放,才会引起岩石工程变形和破坏。因此,岩石力学的研究思路、研究方法和材料力学的研究存在着本质的区别。在对岩石力学的研究时,研究者的思想不要根深蒂固于用传统的研究方法来得到答案,要站在科学的高度来思考问题,学会灵活运用相关知识来研究。通过不断地分析,得知自然环境赋予了岩石,在人类活动中,采矿工程是人类和大自然相结合的结果,因此,采矿工程的行为和功能与施工因素密切相关。根据以上的综合分析,我们对岩石力学有了新的思考和认识,岩石力学是研究和控制采矿工程的科学。 2采矿工程中的岩石力学的重要性 在采矿过程中,地下采矿工程和露天采矿工程无论哪一种,都是以具有地质构造的岩石为对象。因此,岩石力学问题始终贯穿在采矿工程中的每一方面。其一:在采矿工程中的岩体都是地质体,它们在反复的地质作用下变形、破坏,形成具有一定岩石成分和结构的地质体,并且赋存于特定的地质环境中;其二:采矿工程是经过不停地劳动进行开挖的过程,是动态的非静态的。开挖过程中岩体的力学性质也会随着工程的尺寸和开挖的延伸方向的不同而发生变化,并且环境因素(例如地应力、水、温度)也是影响岩体性质的一个重要方面,冲击矿压和煤与瓦斯突出主要是由地应力中的高地应力引起。岩体的力学性质特征包括了岩体的稳定性、强度性和变形性,它会随着岩体内结构面形状的不同而变化。因此,这些特征决定了采矿工程中的岩石力学问题具有极其复杂性。 3采矿工程中的岩石力学的应用 3.1预测采矿工程中的灾害 在采矿工程的开展过程中任何人为和自然因素都会造成极大的危害,其中自然因素有地震、岩爆等危害,岩石力学在采矿工程中的应用,可以通过对采矿地点的土层地质分析来提前预测在采矿工程中会出现的灾害,然后可以在工程设计中规避这些灾害。 3.2测量采矿工程中的地应力 所谓的地应力就是指地底地质底层中自然产生的力量,在采矿过程中,由于开挖导致的周边土层地质发生变化的根本原因就是地应力。要想制定完整且安全的采矿工程开采方案就必须首先运用岩石力学对采矿工程所在地的地应力进行测量,只有完全的了解采矿工程周边的地应力情况,才能设置最正确、最合理的采矿方案,确保采矿工程的安全有效开展。 3.3优化深凹开采的边坡设计 随着深凹开采的普遍出现开采难度不断增加,对于采矿工程的安全性和稳定性的要求也越来越高,这就要求岩石力学在开采过程中起到积极作用。通过岩石力学的测量,精确定量,充分的把岩石力学应用到采矿工作中来,在保证安全的基础上,保证工程安全快速进行。 4结语 总之,随着岩石力学在采矿工程中应用的不断发展,如今我国的岩石力学已具备了世界先进水平。相关从业人员还应不断结合实际,研究岩石力学在采矿工程中的新应用。 作者:杨仕俊 单位:贵州浙商矿业集团有限公司 岩石力学论文:采矿专业岩石力学课程教学改革研究 摘要:岩石力学是采矿工程专业本科生的专业基础课程,理论性、实践性强且教学内容繁杂。通过分析岩石力学教学的现状,指出课程教学中存在的问题,探讨了岩石力学课程建设及教学改革的必要性,从教学手段、教学内容和考核方式方面提出教学改革思路与方案。研究成果对岩石力学课程的教学改革具有指导与借鉴意义。 关键词:岩石力学;教学改革;教学方法 一、引言 岩石力学是主要研究岩石的力学性质和岩石对各种物理环境的力场产生效应的一门理论学科。对于具体的岩土工程,也涉及岩体在力场作用下的强度、变形与破坏以及岩体稳定性问题[1]。岩石力学是矿业学科的理论基础,是一门涉及地质和力学两学科的交叉学科。 岩石力学是内蒙古科技大学采矿工程的优秀专业基础课,在《内蒙古科技大学2012版采矿工程专业人才培养方案》中占有重要地位,为我校培养采矿工程本科生和研究生奠定坚实的理论知识基础。岩石力学是反映采矿工程特色的标志性课程,通过本课程学习,采矿工程专业学生能够运用岩石力学知识解决采矿工程中的常见岩石力学问题,为后续进一步学习矿山地压与岩层控制、露天矿边坡、煤矿地下开采、金属矿开采等专业课程打下理论基础。部分矿业类高校将其列为考研专业课,重要性略见一斑。 二、课程存在的问题 采矿工程是内蒙古科技大学的传统特色专业,为内蒙古等西部地区矿业领域培养了大量工程技术人才。由于地域因素和经济发展水平的制约,教学基础及师资力量薄弱,普遍存在一些问题。 1.课程教学内容陈旧,矿业特色不明显。当前r石力学教材内容单一陈旧,新岩石力学问题和实践技术工艺在教材中很少涉及,部分教学内容滞后于现场矿山生产现状。 采矿工程专业目前使用的教材主要是河海大学主编的《岩石力学》,该教材是依据教育部1998年颁布的大土木专业要求编写,与采矿工程专业联系较少、未能充分体现课程的矿业特色[2,3],需要增加含矿山工程中常见或典型矿山岩石力学问题,如采动应力场、浅埋深采动岩体力学、煤矿采场围岩控制、冲击地压等。这些问题已引起自治区教学工作者和现场工程人员的注意。 2.课堂教学模式落后。课堂教学中以教师讲授为中心、以传授书本知识为主的传统教学模式根深蒂固,其教学方法和教学手段单一,未能充分运用先进的教育理论与手段。在讲授知识时,采用“填鸭式”和“满堂灌”方式,学生逐渐丧失学习的兴趣与动力,学生上课睡觉和作业应付的现象日趋严重,这必然影响学生对专业知识的系统掌握,背离了该课程的教学目标。 岩石力学是一门力学理论与矿山工程实践紧密相结合的课程,知识体系复杂且相对零散。由于受教学场地、经费和工程条件等因素制约,本校岩石力学教学体系与生产实践缺乏必要的结合,教师只能以课堂讲授为主,与实际矿山工程的联系较少,影响了学生解决复杂工程问题的实践能力培养。 3.考核手段单一。考试是反馈学生学习效果的重要途径,也是检测教育目标达成度的重要工具。目前,岩石力学考核成绩是由期末考试成绩和平时成绩简单组成,考查内容主要体现在书本知识的记忆掌握程度,较少反映学生独立思考、分析解决问题能力,也阻碍了学生学习的积极性。同时,僵化单一的考核模式也妨碍了教师的主观能动性。 三、岩石力学教学改革思路 随着矿山开采深度的增加,矿产资源赋存环境不断恶化,如高地压、高地温、高瓦斯等问题,采矿工程领域将涌现许多新的复杂研究课题。在一个较短学期,如何既能强化力学基础,又将这些课题之上的采矿岩体力学新知识加入教材,引入课堂,并且在教学过程中培养学生在以后工作中解决类似复杂工程问题的能力,这是课程教学迫切需要解决的一道难题。因此,“岩石力学”课程教学改革势在必行。 1.明确大纲,整合优化教学内容。根据自治区采矿工程专业综合改革试点要求和新版人才培养方案,围绕矿业精英教育教学体系建设目标,认真修订岩石力学教学大纲,体现矿业学科特色。新版的教学大纲应具有科学性、系统性和可操作性,更加适应培养目标和教学计划要求,并能反映学科最新前沿研究成果。在新版岩石力学教学大纲指导下,有利于学生对课程内容的掌握和理解,重新编排教学内容,突出教学重点。 先将岩石力学课程内容分为基础篇和特色篇两部分。第一部分基础篇包含岩石的物理力学性质、岩体力学性质和地应力三章基础内容,基础篇重在强化力学基础。第二部分特色篇体现矿业特色,调整增加矿山工程与岩石力学相关知识内容,如露天矿边坡的稳定、采场与巷道围岩控制等。在特色篇的编排中,首先给出岩石力学问题的常见解决方法,如力学理论分析、数值模拟计算和力学试验等,然后结合分析矿山工程实例,把相近的矿山工程问题建模分析,最后提出解决方案。 2.知识案例化,丰富教学手段。岩石力学部分知识内容抽象难理解,因此可以根据课程重难点部分,采用详细讲解的方式,通过一个或若干个设计实例或工程案例,引导学生对问题的思考和分析,有利于调动学生的主动性。课前,学生应该研读工程案例并认真分析案例材料,围绕案例进行相关力学方面思考,找出其中的关键性问题,弄清案例的关键问题和隐含问题,进而产生新的设想。例如在讲授高地应力内容时,可以引入当前煤矿深井开采所涉及到的巷道围岩控制等案例。 灵活运用现代教学技术工具来增加课堂信息量,增强教学效果。对于必须掌握的基本力学理论和公式推导,仍采用传统“板书”的教学手段,让学生理清思路、掌握推导过程;对于大量的实物图形、三维空间概念、操作规程等较难口述的信息,尤其是结合矿山工程的案例,可充分运用多媒体、互联网等先进教学技术,通过图片、视频和动画等多种表现手段,增加传授信息量[4]。例如在讲解非圆形巷道围岩应力分布规律时,利用FLAC数值模拟软件建立非圆形巷道断面模型,然后在课堂上演绎此数值计算模型。 3.改善考查方式,培养学生综合能力素质。调整增加考试内容,由过去的两部分增加调整为4部分:平时出勤、分阶段性小测验、专题讲演和期末测试,其中平时出勤及作业完成情况占10%,分阶段性小测验成绩占总成绩的10%,自主选择的专题讲演成绩占总成绩的15%,期末考试及大论文作业成绩占总成绩的65%。采用这种考核方式能更加公平合理地评价学生学习成绩,调动学生学习兴趣,培养学生自学能力,加深对本课程的理解,开阔视野。学生缺课严重的情况得到根本改善,考核效果更加真实地反映学生学习情况。 四、结语 岩石力学最早源于采矿实践活动,作为采矿工程专业的一门专业基础课,其行业特色鲜明,必须改革传统教学模式,加强理论与矿山工程实践的联系。需要结合自身教学实践活动,通过开展课程教学改革研究,不断提高采矿专业岩石力学课程的教学质量和教学效果。 岩石力学论文:《岩石力学与矿山压力》实验教学内容改革 摘要:《岩石力学与矿山压力》是安全工程专业本科学生的一门专业选修课程,分析了目前该课程实验教学内容存在的缺陷,指出了实验教学内容改革的方向,并提出了具体的实验教学改革方案,设计了与实验教学方案配套的实验系统、实验步骤与实验原理,为该课程本科教学奠定了坚实的基础。 关键词:实验教学;矿山压力;瓦斯流动;瓦斯防治 一、引言 《岩石力学与矿山压力》是安全工程专业本科学生的一门专业选修课程,它是应用必要的力学知识研究岩体力学性态、变形和稳定性问题,研究矿山采掘过程中压力显现规律及控制问题,是煤矿采掘及安全相关专业所必需的基础理论知识。通过该课程的学习使学生掌握:岩石与岩体的基本物理、力学性质;岩石力学实验方法及原岩应力确定方法;岩石本构关系与强度理论、岩体强度特性;矿山开采围岩岩体内应力的重新分布;回采工作面上覆岩层活动规律及其分析;回采工作面矿山压力显现基本规律;采区巷道矿压显现规律;矿山采掘活动矿压控制基本方法。具有解决矿山岩土工程实践问题的基本技能,能够为矿井瓦斯治理提供服务。 二、目前课程实验教学内容 目前该课程的实验课为6个学时,设置情况如表1所示。 通过表1可知,目前该课程的实验课主要侧重在两个方面:一是力学性能的测试,如实验力学参数测试、岩石抗拉强度测试;二是采动过后矿山压力的测试,如矿压监测相似模拟试验。该课程实验课未涉及采动过后由于矿山压力的变化引起瓦斯运移的情况。 三、实验教学改革必要性分析 众所周知,煤层开采后,煤体周边的应力分布对瓦斯运移产生了巨大影响。工作面应力重新分布,上覆岩层会产生卸压增透的效应,渗透率往往增加了几十或上百倍[1-3];由于上覆岩层的位移变形,有些岩层之间发生了离层,出现了新的裂隙甚至断裂;有些封闭的地质构造遭到破坏。这些效应都造成瓦斯在上覆岩层中更容易流动。从瓦斯流动的角度看,工作面上覆岩层的“竖三 狈直鹗牵河刹沙】斩春脱铱榉煜豆钩傻耐咚沽鞫空间的垮落带;由纵向裂隙和横向离层裂隙构成的瓦斯流动网络的裂隙带;有离层裂隙和岩层内部裂隙构成瓦斯在岩层内部流动的弯曲下沉带。从横向看,瓦斯的流动在不同应力区中也展现出不同特性,可以分为“横三 保即初始卸压增透增流带、卸压充分高透高流带和地压恢复减透减流带。卸压瓦斯的涌出呈现分带的特点,具体可分为以下四个区域。 1.瓦斯自然涌出区:它与原始应力区对应,岩层的透气性系数较低,为原始值,瓦斯涌出量按负指数规律自然衰减。 2.瓦斯涌出变化区:它与应力集中区对应,岩层的透气性系数低于其原始值,该区域瓦斯涌出量相比瓦斯自然涌出区较小。 3.瓦斯涌出活跃区:它与应力降低区对应,岩层的透气性系数显著增大,该区域瓦斯涌出量不断增加并达到最大,是最适合打钻孔抽采瓦斯的区域。 4.瓦斯涌出衰减区:它与应力恢复区对应。岩层的透气性系数不断减小,该区的瓦斯涌出随时间的推延不断变小直至零。该区域一般出现在工作面后方50m―150m,个别可达200m以上。 通过上述分析可知,煤层中的瓦斯流动与煤体受到的围岩压力密切相关,而瓦斯流动规律是矿井瓦斯防治的重要依据,因此采动引起的煤层瓦斯流动规律是安全工程专业《岩石力学与矿山压力》课程的重要知识点。通过实验的方式再现围岩压力与煤体瓦斯流动规律能够加深学生对该知识点的掌握,而目前该课程没有相关的实验课。本文通过设计相关实验方案,使学生更好地掌握了该知识点。 四、实验教学改革方案 改革的实验教学方案综合考虑围岩、轴压以及煤层瓦斯压力对煤层瓦斯流动的影响,从而分析不同采动条件,不同位置煤体瓦斯流动规律;瓦斯在煤体中的流动可以通过渗透率来表征,因此,实验主要测试不同加载条件下煤样的气体渗透特性。另外,由于甲烷气体在一定条件下具有爆炸特性,因此在实验过程中,通过二氧化碳气体来代替甲烷。 1.实验系统。实验设备采用中国矿业大学(北京)自主研制的煤岩渗透率测试系统,该设备可以模拟不同孔隙压力、不同围压和不同温度条件下,煤样的气体渗透特性。装置主要由应力加载系统、试件夹持系统、孔隙压力控制系统、数据采集系统、真空抽取系统和恒温水浴控制系统等组成。整套实验系统主要由如下五个子系统组成:①煤样夹持系统。②应力加载系统。③气体运移系统。④温度控制系统。⑤数据采集系统。 2.实验流程。渗透率实验的具体流程如下所述: ①将煤样装入煤样夹持器;②控制应力加载系统,向煤样周围加载预设的围向与轴向应力,应确保围向应力高于气体压力,以防止气体在煤样与胶套中流动导致的实验误差;③利用旋片式真空泵对系统和管路进行抽真空;④打开高压气瓶开关,通过读取传感器显示压力并调整减压阀,提供实验预设的气体压力,开启数据采集系统;⑤定时读取压力加载系统与流量传感器数据,确保所加载压力保持初始预设值,待流量稳定后(两小时内流量变化值小于0.1 ml/min),认定本组实验完成;⑥改变不同的实验条件(孔隙压力、轴压和围压),进行下一组实验。 4.实验结果。以围压对含瓦斯煤渗透率的影响为例,为了考察围压对含瓦斯煤渗透率的影响,选取煤样轴压固定4MPa,分别对围压2MPa、4MPa和6MPa三种条件下的二氧化碳孔隙压力对渗透率的影响情况进行测试。通过分析不同围压条件下的渗透率实验结果发现不同围压条件下的渗透率变化趋势是不同的:围压越大,渗透率回弹的压力也就越大。这与渗透率变化趋势的经典认识不同,因为在以前研究中多认为有效应力变化量一定的情况下,渗透率随着孔隙压力变化的趋势是相同的。 通过不同加载条件下的煤样渗透率的实验,学生可以更好的掌握加载条件在煤层瓦斯流动中的作用,理解矿山压力与矿井瓦斯防治之间的关系。 五、结论 1.分析了目前《岩石力学与矿山压力》课程实验教学内容存在的问题,提出了实验教学内容改革的必要性。 2.设计了加载条件对煤层瓦斯流动的实验系统,阐明了实验步骤以及实验原理。 3.开展了不同围岩压力对煤体气体渗透特性实验,实验结果能够形象阐释加载条件、孔隙压力与渗透特性之间的关系,学生可以更好的理解相关的教学内容。 岩石力学论文:硕士留学生全英文岩石力学教学改革实践与分析 摘要:实施外语授课是高等教育国际化进程中的一个重要环节,也是硕士留学生课程教学的必要手段。中国石油大学(北京)在石工专业硕士留学生班进行高等岩石力学全英文授课的教学改革和实践,本文对全英文授课教学效果进行评价、比较和分析。实践证明,该课程的全英文授课结合留学生专业和文化背景实际,探索了全英文授课的教学模式,并对进一步推广经验有一定的借鉴意义。 关键词:全英文授课;岩石力学;硕士留学生 中国石油大学(北京)石油天然气工程专业是国家重点学科,并招收外国本科毕业生(来自中亚、非洲和南美等国)来华就读硕士。随着学校自身国际化建设及来华留学生的增加,对于研究生从事各种学术活动,英语是必须掌握的国际通用的科技语言。采用英语传递信息已成为全球文化与科学的主要形式。全英文教学,即在课堂上使用英文进行学科的讲授,它已经成为实施全英文教育的重要手段之一。全英文教学也是高等教育国际化的重要指标之一。《岩石力学》是来华留学生硕士课程中的一个必修课程,需要进行全英文授课的教学改革,即采用全英文的教材和全英文的课堂讲授方式,下面就以《高等岩石力学》为例进行详细分析。 一、《高等岩石力学》全英文授课的实施概况 岩石力学作为理论性和应用性很强的学科在国民生产和生活中具有十分广泛的应用。岩石力学既是基础学科,又是技术学科,是岩土工程、采矿工程和石油工程等本科和研究生专业的重要基础课程。《高等岩石力学》是我校石油与天然气工程专业的专业课程。该课程运用力学原理和方法来研究岩体的力学,也就是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用。本课程全英文授课对接近20人的一个来华留学生班进行授课。该课程共有32学时,采取教师主讲与课堂讨论相结合。课程采用全英文教材和全英文电子教案,并给予全英文授课。目前,我国很多高校也均开展了全英文授课的实践。 二、《高等岩石力学》全英文授课模式的改革 1.教材的选取。全英文授课必须有配套的英文教材,本课程采用的主要是英文原版石油工程岩石力学第二版,由ELSEVIER出版社出版。进一步为了授课简明清楚,制作图文并茂的电子教案,突出基本概念和基本示意图。 2.课程内容的改进。石油高校的岩石力学需要仅靠石油工程,而岩石力学问题在基于基础理论之后,紧紧围绕地应力、井壁稳定、水力压裂、出砂防砂、储层岩石力学等几大专题开展。分别结合国内的以及留学生来自国家的典型区块典型问题,给予介绍和分析,提升课程的针对性和有效性。 3.教学方法的改进。针对外国留学生在各自国家接受本科教育的特点,只通过单纯讲授式的方式是不能满足研究型创新人才和外国研究生培养的需求.课程以学生为主体,参考“翻转式”课堂教学方法,授课过程中发挥学生英文思维方式的优势,积极主动推进对某概念和专题的研讨交流。外国学生不会保留自己的观点,会大胆提出自己的见解或者对不懂的问题主动示意。鼓励中亚地区和非洲地区来的同学按自愿组成小组,相互帮助、共同提高。针对一个问题,请中亚和非洲的同学相互讨论、互相解惑,最终由主讲教师给予指导和评价。外国学生愿意进行课堂讨论和分组学习,结合好这一特点从多方面提高学生学习的主动性。 4.考核模式的创新。以考试笔试与大作业口试相结合的方式。口试形式包含设计不同专题,以小组为单位,采用学生讲述、教师及其他学生提问的方式,考察对课程内容的掌握情况。笔试题目涉及出英文考核的几个典型题目,以目标知识点为基准,考察基本概念和基本理论的理解和运用。 5.贯穿中国文化与中文概念的介绍。结合外国留学生来华学习的目的,就一些关键的专业词汇给予中文简要介绍,并传播中国文化。就同学们关注的一些中文专业词汇和中国文化现象给予部分介绍。 6.参观岩石力学实验室。带领学生参观学校岩石力学实验室,了解试验设备和操作流程,请研究生现场操作简单试验,并给予结果分析等。 三、《岩石力学》全英文授课效果分析 经过一轮的全英文授课,对全班20位留学生进行了授课效果的问卷调查。问卷问题包括授课内容、授课教师、课堂氛围、教学效果、学生学习情况等方面,并分为优、良、中、合格和差几个档次。问题包括:(1)授课内容安排;(2)授课逻辑和清晰度;(3)教学活动安排的合理性;(4)课堂气氛;(5)教学效果及完成课堂任务;(6)本课程学习收获。 通过表1可以看出,总体上对于课程授课效果选择“优”的比例较高,而其中“课堂气氛”和“本课程学习收获”这一栏的效果最佳,体现了学生对活跃的课堂气氛的肯定。 经过期末考试,按照课程要求的几大知识点的全覆盖后的试题成绩来看,成绩分布如表2。从成绩分布比例来看,主要成绩分布在80-90分之间,可见大部分留学生的学习成效良好,能够掌握岩石力学基本概念和运用。 表3展示课程教学内容实践的一个学时分布,由于弹性力学基础很重要,其中包括应力应变、线性弹性理论、孔隙弹性理论和热弹性理论等,因此占主要学时数。塑性力学理论主要是介绍典型的强度和屈服准则。此外,几大石油工程岩石力学专题给予重点介绍。 表4展示课程教学内容难以程度的一个反馈,留学生普遍感觉最难理解的是塑性力学理论,这一块由于内容抽象要求较高,需要在今后的教学中更加具体举例并给予加深认识。针对几个专题的讲解,留学生认为内容有针对性并有较好的学习兴趣。 综上所述,选取留学生石油工程专业研究生《高等岩石力学》进行全英文授课教学改革,是中国石油大学(北京)国际化研究生教学的必然要求。总体而言,通过多个方面的教学改革,以及对学生的问卷调查,课程达到了预期的教学目标并得到了留学生的认可。尽管和中文授课以及对中国学生授课相比,该课程有一些困难和挑战,但处在高等教育国际化的今天,伴随与留学生共同提高课程质量,全英文授课的教学模式值得进一步提升和推广。 岩石力学论文:面向“卓越计划”的岩石力学课程教学改革探讨 摘要:“卓越计划”是促进中国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。岩石力学作为典型的跨行业通用课程是一门应用性和实践性很强的应用基础学科,在目前的教学过程中存在轻视基础概念、标准混乱陈旧、忽视工程能力培养的问题,难以达到“卓越计划”的培养要求。从土木工程专业教学实践出发,提出了教学内容模块化,合理选择培养标准;强化基本概念理解,培养创新能力;深入工程现场,提升工程能力的教学改革方案,收到了良好的教学效果。 关键词:卓越计划;岩石力学;教学改革;矿山建设 “卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010―2020年)》的重大改革项目,也是促进中国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措,科学时报[1]将“卓越计划”启动列为2010年中国高等教育十件大事之一。该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的各类型工程技术人才。“卓越计划”具有三大培养特点:一是行业企业深度参与培养过程;二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才;三是强化培养学生的工程能力和创新能力。 针对“卓越计划”的总体要求,面向卓越工程师的培养,许多从事工程教育的专家进行了深入探讨。林健[2]从课程体系的价值取向、课程体系的结构形式、课程体系的整合与重组等方面为“卓越计划”参与高校专业课程体系和教学内容改革提供了借鉴和参考。张文生等[3]围绕“回归工程”教育理念,论述了本科“卓越计划”的四个主要问题:制定专门性培养方案、改革培养模式、培养青年教师工程教育能力、建立健全保障体系,以期培养更多优秀的工程技术人才。王家臣等[4]根据卓越工程师的要求,从战略角度对科学培养采矿人才进行了深入思考。 一、 岩石力学课程的特点 岩石力学是一门应用性和实践性很强的应用基础学科,是采矿工程、水利水电工程、交通/铁道工程、工民建工程和石油工程等众多学科的专业基础课,属于典型的跨学科、跨行业的通用课程。虽然中国推行了跨行业的统一标准,如GB/T 50266―2013《工程岩体试验方法标准》、GB/T 50218―2014《工程岩体分级标准》等,但是由于借鉴前苏联的高等教育体制,目前还存在许多行业背景鲜明的规范在广泛应用,如GB/T 16414―2008《煤矿科技术语岩石力学》、DL/T 5368―2007《水电水利工程岩石试验规程》和JTG E 41―2005《公路工程岩石试验规程》 等。 为了提高教学质量,不同行业内的岩石力学课程教师从行业特色角度对课程教学改革进行了有益的尝试,比如采矿工程[5]、石油工程[6]、地下建筑工程[7]和海洋工程[8]等,都取得了很好的成效。此外,还有学者从模块化教学[9]、案例教学[10]、研究型教学[11]以及数值方法辅助教学[12]等方面进行了岩石力学课程的教学改革实践。遗憾的是,对岩石力学这门跨行业、特点鲜明的应用基础学科,目前还未见针对“卓越计划”培养特点的教学改革研究成果。 作为“卓越计划”试点高校的中国矿业大学经过长期发展和建设已形成了以工科为主、矿业为特色、多学科协调发展的基本格局,对中国煤炭能源行业发展发挥着不可替代的引领和支撑作用。岩石力学是学校土木工程、采矿工程及地质工程等专业本科生专业基础课程,为后续如矿山建设工程、采矿学及矿山压力与岩层控制等煤炭行业背景鲜明的专业课程提供岩石力学基础知识,地位尤其显著。 在上述背景下,如何在有限的教学时间内按通用标准和煤矿行业标准培养工程人才,强化学生的工程能力和创新能力已成为摆在教育工作者面前的一道难题。笔者结合自己的教学实践,初步探讨面向“卓越计划”的岩石力学教学改革思路,期望能够抛砖引玉,对其他涉及岩石力学的行业类院校起到启迪作用。 二 、岩石力学课程教学中存在的问题 (一)课程安排顺序及学时不合理 广义上讲,岩石力学应是力学与地质学相结合的交叉学科,更侧重于固体力学与岩石地质学的结合,具体地说,岩石力学是在弹塑性力学、土力学及工程地质学的基础上发展起来的。岩石力学的很多概念、理论和公式由土力学和工程地质学借鉴而来,但是目前高校经常将土力学、工程地质学与岩石力学同时开课,给教师讲授课带来诸多不便。 为了研究工程环境下岩体的力学性态,岩石力学需要涉及诸如材料力学、弹塑性力学、断裂损伤力学、裂隙渗流力学及流变力学等复杂深奥的力学内容;岩石力学的研究对象是地球千百万年来复杂地质作用而形成的各类岩体,岩石学、工程地质学、水文地质学、地球物理学和构造地质学等地学学科的内容在教材中不断出现;岩体工程涉及地基工程、边坡工程和地下工程等具体工程形式,各种新施工技术和方法层出不穷。由此可见,岩石力学课程的内容丰富而繁杂,然而随着通识教育课程的增加,各专业课程课时被大幅削减,岩石力学课时由80学时精简为如今的32 学时, “满堂灌”现象成为普遍,学生对该课程内容的掌握和应用难度较大,学习积极性难以调动。 (二) 基本概念模糊,难以培养创新性思维 基本知识的深刻理解,是创新思维形成的力量之源。一些教师在课堂教学中对基本概念强调不够,分析不透,着重于公式推导、施工工艺或科研项目介绍等细枝末节的讲解,本末倒置,背离了岩石力学课程设置的初衷。重点概念比如地应力、流变、强度理论、应变软化现象、剪胀、尺度效应、围岩支护工作作用原理等内容应该重点分析。此外,由于岩石力学部分内容与材料力学、土力学内容相近(如强度理论、剪胀、三轴试验、二次应力和附加应力等),如果不进行相关内容的分析对比,学生容易产生疲倦心理,导致思想上的不重视。 (三)标准选择混乱陈旧 如前所述,由于岩石力学是多个专业的专业基础课,每个工程领域都有各自的行业术语、标准、规范和教材。但是如果教师在岩石力学基础知识和工程应用方面的讲解都遵照本行业的规范和术语,将会造成学生知识面过窄,不利于国家通用标准的推广和学生就业;若完全脱离行业工程背景,则教学过程难免出现学非所用、理论脱离实际。如何达到“按通用标准和行业标准培养工程人才”的目标值得思考。随着工程技术的发展,很多新理论、新技术和新方法蓬勃发展,国家相关部门也会适时推出新的标准和规范,比如深部资源开采带来的“三高一扰动”、软岩大变形和冲击地压灾害频发等问题。但是由于教材的更新速度较慢,如果授课教师不能及时跟踪行业发展动态,将会导致课程知识体系陈旧无用。 (四)忽视工程能力的培养 实践是工程教育培养的关键环节,岩石力学是一门应用性很强的工程学科,然而受授课时间、资金、场地和工程条件等因素制约,目前的教学方式主要以书本知识传授为主,强调科学基础,试图传授更多的理论知识,理论与工程实践脱节严重,忽略了工程的系统性及其实践特征。“重理论、轻实践,重课堂、轻课外”的教学模式导致学生动手能力差、工程能力弱化,对于岩石力学课程中诸如地应力测量方法、监控量测、松动圈测试、超前地质预报和地下工程支护技术等工程现场的常规问题无法直观体验,不适应企业要求。这种现状不符合岩石力学服务于工程的课程特点,难以激发学生学习的积极性和创造性。 三、面向“卓越计划”的教学改革思路及实施路线 学校土木工程专业分为矿山建设工程、城市地下工程、工民建工程和交通土建工程四个方向,所有方向都开设岩石力学课程。依据专业实际情况,以矿山建设工程方向为重点,具体就面向“卓越计划”的岩石力学课程教学改革思路及实施路线进行深入探讨。 (一)教学内容模块化,合理选择培养标准 为了达到“学校按通用标准和行业标准培养工程人才”的要求,在教学内容安排上不能 “一刀切”。首先将教学内容模块化,根据不同培养方向调整培养方案。 (1)“前置基础”模块4学时,包括岩石力学课程中涉及的材料力学、弹性力学、工程地质学和土力学等前置学科的基础知识,根据各方向前置课程的授课内容确定合理的知识点。比如,弹性力学课程不在工民建方向的培养计划之内,对该方向应该加大弹性力学的权重。 (2)“岩石力学基础知识”模块20学时,包括“岩石组构及其物理性质”“岩块变形与强度”“弱面变形和强度”“岩体变形和强度”以及“原岩应力”等5部分,是各专业方向按共同标准和要求学习的内容。模块内容中岩块室内物理性质(如含水率、耐崩解性等)、强度和变形试验、岩体原位变形、强度和声波速度试验以及原岩应力测试等内容,应严格按照通用的国家标准GB/T 50266―2013《工程岩体试验方法标准》来讲授。 (3)“工程应用”模块8学时,根据专业方向的不同,选择各方向重要的工程应用及案例进行讲解。岩体分级是各方向都应该着重讲授的内容,应该以通用标准GB/T 50218―2014《工程岩体分级标准》为主,并辅以各方向的分级标准。如矿山建设工程方向的普氏分级标准、交通土建工程方向的 JTG D70-2004《公路隧道设计规范》和Q分类等。对于具体工程形式而言,矿山建设工程方向和城市地下工程方向以岩体地下工程为主,工民建工程方向以岩石基础工程为主,而交通土建工程方向则以边坡工程和地下工程并重。各方向还应对工程实践中常见的灾害机理作介绍,比如深部矿山工程中的软岩大变形、煤与瓦斯突出、冲击地压和底板透水等。 (二)强化基本概念理解,培养创新能力 概念和原理是创新的基础,只有掌握概念、清晰原理,才能举一反三而后应用自如。因此,在授课过程中,教师应多措并举,把基本概念讲清楚,讲透彻,让学生深入理解。 (1)刚性试验机是20世纪70年代岩石力学的重要进展,对其机理进行严谨的理论推导,对于初次接触的学生难以激发学习兴趣。为了解释柔性结构比刚性结构易于储存变形能的特点,笔者以弹簧和圆钢柱的压缩为例,让学生很快就明白柔性试验机压缩蓄能的快速释放是使脆性岩样产生爆裂的根本原因。 (2)室内岩样力学试验是课程的重要内容,书面讲解试验步骤较为枯燥,效率低下,但若先上试验课,一缺乏必要的准备知识,二受试验条件所限,难以让每个学生都参与其中,必然导致教学效果较差。由于视觉化的知识能够在短时间内留下深刻的印象,因此,可采用拍摄试验全过程的方法,包括声波速度测试、单轴压缩试验、单轴抗压强度试验、直接剪切试验、角模压剪试验、巴西劈裂试验和点荷载试验等,在每个试验讲解前播放视频,然后书面讲解试验机理和数据处理程序,最后通过试验课直观体验,巩固教学效果。 (3)原岩应力是地下工程围岩变形、破坏的根本源动力,在岩体工程具有举足轻重的地位,并由此带来“先加载,后开挖”、次生应力、开挖扰动和围岩等一系列岩体工程特有的概念。对于从理论力学、材料力学、弹性力学和结构力学一路学过来的学生而言,理解这些概念并非易事。笔者选择理想试验的方式来形象化该概念,具体来讲,就是将地层简化为弹簧-质点系统。该系统在重力作用下平衡后,弹簧发生压缩变形,系统内存在“原岩应力”,此时“开挖”去除一部分质点,必然带来“应力重分布”和“开挖扰动”。 (三)深入工程现场,提升工程能力 为达到“行业企业深度参与培养过程,强化培养工程能力”的培养目标,学校土木工程专业矿山建设工程方向实行“卓越计划”培养方案,学生企业实训学时达到36周,有充足的时间在煤矿现场进行实践学习。在学院层面与永煤集团车集煤矿、城郊煤矿签订了本科生合作培养协议,建立了现场实践教学基地。 在这种良好的前提下,可在课堂教学(32学时)之外,将部分课堂教学内容与学院在煤矿现场的科研项目有机结合,相互配合,是一种高效集约的授课模式,既可以加深学生对理论知识的认识,又能提高学生的动手能力。如课堂内的“岩体声波速度测试”与现场巷道松动圈测试,“原岩应力测试”与现场常用的空心包体法测试,“古典地压理论”与支护结构地压实测方法等。在教学过程中应该在确保安全的前提下,采用小班精细化教学模式以适应现场的恶劣条件。 聘请富有工程经验的工程师与授课教师进行交流合作。选择科学的授课方法、制定合理的授课内容是一种有效的培养方式,既可以使学生尽快适应企业要求,又能对青年教师起到帮助作用。比如:参观软岩大变形实例,加深学生对岩石流变的认识;观摩支护施工流程,掌握新奥法施工的原则;通过“沿空留/掘巷”“应力转移维护巷道”等工程措施的学习,深刻理解开挖引起原岩应力重分布机理在现场的应用。 四、结语 工程教育必须“回归工程”, 在“卓越计划”下的岩石力学课程教学改革,要以培养学生的工程实践能力和创新能力为目标,注重行业背景,优化教学内容,丰富教学手段,重视基础概念与机理,深入工程现场,加强实践环节,激发学生兴趣,切实提高教学质量,培养行业需要的优秀工程人才。 岩石力学论文:全英文岩石力学课程建设的必要性探讨 摘要:岩石力学既是基础学科,又是技术学科,是岩土工程、采矿工程和石油工程等本科和研究生专业的重要基础课程。本文着重以石油工程研究生专业为背景,从课程特点出发,探究建设全英文岩石力学课程的必要性及可行性,促进全英文教学在高校教育改革中的推进,发挥全英文教学在提升研究生素质中的作用,为培养岩石力学研究人才提供有效思路。 关键词:岩石力学;全英文教学;课程建设;必要性 岩石力学作为理论性和应用性很强的学科,在国民生产和生活中具有十分广泛的应用。岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩体的力学以及力学相关现象的一门新兴科学,也就是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学[1]。目前,我国绝大多数高校的研究生基础课程以普通话作为教学语言,港澳台地区主要使用英语教学或加大英语授课范围。随着高校自身国际化建设及来华留学生的增加,研究生在从事各种学术活动中,英语是必须掌握的国际通用的科技语言。采用英语传递信息已成为全球文化与科学的主要形式[2,3]。全英文教学,即在课堂上使用英文进行学科的讲授,它已经成为实施全英文教育的重要手段之一。全英文教学也是高等教育国际化的重要指标之一[4]。通过调研分析国内外高校特别是石油类高校研究生教学过程存在的问题,我们对岩石力学建设全英文课程的必要性进行了探讨。 一、目前研究生岩石力学课程的问题 (一)教学模式相对单一 由于岩石力学的理论性比较强,学生理解和应用知识的难度大,影响了学习的自觉和主动性,只通过单纯讲授式的方式已不能满足研究型创新人才培养的需求[5-8]。同时岩石力学的理论推导的要求比较高,并和实际工程结合比较紧密,因此仅靠传统的教学讲授方式,不能提高研究生独立自主学习的能力。传统的教学模式过于强调书本知识,不能很好地进行理论与实践相结合,学生的实际运用能力相对较差,学习的兴趣和积极性不高,对教师教授的知识不敢表达自己的看法和意见,批判性能力不高。 (二)教材内容相对落后 随着国内外科技发展和工程投入,包括高铁建设、非常规油气开发、核废料深部处置、可再生能源开采利用等领域,使得岩石力学的理论研究、室内外试验、现场检测和经验积累方面取得了突出的成就[9]。但是,目前岩石力学的研究生教材内容存在落后实际发展的现象,存在理论和现实脱节的情况,教材内容不能很好地反映当今世界先进的技术和经验,使学生们不能接触到先进的科学技术和理念,引用欧美全英文教材或译著类教材已迫在眉睫。 (三)教学对象更加多元 随着高校国际化建设和留学人员数量不断上升,以中国石油大学(北京)为例,一般研究生教学班由本土学生和来自亚、非、欧及拉美洲的留学生混合组成。由于学生的教育背景特别是语言基础会影响到接受能力,以普通话或双语方式的课程教学,已不能满足现有情况的需求[10,11]。 (四)教学语言需求更多 随着国内科技的迅速发展以及本土研究生英文基础的逐步提升,研究生有较好的英文写作和阅读能力,而亟需提升口语和听力的能力。不少研究生在就读期间还要进行国外访问交流等活动,更加需要直接运用英文进行学习和交流。 (五)教师队伍缺乏多元 面对高校生源国际化程度的提高的状况,教师队伍的国际化程度还有待提高,国际学生的文化背景及思维习惯等与本土教师有较大异同。邀请国外岩石力学相关领域专家前来讲学或讲座,也成为提升本土研究生及来华留学生专业水平的迫切需求。 二、采用全英文进行岩石力学课程教学的必要性 (一)采用翻转式课堂教学手段,提升研究生课题研讨能力 在岩石力学研究生课程教学改革方案中,要以学术型人才为目标,对于小班教学规模并且具有本科岩石力学基础的研究生,通过涉及岩石力学的外文资料包括课件、原版书籍或文献等,提出岩石力学的关键概念和问题,鼓励学生结合自身专业侧重方向及工程课题给予自学并研讨,并在课堂上用全英文给予探讨和讲述。 (二)采用全英文教学语言,提升研究生国际化学术能力 在岩石力学课程教学改革方案中,要以国际化学术人才培养为目标,在教授专业知识同时,普及岩石力学专业英语词汇。选取教材可以采用外文原版教材或添加外文辅助教材,以及译著教材作为参考,以此跟进国内外岩石力学的发展。在教学过程中,突出专业词汇的解释并提供给学生外文资料包括文献进行自学参考。 (三)采用全英文教学材料,提升研究生英文阅读和表达能力 首先,全英文教学的实施可以为研究生打下岩石力学专业英语词汇的基础,打下科技英语写作的基础。国际化学术交流是研究生学术活动的重要组成部分,包括查阅国际期刊、出席国际会议、主讲国际会议口头报告或海报、留学交流访问以及接待外国专家等。通过课程讲授发现,大学英语及研究生英语课程,主要不涉及专业英文及科技类专业英文写作,因此对于研究生的专业培养而进行的全英文专业课程教学是充满必要性的。其次,全英文教学中也可实施中英文专业词汇对照,帮助研究生对专业内容的理解认知。专业词汇的定义和表述习惯按照英文更加准确,可以使学生避免直译成中文后误解问题的出现,而对英文词汇构成方式的理解可以使学生对英文类似生词加强理解。 (四)采用全英文教学手段,提升来华留学生的学习效率 随着国内研究生教育国际化影响的提升,来华留学生从事专业学习的数量逐年增加。以我校石油工程专业为例,来华留学生具有较好的英文基础,但中文基础薄弱,通过全英文教学手段使得来华留学的研究生,迅速进入岩石力学课程学习状态,并展开专业学习和研究。 (五)采用全英文教学方式,方便外国专家直接受邀讲课 随着国内高校国际化水平的迅速提升,直接邀请国外专家讲学的做法日臻成熟。以我校石油工程专业为例,邀请美国和欧洲相关石油工程领域的外国专家定期来访,给研究生国际班学生授课,并开展相关研究。 三、采用全英文进行岩石力学教学的可行性 (一)高校教师的英文水平可以胜任全英文教学要求 目前高校教师尤其是青年教师中,具有海外学习经历者占很大的比例,其需要通过英文发表学术成果。因此,这些教师的专业英语能力是全英文教学的重要保证。 (二)岩石力学的教学资源 例如石油工程岩石力学方向有很多国外经典的原版教材或专著,这些教材不仅包含了理论、概念或原理讲述的基础教材,也有反映国际前沿的专著或文献。 (三)高校的国际交流可以为全英文教学提供支持 目前,高校开展邀请国际知名学者前来访问讲学的质量和数量逐年提升,邀请国际岩石力学方向的知名学者为研究生开展学术报告是全英文课程教学改革内容的亮点和点睛之笔。 (四)高校的本土研究生具有较强的英文阅读和写作能力 目前,高校本土研究生一般都具有六级英语水平,其中相当一部分通过雅思、托福或者GRE等国外高级别英文语言水平考试,完全具有直接接受全英文专业教学的能力。 (五)高校的来华留学生具有较强的英文表达和阅读能力 目前,高校来华学习专业的留学生逐年递增,以中国石油大学(北京)石油工程专业为例,来自中亚、南美和非洲的研究生具有较好的专业基础,英文表达和阅读能力强,为开展全英文教学创造了有利条件。 总之,以强调理论与实际结合、国际化学术能力和全英文学习及研讨能力为课程建设的主要目标,需要进一步提升教师全英文教学水平,加强全英文教材建设,完善课程内容和教学方法,最终让研究生在自主学习的理念下掌握课程内容并提高英文水平。通过课程学习,为进一步扩大专业领域国际合作交流,跟踪国外专业领域研究动态和成果奠定坚实的基础。 岩石力学论文:工程硕士岩石力学课程教学改革与实践 摘要:为提高岩石力学课程教学效果和工程硕士培养质量,文章对该课程教学进行了改革探索。主要内容包括:教学方法的改革(重视启发式教学、尝试讨论式教学)、开设自主性实验和布置综合性作业等。通过改革,该课程教学质量明显提高,学生满意度大幅提升。 关键词:岩石力学;教学改革;启发式教学;讨论式教学;自主性实验;综合性作业 岩石力学是石油与天然气工程领域工程硕士的一门专业学位课。课程的任务是:讲授岩石的物理力学性质、岩石的强度理论、岩石的流变理论、地应力及其测量、岩石中流体压力和流动,通过学习使学生能够运用上述理论知识,解决石油工程中遇到的岩力学问题。如测井解释与岩石力学、井壁稳定、水力压裂、油气井生产出砂等[1-2]。 与学术硕士生相比,工程硕士生入学时理论知识水平较低,基础知识较薄弱,力学功底较差。根据国务院学位委员会制定的工程硕士专业学位设置方案,工程硕士应侧重于工程应用能力和解决实际问题能力的培养。 针对工程硕士生的特点,结合岩石力学课程任务,重庆科技学院岩石力学课程教学团队坚持不懈地开展课程教学改革,以提高教学效果和人才培养质量。 一、 教学方法的改革 教学方法主要是指在课堂教学过程中,教师向学生传授知识的技巧和手段。科学的教学方法可以提高学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性和主动性,同时还能强化知识记忆,提高学习效率,起到事半功倍的效果。课程教学团队在课堂教学活动中一直重视讲课的技巧,不断尝试新的教学手段。 (一)重视启发式教学 启发式教学通常根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律,采用启发诱导传授知识,使学生积极主动地学习,它对学生学习能力的培养和智力水平的提高很有帮助[3-4]。工程硕士生力学功底较差,理解能力不强,为更好地完成课程教学,需在讲课中善于运用启发式教学。 启发式教学通过提问,激发学生的求知欲望,通过合理的安排教学内容,引导学生深入学习和思考,增强学习兴趣,变被动学习为主动学习[5]。以下结合教学团队的教学经验,通过展现五个知识点的讲解思路,阐述启发式教学在岩石力学课程教学中的运用。 Mohr-Coulomb强度准度是岩石力学课程的一个重要知识点。在开始讲解时,先提问学生:一个截面的抗剪强度与作用于该面上的正应力是否有关系?有的学生说没有,有的说有;接着教师指出,不同材料抗剪特性不同,有的抗剪强度与正应力没有关系,如钢材;有的则有关系,如岩石。那具体存在什么样的关系呢?随着正应力的增大(受压为正),抗剪强度也增大,准确说两者是一个曲线关系,即满足Mohr准则,但工程中为简单起见,假定两者为线性关系,即Coulomb准则。 在讲解Griffith准则时,先联系前面提到的岩石抗拉抗压强度比值,抗拉强度约为抗压强度的1/10,这是为什么呢?原因在于岩石非均质体,教材第一章节提到过岩石内分布有无数微小裂隙,当岩石受压时,裂隙闭合,当岩石受拉时,裂隙端点产生应力集中,缝端破裂,裂缝扩展。Griffith根据缝端扩展思路,得到Griffith强度准则,最终得到岩石的抗拉强度约为抗压强度的1/8,这与岩石实验结果比较接近。 在讲解岩石蠕变时,先提问学生,一个油气生产井钻到设计深度后是否需要及时固井?结合实际的生产经验,学生们都能回答是;这是为什么呢?如果不及时固井会出现什么情况呢?有些学生回答井孔会发生变形,甚至破坏,这样就引出了岩石蠕变的概念:荷载恒定作用下,变形随时间增大的性质。钻井刚开始发生的是弹性变形,变形较小,但如果不及时固井,井壁岩石会发生蠕变,随时间增大,蠕变越大,最终可能会导致井壁坍塌。 在讲解声发射法测岩石地应力时,先提问学生:在岩石受压实验中,当岩石宏观破坏时是不是听到了一声脆响?学生们都能回答听到了,那在宏观破坏之前岩石内部会不会发出声音?答案是肯定的。教师可告诉学生在宏观破坏之前,岩石内部会出现微观破裂,会向外发射声波,只是由于人耳接收声音的频率和强度有限,无法听到,但可以借助仪器收集到。根据Kaiser的研究,当施加荷载大于岩石先前受到的最大荷载时,发射声波陡然剧烈,因此可以据此确定出岩石在地底受到的地应力大小。 在讲解岩石中的固结问题和有效应力概念时,给出一张图片,图片中是一个装满水的圆筒,筒顶面被一个带小孔的活塞封住,用一根弹簧将活塞下表面支撑在圆筒底面,当活塞上表面突然施加一个竖向力时,提问学生:在施加力的一瞬间,弹簧有没有受力?有的学生没有反应过来,说有受力。这时告诉学生,在施加力的一瞬间,圆筒内的水根本来不及排走,筒内水的体积不变,弹簧变形为零,因此没有受力,竖向力全部由筒内水承担。图片中的弹簧相当于岩石骨架,而筒内水相当于岩石中的孔隙水。参照图片,在岩石受到外界压力的初始阶段,孔隙水来不及排出,孔隙水压等于外界压力,随着孔隙水的逐渐排出,孔隙水压下降,外界压力才部分转由岩石骨架承担,这部分压力才是引起岩石骨架受力变形的真正有效力,称为岩石的有效应力,而随着有效应力的增大,岩石骨架发生沉降变形,即为岩石的固结问题。如此把一个非常专业的问题通过一个形象的图片向学生讲解清楚。 (二)尝试讨论式教学 讨论式教学法是现代教学改革中比较受推崇的一种教学方法,是指教师在分析教学目标的基础上,精心设计某一问题,并指导学生在讨论中各自发表意见,以寻求问题的答案,从而使学生的能力得到锻炼的一种教学方法。讨论式教学把课堂上单纯的教师讲、学生听调整为学生讲、学生听、教师点评,对学生来说是一种更积极的学习方式[6]。 从学生的角度看:讨论式教学法一是可以培养学的表达能力、批判能力、自学能力、合作能力和自我认知能力;二是可以使学生改变保守的学习心态, 体会到分享的快乐;三是可以培养学生的团体意识和合作精神,并促进学生之间的友谊;四是可以加深学生对知识的理解,并能很好地应用所学的知识。从教师的角度看:讨论式教学法一是有利于改善师生之间的关系,使师生关系更融洽,让教师真正成为学生的良师益友;二是有利于教师角色的转变;三是有利于改善课堂气氛,使学生的思维充分活跃起来,从而更好地实现 教学目标[7]。 讨论式教学在国外被普遍采用,国内由于高校扩招,本科生课堂教学人数太多,无法组织每位学生开展讨论,但对研究生教学来说,由于人数少,可以积极尝试讨论式教学法。 在岩石力学课程教学过程中,任课教师在上一节课结束时向学生公布下节课的讨论议题,要求学生预习相关知识内容,写好发言提纲,做好讨论准备;课堂讨论由教师组织,但以学生讨论为中心,教师仅作适当的引导;讨论完后教师再作点评。 针对工程硕士生的特点,讨论议题难度要适当,要保证学生都有参与讨论的机会。在岩石力学课程教学过程中,可选取作为课堂讨论的议题有:岩石的物理力学性质、岩石的蠕变机理和模型、水压致裂法测地应力、油田地应力的预测模型、利用测井资料解释岩石力学参数等。教师根据课程教学进展情况,选取3-4个议题,每个议题的讨论时间控制在30分钟以内,学生讨论的积极性和讨论水平作为课程评分考核的指标之一(占10%)。 在两个年级的教学活动中,通过开展讨论式教学,学生对知识点的掌握更加深入,同时也提高了学生的学习兴趣和语言表达能力。 二、 开设自主性实验 自主性实验是在学生掌握了一定的实验技能后,让其独立设计并完成一个只给出题目的实验。该实验能把动脑和动手有机地结合起来,充分培养学生独立分析问题、解决问题的能力,培养他们的创新意识和创新能力[8-9]。 自主性实验与传统的实验方法有很大的不同。在传统的实验过程中,教师为学生提供了详细的实验讲义,学生只要按照教师的要求正确操作即可,整个实验过程中学生只是一个被动的接受者,这种方法培养出的学生只是在实验的基本技能上得到了训练,很难谈得上具有创新能力和创新思维,这也使得学生的学习劲头不高,参与实验的兴趣不大。而自主性实验的开设,弥补了这种教学方式的不足,它将主动权交给了学生,让学生成为实验的主体,自主性实验没有详细的实验讲义,学生要从查阅有关的资料开始,到确定实验步骤―制定实验方案―完成实验―对实验数据整理分析―得出结论―提交实验报告,这种创造性的工作,为学生提供了一个自由想象和大胆创造的空间,能极大地激发学生的创新欲望。 目前重庆科技学院工程硕士岩石力学课程包含5个共10学时的实验,全部是自主性实验,实验项目有岩石单轴抗压实验、岩石抗拉实验、岩石三轴抗压实验、岩石蠕变实验、声发射测试地应力实验等。每次实验都提前一个星期布置给学生,要求他们自己查阅资料,制定并提交实验方案,交实验室指导教师审查。实验过程也完全是学生自己主导,指导教师只负责仪器安全操作的监督。学生完成实验后,提交实验报告,由实验室指导教师批阅。实验成绩占课程评分考核的20%。 通过开设自主性实验,提高了学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力,培养了学生的创新意识。 三、布置综合性作业 综合性作业是指需要综合运用到不同课程的知识或同一课程的多个知识点的作业。布置综合性作业可以促使学生将多个知识点融会贯通,训练学生综合运用知识解决实际问题的能力。 在岩石力学课程教学过程中,教学团队目前设计了两道综合性作业。作业1:根据某蠕变实验曲线确定岩石的蠕变模型参数。该作业既要用到数据拟合的知识,又要用到岩石蠕变模型的知识。数据拟合时要求采用两种以上的方法,一种是手算,一种是借助于Excel 或其它数据拟合程序。作业2:Matlab编程采用滑动加权最小二乘法拟合地应力。该作业要用到Matlab编程知识、滑动加权最小二乘法知识和地应力场的知识。两次综合性作业成绩共占课程评分考核的10%。更多的综合性作业题目将在后期教学中设计。 四、结语 通过教学方法的改革、开设自主性实验和布置综合性作业,岩石力学课程教学质量得到明显提高,教学满意度调查显示,学生对该课程的教学满意度由改革前的76%提升到92%以上。教学改革没有终点,教学质量的提高只有进行时,岩石力学课程教学团队将坚持改革进取,秉承全心全意为学生的教学宗旨,不断提高应用型高层次人才的培养质量。 岩石力学论文:岩石力学作业题讲解训练与考试题命题方式的改革研究 摘 要:针对岩石力学课程概念理论多,计算量大,习题偏难,学生学习的参考书有限的情况,本文提出了作业题讲解训练和对考试题命题方式进行改革的研究。加强基础知识训练,不搞偏难题目,帮助学生树立学习信心,促进学生构建专业学科知识体系;将题目涉及的公式和基本概念的来龙去脉,借助图解法都一一展现,多数学生能够较快地理解公式和基本原理,教学效果良好。日常训练和命题考试时引入考研试题,既降低了考试压力,又激发了学生斗志,多数学生接受了挑战,提高做题的兴奋点,答题的正确率明显提升。通过习题和考试题训练,岩石力学教学效果和学生对知识的理解有了普遍提高。 关键词:作业题;考试题;考研真题;命题 岩石力学课程包涵的内容多,公式多,并且计算量偏大,知识琐碎,如何学好这门课是许多学生要面对的一大难题。特别是在大一大二阶段学习过理论力学、材料力学的课程后,许多学生对力学有关的课程感到害怕,在心理上已经默认岩石力学又是一门难以跨越的课程,学习的信心随即垮掉。面对这一情况,通过近几年的教学实践,我校着手进行了一系列的尝试和改革,总结了一些经验。 众所周知,岩石力学包涵众多知识点,有基础概念、基本理论,还有较为抽象难以理解的知识点,如岩石的蠕变理论、岩石的强度理论、地下空间围岩应力场计算等内容,着实难倒了一批学生。教学过程中遇到以上知识点,教学速度、学生听课效率明显下降。为改变这一状况,我们采用习题训练和考试命题方式改革方法,来增强学生的学习信心,收到了良好的效果。 一、改变讲题思路,重在落实基本概念和理论 讲解完教程上的习题后,教师应再给学生布置部分类似习题进行训练。多数学生能够通过模仿把题目做出来,但是其中部分学生因为没有理解基本概念和公式,思维灵活性较差,照办照抄例题的思路去解题,结果可想而知。遇到这一情况,教师应改变过去的讲题方式,比如在讲解有关库伦-莫尔强度理论的习题时,许多学生可以靠死记硬背记住此公式,但无法说出具体的道理,也就是没有深入理解,面对这种情况,教师采用深入浅出的办法将涉及此公式的概念和公式一一列举,又进行公式的推导和岩石力学实验现象的讲解。 借助图形记忆法,将微元体力学平衡模型和应力莫尔圆图形进行再次展现,然后逐步推导,通过梳理整个过程,多数学生掌握推导过程,因此许多学生就很快能够理解公式(2),并且能够灵活多样地运用到此类题目的求解中。通过分析学生期末考试的结果发现,这类题目答题效果非常不错。 二、在习题中,掺杂部分重点大学的考研真题,增强学生学习信心 许多重点大学每年岩石力学的考研真题是一个丰富的宝藏,通过挖掘和分析发现,许多题目可以用于日常教学,让学生练习,通过训练,许多学生因为做出部分题目或一个题目的大部分内容,逐渐增强了学习的信心。女同学表现得尤为突出,工科的许多女生普遍感觉力学难学,但她们在背诵基本概念上较占优势,我们在编排题目时,尽量多安排一些概念题和问答题,这样多数女生都能够回答正确,逐渐对岩石力学有了信心,同时也提醒学生,课程知识点是非常深奥的,但只要抓住了多数基础知识,完全能够学会这门课程。 三、在考试中,注重考察基础知识,不追求难题偏题怪题;利用心理暗示作用,激发学生挑战考研真题激情,树立信心 基础知识,特别是基本概念、公式和原理是构成一个学科的基本元素。注重对基础知识的考察,可以促进学生理解概念,帮助学生构建自己的专业知识体系,所以一般考试中的基础知识分值占总分的60%-70%左右。 对于重难点,许多学生反映听不懂,我们采用卸压方式,就是把往年重点大学的部分考研真题展现给学生,暗示学生这是考研真题,难度并不大,你们看后也可以做出来,从而让多数学生逐渐树立起信心。在此基础上,逐渐让学生认识,学习内容虽难,但是考试题目还都是基础知识,但难度大的题目占的分值较少,许多学生认为自己能够做出来最难的考研题目,对于一般的题目会更有信心。其次,暗示学生,考试的题目有可能超过考研的难度,不仅是题量上,还有难度上,暗示的目的是给学生适当的学习压力,另外的主要目的让学生通过考试,明白考研题目的难度比期末考试的小,对于一些学生来说考研更不在话下,这样更加激发了学生学习岩石力学的信心。通过实践教学发现,有许多学生在研究生考试中的岩石力学考试中分数考得非常高。这无疑推动了在习题和考试命题上的教学改革进一步深入。 三、结论 通过作业题训练和考试题命题改革,有效促进了岩石力学课程教学效果,提高了学生的学习兴趣。 通过有针对性的课后习题和课堂习题的训练,学生的学习目的性增强。通过训练,许多学生克服了在听讲理论时开小差、做题时不精力集中的毛病。 在课堂上训练习题时,教师可直接引用一些历年重点高校的考研真题,暗示学生这是某某高校考研真题,这样极大地调动了多数学生的积极性,使他们能够快速进入状态,有的学生认为做出这些考研真题,就能够考上研究生,或者达到研究生的水平,因此格外认真。在部分考试题下面插入题目来源说明,告诉学生这是某高校哪一年的考研题,考后多数学生反映这些题目做得好。 沿袭“题海战术”的传统教学方式,针对难点,将题目涉及的公式的来龙去脉和推导过程都一一展现,借助图解法帮助学生理解和记忆,多数学生听讲之后都能够很好的地理解公式,摒弃了过去靠死记硬背的学习方法,收到了良好的教学效果。 岩石力学论文:数值模拟技术在岩石力学课堂教学中的应用 摘 要:岩石力学是采矿工程专业的主要专业基础课,存在实践性强和理解难度大等特点。将数值模拟技术与多媒体及其他先进的手段结合,应用在岩石力学的课堂教学中,可以激发学生的学习兴趣、加深学生对课程教学内容的理解、扩大学生的专业知识面、促进学生学习方式的转变。从而提高了岩石力学课堂的教学质量。 关键词:数值模拟技术 岩石力学 课堂教学 一、引言 岩石力学作为采矿工程专业的主要专业基础课,横跨工程力学、地质学、数学等学科,是一门应用性较强的学科。课程设置的主要目的是解决在矿山开采过程中所遇到的种种岩石力学问题。在岩石力学教学中,岩石在各种载荷(单轴压缩、单轴拉伸、三轴压缩以及剪切等)作用下的力学性质是一个复杂而重要的基本教学内容,通过对该内容的学习,既要求学生掌握岩石力学的基础理论知识,又要求培养学生良好的分析解决问题的能力。由于该课程的课堂教学与实验教学不可能同步开展,因而学生对岩石的各种力学性质缺乏直观认识,造成了理解上的难度,影响了教学效果。因此,有必要采取先进的教学方法与手段来提高课堂教学效果。作为已在工程实践中得到广泛认可的技术手段,数值模拟技术可作为一种有效的教学辅助工具。 二、数值模拟技术的特点 数值模拟主要是指通过数值计算方法再现已知的力学现象,强调运用数值模拟的结果对实际试验中观测到现象的解释。岩石力学课堂教学中所教授的岩石力学性质正是对已有研究结论的陈述与表达,学生恰恰缺乏对已知力学现象的直观认识,而数值模拟技术能够弥补这方面的不足,数值模拟方法有很多,为此开发出的软件同样很多,本论文采用国际通用的采矿工程专业分析软件―FLAC3D,其具有如下特点: (一)建模的丰富性 网格建模是数值分析软件计算的前提,类似于工程实际中选定研究对象或实验室实验前的试件加工。FLAC3D内置功能强大的网格生成器,有13种基本形状网格,可以快速生成各种复杂的三维网格,这为特定的采矿工程问题的建模提供了便利。 (二)计算的专一性 FLAC3D专为工程力学分析而开发,其内置有12种力学本构模型,能够适应各种力学分析。并且FLAC3D有静力、动力、蠕变、渗流和温度5种计算模式,各模式间可以相互耦合,可以模拟各种复杂的工程力学行为。 (三)表达形式的多样性 FLAC3D具有强大的绘图功能,能够实现各种图形和表格的绘制。通过在瞬态计算或动态计算进行量化监控,从而获得计算过程中的节点、单元的参数,并借助函数关系曲线直观地分析系统的平衡与破坏状态。 (四)操作的互动开放性 FLAC3D几乎是一个全开放的系统,通过其独特的人机交互模式,使用者几乎参与了从建模、参数调试到计算结果输出等的全部过程,因而深刻理解分析的实现过程。如使用者可以在数值实验中进行伺服控制,可以指定边界条件,等等。这与岩石力学实验的过程是相同的,并且可以获得更加丰富的实验数据。 三、教学案例分析 在进行数值模拟技术辅助教学前,应该做好如下准备工作:①明确本次教学目的。教学前需要预先将相关内容先讲授给学生,包括试件的准备、加载条件、数据的获得手段以及数据的分析方法等等。在讲授的过程中给学生留一些问题,让学生带着问题来听课,这样会比学生茫然地听课效果要好;②简要介绍数值模拟技术。这里不是教学重点,可以一带而过;③教学过程中观察的重点。这里需要留一个小作业,要求学生描述数值模拟过程中的各种变化,实际上这可看作是对数值模拟技术辅助教学的后评估,检验教学效果。 岩石力学教学中,岩石在单轴压缩时的变形特征是课程中关于岩石力学性质的第一个内容。这对于学生来说理解较困难,在教学中也是一个难点。下面以岩石在单轴压缩的数值实验为例来说明数值模拟技术在岩石力学课堂教学中的应用。 首先,建立试件模型。图1为在FLAC3D中所建立的试件模型,模型按照教科书的要求标准建模(长度与直径比为2),该模型已被网格化;其次,设定试件的应力边界条件。这里结合讲解岩石在不同荷载条件下的力学特征,加深学生对岩石的力学性质影响因素的认识。具体到本次教学,在试件的垂直方向分级施加载荷,采用国际岩石力学学会建议的加载速率0.5MPa/s;最后,进行数据分析。在数值实验过程中采取轴向应力与应变,实验结束后获得的应力―应变曲线见图2。经比较分析,可以发现,该曲线与岩石在实验室加载所获得的曲线相比,两者无论是曲线的发展过程还是曲线的形态特征都极其地相似,并且这一发展过程能够以动态的形式呈现在学生面前。 四、教学效果 通过在我校采矿工程2012届、2013届这两届学生的教学实践,教学效果如下:①激发了学生的学习兴趣。学生课余时间提问题的积极性明显上升,改变了学生对力学类课程除了计算还是计算的消极印象;②加深了学生对课程教学内容的理解;③扩大了学生的专业知识面。数值模拟技术在课堂的应用拓宽了学生的思路,激发了学生学习数值模拟技术的兴趣,为学生打开了一扇知识大门;④促进了学生学习方式的转变。学生通过这一教学形式,认识到问题解决方式的多样性,提高了解决问题的能力,能够引导和推动学生积极地投身到应用研究型的岩石力学学习。 五、结语 数值模拟技术结合多媒体及其他先进的手段应用在岩石力学课堂教学中,可以在学生缺乏直观认识的情况下,激发学生学习的兴趣,对于加深学生对岩石力学课程相关知识点的理解、推动岩石力学课程的教学将起到重要的作用。但是,数值模拟技术只能是起到辅助教学的作用,它仅仅是展示已知力学现象的作用,并不能完全替代实验教学。因此,学生动手做力学实验还是必须的,只有这样相互对照、验证,才能够加深学生对所学知识的认识,提高教学效果。 岩石力学论文:岩石力学教学中数值实验与工程实践的结合 【摘 要】针对工科院校岩石力学实践教学环节实行困难的问题,本文提出了结合工程实践的数值实验方法。通过分析数值实验方法以及工程实例案例教学方法的优点,得到了将数值实验与工程实践相结合的必要性。通过实例分析,充分说明了与工程实践相结合的数值实验方法的优越性,对工科院校岩石力学的教学具有一定的指导意义。 【关键词】岩石力学;数值实验;工程实践 《岩石力学》或《岩土力学》一门基础课,其目标是培养学生认识及解决现实生活中的工程问题,具有实践意义鲜明的特点。因此历来岩石力学课堂都十分重视实践教学环节。但由于工程实践的复杂性,室内物理模拟实验很难满足实际教学的需要。对此很多学者进行了深入研究[1-3]。唐海[4]等提出:岩体力学教学中需要重视研究型教学。王亮清[5]探讨了如何在教学中引入案例;实践教学方面,岩石力学是一门应用学科,因此实践及实验教学环节非常重要。然而,由于岩石力学应用所涉及的室内实验一般都是高温高压状态,学生动手实验危险程度高,因此,岩石力学实体实验在教学中应用受到很大限制。进入21世纪后,计算机发展迅速,数值仿真技术也应声而起,这给岩石力学的教学带来很大方便。利用计算机模拟,根据理论进行工程实例数值分析[6],甚至对岩体进行数字模拟仿真[8]。利用数值模拟结果,结合多媒体技术动画演示实践分析结果,丰富课堂色彩及效果[7-10]。 本文以石油工程中的压裂模拟为例,详细阐述数值实验与实践结合在岩石力学教学中的应用效果及特点。 1 案例教学的优点 岩石力学作为高校的一门必修课,常与土木,水利、采矿、石油等专业现场有紧密联系。在本科阶段,本质上讲是要学生理解岩石力学基础理论,但更重要的,是要求学生能够联系生产实践,能够将理论应用于实践,解决实践问题。要达到这一目标,一个重要环节就是工程案例教学。通过对工程案例的分析,提高学生动手及设计能力。但若进行现场实验教学,其实习场所、课时分配以及硬件条件等问题都会产生制约。而且对于一些稍微复杂一点的工程案例,实验室内进行物理模型实验很难达到要求,且存在高温高压因素,风险程度高,因此需要寻找先进的教学方法与手段来提高工程案例教学的效果。 2 数值模拟方法的优点 (1)成本低。适当的数值模拟试验,不必准备硬性模拟器材和材料,大大节约成本。(2)教学重点、难点讲解更透彻。可以将模拟分析过程中的理论单独提炼,达到理论和分析效果交相呼应的目的。通过形象的图形演示,使学生理解透彻,并且认识深刻,不易忘记。(3)扩大学生专业知识面,激发学生学习热情与创造力。通过数值模拟实验的实施,学生对数学方法,如有限元方法、数值分析方法等会产生一定兴趣,从而促进了其他学科的教学。(4)安全性好。数值实验不必让学生亲身接触高温高压条件,保障了学生的生命财产安全。(5)可重复性高。岩石力学作为一门实践性学科,由于其处理目标-岩石的本身结构十分复杂,在实验过程中常出现一些不可预知的情况,也不能保证两次实验结果完全一致,这是岩石本身条件使然,不是理论和仪器的影响结果。数值实验就不存在这个问题了,大大方便了教学。 3 水力压裂模拟与工程案例分析 在石油工程领域,由于疏松砂岩结构特点的影响,其对外载应力变化十分敏感;当疏松砂岩储层骨架所承受的地应力发生变化时,其储层物性参数将会随之发生变化。脱砂压裂过程中,诸多因素影响压裂井压后产能。但室内物理模拟很难对这一状态进行模拟,且无法进行单因素规律分析。为此,本文介绍利用数值模拟方法对压裂动态造缝进行模拟,定量研究动态造缝影响下的压后储层物性参数分布规律及压后渗流速度分布规律。 数值实验中,有限元建模过程中采用了以下两点假设:(1)采用平面应变模型;(2)裂缝为对称双翼缝。因此,模型具有对称性,可采用1/4结构建模。其中储层部分物性参数取自胜利油田孤岛某疏松砂岩油藏。 数值实验的一大优点是可以充分进行压后储层物性参数分布规律研究。影响压后储层物性参数分布规律的因素较多,其中既有动态造缝本身的因素,如压裂造缝几何形态、造缝长度、造缝宽度等,也有储层本身的因素,如储层应力敏感性等,压后储层物性参数分布受以上各因素综合影响。关于裂缝形态的影响,如图1,降低井底压力生产也同样会使疏松砂岩外载增加,即生产过程本身的流固耦合作用也会引起储层渗透率降低,在降压生产单独作用下,裂缝周边渗透率最低降到了0.83μm2,相对于原场渗透率降低了16.8%。越靠近裂缝壁面及裂缝尖端处,渗透率受到的影响越剧烈。 压后孔隙度分布规律研究如图2。模拟过程中孔隙度及渗透率等参数均取为有效应力函数,故模拟压后储层孔隙度分布规律与渗透率分布规律类似,不再详述。另外,由于渗透率应力敏感程度明显强于孔隙度应力敏感程度,这也使得造缝影响下的孔隙度变化率明显低于渗透率变化率。压后弹性模量分布规律研究如图3。当仅考虑降压生产时,储层弹性模量最大为3.21GPa,相对于原场弹性模量增加了7%。当考虑动态造缝效应时,近井眼及部分裂缝周边区域弹性模量明显大于3.21GPa,说明上述区域内动态造缝对弹性模量改变发挥了重要影响。 4 结论与建议 分析可知:室内物理模拟实验方法相比,数值实验有其突出的优点:成本低、重复性高、安全性好,后续分析能力强,尤其是工程实践结合紧密。实践证明,岩石力学教学中,尤其在工科院校的岩石力学教学中,充分利用数值模拟技术,可大大提高教学效果。对于那些室内实验不能模拟的复杂工程案例,通过数值模拟方法便可以得到很好的解决,结合多媒体技术,极大提高学生学习兴趣,掌握更多知识点,取得较好的教学效果。 岩石力学论文:提高岩石力学测试成功率 摘 要:岩石力学参数是分析解决油层出砂、套管损坏、井壁稳定建立本构方程的重要参数,也是地震解释、钻速预测、压裂造缝、渗透率评价和产能预测、油层压实与地表下沉等方面的重要基础依据。随着岩石力学测试参数在油田勘探开发中的应用越来越广泛,以及地震勘探技术在油田开发中的应用与发展,岩石力学测试系统作为一种新的研究手段,在科研生产中的作用就显得更为重要。随着高负荷的使用,设备不可避免的出现了老化现象,部分元器件性能不稳定,试验成功率大大下降。 关键词:岩石力学 成功率 设备改造 引言 岩石力学性质分析技术,是利用三轴向岩石力学测试系统强大的测试功能,进行岩石的力学、声学、渗透性、压缩性、蠕变等方面的测试研究技术。在实验室中模拟地下条件,对有代表性的岩石分别研究各种因素对其弹性特征的影响,将大量的实验结果统计归纳,得到经验关系式,即可外推到实际地球物理问题中去,为井间地震解释寻找剩余油分布,提供强有力的理论基础。 1 因素分析 1.1现存状况 通过参考国内外岩石力学测试的文献、同国内外岩石力学测试机构的沟通和常年来的工作经验,我们总结了正常的岩石力学测试系统应具备的两条基本标准: (1)试验过程稳定。要求设备具有较高的稳定性,不能因为设备的原因导致试验终止。 (2)试验精度高,数据输出稳定。 目前的三轴向岩石力学测试系统在使用过程中试验成功率下降主要体现在三方面: (1)设备偶有失控状况发生,失控时所有试验数据显示为“9.999”的错误信息,设备进入“限位状态”。 (2)试验数据波动较大。试验过程中会突然性的出现数据大幅度波动,使得应力-应变曲线的某段急剧上升或者下降,导致图像斜率异常。 (3)试验精度等级不足:试验过程中静止状态时试验数据的百分位数字不停跳动,造成误差范围较大。 1.2要因分析 通过对控制硬件部分、测试硬件部分、及测试校正部分等三个模块的诊断,将影响测试成功率的主要因素排查出来。 1.2.1控制硬件部分:控制器总成稳压电源工作不稳定为要因。 在日常的试验工作中,设备故障具体表现在轴向控制器、围压控制器和孔压控制器所有数据溢出,显示为满量程数据。根据判断,故障的出现是因为控制器总成稳压控制电源工作不稳定造成。每个控制器都有一个限位开关,当电源出现波动,电压超过限位值时,设备就会进入“限位状态”,即试验立即中断。 1.2.2测试硬件部分:径向应变传感器线路严重老化为要因。 测试硬件部分是设备的优秀部件之一,也是试验采集电子信号的最上游设备。传感器外部信号传输线长期浸泡在围压油中,并时常耐受高温,因此老化严重,个别地方存在接触不良的现象。调查发现:径向应变传感器的信号传输线个别地方解除不稳定,影响了试验数据的采集。其他传感器及适配器并不存在严重隐患。 1.2.3测试校正部分:测试校正部分为要因。 测试校正工作完成的好坏直接决定了试验误差的大小。由于设备已经工作了相当长的时间,各组件存在一定的磨损,原本设定的一些校正值在此时未必适应目前设备状况。但是,在未对设备进行大规模的改造前,设备的校正不会导致试验数据发生原则性错误,理论上只会影响试验精度。 2 检修措施 2.1对稳压电源进行改进 控制柜中控制总成稳压电源工作不稳定是影响岩石力学测试系统工作稳定性的最主要原因。我们通过反复对比验证确定了控制总成稳压电源的故障,并采取了相应改进措施。 当设备出现故障时,轴向控制器、围压控制器和孔压控制器三部分同时出现错误数字“9.999”,而三个部件同时出现故障有两种可能性:1.三个控制器每个都单独而且同时出现故障;2.控制器总成出现故障,导致三个控制器同时出现“9.999”的错误数字。我们分析认为,第一种情况出现的概率可以说是微乎其微,最有可能出现故障的是共同连接这三个控制器的部件――控制器总成。 经过长期的观察,我们发现尽管绝大多数时间内,稳压电源能够输出相对稳定的直流电源,但是偶尔出现的电压波动是导致设备出现故障的原因。更换了稳压电源以后,我们又继续跟踪观察了3天,发现图像中再未发现非正常波动。在后面的日常工作中,也未见故障再次发生,实验的成功率得到了极大的保证。 2.2对传感器进行线路更新 经过观察,除径向应变传感器外,其他所有的传感器及适配器均没有发生断裂或老旧的现象。径向应变传感器信号线之所以出现接触不稳定的情况,是因为在安装样品时,信号线反复被弯折,再经过长时间的腐蚀和高温,导致个别地方老化。为了提高设备的稳定性,需要对径向应变传感器进行线路更新。 首先在原先已断开的断口两端之间接一段高质量的新信号线。未避免试验中的弯折导致二次断裂,我们接了一段较长的信号线,并将其固定使其不易被外力扯断。由于线路涉及到防腐蚀耐高温的问题,所以密封材料的选择显得尤其重要。经过反复筛选,我们找到了合适的密封胶套,通过热风机加热后用困扎带将其固定包裹在线路外部,起到绝缘防腐蚀的作用。 以下为此次选择的外部密封材料产品型号及名称:H-200E型200℃耐高温氟橡胶热缩套管。 性能和用途:用改性氟橡胶制造,具有超强的抗压、耐高温、和抗化学品腐蚀等特性。高温状态下,仍可提供可靠的抗酸性物质,抗化学性腐蚀保护。最小完全收缩温度:175℃。特性:在高温、低温状态下均柔软、不裂。 改造后,经过为期3周的观察及使用,发现改造后的线路固定的比较牢固,未发生弯折现象。在日常的生产试验过程中,设备运行稳定,没有再次出现因为信号线接触不良导致的设备运行故障。传感器线路改造顺利完成,设备稳定性得到提高。 2.3提高校正系数的精确性 三轴向岩石力学测试系统有着宽泛的测试范围,它能够模拟7000多米地层深度的应力状态,对各种类型的岩石进行力学测试。但在实际测试过程中,我们经常遇到的是1000~2000米甚至是几百米井深的样品。因此大范围量程的各项校正参数对于小范围的测量显然是不够精确的。为此,我们经过认真的分析研究后认为:在系统的硬件精度保持不变的情况下,通过减小量程范围对系统的各项校正参数重新进行校正,可以大幅度的提高测试精度,满足科研生产的需要。因此,我们开展了以下四个方面的校正工作: 2.3.1校正轴向应变传感器 轴向应变传感出厂时设定的应变范围为0~10%,电压范围为-10V~+10V。也就是当样品发生5mm的变形量时,电压值变化20V。我们首先通过改变控制系统适配器中的放大倍数,将应变范围调整为0~1%,在此基础上对其进行校正,使得样品发生0.5mm变形量的时候,电压值变化20V,因此其测试精度提高了10倍。同时,为了满足不同应变量的测试需要,还分别进行了2%、3%、4%、5%等一系列应变范围的系数校正,得出了不同应变范围下的校正系数。在实际的样品测试过程中,可根据其变形程度选用最接近其范围的校正系数来进行测试,从而提高了测试精度。 2.3.2校正径向应变传感器 与轴向应变传感器的校正原理相同,我们对不同径向应变范围进行了校正,得出了不同径向应变范围下的校正系数,与轴向校正系数配套使用。 2.3.3校正压力效应系数 三轴向岩石力学测试系统的围压(即岩层的水平应力)是通过液压油来加载的,在加载过程中不仅测试样品受到了力,样品周围的应变传感器、应力传感器等测试部件也同样受到了液压油的力。在此力的作用下,这些测试部件的测试参数(主要是应力和应变)也将发生变化,从而影响了测试数据的采集。为解决该问题,系统专门设置了用标准块进行校正的压力效应试验,用以消除由于压力效应引起的系统误差。该系统的围压可达到138MPa,但在实际的测试过程中往往只需要达到10MPa左右或者更小。在长期的实践中我们得知压力效应并非是线性的,系统的压力效应实验是将某一压力范围下测得的数据进行线性回归后与标准块进行比较,从而计算出压力效应系数。对于不同的压力,其线性回归的值是不同的,越接近测试压力所做的压力效应试验所测得的压力效应系数越接近于真实值。因此我们制定了每测一批样品前都要根据实际加载的围压进行一次压力效应试验的措施。用该压力效应系数来完成该批次样品的测试。通过对比发现测试精度可提高2~8倍。 2.3.4校正端帽效应系数 三轴向岩石力学测试系统的轴向力可达142吨,它是通过液压缸来实现加载的。对于向样品传递轴向力的端帽来说,它也存在一个变形的问题,同样也需要校正。为了解决此问题,系统也设置了端帽效应试验。在实际生产过程中经常使用的轴向力是十几吨或者更低,基于压力效应相同的原理,我们也制定了每测一批样品前,先预测所需加载的最大轴向力,进行一次端帽效应试验,用该端帽效应系数进行样品的测试,从而提高了测试精度。 3 总结 针对三轴向岩石力学测试系统高精度、高使用率的特点,需要制定极具针对性的保养及维修制度。出现故障后,针对故障的特点,采取有针对性的排除法则,迅速找到问题所在。这样不但能保障设备运行精度,同时能够延长设备的使用寿命。 岩石力学论文:“岩石力学”试题库与工程案例库建设思路探索 摘要:“岩石力学”课程是高校本科生土木工程专业的优秀课程,学习该课程对学生今后的发展具有重要意义。针对当前“岩石力学”课程存在考核机制不健全和与工程实践脱节严重的突出问题,提出了“岩石力学”试题库和工程案例库的建设思路,并详细介绍了实现的相关措施。通过试题库建设,可以改变传统的教学和考试方式,实现教考分离;基于典型工程案例库,可以真正实现“岩石力学”课程的理论与实践相结合。提出的建设思路对于后续基于试题库和案例库的“岩石力学”教学改革具有重要参考价值。 关键词:岩石力学;试题库;工程案例库;教学质量;教学改革 “岩石力学”在中国矿业大学(以下简称“我校”)2012版本科培养方案中被列为土木工程专业的专业主干课程,其研究对象是各类工程岩体,涉及领域广泛,如边坡工程、地基工程、道路与桥梁工程、隧道工程、港口工程、水利工程、深部矿山工程等,贯穿于工程建设全过程。该课程内容设置丰富,包括岩石的基本物理力学性质及其实验方法、岩体的物理力学性质及岩体强度理论、原岩应力及其测量理论和方法,岩石地下工程、边坡工程和岩石地基工程的设计方法和稳定性分析方法等相关内容。其教学目的在于使学生掌握岩石力学的基本概念、基本原理和基本方法,熟悉岩石力学的基本实验内容与方法,学会运用岩石力学的基本原理分析岩石工程问题,增强其解决实际岩石工程问题的能力。它的任务是为后续课程如隧道工程、软岩支护技术、岩土加固技术等专业课程提供岩石力学基本知识,也为从事岩土科学技术的专门研究奠定必要的理论基础。 为了提高“岩石力学”课程的教学质量,国内许多学者对“岩石力学”课程的教学方法、教学手段和教学模式进行了深入研究,取得了可喜的研究成果。将许多新的教学方法引入“岩石力学”课程教学改革中,如案例教学法、[1]研究型教学法、[2]数值仿真试验教学法,[3]提出了许多新的教学模式,如模块式教学模式、[4]创新教学实践模式。[5]但遗憾的是,目前“岩石力学”课程还没有完备的试题库和工程案例库,这方面的研究在国内还处于空白,这不利于授课质量的提高和教学效果的有效考核,因此,科学、客观、正确地建立“岩石力学”课程的试题库和工程案例库是亟待解决的问题。 一、“岩石力学”课程的重要性及意义 我国是世界上最大的发展中国家,改革开放以来,国民经济大约以每年8%~10%的速度递增。随着国民经济的持续稳定发展,我国的大规模基础建设越来越为世人所瞩目。目前,我国已建或在建的三峡水利枢纽、西气东输、南水北调、西电东送、青藏铁路、越江跨海隧道、深部采矿等工程无不令国际同行惊羡不已,这为我国岩石力学的发展创造了前所未有的良好条件,“岩石力学”与工程在我国已经成为名符其实的朝阳产业。另外,我国岩石工程规模从跨度、长度、高度、深度等方面都有大幅度增加,同时工程地质条件也越趋复杂(高地应力、高地温、高孔隙水压或气压),技术难度空前,新理论、新方法、新技术层出不穷。 从上面的分析可以看出,随着我国能源、交通、环保、国防等事业的发展,复杂而巨大的岩石工程日益增多,这为岩石力学服务的相关学科人才的培养提供了前所未有的机遇与挑战。在工程建设过程中,如果对岩石力学缺乏足够的研究与认识,将造成巨大工程事故,甚至造成灾难性的后果。如最为著名的法国马尔帕塞(Malpasset)拱坝垮坝(导致 421人死亡,财产损失达 300 亿法郎)及意大利瓦依昂(Vajont)工程的大滑坡(摧毁一个小镇与邻近几个村庄,造成约 2500 人死亡)。 中国矿业大学属于国内外知名煤炭高校,面向的对象为深部地下工程。目前我国煤炭开采深度已突破1300m,随着开采深度的加大,工程地质条件越来越复杂,各种工程灾害不断涌现,如岩爆、突水突泥、塌方、大变形等,严重影响了工程的正常建设。实践证明,能否安全经济地进行工程建设,很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程问题。由此可见,通过“岩石力学”课程的学习,掌握岩石力学基本理论和原理,并利用所学知识去解决实际工程问题,对预防工程灾害,减少经济损失和人员伤亡,保障岩石工程的安全建设具有重要现实意义。“岩石力学”课程对于土木工程专业的本科生以后走上工作岗位进行工程设计与施工,具有重要现实意义。因此,必须找到当前课程教学中存在的主要问题,并提出有效的解决思路,才能达到“教好、学好、用好”的目的。 二、“岩石力学”教学中存在的主要问题 “岩石力学”课程具有内容繁杂、理论性强的特点,对于力学功底不是很好的学生较难掌握,容易使学生产生畏难和厌学情绪,致使学生上课睡觉、作业应付的现象严重。根据笔者自己在这门课程授课中的感受和对这门课的理解,并结合学生对这门课的反应,认为目前该课程教学中存在的突出问题主要有以下两点: 1.考核机制不健全 目前“岩石力学”课程采用期末闭卷考试的方式进行考核,但历年考题重复现象严重,缺乏合理的试题库。教师出题主要是通过网络下载很多相同内容的试题,或是局限于几本教学参考书或资料,这样组成的试卷所包含的知识点的分布和比例往往有缺陷,而且所用的时间比较多。有些学得不好的学生甚至能通过网络和搜集历年考试题最终取得较高的考试成绩。另外每年考题变化不大,灵活性差。因此,当前由于缺乏科学合理的试题库,不能有效评价学生掌握知识的能力,无法体现公平性。 2.与工程实践脱节严重 “岩石力学”是一门工程实践性很强的课程,然而受场地、资金和工程条件等因素制约,现在的教学模式主要以书本知识传授为主,缺乏与工程实践的有机结合。学习岩石力学的最终目的是为工程服务,而对于与工程应用紧密结合的章节,如地应力及其测量方法、地下工程维护原则与支护技术等内容,学生在课堂上只能靠课本想象,与工程实践严重脱节,这不符合“岩石力学”理论与实践兼备的课程特点,因此难以激发学生学习的积极性和主动性,更不用提培养学生的创造性。因此,迫切需要建设科学合理的工程案例库,在课堂教学中引入工程案例教学模块,通过最新的工程案例讲解和讨论,提高学生的兴趣,激发其自主学习的热情。 通过建立完备的习题库和典型的工程案例库,一方面,在原有教学基础上,可以增加习题教学和案例教学环节,丰富课堂教学模式,实现启发式教学,从而改变目前教学模式单一的现状,激发学生的兴趣,提高学生主动学习的积极性;另一方面,可以规范课程管理,促进教学改革,实现考教分离,理论与实践紧密结合。 三、“岩石力学”试题库与工程案例库的建设思路 通过建设“岩石力学”课程的精要试题库和典型工程案例库,可以改善当前的教学方法,提高教学质量,有利于不断提升教师的教学水平,提高学生学习的主动性和自觉性。 1.“岩石力学”试题库的建设思路 (1)搜集和整理“岩石力学”习题和试题:对目前国内所使用的“岩石力学”教材,完成课后思考题的解答。搜索、查阅其他院校(如山东科技大学、西南交通大学等)的“岩石力学”试题,特别是对具有代表性、典型性的试题进行收集、整理,并制订标准答案。然后,根据不同的知识点进行分类,形成精要习题集。 (2)根据“岩石力学”教学大纲,明确课程定位,根据教学过程中发现学生学习中的难点,结合课程重点,加强相应习题内容的建设。针对每一章的重点难点,构建相应题型,通过课题提问形式进行课堂讲授,并有针对性地布置习题进行课后复习和预习,实现学生对重点难点的及时掌握和有效巩固。 (3)编题与征题:题目来源初步定为以几个下方面:1)网络收集,查阅一些知名网站进行下载。2)搜集有“岩石力学”丰富教学经验老师的历年考试命题。3)从注册岩土工程师习题集和历年真题中选取。4)从各种教材、习题集中精选试题。5)根据自身授课体会和学生反映的重难点自己编制试题。 (4)命题题型:根据“岩石力学”课程的特点,“岩石力学”试题库的题型主要有以下几种:选择题、判断题、填空题、简答题、计算题、论述题;试题难易程度要适中。 (5)采用相关计算机软件,开发“岩石力学”习题库系统,便于学生网上学习和答题,以引导学生自主学习,进行有效的课前预习和课后复习。同时建立“岩石力学”试题库系统,确保以后出题的过程中能够基本覆盖所有知识点。 2.“岩石力学”工程案例库的建设思路 (1)通过文献、书籍阅读及网络浏览,搜集国内外大型岩石工程案例和典型工程灾害资料,如大型水利工程、长大隧道工程、深部煤矿工程的现场图片及相关资料,并运用岩石力学原理对具体工程及灾害进行深入剖析,形成工程案例库。结合构建的案例库,增设课程案例教学模块,激发学生的学习兴趣,提高学生自主学习和独立思考的能力。 (2)进入工程现场,从现场搜集大量第一手资料,进行归类整理和深入剖析。一方面,通过在平时带领学生实习的过程中或者利用互联网的丰富资源来搜集各种工程图片,增强学生的感官认识;另一方面,结合当前的煤矿工程热点问题,如巷道失稳、冲击地压、突水等问题进行专题讨论和案例讲解分析,实现案例教学和启发式教学,提高学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力。 (3)结合构建的“岩石力学”课程习题库和工程案例库,对目前的“岩石力学”课件进行改进完善。对各章节进行相应习题和案例补充,并对当前几种典型“岩石力学”教材(如贺永年编著、张永兴主编、沈明荣编著等)进行详细阅读,科学编辑,根据学科发展对课程内容进行部分更新和调整,优化课程内容,并充分发挥多媒体的优势,形成一套图文并茂的课件,从而调动学生学习“岩石力学”课程的积极性与主动性,提升课堂教学效果。 四、结语 对于土木类专业的本科生来说,“岩石力学”课程无论对他们的考试、毕业设计和其他专业课学习,还是以后走上工作岗位,进行工程设计与施工,都具有重要意义。进行“岩石力学”课程的试题库和工程案例库建设,对课程考核、教学模式改革和提高课堂授课质量以及实施素质教育等都具有十分重要的现实意义和参考价值。但需要指出的是,对“岩石力学”试题库和工程案例库的建设与维护是一项长期而艰巨的任务,试题库的建设决非是一个简单的试题堆积过程,而是一个艰苦的近乎枯燥的过程;工程案例库也绝不是简单将工程资料拼凑的过程,而需要结合课程教学大纲,进行深入的案例剖析。因此,试题库和案例库的建设需要一个长期的过程,应遵循循序渐进、逐步完善的原则。相信随着计算机技术的不断发展,教学改革的不断深入,将会探索出许多新的更适用的教学模式与教学方法。 岩石力学论文:浅析岩石力学在采矿工程中的应用及问题探讨 摘要:现如今,随着我国国民经济的飞速发展,人们在生产生活之中对于矿物的需求量也在逐渐的增加,现今,物产丰富的中国已经成了世界的采矿业的重头。而采矿工程在社会建设发展中的地位也越来越凸显,成为人们十分热衷的话题。而在具体的采矿工程中离不开对岩石力学的应用,其作为地质学和力学之间的一门边缘学科,其应用已经比较广泛。本文就将对我国岩石力学在非金属矿山采矿工程中的应用进行分析探讨。 关键词:岩石力学;采矿;问题;措施 在矿山的开采中对于岩石力学的应用是非常普遍的,其主要来源于大规模的工程实践。由于采矿工程一般规模比较大、施工条件复杂,不管是地下还是露天的采矿工程,都是以具有地质构造的岩石为对象,这也就决定了岩石力学的问题将贯穿于整个采矿工程的实际。在采矿工程中的岩石力学,主要包括岩石的稳定性以及强度等,它是会随着矿山中岩石内部的结构发生不同的变化。与此同时,因为采矿工程是一个动态的过程,所以在这其中岩石的力学性质会随着矿山工程的进展发生变化,还有就是自然环境也对其有一定的影响。这就决定了在矿山工程中的岩石力学应用手段必须多样化。 1、岩石力学研究的目的和内容 岩石力学研究的目的是对矿区内不同类型岩体的地质结构、岩石组成及其强度和应力的资料给以解释,按岩石力学的要求对矿、岩体进行分类,以便根据其自然崩落性选择合适的开拓方式和采矿方法,从而为制定采矿试验计划和编制采矿设计提出推荐意见。 岩石力学研究的主要内容有:断层和破碎带的位置、形态和相对运动;不同类型岩石及其夹层的抗压、抗张、抗剪强度;微裂隙的类型及系统;区域残余应力的大小、方向和变化;应力释放的方法;在一段时间内岩石的应力集中及其移动的性态,坑内井巷工程不同支护方法的效果;使应力影响减少到最小的井巷工程的位置及方向等等。 2、背景研究 2.1、采矿工程的力学背景 采矿工程的力学背景,主要指的是在推翻原有平衡关系的基础之上建立起新的平衡结构,它具有一定的时代特色。现如今,采矿工程已经打破了以往的规划设计理念和方法。主要表现在:对相关地表下经历数亿年形成的平衡结构的推翻,建立起来一个新的稳定空间,更加的具有平衡性,很好的减少了岩石碎裂现象的发生。也就是说在具体的采矿工程的工作中一定要注意其开采的背景,注重工程的安全性问题,以此来极大地维持好新建的平衡空间的稳定性。 2.2、岩体力学的时代背景 岩体力学不是一门系统的学科,它属于地质学与力学之间的一门边缘学科,但是它却可以帮助施工人员解决一些地质学和力学无法解决的实际问题,现如今我国对于岩石开采量逐年增大,所涉及的规模和复杂程度也不是同日而语,在智能化时代中处理这些规模巨大的岩石问题时必须要采用岩体力学的知识来加以帮助,我国的地质人员经过努力已经在这方面积累下了丰富的经验,虽然说与国际先进水平相比还是有一定差距,但也不可否认我国在这方面所做出的进步,不足之处主要是在于我国在综合实际应用过程中未能将已有的研究成果灵活成功应用到过程实践中去。 3、岩石力学和其他学科在采矿中的结合应用 在采矿工程中对于岩石力学的应用并不是单一化的,而是同其他的一些应用性的基础学科相结合应用的。岩石力学的理论基础是相当广泛的,也就涉及到很多的其他的基础性应用学科。主要有: 3.1、固体力学 固体力学是一门在力学当中形成的比较早且其理论性比较强的分支,固体力学主要是对可变形固体在外界因素作用下对于它内部的质点所产生的各种规律的研究。而在具体的采矿工程中,固体力学的应用主要有材料力学、结构力学以及断裂、损伤力学等等。 3.2、流体力学 流体力学主要是对于流体本身的静止以及运动状态,以及其在运动时的相互作用规律的研究。在这其中对于流体研究最多的就是水和空气。比如说在采矿工程中的地下采矿工程中,主要研究的对象就是地下的水以及瓦斯等矿井气体。而在露天的采矿工程中,主要研究的对象就是当地开采的地质以及相应的自然条件。 3.3、爆炸力学 爆炸力学是研究工作中爆炸的发生情况以及其自身规律,并且做出对爆炸力学效应的合理利用和有效的防护。它主要是从力学的角度来研究爆炸的能量以及急剧转化的过程中产生的各种效应。与此同时,爆炸力学还是流体力学、固体力学以及物理、化学之间的一门交叉学科。 3.4、计算力学 计算力学是综合力学、计算数学和计算机科学的知识,以计算机为工具研究解决力学问题的理论、方法,以及编制软件的学科。从20世纪50年代以来,它在力学的各分支学科和边缘学科中得到了很大的发展,无论是在科学研究还是工程技术中均得到了广泛应用。常见的计算力学方法并已广泛用到数值模拟计算中的有:几何非线性有限元法、热传导和热应力有限元法、材料非线性有限元法、离散元法、无网格法、有限差分法、非连续变形分析等。以计算力学为基础的数值模拟方法在采矿工程中的研究应用也正广泛地开展起来。 4、力学问题与采矿工程的关系 4.1、钻井工作 在具体的采矿工程中,对于钻井的选型,要进行前期的细致检查以及过程中的保养。对于在工程中发生的特殊事故,比如在工程中当采油出现意外、瓦斯发生渗漏的时候等等,就必须应用到力学问题分析对地层致裂和渗流的工作问题。 4.2、矿场环境监测 在具体的采矿工程中,要对采场的地压进行监测,当出现异常情况的时候,及时预警,同时要考查矿石滚动的规律,一次预防意外事故的发生。对采矿区的路段也要进行严密监测,对露天陡坡进行监测,确保其稳定性。 4.3、爆破工作 对于采矿工程中的爆炸问题要特别的关注,努力做好岩爆机制的预防,关注硬岩的非爆炸破碎方法,研究矿岩的粉碎力学和岩石的爆破力学问题。以此保证爆破工作的顺利、安全开展。 4.4、崩落采矿工作 对于崩落采矿工作,要做到:了解岩石的力学性质、岩性、地质因素等工程以及开挖、回采地压等生产因素,注重它们的关联性。岩石力学对崩落采矿具有关键的指导性作用,其主要的应用范围有:应用岩体自身特征,结合地应力对工程进行控制,达到实现崩落采矿的目的。在采矿工程中使用崩落采矿法的决策时,运用力学充分掌握岩体的断层特点,深入研究岩体的可崩性,才能够将比较适合的崩落采矿方案制定出来。 5、岩石力学在采矿工程中应用现状 5.1、对深部开采所带来的灾害预测 要知道对于矿山的深部开采是一件具有一定危险系数的工作,可能会遇见矿震、岩石爆炸等危险,并且这类事故是常有发生的,目前已经有很多国家有过类似的经历,但是目前对于岩爆的预防以及防止工作却没有引起相应的重视,施工队伍对矿山的开采已经越来越深入,所面临的危险也自然越来越大,因此对于这方面必须加以重视,应用岩石力学的相关知识对工程地质进行调查,应力测量以及一些岩石力学实验,通过对能量的聚集和变化的研究去探讨岩爆的发生原理,从而对岩爆进行一定的防治工作。 5.2、矿山地应力场测量 地应力是存在于地质底层中的天然力量,它是引起在岩石开挖过程中原岩应力发生变化的力量,对其进行研究是对于开采方案进行研究的首要前提,对于采矿工程来说,实现必须要了解掌握具体工程中的地应力状况,这样才能对矿山进行合理的总体布置并且选取适当的采矿方法,长期以来,我们所生存的地球已经经历了无数次的构造运动,逐步演变出地球地应力复杂性,要想安全的进行采矿工程,就必须对其进行实地应力测量。 5.3、大型露天矿边坡设计优化 现在我国已经有很多露天矿山开采转为了深凹开采,随着开采难度的越来越大,对于安全性以及稳定性的维护就越来越难,边坡滑移的破坏事故发生日益频繁,这些都严重的威胁到了矿山开采工作的安全性,但是,减少边坡角滑坡事故与增加成本之间却出现了矛盾,对于这种情况,我们就需要经过精确的定量而不只是定性计算并充分考虑岩体条件和地应力的作用,在能够保证安全的前提条件下,尽量的节省成本,保证工程效益。 6、岩石力学在采矿工程中的发展趋势 岩石力学在采矿工程的发展趋势之一就是多学科的相互交叉综合集成。在采矿工程中,很多不确定的因素都会导致工程的安全性下降。所以在以后的工作中综合地质、力学试验以及物理、化学分析等学科知识将是解决该问题的最好途径。其二是多尺度的综合集成,现阶段,随着矿井开采深度的日益加大,采矿工程中的岩石力学问题出现了热、流、固、化多场并存的状况。所以对于多相运动的研究还有待深入,在以后的工作中将会更加的关注多尺度的综合集成问题。 总而言之,采矿工程是一个十分复杂的系统工程,涉及许多不同的专业领域。而运用力学知识完善采矿工程是现如今采矿业的一大要务,但是力学在促进采矿业发展的同时,依旧存在许多不足。这就要求相关的采矿工作人员应该紧密结合采矿工程实践与采矿工程力学关系理论研究,通过完善我国的采矿技术,提高我国的采矿率,以此来有效地降低采矿成本。 岩石力学论文:岩石力学在采矿工程中的应用探讨 摘要:随着经济和科技的不断发展,采矿工程的发展也逐渐引起了人们的高度重视,这其中对岩体力学的探究是颇受人们关注的主要内容之一。通常情况下,所谓的岩体力学,它并不是一项单独的学科,最为正规的划分应该是介于地质学和力学之间,其实质是一门边缘学科。尽管如此,在采矿工程中,岩体力学还是得到了重点的利用和发展。本文从岩体力学的背景及其在采矿工程中的应用等几方面进行了深入的探讨,特别是对深部开采造成的危害性、矿山地应力场的测量以及矿场边坡设计的优化等几项重点内容进行了重点的分析,以此希望可以为以后岩体力学的发展起到一定的积极意义和重要作用。 关键词:岩体力学;采矿工程;背景;应用 众所周知,岩体力学是发展速度很快且应用范围比较广泛的一门学科,诸多的水利工程建设以及铁路工程的建设之中,都会涉及到采矿力学。一般情况下,采矿工程与岩体力学的应用是有着十分密切的关系的,甚至可以说岩体力学的应用已经拓展到采矿工程的方方面面。对岩体力学的研究,一方面要依据和参照经过自然长期演练之后的不同地质类型的岩体,另一方面还要基于在实际的岩石挖掘过程中,根据岩石的体制来制定各种各样的挖掘方案。随着经济的发展,对岩石力学的研究也需要不断的深化和拓展。 一、解析岩体力学的时代背景和发展历程 相对来说,岩体力学不能归类于一门具体的学科,而是介于地质学与力学之间的一门边缘学科,尽管如此,在实际的采矿工程中,岩体力学还是有着其他学科无法替代的重要地位和作用的,也能在很大程度上帮助施工人员解决一些用力学或者地质学都无法解释的相关疑难问题。就目前而言,我国对岩石开采的数量与日俱增,涉及到的工程规模以及复杂程度都是前所未有的。信息化与科技化时代的到来,也使得岩体力学在这些开采项目中应用的越来越广泛。日前,经过不断的研究和发展,国内地质人员对这方面积累的经验还是比较丰富的,尽管和发达国家的国际先进发展水平还是具有一定的差距和界限,但这并不能说明我国在这方面的努力和学习是停滞不前的。然而,发展的同时也不能完全遮掩住不足和欠缺之处,目前国内在这方面的主要缺点之一就是在实际的工程施工之中,没有很好的将研究取得的成果灵活多变的应用到实际的过程实践中。 追溯其岩石力学的起源,其作为一门新兴的学科,尽管在1949年新中国成立之初,是没有任何研究成果可以展示的,但是,新中国建立以后,国内有关部门已经开始将研究的目光投向了岩石力学,与此同时也组织了一批相关人员和科技队伍对其加以分析和探讨,经过长久的刻苦钻研,也是逐渐的小有成绩的,例如,备受瞩目的金山镍矿的采矿工程和成昆线的铁路工程,很大程度上都是建立在对地质力学的研究基础上的,虽然国内在这方面的研究工作与西方发达国家之间存在着一定的差距,但这并不能否认其在我国实际采矿工程之中的作用和成果,这些成绩的取得,也使得我国在国际中占有着自己的重要地位。 二、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用 (一)深部开采造成的危害性分析 众所周知,对矿山的深度开采和挖掘是一项风险系数很高的工程,在实际的施工中,很难保证不遇到矿山震动或者岩石爆炸的情况,正是由于这类事故的发生概率很高,所以绝大多数的国家都出现过这样的灾难。例如,南非国家就曾经历过大型的岩爆,其中心震级已经达到了M5.1级。这样的岩石爆炸,不仅破坏力极强,杀伤力也是极大的,然而,就目前的采矿工程建设安全防范措施来看,对这方面的重视程度还不是很大。随着近年来,施工队伍对矿山的深入挖掘和开采,其带来的危险系数也是逐渐加大的,因此,加强对安全防范方面的认识是很有必要的。岩石力学中的相关知识应用在开采工程中的调查、测量以及一些必要的岩石力学实验之中,它不仅可以依据能量的聚集或者变化而研究出岩爆灾害发生的根本原因及原理所在,还能对这样的灾害起到一定的预防作用。 (二)就矿山地应力场的测量分析 所谓的地应力,其实质就是存储在地质地层中的天然力量,这种力量,也是岩石在挖掘开采过程中促使地质发生变化的主要力量,在进行开采或者挖掘工作之前,对其进行充分的研究和分析是十分有必要的,在实际的采矿工程之中,只有深入的了解和掌握实际施工中的地应力的具体情况,才能对矿山的开采工作做出科学合理的总体布置以及恰当的选取采矿的方法或者挖掘的方案。随着历史进程的不断推进,人类生存的地球已经经历了多次的构造运动,逐渐衍生和发展出来的地球地应力是复杂多变的,要想实现采矿工程的安全施工,加强对其的实地应用力测量是很有必要的。 (三)对矿场边坡设计的优化分析 现如今,我国绝大多数的露天矿山的开采方式都已经朝着深凹开采的方向逐渐转变,随着开采难度的不断加大,如何做好施工建设的安全和稳定工作就显得尤为重要了,由于近年来边坡滑移事故的不断出现,矿山开采工作的安全受到了严重的威胁和挑战,然而,在如何协调好边坡角滑坡事故与工程投入成本之间却出现了一系列的矛盾和问题,鉴于这种情况的出现,在实际的施工中,我们就不应该再继续实行定性计算的方式而是要注重精准的定量,与此同时,还要充分考虑到岩体自身的限制条件以及地应力的作用,并保证在安全施工的条件下,减少不必要的成本投入,更多的增加工程效益。 就目前国内岩石力学的发展形势,我们不难看出,其自身的不断发展和完善已经在实际的采矿工程或者铁路施工中得到了广泛的应用和拓展。但是,我国仍然在其理论学术的研究中投入了大量的时间和精力,尤其是对那些工程条件比较复杂,要求也比较多的大型工程,更需要施工之前提出更加科学合理的解决方案和应对措施,也需要我们注重细节之间存在的安全隐患。在未来的发展进程中,岩石力学在采矿工程中的应用必将会朝着各种学科不断交叉以及多方面的知识结构不断综合的方向迈进,因此,充分的做好应对灾害的措施以及对非线性动力过程进行必要的预测和发展是我国今后矿业开采工作的主要目标。 三、结语 总而言之,随着市场经济和社会科技的不断发展,开创有中国特色的工业化道路是很有必要的,无论是资历尚浅的年轻学者还是经验丰富的专家学者,都在积极的致力于对这方面的研究和探讨,但是,我们在看到岩石力学应用于矿业开采中的优势的同时,也应该看到其自身的不足和缺点,因而在实际的工作中,我们应该不断的克服出现在采矿工程中的地应力或者边坡滑移等相关问题,并积极的研究适应地质力学发展的相关手段和技术,只有这样,我国的采矿事业才能得到更好的发展,国家的工业进程才能取得显著的进步。 岩石力学论文:岩石力学在采矿工程中的研究 【摘要】本文主要从岩石力学概述、采矿工程中岩体力学的特点、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用、力学问题与采矿工程的关系等方面进行了探讨。 【关键词】岩石力学;采矿工程;应用 一、前言 我国岩石力学的研究越来越受到重视,岩石力学在采矿工程中的应用也越来越广泛,本文就该部分内容进行了研究。 二、岩石力学概述 1.岩体力学的时代背景 岩体力学是介于地学与力学两门学科之间的边缘学科,虽然说不是一门系统的学科,但其能解决传统的土力学不能解决的岩石问题,因此它在各种工程的领域都有广泛的应用。随着现阶段的矿山开采的智能化和集成化,处理岩体的问题越来越需要应用岩体力学的问题来完成设计和施工。近几十年来,尽管国内的工程规模和复杂程度的不断加大,我国优秀岩石工作者经过不懈努力,已经累积了在复杂地质条件下修建多种岩石工程的丰富经验。使得岩体力学的研究工作有了飞速的发展。这为笔者对本文的编写提供了丰富的资料。但是从总体上看,与国际先进水平相比,尚有一定的差距。尤其在综合运用研究成果,并将成果转化为生产力产生效益这一方面,尚嫌不足。并且不少岩体力学出来的新科研成果,未能充分应用于工程实践中去,发挥出更大的效益。 2.我国岩体力学的发展历史和现状 在新中国成立前,岩体力学研究基本上属于空白的。尽管我们的祖先们曾创造过世界瞩目的工程建设,如长城和岷江都江堰。但是岩体力学作为一门单独的学科进行研究还是相对起步较晚的。在中华人民共和国成立之后,我国充分发挥社会主义制度的优越性,对岩体力学中的一些前沿课题,在全国范围内组织力量进行了一系列的科技攻关。即便是在期间,岩体力学业的研究工作遭受到极大的干扰,我国的科技人员仍然发挥自强不息的爱国主义精神,在很多的重点水电工程(如葛洲坝,刘家峡)、矿山(工程如金川镍矿)、铁路工程(如成昆线),做出了突出的贡献。并且在总结了一系列的成功的经验与失败的教训后,我国的优秀科研工作者解决了像葛洲坝和三峡坝区以及秦山核电站等重大的岩石施工的建设项目。这些成就都使得岩体力学的研究工作取得了重大成果。 在取得重大的实践成功的基础上,我国在岩体力学的理论的研究进行了系统的的集成。 三、采矿工程中岩体力学的特点 采矿工程多处于地下较深处,而其它地下工程多在距地表较近(几十米)的范围内;对矿山工程,只要求在开采期间不破坏,在采后能维持平衡状态不影响地表安全即可,故其计算精度、安全系数及加固等方面均低于国防、水利工程的标准;矿山地质条件复杂,又受矿床赋存条件限制,故采矿工程的位置选择性不大,同时采掘工作面不断变化,因而采矿工程岩石力学具有复杂性的特点。 在岩体表面或其内部进行任何工程活动,都必须符合安全、经济和正常运营的原则。以露天采矿边坡坡角选择为例,坡角选择过陡,会使边坡不稳定,无法正常采矿作业,坡角选择过缓,又会加大其剥采量,增加其采矿成本。然而,要使岩体工程既安全稳定又经济合理,必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中,准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性,进而从岩体力学观点出发,选择相对优良的工程场址,防止重大事故,为合理的工程设计提供岩体力学依据,是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初,由于岩体工程数量少,规模也小,人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此,岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展,提出了大量的岩体力学问题。由于岩体中具有天然应力、地下水等,并发育有各种结构面,所以它不仅具有弹性、脆性、塑性和流变性,而且还具有非线弹性、非连续性,以及非均质和各向异性等特征。对于这样一种复杂的介质,不仅研究内容非常复杂,而且其研究方法和手段也应与连续介质力学有所不同。 国内外边坡稳定性分析和设计的传统方法是极限平衡法,这是一种静态的确定性分析方法,而实际的边坡状况是岁开采过程不断变化的,是动态的不确定性的;该方法是基于土力学理论提出来的,不能考虑实际的岩体条件,如断层、节理的存在,同时也不考虑地应力。而实际上这些对边坡的稳定性和破坏起控制作用。因而该方法度山坡露天矿设计可能是适用的,但对深凹露天矿设计并不适用。 为了克服传统的极限平衡分析方法的不足,必须采用现代的科学技术,充分考虑地应力的作用和实际的工程岩体条件,通过定量的计算分析,实现边坡设计的优化。具体的试试路线为:采用数值模拟和极限平衡分析相结合的方法,对不同边坡角和边坡设计方案进行定量的计算和分析,在保证安全的前提下,尽可能低提高边坡角,减少剥离量,尽可能地减少生产成本,增加矿石产量和矿山效益。 四、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用 1.深部开采造成的危害性分析 众所周知,对矿山的深度开采和挖掘是一项风险系数很高的工程,在实际的施工中,很难保证不遇到矿山震动或者岩石爆炸的情况,正是由于这类事故的发生概率很高,所以绝大多数的国家都出现过这样的灾难。例如,南非国家就曾经历过大型的岩爆,其中心震级已经达到了M5.1级。这样的岩石爆炸,不仅破坏力极强,杀伤力也是极大的,然而,就目前的采矿工程建设安全防范措施来看,对这方面的重视程度还不是很大。 2.就矿山地应力场的测量分析 所谓的地应力,其实质就是存储在地质地层中的天然力量,这种力量,也是岩石在挖掘开采过程中促使地质发生变化的主要力量,在进行开采或者挖掘工作之前,对其进行充分的研究和分析是十分有必要的,在实际的采矿工程之中,只有深入的了解和掌握实际施工中的地应力的具体情况,才能对矿山的开采工作做出科学合理的总体布置以及恰当的选取采矿的方法或者挖掘的方案。随着历史进程的不断推进,人类生存的地球已经经历了多次的构造运动,逐渐衍生和发展出来的地球地应力是复杂多变的,要想实现采矿工程的安全施工,加强对其的实地应用力测量是很有必要的。 3.矿场边坡设计 现如今,我国绝大多数的露天矿山的开采方式都已经朝着深凹开采的方向逐渐转变,随着开采难度的不断加大,如何做好施工建设的安全和稳定工作就显得尤为重要了,由于近年来边坡滑移事故的不断出现,矿山开采工作的安全受到了严重的威胁和挑战,然而,在如何协调好边坡角滑坡事故与工程投入成本之间却出现了一系列的矛盾和问题,鉴于这种情况的出现,在实际的施工中,我们就不应该再继续实行定性计算的方式而是要注重精准的定量,与此同时,还要充分考虑到岩体自身的限制条件以及地应力的作用,并保证在安全施工的条件下,减少不必要的成本投入,更多的增加工程效益。 五、力学问题与采矿工程的关系 1.钻井工作 在具体的采矿工程中,对于钻井的选型,要进行前期的细致检查以及过程中的保养。对于在工程中发生的特殊事故,比如在工程中当采油出现意外、瓦斯发生渗漏的时候等等,就必须应用到力学问题分析对地层致裂和渗流的工作问题。 2.矿场环境监测 在具体的采矿工程中,要对采场的地压进行监测,当出现异常情况的时候,及时预警,同时要考查矿石滚动的规律,一次预防意外事故的发生。对采矿区的路段也要进行严密监测,对露天陡坡进行监测,确保其稳定性。 3.爆破工作 对于采矿工程中的爆炸问题要特别的关注,努力做好岩爆机制的预防,关注硬岩的非爆炸破碎方法,研究矿岩的粉碎力学和岩石的爆破力学问题。以此保证爆破工作的顺利、安全开展。 4.崩落采矿工作 对于崩落采矿工作,要做到:了解岩石的力学性质、岩性、地质因素等工程以及开挖、回采地压等生产因素,注重它们的关联性。岩石力学对崩落采矿具有关键的指导性作用,其主要的应用范围有:应用岩体自身特征,结合地应力对工程进行控制,达到实现崩落采矿的目的。在采矿工程中使用崩落采矿法的决策时,运用力学充分掌握岩体的断层特点,深入研究岩体的可崩性,才能够将比较适合的崩落采矿方案制定出来。 5.岩石力学在采矿工程中应用现状 要知道对于矿山的深部开采是一件具有一定危险系数的工作,可能会遇见矿震、岩石爆炸等危险,并且这类事故是常有发生的,目前已经有很多国家有过类似的经历,但是目前对于岩爆的预防以及防止工作却没有引起相应的重视,施工队伍对矿山的开采已经越来越深入,所面临的危险也自然越来越大,因此对于这方面必须加以重视,应用岩石力学的相关知识对工程地质进行调查,应力测量以及一些岩石力学实验,通过对能量的聚集和变化的研究去探讨岩爆的发生原理,从而对岩爆进行一定的防治工作。 六、结束语 随着科技的不断进步与发展,加强对岩石力学技术的研究,可以更好的使其指导采矿工程的施工,是非常有现实意义的研究。 岩石力学论文:岩石力学在水利水电工程中的应用 摘要:近年来,在大型水利工程建设中,大量实践的成功经验与失败教训,使得人们逐步认识到岩石力学与工程学科的重要性,岩石力学的重要性凸显出来。在具体的工程项目中,应用岩石流变力学特征、岩石蠕变与工程稳定分析、岩石组分与力学特性等理论研究成果指导工程实践具有很强的现实意义。 关键词:岩石力学;高边坡;地震;线性理论 近年来,岩石力学这门学科有了长足的进步和巨大的发展。人类生活的环境是地球上层的岩石圈,很多活动都离不开以岩石工程为对象的经济建设。水电站的大坝、厂房引水隧洞、矿山巷道等的高速发展都给岩石力学提出了新的要求和课题。因此,岩石力学这门学科在我们水利建设中有着十分广泛的应用。本文介绍岩土本构模型,并将这些模型应用到地震、高边坡等水利工程建设的常见问题中去,来具体阐述岩石力学在水利水电工程中的应用。 一、岩土本构模型及其研究现状 主要的岩土本构模型有线弹性模型、塑性模型、微观结构性模型、内时模型等。主要介绍传统的有线弹性模型和塑性模型。 1、塑性模型 塑性模型是指在应力作用下,不只有弹性应变,还有塑性应变。屈服条件为当材料的某一截面上的剪应力达到一个数值。可以写作 (1)其中,指的材料的内摩擦角,C指的是材料的凝聚力,指的是材料的正应力,方程中的数值都要通过实验来确定。限制条件为 (2)屈服面在为六边形。 2、线性模型 线性模型有各向同性、各向异性弹性模型。举各向同性线性弹性模型为例,由广义胡克定律可得: (3)其中设弹性模量为E,泊松比v,这两个参数都是变量,随条件的变化而变化。 关于岩土本构模型的研究一直十分活跃,从传统的一广义胡克定律、塑性势理论为基础的线弹性模型、塑性模型,又形成了不符合塑性势理论的模型,如双屈服面模型。随着技术的进步,近期发展的新的岩土本构模型主要分为三类: 非线性理论引申至岩土本构模型的研究中。主要由分形几何;突变论、人工神经网络理论[1]。 传统的岩土本构模型是基于宏观的肉眼可查的现象,而如果从土体的损伤这些微观的角度出发,可以把损伤力学理论与结构研究成果相联系,这就是微观结构性模型[2]。 由于近年来大型工程多建造在环境复杂的地质环境中,工程地质中的岩土明显具有各向异性,施工难度加大。所以各向异性本构模型的研究更加深入,特别是迫切需要完善构造在渗流作用影响下的各向异性的本构模型[3]。 二、用岩石力学观点分析地震原因 现在我们所谈论的地震主要是构造地震。构造地震又称断层地震,是地震的一种,由地壳在构造运动中发生形变,当变形超出岩石的承受能力时,岩石就发生了断裂,在构造地震中长期积累的能量得到释放。波及范围大,破坏性很大。世界上百分之90以上的地震、几乎所有破坏性地震于构造地震[3]。 构造地震和岩石力学具有不可分割的联系。构造地震的成因是地壳运动造成的岩石破坏。研究地震归根结底是研究岩石的构造。从地震学研究角度,岩石强度理论主要是采用库伦理论及摩尔库伦理论。 库伦理论:在组合应力状态下,库伦理论表达式为: (1)为剪应力,为正应力,c为粘聚力,为摩擦系数 。对于不同的岩石,由于不同,不同,所以也不尽相同,因此不同的岩石的性质是地震关键。 地震研究中最感兴趣的是岩石的脆性和延性。地震中具有延性的岩石,因其具有较好的延展性,所以变形缓慢,不易发生地震。而脆性岩石则不同,脆性岩石延展度不好,抗剪度低,极易发生破坏。由(1)得,当小时,岩石属脆性且强度低,随着的增加,岩石脆性降低,延展性增强,抗剪强度增强。 由此可见,岩石的发育是发生地震的重要因素。当岩石的发育均匀,且延展性良好时,岩体较稳定,不易发生强震。当岩石的发育不均匀,且多为脆性岩石时,地壳运动很容易破坏岩体,从而引发地震。当然,在实际的地质分布中,岩石的发育错综复杂,所以这也为预测地震增添了极大的难度[4] ,鉴于地壳上的岩性分布远非均匀,可从周围的地质构造和是否存在断层来判断是否发生地震。 总结国内外现场调查和实验研究结果表明,中、细和粉砂是最易发生地震液化的土,因为此类土脆性强,缺乏粘聚力且排水不畅,应尽量避免在这种地质构造中建设大型工程。 岩石力学这门学科与研究地震的诱因及准确预测地震息息相关。随着岩石力学的进步,在未来我们有望更准确的预测地震,从而减少地震带来的危害。 三、水电地下工程的研究方法及进展 水电地下工程包括水电站地下厂房、城市排水工程、海底隧道工程等。因为我国的水能资源主要集中于西南地区,地形地质条件比较复杂,所以一定要在设计施工之前对工程地质环境、岩土发育进行充足的考察。 水电地下工程的研究方法 水电站地下工程由于洞深长,断面大,边墙高,洞室多,导致施工复杂。要研究设计水电站地下工程的开挖,应从以下三个方面进行: 1.岩土环境对施工方案的制约 由于水电站的地下工程多建在山高谷深,势差很大的山区,这决定其必然穿越不同的岩土环境,岩土环境软弱破碎、高地应力突出、大流量渗水都会使施工的安全问题突出。如锦屏二级水电站引水隧洞埋深大、高压大流量涌突水,上流调压井群含H2S气体[5] 。所以应该尽量详细的掌握地质岩土环境资料,谨慎选择施工的方法,避免出现安全隐患,达到最优的施工效果和最安全的施工目标。 2.水电地下工程的施工对环境的影响 水电站地下工程施工量浩大,在施工时应该尽量将对自然、人文环境的影响降到最小。主要要避免开挖对地表建筑的扰动,如使地表地基凹陷、坍塌。同时还要避免对水环境的改变造成的生态失衡,影响当地环境的稳态。为了避免地下工程对环境的不良影响,应该进行全面的现场调查,对构造带的位置、基岩面的高层、基岩和覆盖层的水力学性质进行评价[6]。 3.施工过程中控制土体稳定性 在施工过程中,有很多控制扰动土体稳定性的方法,如改良加固土体,围护与支护,合理选择施工顺序等。 水电地下工程的进展 我国水电地下建筑物的发展趋势为工程规模巨大、地质条件比较复杂、施工进度快。我国水电地下工程的施工技术也取得了长足的进步。我们有先进的管理理念和组织模式;大型高效施工机械为地下工程施工提供了条件保障;打破行业局限,优势互补的格局初步形成;取得了较为丰富的不良地质条件下施工经验。今年来在规模方面取得了一系列的新突破如相继完建的二滩、三峡右岸、龙滩等开挖断面大于500m2的水电站尾水洞工程。 四、水电高边坡的研究方法及进展 高边坡的定义是对于土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30、小于100m的边坡,其边坡高度将对边坡稳定性产生重要影响,其边坡稳定性作用分析和防护加固设计应进行个别或特别设计计算,这些边坡称为高边坡[7]。由于我国水利资源丰富的地区多位于一二级阶梯,这样的地区水流落差大,但同时高山峡谷的高差也很大,所形成的地质构造十分复杂,在水电工程施工过程中高边坡问题广泛存在。高边坡具有很大的安全隐患,如果不谨慎处理,极有可能带来极大的危害。如意大利的瓦伊昂大坝,就是由于拱坝左坝肩紧靠滑坡极不稳定,又缓慢蠕动变成瞬间高速移动[8]。 1.研究水电高边坡应分一下几点进行 判断基本地质条件 高边坡的地质构造往往比较复杂,影响边坡的因素也很多。只是由于这种地质的复杂性,我们才要在选址筑坝时详细研究地质的成因、物质组成、工程特性的覆盖层边坡或滑坡体,还各种复杂结构和构造,甚至涉及高地应力、高地下水位等复杂作用。 根据地质条件评价稳定状态 根据第一步对于基本地质条件信息的搜集,对边坡的稳定性进行评价。要综合考虑边坡施工期、运行期各种作用和边坡岩体、滑坡体物理力学特性的可能变化、边坡失稳的可能影响,提出合理的施工措施。 一旦发生高边坡及时治理 按照“治坡先治水”的治理原则,如控制开挖、预加固、锚喷支护、抗滑桩、混凝土回填等措施灵活且针对性强。 2、我国高边坡的进展 岩石高边坡在我国的分布极为广泛,以西南和西北地区为主[9]。边坡稳定性已成为大型水电站建设中的重点问题,而边坡岩体变形的研究分析是评价高边坡稳定性的关键性问题。我国广大水电建设者在与滑坡灾害作斗争的过程中不断吸取教训,开展科技攻关,是的边坡加固技术不断提高。
建筑工程桩基检测技术探讨:对当前建筑工程桩基检测技术的评析 摘要:随着社会经济以及科学的发展, 桩基检测技术得到了广泛的应用, 其发展前景也比较乐观, 而与之相应的一些桩基检测标准、规范也相继的, 并且施行, 这些都促进了桩基检测技术的规范化。 关键词: 建筑工程 基检测技术 评析 前言 桩基是隐蔽工程,支撑着地面上的构筑物,它是建筑物的基础,其质量优劣直接影响到这些建筑物的安全。在桩基础的施工过程中,桩基检测是一个不可缺少的环节。随着我国城乡建设事业的迅速发展,桩基工程越来越多,因而桩基工程检测技术也就成为一个热门而得到广泛重视。特别是近10 年来,检测领域取得了长足的发展,检测技术更加趋于成熟和先进,有关桩基工程检测的标准、规范相继、施行,使桩基检测工作进一步规范化,对保证工程质量起到了良好的作用。同时,桩基检测技术是比较全面的、系统的以及综合的应用技术,只有根据房屋建筑的实践情况来选择不同的、适合的检测方法,并且使各种方法之间能够相互配合、补充,这样才能够使其在桩基的检测过程中发挥出最大限度的作用以及意义。 一、桩基检测技术阐述 桩基检测是桩基础施工过程中不可缺少的环节。桩基检测整体上可分为直接法(主要有承载力检测和桩身完整性检测)和间接法(指在现场原型试验基础上,并综合工程实践经验和一些理论假设分析,最终得出检测项目结果的检测方法)。其中,桩基的质量最终表现在承载力上,静载试验为最客观的桩基检测方法,但是实际应用中比较难检查大比例质量及承载力;且存在诸如设备大、检测周期长、成本高、无法实现无损检测等缺陷,无法成为桩基础质量全面检测的手段。与静载试验相比,高应变动力测桩虽较轻便,检测周期也缩短,但其抽检仅为2%。低应变动力测桩,检测简便、速度快、成本低廉而不影响施工,检测比例有一定的提高,但还是无法判别桩基的最终质量指标:承载力。由上述可见,桩基检测技术各有其优缺点。文章将进一步分析桩基检测技术各方法的原理及其在实际工程中的质量评价结果。 二、桩基检测技术 1 成孔质量检测 在桩的施工中,成孔质量的好坏直接影响到混凝土浇注后的成桩质量:桩孔的孔径偏小则使整桩的承载能力降低;桩孔上部扩径将导致成桩上部侧阻力增大,而下部侧阻力不能完全发挥;桩孔偏斜则会削弱了基桩承载力的有效发挥;桩底沉渣过厚使得有效桩长减少。因此,成孔质量检测对于控制成桩质量尤为重要。成孔质量检验的内容主要包括桩孔位置、孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度等。 2 桩的承载力的检测 (1) 静荷载试验法。静荷载试验法用于检测基桩承载力静荷载试验法包括基桩竖向和水平承载力检测,工程中多用到竖向静载荷试验。静荷载试验法显著的优点是其受力条件比较接近桩基础的实际受力状况。静载试验主要适用于工程试桩的承载力检测,对于工程桩检测不能做破坏性试验。其检测精度高,相对误差在10%范围内。 (2) 高应变动测法。桩基高应变动检测,就是利用重锤对桩顶进行瞬态冲击,使桩周土产生塑性变形,在桩头实测力和速度的时程曲线,通过应力波理论分析得到桩土体系的有关参数,揭示桩土体系在接近极限阶段时的工作性能,分析桩身质量,确定桩的极限承载力。 3 桩的完整性检测 低应变动测法基桩的低应变动测法就是通过对桩顶施加较低的激振能量,引起桩身及周围土体的微幅振动,同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度,利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析,从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、预估基桩承载力等目的。 (2) 声波透射法声波透射法是利用超声波在混凝土中传播的声学参数,如声速C、频率F、振幅A的变化及波形来分析桩身混凝土的连续性及断层、夹砂、蜂窝等缺陷的大小、位置。 三、桩基检测技术实例应用分析 在某工地进行的基桩比对试验中,共制作了6根人工挖孔混凝土灌注桩,其中1根桩进行承载力检测,5根桩进行桩身完整性检测。桩长6-8m,桩径为800mm;混凝土强度等级为C25。该场地地岩土层自上而下分别为粉质粘土层、粉土层、砾砂层和强风化泥岩层。桩端持力层为强风化泥岩层。本次根据工程实践情况,对桩基进行承载力检测及完整性检测。 1 桩的承载力检测 本次基桩承载力检测主要采用高应变检测及静力载荷试验,在同1根桩首先进行高应变检测,然后再进行静载试验。高应变检测是在桩侧表面,分别对称安装两只变式力传感器与两只加速度计,此时由于锤自由下落锤击桩顶产生的瞬时冲击力,产生了加速度和力信号,再经桩基动测系统放大和转换这一系列的处理环节,信号转变为数字信号传给微机,经由计算机软件处理,屏幕上就会显示出实测波形,再通过FEIPWAPC软件对存储在磁盘上的测试信号用进行曲线拟合分析,最终算出单桩竖向极限承载力的数值。参加这次检测单位有20多家,所提供的检测桩竖向极限承载力介于1470-2500kN之间,检测结果相差太大,所以依据此次检测结果不能判定单桩极限承载力。静力载荷试验反力装置采用配重加载法。试验方法应用慢速维持荷载法进行加载,即逐级加荷载至破坏。根据试验结果该桩的极限承载力为2,300kN。因静力载荷试验相对误差小,检测精度高,其承载力可作为判定依据。 上述检测结果表明,高应变检测所得承载力是不确定的,与静力载荷试验所得承载力相差太大,因此只凭高应变检测所得承载力来判定是不科学的。目前很多工程由于各种原因,只凭高应变检测结果来判定,工程质量是得不到保证的。所以承载力检测应以静力载荷试验为准,如果某些工程不具备静力载荷试验条件而使用高应变法检测时,必须采用其它检测方法与之进行综合判定。如采用钻芯法检测桩的完整性及桩端持力层的性状,用标贯或动探来检测桩端持力层的承载力,并结合场地地质条件来进行综合判定。 2 桩基完整性检测 本次工程实践中应用低应变法检测5根桩。其检测结果曲线如图1。 根据检测结果基本上能判定出较为明显的缺陷位置及性质,1号桩为完整桩,2号桩为断桩,但对3号桩缺陷较小时就很难作出准确的判定,对4号桩及5号桩的缺陷是夹泥、离析还是缩径也难作出准确的判定。再采用钻芯法检测发现3号桩桩底沉渣厚12cm,但在曲线上很难反应出来,4号桩为离析芯样较直观。因此基桩的完整性检测应同时选用两种或多种方法进行检测,这样才能作出准确的判断,才能更有效的保建设工程的质量。 由于每种检测方法各有所局限,所以建议在实际应用情况中,应根据安全、经济、适用原则,对桩身质量(完整性)做出判定时同时选用两种或多种方法进行检测,充分利用这些方法的优点互补不足,尤其是对于那些地质条件复杂、设计等级高、施工质量变异性大的桩基,建议采用直接法进行验证,以提高检测结果的可靠性,使桩基检测质量得到更全面的结果评价。 结束语 工程人员在实际检测的过程中,为了实现对单桩承载力进行进一步的确定,可以把检测对象、检测目的、检测方法的使用范围和特点作为依据,比如静载试验把检测桩基荷载与沉降的关系当作重点。想要对混凝土的强度和桩长等内容进行局部的检测可以使用钻孔取心的方法;检测成孔的孔径、孔深、垂直度和沉渣厚度属于对成孔质量的检测;低变位可以检测桩身是否完整和桩身质量的好坏。所以要科学的对检测方法进行选择,实现多种方法有效搭配,彼此之间起到优势互补的效果。 建筑工程桩基检测技术探讨:浅谈桥梁建筑工程桩基无损检测技术运用 摘要:桥梁的检测是保证桥梁正常使用、进行维修加固的重要依据。桥梁检测的目的在于随时掌握桥梁的技术状况和安全状况。本文对公路桥梁桩基无损检测方法工作原理及及技术应用谈一些看法。 关键词:桥梁,桩基, 无损检测, 应用 一.桩基分类 桥梁桩基按不同方法一股可分为:①按施工方法分为钻入成孔桩,冲击成孔桩,抓掘成孔桩,螺旋成孔桩,人工挖孔桩,沉管成孔桩等:②按其直径大小分大直径,中等直径小直径桩,桥梁常见大直径桩:③按其端部形态分为平底桩和钢底桩等:④按其纵向截面形状分为直身桩,扩底桩,多节桩。竹节桩,表面带螺纹的析,近几年有出现了多支盘挤扩桩,DX桩等:⑤按其承载性分为摩擦桩,端承桩,摩擦端承桩等:⑥按其嘬向受荷条件分为抗压桩和抗拔桩等:⑦按其水平向受倚条件分为主动桩和被动桩等。 二.基桩检测技术 (一)静载荷实验法 单桩怪向承载力的确定在桩基工程中特别熏要。静载荷实验法在检测单桩怪向承载力时虽然是最原始的但也是最可靠的方法。在桩顶旋加荷载。了解荷载施加过程中,桩土问的作用,通过得到P~S曲线的特征确定承载力,判别桩基的施工质量。使用1x104kN级以上的桩基静载设备,最大加载能力2 x104kN。在桥梁桩基工程中。主要使用慢速维持荷载法。由于施工环境恶劣,检测时间长,桩基荷载压力大,费用高,配套工作繁杂,加上桩基设计安全系数高,较难使桩基破坏(即下沉量超限或混凝土破坏),所以较少采用这种方法。特殊项目也有应用。一般按规范抽取l 0%来检测。 (二)高应变检测法 (1)基本原理及检测目的。高应变检测法是一种检测桩基桩身完整性和单桩竖向承载力的方法,该方法是采用锤重达桩身莺量10%以上或单桩竖向承载力1%以的重锤以自由落体击往桩顶,从而获得相关的动力系数。应用规定的程序,进行分析和计算,得到桩身完整性参数和单桩竖向承载力,也称为Case法或Cap.wape法。(2)适用范围。高应变检测法适用于需检测桩身完整性和复核桩基承载力的桩基。(3)优缺点分析。高应变检测法的检测结果集合了低应变检测和静荷载检测。高应变检测的费用比低应变检测高.比静荷载检测低。高应变检测法对于桩基承载力的检测准确度不如静衙载检测,一般误差在10%左右。 (三)低应变动测法 使用小锤敲击桩顶通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号。采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应反演分析实测速度信号和频率信号,判断桩身质量.该检测方法称为低应变动测法。主要检测桩基的完整性。此法主要分两个阶段进行,一是原始数据的野外采集,二是记录检测振动曲线并及时作出初步判断,以确定桩身缺陷性质与位置,完成检测报告。优点:检测速度快,检测简单。检测成果可靠,检测费用低。适用范围:桩长5~50m,桩径 (三)钻芯法 钻芯法适用于检测混凝土灌注桩和水泥土桩的桩长、桩身材料强度,桩底沉渣厚度和桩身完整性,判定或鉴别桩端持力层岩上性状。钻机一般应配备单动双管钻具,钻探混凝上桩时应采用金刚石钻头钻进,保证芯样的采取率和芯样完整性。芯样取出后,应由上而下按回次顺序放进芯样箱中,芯样侧面应清晰地标明回次数、块号、本回次总块数。及时记录孔号、回次数,起止深度、块数、总块数,并拍彩色照片留存,记录芯样质量的初步描述及钻进异常情况。选取代表性芯样进行抗压试验。钻芯法作为一种直接检测方法,是检测成桩质量的有效手段之一,不受场地条件限制,特别适合于大直径桩的检测。当桩长较长时应控制好钻芯孔的垂直度,以免偏离桩身。但当桩本身存在偏斜现象时,钻芯孔较难钻至桩底。钻芯法检测速度慢、费用高。 三、桥梁桩基无损检测技术应用 在桩基检测中,各个检测手段需要配合使用,利用各自的特点和优势,按照实际情况,灵活运用各种方法,才能对桩基进行全面准确的评价。但实际工程中施工单位为赶工期往往是桩基施工完后不及时通知检测单位,而擅自施工上部结构,待桩基检测出来后上部已施工了几层,如果桩基检测不合格,再采取补救的措施,代价是相当大的,桩基施工时一定要重视桩基检测。 (一)常用无损检测方法 声波透射法(CSL):以能量脉冲的方式沿桩身横向传播的波动来检测桩身完整性。低应变法(LST):利用低能量的激振力产生纵向振动或沿桩身纵向传播的波动检测桩身完整性,包括反射波法和振动法。高应变法(HST):利用高能量的冲击力产生沿桩身纵向传播的波动检测基桩承载力和桩身完整性。可分为凯司法和实测曲线拟合法。 (二)技术分析 首先,声波透射法适用于大直径灌注桩,目前许多国家对基桩质量检测采用了这种方法。它的设备使用性能、参数也得到了不断提高和改善,数据分析软件功能研发也得到了极快地发展。但制约它被国内广泛应用的因素是在检测前需预埋声测管,且因准备工作繁锁检测数量不宜过多,无法检测基桩承载力。低应变法虽然目前尚只提供桩身完整性检测指标,但它操作简单,易学易用,可经济、快速、大范围、无损的普检,在公路工程中得以充分地利用。但它的缺点则是检测定性分析,难以达到定量化,且存在一定程度的误判和不确定性,承载力检测尚处于不断完善和研究阶段。高应变法则是以节省人力、物力、财力为目标的快速检测桩基质量方法,虽然它可检测完整性和承载力,但它的检测准确度、可靠 性,尤其是理论体系研究以及必须与静态荷载检测结果比较校验后方可使用等一系列问题使其在检测推广中存在一定的局限性。 (三)技术应用 (1)桩基的承载力的检测。①静荷载试验法。静荷载试验法用于检测基桩承载力静荷载试验法包括基桩竖向和水平承载力检测,工程中多用到竖向静载荷试验。静荷载试验法显著的优点是其受力条件比较接近桩基础的实际受力状况。静载试验主要适用于工程试桩的承载力检测,对于工程桩检测不能做破坏性试验。其检测精度高,相对误差在10%范围内。②高应变动测法(HST)。桩基高应变动检测,就是利用重锤对桩顶进行瞬态冲击,使桩周土产生塑性变形,在桩头实测力和速度的时程曲线,通过应力波理论分析得到桩土体系的有关参数,揭示桩土体系在接近极限阶段时的工作性能,分析桩身质量,确定桩的极限承载力。 (2)桩基的完整性检测。①低应变动测法(LST)。基桩的低应变动测法就是通过对桩顶施加较低的激振能量,引起桩身及周围土体的微幅振动,同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度,利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析,从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、预估基桩承载力等目的。②声波透射法(CSL)。声波透射法是利用超声波在混凝土中传播的声学参数,如声速C、频率F、振幅A 的变化及波形来分析桩身混凝土的连续性及断层、夹砂、蜂窝等缺陷的大小、位置。 结束语:通过上述试验可以看出矿下的原煤经过破碎也可以作为充填材料的骨料,同样,矿下比煤强度高的矸石更容易作为充填材料的骨料,这样就能扩大充填材料的骨料来源,减少大量运输且只经破碎而不用作其它处理。本文重点研究的是胶凝材料而对充填材料的配比研究的较少,使得充填材料的强度较高,若用于工业试验可以进一步降低胶凝材料的用量,使充填体强度满足巷旁充填支护的要求即可。 建筑工程桩基检测技术探讨:关于建筑工程桩基施工与检测技术的论述 摘要:本文主要是论述了工程桩基施工的一般要求以及各种常见的桩基检测技术,以供参考。 关键词:桩基检测;检测技术;验收标准 1.工程桩基检测与施工的一般要求 1.1 测量放线 工程地质勘验完毕后的测量放线,是对桩基位置的定位,所以,放线位置要不受环境干扰,定位允许偏差为:单排桩≤l0mm,群桩≤20mm。放线定位完成后要进行复核。 1.2 桩型的选择 要根据施工场地的土质勘验情况。例如:旋挖成孔灌注桩适用于粉土、砂土、黏性土、回填土及风化岩层;泥浆护壁钻孔灌注桩适用于地下水位以下的回填土、粉土、砂土、黏性土、碎石土及风化岩层;冲孔灌注桩除了用于上述地质情况外,还能适用于穿透旧基础、建筑垃圾填土或大孤石等障碍物;另外还有沉管灌注桩、长螺旋钻孔压灌桩等。 1.3成孔要求 根据设计标准深度采取不同的钻孔设备,控制孔的深度。允许偏差应满足现行国家桩基工程施工验收规范规定; 1.4混凝土配制要求 除了要保证水泥的质量稳定性外,粗骨料可选用卵石或碎石、其粒径不得大于钢筋间距最小净距的1/3,粗骨料最大粒径≤40mm,细骨料尽量选用中砂;混凝土坍落度在18~22cm左右,制成的混凝土具有较好的流动性和保水性,混凝土配好后要尽快灌注。 1.5 桩身检测要求 要对其外观麻面和粘皮、桩身合缝漏浆、局部磕损、表面漏筋、塌落、裂缝、平整度、桩套箍按照国家标准进行检验。桩部位(桩长、直径、端部倾斜、壁厚、弯曲)尺寸符合要求偏差值。 2.建筑工程基桩检测的关键技术 2.1静力试桩检测技术 静力试桩技术是最为可靠的评估标准,是其他桩基检测技术所无法全部替代的。静力试桩技术的优势十分明显,它能够直观的给出检测的结果,检测过程安全可靠,其科学性依据是其最大的优点所在。静力试桩技术主要应用于对基桩承载力的检测,主要涉及到基桩竖向检测与水平承载力检测两种,在建筑工程中,竖向静载荷检测的应用频率略高。这是因为,静力试桩技术的受力条件更加接近桩基础的实际受力情况,并且不会对建筑工程的桩基产生破坏性的影响,检测精度也相对高,相对误差处在可以接受的范围之内。 2.2钻芯检测技术 该技术的实施要借助于钻孔机进行,钻孔机往往要携带100毫米的内径钻头。其工作原理是:首先对被检测的桩基通过抽芯的方式进行取样,完后以所取出的芯样为基础,对桩基的基本情况――包括桩基的长度,桩基的局部缺陷,混凝土的硬度和强度以及桩底的沉渣厚度和持力层的实际情况等――做出进一步分析与判断。通过该技术的运用,能够对灌注桩的桩长和桩身混凝土强度以及桩底沉渣厚度进行有效的检测,并能够对桩端的岩土性状做出准确的判别,并能够因此得到基桩混凝土的质量等级。 2.3低应变检测技术 低应变技术一般应用于钢筋混凝土灌注桩方面以及预应力混凝土桩等,通过该技术对桩基质量进行测试时,对设备的要求相对较低,检测的速度也会更快,还会节省一定的成本低。该项技术的工作原理是:首先要在桩顶面施加低能量的瞬态或者稳态激振,目的在于桩能够在相应的弹性范围内完成弹性振动;然后,将因此产生的应力波向纵向进行传播,最后,通过波动运力与振动理论,对桩身的完整性做出客观的评价。这一技术目的在于对基桩的完整性进行普遍的查找,并以此判定桩身的缺陷程度、位置和能够进行弥补的措施等。 2.4高应变检测技术 高应变检测技术是以打入式预制桩为基础逐步的发展起来的,到现在为止,试打桩与打桩监控已经成为其基本的功能。该技术的主要功能在于对单桩竖向抗压承载力进行判断,看其能够满足设计的需要。与低应变检测技术相比,它也存在着一定的明显的优势。比如,除了使用过程相对简便、方便快捷外,在检测的有效深度方面明显优于低应变技术,尤其在判定桩身水平整合型缝隙以及预制桩接头等缺陷时,高应变技术会对“缺陷”能够产生的影响最初准确的判别,能够得出缺陷程度在多大程度上影响竖向抗压承载力的信息。 2.5声波透射检测技术 该项桩基质量检测技术的工作原理在于:首先要在桩内预埋纵向声测管道,并把超声脉冲发射与接收探头放到声测管中,在管中要添加足够量的清水,使其起到耦合的作用,然后,通过仪器发出周期性的电脉冲,并经由发射探头进行发射,在穿透混凝土之后由接收探头接收,并进一步的将其转换成电信号,最后通过数据处理系统将接收到的信号参数进行综合判断与分析,从而得出混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置等信息和关键指标。 3.桩基检测与施工质量控制措施分析 3.1桩基应承载能力计算和稳定性等验算: 施工前首先要根据桩基的使用功能和受力特征对桩基的竖向承载力和水平承载力、桩身和承台结构承载力、桩基的整体稳定性、抗震承载力等进行计算,还要进行沉降、水平位移的计算,然后根据各项计算指标设计选择桩型。 3.2泥浆护壁成孔灌注桩的质量检测与施工控制 包括泥浆制备中的粘度、密度、含砂率控制,如距孔底50cm 以内的泥浆相对密度应≤1.25,含砂率≤8%,黏度≤28s,对孔深较大的端承型桩用反循环工艺成孔或清孔,或者正循环钻进,反循环清孔;护筒可用4~8mm厚钢板制作,其内径应大于钻头直径10cm,孔底沉渣厚度指标(摩擦型桩≤10cm,端承型桩≤5cm,对抗拔、抗水平力桩≤20cm),大直径桩孔可分级成孔,成孔后孔底沉渣厚度≤10cm。灌注水下砼时要一次连续完成,超灌高度宜为0.8~1.0m。 3.3长螺旋钻孔压灌桩质量检测与施工质量控制 钻机定位后,钻头与桩位点偏差要≤20mm,桩身砼的设计强度等级,确定砼配合比、砼的坍落度宜为180~220mm,粗骨料最大粒径≤30mm,压灌砼应连续进行,桩的充盈系数宜为1.0~1.2,桩顶砼超灌高度≤0.3~0.5m。 3.4沉管灌注桩和内夯沉管灌注桩质量检测与施工质量控制 确保桩质量,桩管、砼预制桩尖或钢桩尖的埋设位置和加工质量符合设计要求,并具有良好的密封性,沉管时要防止断桩,拔管过程中应及时清除粘在管壁上和散落在地面上的砼,灌注砼的坍落度宜为80~100mm。 3.5内夯沉管灌注桩质量检测与施工质量控制 外管与内夯管结合锤击沉管夯压时,内夯管应比外管短100mm,注意外管的密封,桩身砼宜分段灌注,拔管时边压边拔。 3.6灌注桩后注浆质量检测与施工质量控制 灌注桩后注浆工法注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置,并根据土的饱和度、渗透性确定浆液的水灰比,低水灰比的浆液要添加减水剂,在成桩2天后开始注浆,后注浆施工要经常对各项工艺参数进行检查,不符合要求的及时采取补救措施。注浆完成后20 天进行承载力试验。 4.桩基施工验收检验标准 4.1桩位验收 桩位验收要进行中间验收,桩位偏差:1-3 根为100% 桩径,4-16根为1/2 桩径,16 根以上最外边桩为1/3 桩径、中间为1/2 桩径。 4.2承载力 可采用静载荷试验方法,按总数的1% 抽检,与设计最大加载值相比较,不合格的进行整改。 4.3桩身质量 桩身质量包括成桩后质量和桩入土后质量,检查内容包括:倾斜、弯曲、缺损、断裂、承载力不足等,可采用频域或是时域的分析方法,但要注意检测方法的局限性以及管内积水、土塞对探测桩身缺陷形成严重的干扰。 5.结语 工程桩基的设计与施工受到工程地质与水文地质条件、结构类型、使用功能、荷载特征、施工技术条件与环境等影响,工程施工及检测人员要对施工的质量技术要点充分把握,深入施工一线,选择合适的桩基检测方法,进行工程质量的检测与控制,确保工程质量。 建筑工程桩基检测技术探讨:建筑工程桩基检测技术与运用 摘 要:在建筑施工之中,桩基作为一种隐蔽的基础性工程,对地面上的建筑物起着重要的支撑作用。因此,桩基质量的优劣将会对建筑物的安全产生直接的影响。而随着我国工业社会的不断进步,建筑领域得到了前所未有的快速发展,桩基工程也越来越多,如何对桩基工程进行质量检测就成为社会普遍关注的问题。本文以此为视角,对建筑工程桩基检测技术与运用问题进行了系统的研究,旨在通过本文的工作,对我国建筑事业的发展提供一定的可供借鉴的信息。 关键词:桩基检测;检测技术;建筑工程;运用 在我国,桩基检测技术已经发展了几十年的实践,所取得的成果也较为显著,尤其在检测方法的正确使用与检测手段的大范围推广方面,为建筑工程的顺利进行提供了有力的保障。在桩基检测过程中,检测人员能够完成对各种桩基检测方法的合理运用,能够依据理性的思维方式和正确的操作规程进行检测操作,这对桩基检测市场形成了一定的积极导向,是这一领域的管理和监督工作取得了良好的效果[1]。当前,我国桩基检测行领域的总体状况趋于良好,大量的与此相关的专业技术人才充实到了这一领域之中,为该领域提供了良好的智力支持,也为该行业的发展做出了积极的贡献。但是,在这一事实的背后,由于历史和现实的多种原因,不同地区、同一地区的不同施工单位之间对桩基检测的方式、方法、标准等存在一定的差异,对桩基检测的管理也存在不规范的情况。在这种情况下,提升检测人员的水平,规范检测报告,全面的反映桩基特性就成为亟待解决的问题。更为重要的是,在建筑施工之中,桩基作为一种隐蔽的基础性工程,对地面上的建筑物起着重要的支撑作用。因此,桩基质量的优劣将会对建筑物的安全产生直接的影响。而随着我国工业社会的不断进步,建筑领域得到了前所未有的快速发展,桩基工程也越来越多,如何对桩基工程进行质量检测就成为社会普遍关注的问题。本文以此为视角,对建筑工程桩基检测技术与运用问题进行了系统的研究,旨在通过本文的工作,对我国建筑事业的发展提供一定的可供借鉴的信息。 一、建筑工程桩基质量检测的内容 (一)桩的完整性检测 从理论上讲,建筑工程基桩质量检测实际上是对桩顶施加较低的激振能量,从而使桩身和周围的土体产生微幅的振动。与此同时,要通过仪表量测与记录桩顶的振动速度与加速度,并通过波动理论和机械阻抗理论等,对检测的记录结果进行分析和处理,以便完成对检验桩基施工质量的检测,对桩身的完整性做出准确的判断,对基桩承载力给出一个合理的评估值等[2]。当然,在一般情况下,声波在正常混凝土中传播的速度是有限制的,但是,只要声波的播路径恰遇混凝土的缺陷时,声波的传播路径和传播速度就会发生改变。比如,声波会逐渐衰减,声波的传播时间更长――这些参数都能够作为利用超声波判断桩身混凝土质量的依据。 (二)成孔质量和承载力检测 在建筑工程的灌注桩施工过程中,成孔质量的优劣将直接影响混凝土浇注后的成桩质量。这是因为,如果桩孔的孔径偏小会减少成桩的侧摩阻力和桩尖端的承载能力,这样一来,整桩的承载能力就会随之降低;而桩孔上部的扩径还会知识成桩上部的侧阻力明显增加,但是其下部侧阻力却难以得到全面的发挥,当然这也会增加单桩混凝土的浇注量[3];另外,当桩孔偏斜到一定程度时,桩竖向承载受力特性将会产生偏移,这会明显降低基桩的承载力,其效用难以得到有效的发挥。而在桩的承载力方面,它和加荷速率之间的关联十分密切。可是和其他动荷载试验进行比较后发现,它所施加的荷载速率是最接近工程实际的。因此,所得到的试验结果也与实际桩的承载力最为接近。 二、建筑工程基桩检测的关键技术 (一)静力试桩检测技术 在目前情况下,在对桩基的承载力检测中,静力试桩技术是最为可靠的评估标准,是其他桩基检测技术所无法全部替代的。静力试桩技术的优势十分明显,它能够直观的给出检测的结果,检测过程安全可靠,其科学性依据是其最大的优点所在。因此,在建筑工程桩基检测中得到了广泛的应用,也取得了良好的使用效果。静力试桩技术主要应用于对基桩承载力的检测,主要涉及到基桩竖向检测与水平承载力检测两种,在建筑工程中,竖向静载荷检测的应用频率略高。这是因为,静力试桩技术的受力条件更加接近桩基础的实际受力情况,并且不会对建筑工程的桩基产生破坏性的影响,检测精度也相对高,相对误差处在可以接受的范围之内[4]。 (二)钻芯检测技术 该技术的实施要借助于钻孔机进行,钻孔机往往要携带十毫米的内径钻头。其工作原理是:首先对被检测的桩基通过抽芯的方式进行取样,完后以所取出的芯样为基础,对桩基的基本情况――包括桩基的长度,桩基的局部缺陷,混凝土的硬度和强度以及桩底的沉渣厚度和持力层的实际情况等――做出进一步分析与判断[5]。通过该技术的运用,能够对灌注桩的桩长和桩身混凝土强度以及桩底沉渣厚度进行有效的检测,并能够对桩端的岩土性状做出准确的判别,并能够因此得到基桩混凝土的质量等级。 (三)低应变检测技术 低应变技术一般应用于钢筋混凝土灌注桩方面以及预应力混凝土桩等,其优点十分明显,通过该技术对桩基质量进行测试时,对设备的要求相对较低,检测的速度也会更快,还会节省一定的成本低。该项技术的工作原理是:首先要在桩顶面施加低能量的瞬态或者稳态激振,目的在于桩能够在相应的弹性范围内完成弹性振动;然后,将因此产生的应力波向纵向进行传播,最后,通过波动运力与振动理论,对桩身的完整性做出客观的评价。这一技术的作用是十分明显的,目的在于对基桩的完整性进行普遍的查找,并以此判定桩身的缺陷程度、位置和能够进行弥补的措施等。 (四)高应变检测技术 高应变检测技术是以打入式预制桩为基础逐步的发展起来的,到现在为止,试打桩与打桩监控已经成为其基本的功能。该技术的主要功能在于对单桩竖向抗压承载力进行判断,看其能够满足设计的需要。与低应变检测技术相比,它也存在着一定的明显的优势[6]。比如,除了使用过程相对简便、方便快捷外,在检测的有效深度方面明显优于低应变技术,尤其在判定桩身水平整合型缝隙以及预制桩接头等缺陷时,高应变技术会对“缺陷”能够产生的影响最初准确的判别,能够得出缺陷程度在多大程度上影响竖向抗压承载力的信息。 (五)声波透射检测技术 该项桩基质量检测技术的工作原理在于:首先要在桩内预埋纵向声测管道,并把超声脉冲发射与接收探头放到声测管中,在管中要添加足够量的清水,使其起到耦合的作用,然后,通过仪器发出周期性的电脉冲,并经由发射探头进行发射,在穿透混凝土之后由接收探头接收,并进一步的将其转换成电信号,最后通过数据处理系统将接收到的信号参数进行综合判断与分析,从而得出混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置等信息和关键指标[7]。 (六)动力试桩检测技术 该技术的出现是以应力波理论和振动理论为基础的。在具体的建筑工程桩基质量检测的过程中,其特点和优势是十分明显的。主要表现在:(1)而在高应变检测中,凯斯拟合法和波形拟合法会交替使用,当然,两者的过程和所采集的信号是保持一致的,在应用过程中的优势也十分明显――前者能够对检测结果进行及时的分析和处理,并能够对检测对象的数据进行估计和预测;后者则并不需要依靠凯斯阻尼系数进行检测,相反其检测精度却达到了较高的水平,但是从计算过程来讲,要较之于前者来说更加复杂;(2)检测设备相对轻便,在检测的过程中由于不同环节之间的吻合度较高,检测过程更加快速,所产生的费用也相对较低;(3)在检测的过程中,如果使用低能量时的瞬间或者稳定状态激振,将会使得桩基在相应的弹性范围内出现低幅的振动趋势。 三、运用桩基检测技术,提升建筑工程的质量 (一)提高检测人员的业务水平,促进建筑行业健康发展 人是建筑工程领域中的第一要素,因此提高建筑工程检测从业人员的技能和综合素质就显得极为必要。为此,需要对上岗的检测人员进行定期或者不定期的技能培训和职业道德教育,尤其要对相关的负责人进行相关的法律法规知识的普及和相关文件的学习工作,只要这样,才能全面的提升建筑施工企业的质量意识,使其出具的报告更加准确和客观,分析和判断的结果更加符合客观实际。此外,还应该通过现代化的技术手段使桩基质量检测工作时时处于能够被监控的范围之内[8]。比如,通过网络系统对桩基检测的信息进行及时的,保证桩基检测市场处于公开、透明的环境之中,使得检测单位之间的竞争更加有序,这同时也能够促进这一领域能够沿着健康、快速发展的道路不断取得新的进步。 (二)通过规范管理约束桩基检测 在建筑施工的过程中,任何一个环节都应该注重管理工作的重要性,要加强其规范化建设,以《桩基检测工作手册》等相关的操作规程为依据,积极有效的开展业务工作,及时准确的对现场测量情况进行登记和记录,全面的反映桩基检测单位的工作实际,实现动态的管理。在这一过程中,要对其专业水平与道德素质相对较低的检测单位进行必要的约束和业务限制,使桩基检测行业的健康发展得到保障。 (三)构建行之有效的监管管理机制 为了提升建筑工程的质量,首先需要以《建设工程质量管理条例》的有关精神和具体要求为依据,全面的构建和完善建筑工程检测的相关制度,尤其要对桩基质量检测组织与桩基检测工作的管理加以重视。此外,还需要最大限度的完善建筑工程与桩基质量检测相关的法律法规。在政府方面,要建立行政主管部门的监督体系,强化对桩基质量的检测监督与管理,在一些特殊的环节或者对桩基质量要求较高的环节,要体现强制性的执行力度。此外,应该号召和约束建筑工程施工单位,使其能够按照国家现行的规范、规程对桩基进行质量检测,只有达到验收的便准,才准其进行后续的施工。 四、结束语 在当前情况下,建筑工程的桩基检测已经成为一个新兴的行业,对我们的现实生活正产生着积极的重要的影响。尤其是近30年来,我国建筑工程的施工建设取得了前所未有的成绩,一些现代化有效的技术手段逐渐的应用其中,桩基检测技术就是其中的一个大的类别。随着我国经济社会的不断发展进步,桩基检测技术不断应用到了桥梁设计,高层建筑的规划,重型厂房和港口码头的重建以及海上采油平台的施工之中,桩基工程的可靠性正在不断得到强化,相关技术在其中扮演的角色也越来越重要。 建筑工程桩基检测技术探讨:建筑工程桩基检测技术实践与探析 摘要:桩基作为目前工程建设中大量采用的深基础形式,是涉及结构安全的重要组成部分。做好桩基检测工作是工程建设的基础。建筑工程桩基检测技术的正确运用,是建筑工程质量的保证。 关键词:建筑工程 桩基检测 技术 前言 当前的桩基检测行业总体情况良好,许多高素质的科技人才都投身于桩基检测和桩基检测仪器研发生产行列,为该行业的发展做出了贡献。但由于各种原因导致的各地区以及检测单位间的专业水平差异,目前在桩基检测管理上也存在一些不可忽略的问题。 一、桩基检测技术的分类 桩的测试方法分为静载荷试验和动力测桩两大类, 还有抽芯法和静力、动力触探以及埋设传感器法等辅助类方法。目前桩的静载荷试验主要采用锚桩法、堆载平台法、地锚法、锚桩和堆载联合法以及孔底预埋顶压法等。 低应变检测常用应力波反射法(锤击波动法)、声波透射法。按检测部位分, 桩基检测可分为六类: 一是各类桩、墩、桩墙竖向或横向承载力检测, 包括单桩及群桩承裁力检测; 二是墩底持力层承载力及变形性状的检测; 三是各类桩、墩及桩墙结构完整性检测; 四是考虑桩土共同作用或复合地基中桩土荷载分担比的检测,桩体及土体应力应变的检测; 五是施工中对环境影响的检测, 如震动、噪音、土体变形等; 六是特殊条件下或事故处理中的其它检测。 二、检测方法 1 各类桩、墩及桩墙结构完整性检测,一般采用低应变或高应变动力试桩法检测。大直径桩宜采用声波透射法或钻芯法检测。 2 由散体材料桩或低粘结强度桩和土组成的复合地基(碎石桩、石灰桩等),采用静载荷试验也可采用静力触探分别对桩和土进行检测,确定复合地基承载力。 3 由高粘结强度桩和土组成的复合地基(水泥土桩、CFG桩、低标号混凝土桩等),采用静载荷试验检测竖向承载力。单桩承载力的检测同其它刚性桩。 4 复合地基中,桩、土荷载分担比的检测一般采用钢弦或压力盒通过静载荷试验进行测定。也可采用特制的应力传感器测试。 5 施工中由于震动对环境的影响,一般采用质点速度监测系统或加速度监测系统进行测试,也可用地震仪检测。 6 施工中由于挤土效应对环境的影响,用变形传感器(测斜仪)进行监测,也可用沉降变形标配合水平仪,经纬仪检测。 7 施工中噪音的测试可以采用分贝计加以判定。 8 使用阶段桩体应力- 应变的测试,使用钢筋应力计,混凝土应力计或特制的传感器。 9 当桩长大于30m,用其它检测手段难以准确判定桩完整性时,可采用抽芯的方法,抽芯还可以较准确地判断桩体混凝土的强度。也可采用声波透射法进行检测。 三、检测技术实践 建筑基础工程比较常用的一种基桩形式就是灌注桩,这种方法的好处有: 能将上部结构的荷载传递到深层相对稳固的土层或岩层上; (2)使基础和建筑物的沉降以及不均匀沉降降低。灌注桩的施工由成孔和成桩两部分组成,所以对桩基的检测就由原来的变为了成孔质量检测和成桩质量检测两部分。对成桩质量检测进一步划分可分为承载力检测和检测桩身的质量(也就是桩的完整性)。 1 对成孔的质量进行检测 成孔质量的好坏在灌注桩的施工过程中,对混凝土浇注后的成桩质量具有直接的影响:成桩的侧摩阻力、桩尖端的承载力以及整桩的承载力会随着桩孔孔径的减小而有所减小或降低;成桩上部的侧阻力会因为桩孔上部扩径而增大,导致下部侧阻力不能得到很好的发挥,与此同时增加了单桩混凝土的浇注量,使相应的费用增高;所以为了很好的控制成桩的质量,灌注桩在混凝土浇注前,一定要检测成孔的质量。桩孔位置、孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度和泥浆指标都属于成孔质量检测的内容。 (1)桩位偏差检查:桩位偏差,即实际成桩位置偏离设计位置的差值。施工中由于各种因素的影响,如测量放线误差、护身埋设时的偏差、钻机对位不正、钻孔时孔斜造成的偏差、钢筋笼下放时的偏差等,都会造成桩位偏离设计位置。因此,要保证桩位的正确性,首先在施工中就应将每一个环节的偏差控制在最小范围内。桩位应在基桩施工前按设计桩位平面图放样桩的中心位置,施工后对全部桩位进行复测,然后测量该点偏移设计桩位的距离,并按坐标位置分别标在桩位复测平面图上。测量仪器选用精密经纬仪或红外测距仪。 (2)桩孔径、垂直度检测:桩孔径、垂直度检测的方法大致分为:简易法检测,伞形孔径仪检测,声波法检测。工程技术人员在多年的灌注桩施工、检测中,研究总结出了一些简易的孔径、垂直度的检测方法和手段,它们适合于在没有专用孔径、垂直度仪条件下的成孔质量检测。 (3)孔底沉渣厚度检测:钻孔灌注桩在成孔过程中,采用循环泥浆液清洗孔底、护壁和将钻渣携带回到地面。泥浆液携带钻渣的能力与其粘度、胶体率、含砂量等指标有关。桩孔成孔后总有一部分钻渣未带上地面而沉淀于孔底,成孔后至灌注混凝土的间隙过长以及可能产生的孔壁坍塌等也会造成孔底沉淀。因此桩孔在灌注混凝土之前必须对沉渣厚度进行检测,目前测量沉渣厚度的方法大致有测锤法、电阻率法、电容法、声波法等。下面以声波法为例进行简单介绍。声波法:就是测头向桩底发射声波,当声波遇到沉渣表面时,一部分声波被反射回来被测头接收,另一部分声波穿过沉渣继续向孔底传播,当遇到孔底持力层原状土后,声波再次被反射回来。 2 对桩的承载力进行检测 静荷载试验法、高应变动测桩法和静动法是当前国内检测桩的承载力的主要方法。静载试验桩基静载试验就是将竖向压力、竖向上拔力或水平推力逐渐地施加于桩顶,对桩顶随时间产生的沉降、上拔位移或者水平位移进行仔细的观测,达到确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力、单桩水平承载力的目的的试验方针。它具有以下优缺点: (1)进一步的确定单桩极限承载力的直观性和可靠性; 能成为动测结果是否准确的判定依据; (3)延长试验所需的时间; 使费用增加; (5)使抽检数量具有局限性; (6)现场的环境对其影响较大; (7)很难作业于深基坑内。 3 桩的完整性检测 目前,用于桩身的完整性检测方法主要有:低应变动力试桩法、声波透射法、钻孔取芯法等。低应变法是指采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振,实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线,通过波动理论分析或频域分析,对桩的完整性进行判定的方法。机械阻抗法就是低应变法的一种:在基桩检测中,机械阻抗法是通过测定施加于基桩的激励信号和庄在该激励下产生的动态响应来识别桩的动力特性。由于桩的动力特性与桩身完整性和桩—土体系相互作用的特性密切相关,通过对桩的动态特性的分析计算,可估计桩身混凝土的缺陷类型及其在桩身中的部位。具有现场测试简便、快捷、抽检面广、经济实用的优势。缺点是利用波形特征判别桩身缺陷存在多解,只做定性不做定量判断,而且不同桩身缺陷往往难以区分,通常要求检测人员具有丰富的实践经验。 结束语 桩基检测技术在国内经过几十年的发展,已经取得了一系列成果,更多的则表现在正确的检测方法和手段已得到推广和贯彻,表现在测试人员对于各种桩 基检测方法的合理运用和理性思维,以及各级行业主管对桩基检测市场的正确导向与管理。
随着医学模式的转变和高等护理教育的发展,社会对护士的素质要求越来越高。护理不仅是一门知识技术型专业,也是一门人文学科。护理教育的目标不仅要求护生具备扎实的专业知识精湛的护理技术,而且还要有高尚的职业道德健康的心理和良好的沟通能力。在强调“坚持育人为本,实现人的全面发展”这一教育工作主题的今天[1-2],当代德育教育提出了人本德育的概念。人本德育指的是德育应该以人为本,应以对人的深刻理解和研究为出发点,在德育过程中贯彻人本理念和人性关怀,最终的目的是促进人的德性发展,培养具有现代道德的人[3]。护理人文关怀教育属于一种特殊的专业德育,在护理人文关怀教育中应当贯彻人本理念和人性关怀,最终目标是促进护士人文关怀品质的发展。护理技能综合实训是护生实习前以临床真实情景为依托综合了内、外、妇、儿、护基知识的一门课程。本课程教学目标为培养学生的人文关怀能力及临床思维能力,比较适合探索应用人本德育教学理念。本研究在护理技能综合实训课程教学中引入人本德育教育理念,现报道如下。 1对象与方法 1.1研究对象 随机抽取珠海市卫生学校(以下简称“学校”)2016级3年制中职护理专业二年级两个班的护生为研究对象,共110人,女98人,男12人,年龄16~18岁。A班共55人设为对照组,B班共55人设为试验组。两组护生在男女比例、入学成绩、年龄等方面具有可比性(P 0.05)。笔者同时担任两个班的教学工作。 1.2研究方法 1.2.1对照组 采用传统的教学理念教学。护理技能综合实训课程在二年级第2学期开设,按照传统教学方式进行。理论讲授后,学生分组进行情景模拟,重点练习单项操作,实践学时共60学时。 1.2.2试验组 应用人本德育理念教学。以小组教学的形式,以案例展示结合情景探讨为导向学习课程内容,将人本德育教学理念贯穿于教学过程中。教师充分了解学生的心理需求,有针对性地设计教学,让学生参与教学的全过程。在教学过程中采用案例分析、情景模拟和叙事教学等多种教学方法[4],鼓励学生自主参与教学活动,体现以学生为本的教学。授课全程在护理实训室或模拟病房完成。首先,模拟临床“护理查房或教学查房”的工作情境,运用护理程序的思维模式引导学生进行案例分析活动,对相关护理技能的重点或难点进行操作演示,同时引导学生学会换位思考,例如:项目一阑尾炎患者的护理,会邀请一位阑尾炎患者分享患病经历及心理变化,让学生学会如何与患者沟通,了解切实可行的人文关怀方法;项目四一位51岁患食管癌的女性农民,教师会引导学生思考她的社会背景、可能的心理状态、目前最大的问题,在为其进行术前准备时,应该如何跟其沟通等;项目七一位31岁喝农药自杀的男性,教师会引导学生思考如何做好抢救后患者的心理护理工作等;讲授时间控制在30min以内,剩余大部分时间交还给学生。将学生分成8个小组,按照教材所设计的工作情景与任务,分别扮演护士、患者、家属、护士长、医生等角色,通过角色扮演,进行护理技能综合实训。在实训过程中,由2名护理专业教师及时巡查指导和纠正。最后,随机抽选一组进行展示并邀请表演者发表角色扮演时自己对角色的理解。教师对学生各种感受采取接纳态度,允许学生犯错,通过其他学生的评价逐步改进提高。同时,教师需注意与学生建立平等和谐的师生关系,让学生感受到教师的关心与爱护。 1.3评价方法 教学结束后,从学生学习感受、学习成绩及人文关怀能力等方面进行评价。 1.3.1学习感受 自编问卷进行调查,调查学生对本门课程的积极性及学习感受,共发放问卷110份,回收110份,有效率为100%。 1.3.2学习成绩 由每个小组的组长组成学生评委,2位护理教师组成教师评委,对学生在课堂及期中、期末的表现进行综合评价。其中,学生评分占40%,教师评分占60%。评价内容包括团队合作、案例分析、技能操作、护患沟通、行为表现、学习心得等。 1.3.3人文关怀能力 研究工具采用郭瑜洁研制的护士人文关怀品质测评量表[5],共44个条目。其中,10个条目测试关怀理念,11个条目测试关怀知识,14个条目测试关怀能力,9个条目测试关怀感知。量表采取Likert5级评分法。其中,“完全同意”计5分,“同意”计4分,“中立”计3分,“不赞成”计2分,“完全不同意”计1分。量表总分在44~220分,分值越高,代表关怀品质越高。该量表内部一致性系数为0.914,各维度的系数在0.712~0.755,内容效度指数(CVI)为0.82。受试者根据自己的实际情况进行填写。 1.4统计学方法 采用SPSS23.0统计软件包进行数据录入和统计分析,计量资料采用均数±标准差(x±s)进行描述,组间比较采用t检验。 2结果 结果显示(表1),试验组对本门课感兴趣的人数明显多于对照组,差异有统计学意义(P 0.05)。结果显示(表2),在期中、期末成绩方面,试验组均优于对照组,差异有统计学意义(均P 0.05)。在人文关怀品质总分方面,干预前试验组和对照组比较,差异无统计学意义(P 0.05)。干预后,试验组总分明显高于对照组,差异有统计学意义(P 0.05)。从人文关怀理念、人文关怀知识、人文关怀能力和人文关怀感知四个方面,干预前试验组和对照组比较,差异均无统计学意义(均P 0.05),干预后试验组总分明显高于对照组,差异均有统计学意义(均P 0.05)。 3讨论 3.1人本德育理念指导的教学效果 3.1.1人本德育教育理念可提高护生的学习兴趣和学习效果 研究结果显示,在学习兴趣方面,试验组对本门课感兴趣人数多于对照组,差异有统计学意义(P 0.05)。传统教学多关注护生操作技能的熟练程度,为了完成繁重的教学任务,“满堂灌”的现象屡见不鲜,往往忽视对护生学习兴趣和主动性的培养。人本德育教学理念则打破了传统教学观念,以护生的德育为中心,通过实际临床案例,结合患者自述、家属心路历程、疾病相关视频等,让护生学会换位思考,从患者角度出发,体验患者疾苦,从而实施切实可行的人文关怀。在此过程中,加强了护生的临床思维综合能力。期中和期末成绩分析结果显示,试验组的成绩均明显优于对照组,差异有统计学意义(P 0.05)。说明护生的学习兴趣和积极性调动起来后,学习成绩也会随之提高,学生学起来也比较轻松。在调查中,有学生对本门课的评价是“有趣”“实用”。 3.1.2人本德育教育理念可提高护生的人际交往和团队协作能力 本门课前30min内,教师引导学生对临床案例进行分析后,护生即以小组为单位进行情景模拟,小组需要自行协商医生、护士、家属等的扮演人选,在练习过程中不断通过协商、沟通甚至辩论来消除分歧达成一致,共同解决问题,协作完成学习任务。例如:在项目八孕产妇护理中,需要护生分别扮演孕妇、丈夫、婆婆等角色,且要自行设定家庭氛围,同时要求医生及护士能与不同家庭有效沟通。小组成员通过协商、反复琢磨、回忆身边经历等,最终达成一致,取得非常好的表演效果。孕妇表演者分享对角色理解时,说到“没想到孕妇这么辛苦。一节课扮演下来,我腰都快断了,太辛苦了!”护生在学习过程中学会了求同存异,提高了处理人际关系的能力和团队协作能力。同时,教师积极参与学生讨论,真实面对护生,通过自我呈现去影响护生,让护生愿意亲近自己,建立“融洽型”的人际关系。有Meta分析结果显示,教师的角色模范对护生人文关怀能力的培养起着至关重要的作用[6]。 3.1.3人本德育教育理念可提高护生的人文关怀 品质人本德育以情感作为教学基本动力,促进人的德性发展,培养具有现代道德的人。研究结果显示,干预后试验组人文关怀品质总分及4个维度得分均优于对照组,差异有统计学意义(P 0.05)。可能与下列因素有关:一方面,护生即将进入临床,本课程提供多个临床案例且给护生更多机会接触临床的机会,使得护生责任意识越来越强,关爱他人的信念越来越坚定,增加了护生对护士价值的认可,有利于培养护生人文关怀品质。另一方面,护生在课堂中体验关怀者角色时,也充分体验到作为护士的成就感和道德感并具备了感恩之心,在体验患者角色时,真切体会到患者的境况和痛苦,从而学会倾听的方法与技巧,学会如何与患者有效沟通。第三,教师在教学过程中不断鼓励护生表达,因势利导,引导护生在理解和耐心的基础上准确表达情感关怀,使得护生的关怀能力迅速成长。 3.2人本德育教育理念应用需具备的条件 人本德育教育理念的应用需要教师改变教学观念,在教学中允许护生表达不同观点,即使是片面的错误的,教师也要尊重学生的观点,建立“平等型”师生关系。人本德育教育理念的应用需要教师改变教学方法,人本德育以满足学习者的动机和兴趣为中心,给学生以更多的自由和自主的机会,让学生拥有自由全面成长的空间。因此,要改变传统的“填鸭式”教学,使用以学生为主体的启发式、以问题为中心、中心讨论、角色扮演等教学方法。为了让护生对人文关怀有更深的理解,提倡增加护生的见习时数,因见习可让护生直接与患者接触,有利于护生情感护理、换位思考等能力的培养。 参考文献 [1]杨黎,刘化侠,苏爱华.人本主义教育理念在《护士人文修养》课程教学中的应用[J].护理研究,2016,30(3A):854-857. [2]袁贵仁.坚定不移走中国特色社会主义教育发展道路[J].求是,2012(12):3-6. [3]袁本新,王丽荣.人本德育论[M].北京:人民出版社,2008. [4]蔡琴,方军,宗薇,等.运用叙事教学法对精神科护生进行人文关怀教育的探讨[J].护士进修杂志,2016,31(1):61-63. [5]郭瑜洁,姜安丽,叶旭春,等.护理人文关怀教学模式的应用效果研究[J].复旦教育论坛,2014,12(2):109-112. 作者:李晓敏 单位:珠海市卫生学校
1引言 现如今公路工程施工质量管理当中,公路工程施工试验检测工作是保证公路工程质量的重要环节,也是评价工程是否达到预期假设效果的重要措施。其主要的实验检测内容是对公路工程施工项目的每个环节当中可能存在的问题进行相关的分析,要以改进工程当中所存在的不足之处为原则,从而去保证公路工程施工的建设质量。简单来说,有效的公路工程试验检测数据,不仅能够优化公路施工质量,还能为公路整体养护水平的提高提供相应的支持。 2公路工程试验检测存在的问题 2.1试验检测工作流于形式 众所周知,公路工程建设的特点是工程量大,且分布形状呈线性,工程长度太大,由此可见,一个工程队是无法在规定时间内完成如此庞大的工程的,也就出现了多家施工单位共同完成一个工程的现象,这样一来,在实际施工中就会有施工单位存在侥幸心理,忽视本身所负责的施工段的施工流程与检验工作,使试验检测工作流于形式,导致建筑出现质量问题。 2.2对试验检测工作重视不够 就目前来看,为响应经济发展要求,我国的公路工程建设数量与日俱增,可谓是处于行业发展的高峰期,这个阶段对于施工单位来说是一个不小的挑战,不仅存在工期问题,最主要的还是施工质量,现在有部分施工单位为了在规定时间内完成施工会侧重于把控施工人员,使其能够更加迅速的进行施工,人们只注重速度,从而忽视了施工后期的检验测试工作,如此一来,检验工作无法正常运行,即使能够在规定时间内完成工作,缺乏了检验也会使施工质量大打折扣,甚至影响到施工质量评价的真实度。 2.3试验检测的方法不科学 在公路检验过程中,科学合理的检验技术是最后检验结果的重要保障,但是有些检测方法并不科学,有待完善,就公路试验检测工作的发展现状来看,此项工作比较复杂,因为在施工过程中会出现各种情况,如此一来,检测对象也就存在多变性,所用到的检测技术也就不尽相同,这对检验人员来说是一项巨大的挑战,他们必须要做好充分的准备,熟练的掌握每一项检测技巧,保证检验工作能够达到其预期效果。我们也从实际情况上对当前检验工作有一个深入的认识,发现了其中的一些弊端,其一,检验不全面,只对一部分样品进行检验;其二,操作方式过于简单,测量数据不够精确、全面,导致工程存在质量隐患,这一点在路基土方工程中有所体现,如果工程量大,就会多次进行击实试验,这样一来,难免会出现不按照规定流程检验的行为,由此导致数据与实际不符,影响到工程质量。除此之外,检验工作还在数据计算上存在方式单一的问题,这会造成数据分析不精确,影响到施工进度与质量,所以想要做好检验工作一定要晚上检验方式,使其更加科学、合理。 2.4试验检测的人员素质低 在任何工作中,“人”都是先行者,起主导作用,而检验工作是具备一定技术性的工作,所以说检验人员是否具备专业的技能是检验工作成功的基础,为了保证检验人员能够掌握专业的检验技术,首先要完善管理制度,对检验人员进行技能证书检查,务必保证其持证上岗;其次施工单位要定期对检验人员进行培训以及考核,使其掌握过硬的技术。除此之外,检验人员的工作态度和个人素质也是不可或缺的一部分,这需要管理者和员工共同努力,管理者要制定出明确的奖罚制度,对员工进行约束及奖励,使他们能够认真负责的对待工作,由此提高公路工程检测的质量。 3加强公路工程施工试验检测措施 3.1合理确定公路工程施工控制参数 在公路工程施工检测中,要合理确定公路工程施工控制参数,至于施工控制参数主要包括了施工所需要的一些关键性数据,比如说施工过程中所需要的温度、湿度、密度等的具体数据,只有保证这些数据的绝对精确,才能够从根本上提高公路施工质量,所以在施工过程中一定要重视起该项工作,而公路施工检验能够进一步确定这些重要参数,为了保证公路施工试验检测数据的安全可靠,要求检验人员严格的按照工作流程进行检验,尽可能的提高公路检验的准确度,从而保证整个公路施工工程的质量。 3.2建立完善的公路工程质量保证体系 建立公路工程质量保证体系是公路施工检测工作顺利实施的基础保障,至于公路保证体系,其不仅仅体现在条例上,在具体实施中是具备一些资质结构的,其中包括员工的培训、仪器设备的更新等工作,为公路检测创造条件。另外,为保证施工效果,还要注重设备的调节工作,使其的温湿度能够达到标准,这些都是包含在公路工程质量保证体系之中的,所以相关部门要不断完善公路工程质量保证体系,以此来提升公路检测的质量。 3.3抗压强度试验 试验原理:通过结合混凝土的抗压强度,能够准确确定混凝土强度等级。试件制备:①制备混凝土试件,并做好养护工作;②混凝土试件养护完毕后,为了保证试验结果更加准确,试验人员在制备试件前,需要进行坍落度试验,通常情况下,混凝土坍落度不宜大于70mm;检测,针对施工强度较差的混凝土试件,及时更换,保证混凝土抗压强度试验结果更加准确。试验步骤:①获取养护质量较好的混凝土试件,并认真观察混凝土试件外观,保证混凝土试件平面处于平行状态,并保证混凝土试件的倾斜度符合相关规定,混凝土试件倾斜度不宜超过0.5;②将混凝土试件准确放置到球座上部,当混凝土试件强度小于C30时,荷载的增加速度最好控制在0.3MPa/S~0.5MPa/S之间,当混凝土试件强度大于C60时,荷载的增加速度要控制在0.5MPa/S~0.8MPa/S之间;③记录各项数据,一旦发现混凝土出现变形,要及时记录下各项数据。对于试验人员来讲,要将混凝土试件抗压强度试验数据进行合理的汇总,经过综合分析后,准确判断混凝土试件抗压强度,并结合混凝土试件抗压强度试验过程中出现的问题,采取妥善有效的解决对 3.4完善试验检测机构及工程管理法律制度 我国现如今的《公路法》已经难以满足当今时代的公路的高速发展,所以,面对这种情况,国家应该出台更加完善的法律法规。主要应该从试验检测机构和工程管理法律制度两方面入手。对于我国的试验检测机构来说,规模还不够大,也不够规范化,因此国家应该加大力度使试验检测机构更加规范化和标准化。虽然国家现在试验检测机构的数量越来越多,但是质量却不容乐观。所以完善试验检测几首是一项非常重要的工作。 3.5提高试验检测人员的素质 想要做好公路工程检测这项工作,除了要保证水泥样品本身的质量及检测设备之外,负责测验的工作人员是否具备专业的操作技术以及良好的职业操守也起到至关重要的作用,所以为了保证公路工程检测的结果,要对相关工作人员进行定期培训测试,使工作人员掌握相关的检测技术,能够根据相关规定进行检测,由此提高整个团队的专业素质,此外,在检查过程中,工作人员要端正自身的工作态度,建立起积极健康的工作方式,而后严格根据检验步骤完成每一步的工作,以此保证检验过程不出现纰漏,由此一来,可以大大提升水泥检验的质量,促进建筑行业整体的发展进程,总之完成公路工程检测工作离不开工作人员的努力,所以要不断提高水泥试验检测工作人员的技术水平与个人素质。 3.6材料的采样工作需要进一步加强 材料采样工作是将水和材料样品进行混合,完成之后将其置入相关仪器中测试其温度等各类所需数据,在此过程中必须要保证所得数据的准确性,只有这样才能够保证工作的顺利进行,由于材料检测对于整个建筑工程都会起到至关重要的作用,所以为了保证材料后期的检测过程,要不断强化材料采样工作,而想要做好材料采样工作可以分为两步进行,首先是对样品进行检验,检验过后选择一部分样品予以保存,以便后续工作;其次是要尽可能选择科技含量高的设备,从根本上使材料样品的检测质量有所提高,以此确保后期操作的顺利完成。 4结束语 综上所述,试验检测工作在公路工程质量管理方面起着十分重要的作用,要根据时代的发展,采取适合的措施对试验检测工作进行推进,更好地保证公路工程的质量。 参考文献: [1]黄华.分析公路试验检测中实际应注意的问题及对策[J].价值工程,2014(3). [2]史杰.甘肃省公路试验检测创新服务平台建设经验和管理方法介绍[J].公路交通技术,2017(4).[3]邹红.浅析信息化管理在公路试验检测中的应用[J].四川材料,2017(5). [4]王首绪,吴智飞,李晶晶.基于ABC-灰色聚类的新疆公路试验检测计费难度等级评定[J].中外公路,2015(5). [5]张玉祥.公路工程试验检测现状及对策分析[J].交通世界,2017(32):55~56. [6]李媛媛.简述农村公路工程试验检测现状与对策讨论[J].城市建设理论研究(电子版),2016(31):96~97. 作者:付依力 单位:丰都县交通工程质量监督站
公路工程地质论文:浅析山区高速公路工程地质勘察常见误区 [摘要]在进行山区高速公路工程地质勘察过程中,常常存在一些误区,这些误区对工程建设有明显影响。作者在这里简要提出来,与同行共同切磋。 [关键词]山区高速公路 工程地质勘察 误区 在近年来的公路建设中,尤其是山区高速公路正在占有着越来越大的比例。同平原公路相比,山区公路路线所经过的区域地质环境更加脆弱,地质条件更为复杂,因此,对山区公路工程的勘察难度要远大于平原公路工程。 对公路工程开展地质勘察,其目的是了解公路沿线的水文地质以及工程地质条件,以便为规划、设计公路工程及其施工提供必要的依据与参数。但在目前高速公路勘察现状是工期紧、任务重、多,工程地质勘察人员不足,设计与勘察粉粒、技术与劳务分离,往往容易在某个环节出现纰漏或存在误区,使得勘察成果的质量不高。笔者就这几年从事山区高速公路勘察中所经历的一些误区和问题提出来,与同行切磋,欢迎大家批评指正。 1常见误区 1.1忽略工程地质调绘的作用 通过工程地质调绘,可以观察和描述出公路所在山区场地的地形地貌以及地质构造,其它如山区场地的地质界线、不良地质作用以及水文地质等相关地质现象也在观察范围之内。经过对路线区工程地质条件进行初步查明,以便可以对山区场地的稳定性和适宜性做出评价。上述观察和描述可以为布置和设计公路后期勘探工作量及其掌握工程地质条件起到针对性的指导作用。 因为忽略工程地质调绘的作用,加之地质选线的原则未能在工可阶段得到有效的贯彻,公路工程建设所在的走廊带中便出现了比较多的地质病害。更为令人着急的是,这些地质病害的处理难度很大。这种情况的存在也给公路工程的后期工作造成了极大难度。 另外,在公路勘查的初步设计阶段,由于勘查不够严密,导致路线方案常常需要较大的调整。加上工期紧张,就造成很多勘察工作量因此作废。这样的后果也造成路线地质的精度不够,部分工点甚至缺少地质资料,无形中也给设计工作带来了隐患。上述情况的存在使得施工图设计阶段路线方案有时需要进行较大调整。有时,由于对路线地质调查的深度不够,导致遗漏了一些地质敏感点,而这些敏感点正是出现在施工中的地质病害的源头。有的根本没有进行地质调查或深度不到,没有按比例尺定地质调绘路线及地质点。 1.2勘察手段单一,忽略综合勘察技术手段的应用 在山区公路建设中,滑坡等地质灾害是最应该首先考虑到的。如果在勘察时将这些地质病害或不良地质同一般勘察混同,勘察时只采用单一的钻探方法,就查不清一些重要的地质现象,在对地质病害进行分析、判断时自然会造成误导,甚至作出错误的结论。 因此,在对山区公路工程进行地质勘察时需要用到综合物探。综合物探可以与其他勘察方法相互验证,实现更有针对性地指导勘察工作的目的。在应用综合物探方法进行常规地质钻探时,可以以点带(线)面,避免带有按正常地质变化规律推断地质成果的倾向,即便地质条件发生突变,也可以据其揭露出的地质情况对其做出合理的推断,这时就需要物探法来辅助探明。采用适当的物探方法,能及时发现不良地质隐患,避免工程项目直到实施阶段才暴露地质隐患。 1.3不重视特殊岩土的分布及特性 在山区公路工程勘察中,要多考虑山区场地的特殊性岩土。因为山区场地中,这些岩土较为常见。这些岩土会影响到构造物的稳定性,也会影响其正常使用。为了尽量减少这些影响,在进行勘察时应着重查明这些岩土的分布特征及岩土特征,查明其岩土工程特性,查明其对构造物的影响,做出正确的评价,以保证构造物的安全稳定和正常使用。因此,在进行勘察时应考虑山区场地的特殊性,对于特殊岩土的分布范围及特征一定要查明,以便为公路工程建设提供切实可行的整治方案。但在实际操作过程中,往往忽略了特殊性岩土特别是斜坡软土的勘察及分析。 1.4对路基工程勘察的不够重视 在公路工程地质条件的勘察中,对于桥位和隧道等构造物工点常常较为重视。但是深路堑和陡路堤、斜坡路堤以及支挡构造物等路基方面的工点特别是高边坡和不良地质体就不然了,常常被严重忽视。其实,对于它们同样应该引起重视,包括筑路材料料场以及弃土场,也要重视对其的勘察。例如在路基工程勘察中,如果不能充分考虑到横断面的地质条件变化,会导致路基工程在施工中的设计会需要过多变更。 1.5对相关地质现象未进行有效分析 对于山区高速公路的地质勘察完成后,需要整理出勘察报告。可是在以往的报告中,常常出现比较笼统的描述。此外,比较多的一些定性的描述,使得设计与施工人员采纳困难,甚至无法利用。如在外业工作中,发现钻孔岩芯极其破碎,与周围钻孔岩芯变化大,未能进行及时处理分析,在后期施工过程中发现地质问题,需要补钻或修改设计、甚至重新施工等,严重影响施工进度及勘察设计质量。 1.6不够重视资料的综合分析 山区高速公路工程地质条件具有复杂性,工程勘察时需要采取收集大量资料,多种方法如原位测试、综合物探、地质调绘、钻探以及室内试验等的应用,会得出很多的资料和信息。各方面资料和成果都需要进行综合整理和分析研究,以便准确评价线路的工程地质条件、场地以及构造物的稳定性、适宜性。但实际情况是在勘察过程中往往缺乏对整个场地的稳定性、适宜性以及岩土的均匀性的全面认识。除此之外,也缺乏对原始资料以及收集的第一手资料的全面分析,岩土物理力学参数就不能恰当得出,自然也会影响设计,甚至出现质量隐患,发生的工程事故和工程损失比较大。 2结束语 (1)山区公路工程地形地貌、地质构造、地质条件复杂,工作量大,内容繁多,在勘察初期应进行资料收集、汇总分析,加强地质调绘工作。 (2)公路工程地质勘察技术上不仅要解决地基的问题,更主要的是环境地质方面的问题;在进行地质勘察时,不能仅仅使用常规钻探,还需要结合物探、地质调绘等方法对其进行综合分析评价,为设计施工提供准确合理的数据方案。 (3)加强对工程地质勘察人员的培训,提高其专业素质,使公路工程地质勘察队伍更专业。 公路工程地质论文:关于公路工程地质勘察报告编写工作的探讨 【摘要】公路工程地质勘察报告是公路工程地质勘察的最终成果,是公路路基及构筑物地基基础设计和施工的重要依据。报告是否正确反映工程地质条件和岩土工程特点,关系到工程设计和施工能否安全可靠、措施得当、经济合理。当然,不同的工程项目,不同的勘察阶段,报告反映的内容和侧重有所不同。本文就有关公路工程地质勘察报告的编写工作进行了有益探讨。 【关键词】公路工程;地质勘察报告;报告编写 前言 公路工程地质勘察报告是公路路基、构筑物设计和施工的重要依据。报告要充分搜集利用相关的工程地质资料,做到内容齐全,论据充足,重点突出,正确评价公路构筑物的场地条件、地基岩土条件和特殊问题,为公路工程设计和施工提供合理适用的建议。 一、公路工程地质勘察内容 1.路线工程地质勘察。主要查明与路线方案及路线布设有关的地质问题。选择地质条件相对良好的路线方案,在地形、地质条件复杂的地段,重点调查对路线方案与路线布设起控制作用的地质问题,确定路线的合理布设。 2.路基、路面工程地质勘察。在初勘、定测阶段,根据选定的路线位置,对中线两侧一定范围的地带,进行详细的工程地质勘察,为路基路面的设计与施工提供工程地质和水文地质资料。 3.桥涵工程地质勘察。按初勘、详勘阶段的不同深度要求,进行相应的工程地质勘察,为桥涵的基础设计提供地质资料。一是对各比较方案进行调查,配合路线、桥梁专业人员,选择地质条件比较好的桥位;二是对选定的桥位进行详细的工程地质勘察,为桥梁及其附属工程的设计和施工提供所需要的地质资料。 4.隧道工程地质勘察。隧道多是路线布设的控制点且影响路线方案的选择。通常包括两项内容:一是隧道方案与位置的选择,包括隧道与展线或明挖的比较;二是隧道洞口与洞身的勘察。 二、报告的编制程序 1.外业实物工作量的汇集、检查和统计。此项工作应于外业结束后即进行。首先应检查各项资料是否齐全,特别是试验资料是否出全,同时可编制测量成果表、勘察工作量统计表和勘探点(钻孔)工程地质平面图。 2.对照原位测试和土工试验资料,校正现场地质编录。这是一项很重要的工作,但往往被忽视,从而出现野外定名与试验资料相矛盾,鉴定砂土的状态与原位测试和试验资料相矛盾。 3.对整个报告进行框架结构规划。由于公路工程地质有其特殊性,属于多专业合作工程。因此,对整个报告提前进行整体框架结构规划是十分必要的。 4.编绘钻孔工程地质综合柱状图。柱状图中标明各层的地质年代、成因类型、承载力基本容许值、摩阻力标准值和地下水位及地质描述。 5.划分岩土工程地质层,编制分层统计表,进行数理统计。地基岩土的分层恰当与否,直接关系到评价的正确性和准确性。因此,此项工作必须按地质年代、成因类型、岩性、状态、风化程度、物理力学特征来综合考虑,正确地划分每一个单元的岩土层。另外应注意,工程地质层的划分,不是越细越好,当然也不是越粗越好,除了遵循一般的划分原则之外,还应结合工程对象进行划分。在正确划分出工程地质层后,编制分层统计表。最后,进行分层试验资料的数理统计,查算分层承载力。 6.编绘工程地质纵断面图和其他专门图件。公路工程地质纵断面图是公路工程地质勘察报告的重要组成部分,对公路工程的设计和施工有着重要意义。 7.编写工点工程地质勘察报告。按以上顺序进行工作可减少重复,提高效率;避免差错,保证质量。 8.编写全线工程地质总说明书。总说明书是报告的优秀框架,它全面地分析了整条路线的工程特征,是设计人员掌握全线地质情况的指南。 三、全线工程地质总说明书论述的主要内容 一个完整的全线工程地质总说明书应由下面几部分组成: 1.前言:要叙述工程概况、勘察的目的和任务,勘察依据、勘察的方法和完成的工作量。本部分重点要注意的是:公路的等级,勘察所属阶段,编制报告所使用的规范、规程一定要保证是现行版本,已经废弃的规范不能作为勘察依据。 2.工程地质条件:自然地理、气象和水文条件、地形地貌、区域地质构造、区域地层岩性、工程地质分区。地震活动性和抗震设计主要参数、沿线不良地质和特殊性岩土问题、水文地质特征。 3.岩土的主要物理力学指标:本部分主要是把整条路线的岩土参数,按照岩土形成时间、成因及性质进行数据分类统计分析,然后依据分析结果对各类岩土进行概括性评价。 4.工程地质评价:包括勘区稳定性和适宜性的评价、重点工点工程地质评价和路线方案评价。对于路线方案的比较,主要根据各路线方案所经地区的地质情况的差异进行比较分析,最终推荐出地质情况相对较好的路线方案。 5.沿线天然筑路材料:取土场要依据有关规范的要求,根据土料强度CBR、含水率W、液限WP、塑性指数Ip等参数对料场质量进行评述。 6.结论及建议:结论是勘察报告的精华,一般包括以下几点:(1)区域地质构造单元、地震参数和建筑适宜性的评价;(2)勘区不良地质、特殊性岩土的分布及地质灾害对工程影响的大小;(3)重要构筑物的地基情况、基础形式及其他处理措施;(4)勘区内的地下水及地表水的腐蚀性评价;(5)路线方案的评选;(6)其他需要专门说明的问题。 7.附表及附图:全线工程地质总说明书的附表和附图主要包括:完成工程量一览表、地震液化判别计算表、水质评价表、水质分析报告、路基分段说明表、不良地质地段表、区域地质构造图、路线工程地质平面图、路线工程地质纵断面图、取土场工程地质柱状图、路基工程地质柱状图等。 四、工程地质图表编制要点 1.综合工程地质平面图,在总说明中的附图,要求提纲契领,应纲要性标出各种工程地质现象,或可作专门图件,不能图省事以“路线工程地质平面图”来替代“综合工程地质平面图”。 2.勘探点平面布置图,勘探点平面布置图是在地形图上标明工程构筑物、各勘探点、各现场原位测试点以及勘探剖面线的位置,并注明各勘探点、原位测试点的坐标及高程。该图应在较大比例尺的工程地质图上进行编制,地形地貌复杂时应专门作测绘工作。 3.钻孔柱状图,反映场地的地层变化情况,在图上应标明地层代号、岩土分层序号、层底深度、层底标高、层厚、地质柱状图、钻孔结构、岩心采取率、岩土取样深度和样号、原位测试深度和相关数据。在柱状图的上方,应标明钻孔编号、里程、坐标、孔口标高、地下水静止水位埋深、施工日期等。柱状图比例尺一般采用整比例,如1∶100或1∶150。 4.工程地质剖面图,此图是作为地基基础设计的主要图件。其质量好坏的关键在于:剖面线的布设是否恰当;地基岩土分层是否正确;分层界线,尤其是透镜体层、岩性渐变线的勾连是否合理;剖面线纵横比例尺的选择是否恰当。 5.土工试验成果表,主要有抗剪强度曲线、压缩曲线等,一般由土工试验室提供。 6.现场原位测试图件,包括载荷试验、标准贯入试验、重型动力触探试验、十字板剪切试验等的成果图件。 7.桩基力学参数表,如果建议采用桩基础,应按选用的桩型列出分层桩周摩擦力,并考虑桩的入土深度确定桩端土承载力。除上述附表之外。有的分层复杂时,应编制地基岩土划分及其埋藏条件表。 结语 本文简单介绍了公路工程地质勘察报告的编制方法,由于公路工程的勘察阶段较多,线路工程所跨越的地质单元繁杂,一般每个工程对报告的编制都会有特殊的要求,因此,本文很难将各种情况一一尽述,更详尽的内容有待于进一步论述。 公路工程地质论文:山区公路工程地质勘察问题的研究 摘 要:为了正确处理山区公路工程建筑与自然条件的关系,充分利用有利条件,避免或改造不利条件,需要进行公路工程地质勘察,查明建设地区的工程地质条件。本文针对山区公路工程地质勘察过程中有几率发生的地质勘察工程问题进行分析,并提出了解决的对策,为类似工程地质条件的公路建设具有一定参考意义。 关键词:山区公路;地质条件;勘察方法 0 引言 随着我国经济的飞速增长,山区经济和资源的开发进程越来越快,由于山区面积占了我国土地面积的大部分,所以各地的条件不尽相同且多样复杂。如果没有深入细致的地质勘察工作和完整可靠的施工方案,山区公路工程将会有巨大的问题。因此结合地质勘察原则并使用有效的手段对工程地质进行勘察是重要任务。下面对此进行讨论分析。 1 勘察方法的选择 从山区公路工程地质条件的特点不难看出,要准确查明山区公路沿线的地层岩性、地质构造、水文地质、地质病害的分布、类型、危害等工程地质条件以及确定建(构)造物基础岩土的物理力学参数,单一运用常规的工程地质勘探方法是十分困难的,如钻探,虽比较直观且能提供满足设计需要的资料,但因受地形、交通、工期和费用等条件限制,工作量很难做够,勘察深度难予保证。因此在勘探方法的选择上应充分利用当地的有利条件和工程地质条件特点,从全面查清工程地质条件,有利于施工实施和节约成本费用等方面出发,采用适当的勘探方法。 2 山区公路工程地质勘察中存在的问题 2.1 工程地质勘察方案不合理 在山区公路工程地质勘察中, 大多工程地质勘察项目虽然也制定了勘察大纲, 但多数项目勘察方案简单、未能针对项目的工程地质条件和工程的特点, 对项目工程地质勘察进行详细规划, 所采用的勘察方法, 时有不合理或欠缺的地方。如桥梁钻孔布置未考虑到山区地质条件的复杂多变, 钻孔数量偏少、钻孔位置不合理;高边坡勘察中对横断面的地质条件变化考虑不足, 地质条件未勘察清楚, 导致施工中高边坡加固设计变更过多;对活动性断层勘察欠缺;隧道勘察中未进行水文测试等等。 2.2 工程地质勘察工作针对性不强 工程地质勘察目的不明确, 勘察针对性不强是山区公路勘察项目较常见的问题, 部分勘察单位仍习惯于“钻探、取样、提承载力”的模式, 无论是路基、桥梁、还是隧道勘察都是这种勘察模式, 这种早期的工程地质勘察模式, 已不能适应山区公路工程地质勘察工作要求[1]。山区公路工程地质勘察的对象主要包括桥梁、涵洞通道;隧道;高边坡、高路堤、软基及不良地质等。不同勘察对象的勘察目的不同,勘察工作中应针对不同的勘察对象, 对勘探方法、取样试验、物理力学指标分析评价等做出不同的要求,并非所有的勘察对象都应提出地基承载力。如高边坡的勘察目的, 主要是查明边坡开挖后的稳定性, 勘察在查明岩土层结构的同时, 还要查明软弱夹层和构造结构面情况, 并提供抗剪、抗滑指标。 2.3 勘察深度不够、定量成果不足 勘察报告描述较笼统, 多是一些定性的描述, 设计及施工人员很难采纳, 甚至无法利用。如在深路堑勘察中,常见地质报告中未能进行稳定性分析, 所推荐的处理方案及措施较笼统, 设计人员无法利用;或者虽然也进行了稳定性分析, 但未用设计拟采用的坡率, 进行稳定性分析;此外, 边坡稳定性评价方法单一, 完全依赖极限平衡法, 未采用工程地质类比法、图解法、极限平衡法和数值分析方法进行综合分析评价,也是较常见的问题。又如在桥基勘察中, 常见对终孔深度把握不准。未能根据桥梁荷载的要求及可能采取的基础形式, 确定钻孔深度。因此, 要么钻孔钻深了, 浪费了大量的财力和时间;要么钻浅了, 不能满足桩基对钻孔深度的要求。再如某山区高速公路初勘中, 对断层构造勘察时, 在评价区域断裂构造对公路的影响时有这样的论述评价“根据区域地质资料, K25 +600处有一断层, 建议路线与断层呈大角度相交”。没有深入查明断裂带的规模和路线的关系对公路的影响等[2] 。 3 山区公路工程地质勘察问题的研究 基于当前山区公路工程勘察中存在的问题, 应在加强从业人员培训, 提高专业技术水平的基础上, 转变勘察技术人员的观念, 在公路的勘察中加强岩土工程的理念, 进一步提高山区公路工程地质勘察水平。 3.1 路段勘察 (1)一般路基 一般路基工程勘察主要按沿线微地貌特征分段,查明各段的地质结构,岩土类别、土的密度和含水状态,基岩风化情况,地下水埋深、变化规律和地表水活动情况;确定路基基底的稳定性,边坡结构形式及坡度;确定设置支挡构造物和排水工程的位置,划分土石工程等级。 (2)高路堤 高路堤作为陡坡路堤的一种特例,也属于重点路基工程(即地形起伏大、路基填挖量大、工程地质条件差的路段),高路堤边坡必须进行稳定性验算,其参数的选择是稳定性验算的关键,需要对地基土及路堤填土提出准确的物理力学参数,因此要针对高路堤做专门的工程地质勘察。 高路堤主要病害是总体沉降、局部沉降、局部沉陷、滑移、路基破坏等。一般的填方路堤和高路堤对路基基底要求应有足够的承载力,路堤基底土的变形性质和变形量的大小主要决定于路堤填土高度、基底土的力学性质、基底倾斜程度、软土层和软弱结构面的性质和产状等。软土层或较软结构面往往使基底发生较大的塑性变形而造成路基的破坏。因此其勘察中的重点是沿陡坡路基顶面或软土层及较软结构面,对陡坡路堤进行设计时必须进行地基稳定性验算,应通过有针对性的工程地质勘察提供准确的陡坡路堤地基岩土物理力学参数。 (3) 陡坡路堤 当地面自然横坡陡于1∶5时就应视为斜坡路堤,当地面横坡陡于1∶2.5时,就视为陡坡路堤。根据斜坡路基病害调查,公路陡坡路基常见病害是纵向裂缝和路基滑移。影响陡坡路基稳定性的主要工程地质因素有以下两个方面: (1)陡坡覆盖层土体与基岩接触带为透水软弱面,地下水活动引起陡坡路基下滑 (2)陡坡路基岩层软硬相间,其软弱面顺路基倾斜,由于风化强弱差异或地下水侵蚀,地基和路基顺软弱面滑移 对陡坡路堤勘察主要查明地层层位、层厚、岩土类别、分布范围,调查地下水埋深、分布;确定岩土的承载力、抗剪指标和压缩指标。判定在路堤附加荷载作用下,路基沉降和滑移的稳定性。高路堤一般位于沟谷地段,特别是沟底的软弱层应作为勘察重点。 3.2 隧道勘察 由于山区的地形特点及隧道出入口对地形有较高的要求,进行工程钻探往往比较困难。近年来,随着物探技术逐渐成熟和山区高速公路的发展,已被作为主要勘察手段,广泛应用在山区公路隧道勘察中,目前,常用的方法主要有:地震法、瞬变电磁法、高密度电法及可控源音频大地电磁法。工程物探作为公路隧道工程地质勘探的主要手段,测得岩质隧道围岩岩体、岩石纵波速、横波速,从而求得围岩动弹性模量、泊松比等物理力学指标,为隧道洞身的围岩分类、隧道洞室的开挖和衬砌设计提供依据[3]。 4 结束语 综上所述,山区公路工程的建设任务越来越多,传统的勘察方法和手段已经不能适用于今天的工程建设当中了。多方法结合并使用新技术才能满足公路工程的需求,工作人员一定要认真对待地质勘查工作,严格按照有关要求来进行作业,虚心听取专家的讨论对策,为山区公路工程的发展做出应有的贡献。 公路工程地质论文:公路工程地质问题探讨 摘要:进行公路工程建设的过程中,对地质问题要进行首先考虑。地质灾害会对公路工程的建设造成很大的影响,在延长工程时间的同时,增加了工程费用,给人们的生产生活造成损失的同时,也造成了工程巨大的经济损失,有的甚至出现人员伤亡。因此进行公路的建设要对其地质情况进行分析,本文就公路工程地质问题进行分析,提出了具体的地质问题的解决措施,这对促进公路工程准时、顺利的完成有很大的积极作用。 关键词:公路工程;工程地质;地质问题 一、地下水对工程建设造成的危害分析 1.地下水动力作用对工程建设造成的危害 地下水在天然状态下的动水压力作用相对较小,通常不会对工程建设造成危害,但是由于工程活动打破了地下水的平衡状态,在移动的动水压力作用下,通常会产生坑基突涌、管涌、流砂等现象,会对工程建设造成严重的危害,给工程建设的安全埋下隐患。 2.地下水位下降对工程建设造成的危害 地下水位下降通常是人为引起的,例如修建水库截夺下游地下水、大量抽取地下水等,地下水下降程度过大对工程建设造成危害主要表现在以下几个方面:通常会诱发地面塌陷、地表塌陷以及地裂等地质灾害,对工程建设以及工程的稳定性造成严重的危害;地下水水质恶化、水源枯竭,对人们自身的居住环境和用水都会产生不利的影响;工程建设的过程中产生的动水压力,将土颗粒冲刷走,破坏土的机构。以西安市为例,地下水水位下降,加剧了西安地裂缝的活动性。西安市1970年以前,承压水位基本稳定,1976~1985年,承压水下降漏斗中心水位以每年3~6m的速度下降。区域降落漏斗在平行于洼地的伸展方向上面积不断扩大,漏斗中心不断加深,这是产生西安地面沉降的主要原因,也是西安地裂缝在地表活动加快的主要诱因。 3.地下水位上升对工程建设造成的危害 地下水位上升可能是自然因素也可能是人为因素,地下水位上升对工程建设造成的危害主要表现在以下几个方面:导致出现管涌、流砂等现象;一些特殊性质的土体结构被软化,强度降低;会导致出现崩塌等地质灾害;会导致土壤盐渍化、沼泽化,地下水对工程建筑的腐蚀性增强。 二、常见公路工程地质问题 1.滑坡产生的原因及防治措施 建筑场地开挖、山体开裂、采矿、降雨、地震、人工切坡等都会引起滑坡现象的出现,斜坡体有足够的滑动空间,斜坡两侧有切割面,都会导致滑坡的出现,在我国西南的丘陵地区,山势陡峭,山体众多,河流沟壑遍布,滑坡的条件基本满足,因此在此地区滑坡现象经常发生。滑坡具有“小雨小滑、大雨大滑、不雨不滑”的特点,因此降雨最容易引起滑坡现象的出现,雨水在土层大量的渗透,降雨很容易导致滑坡,一般的特点,雨水的大量渗透,斜坡下部的隔水层上形成积水,斜坡上部的土石层饱和,滑体的重量就会增加,土石层的抗剪强度就会降低,滑坡现象就会出现。为了对此类现象进行有效的避免,要采取合适的手段进行预防,卸荷减载工程、坡面防护工程、排截水工程、支挡工程等都是可以运用的手段。 2.崩塌产生的原因及防治措施 崩塌的特点是动量大,面积广,瞬间性破坏极强,这主要同人类不合理的工程开挖活动有关,对路堑开挖过深就会出现边坡过陡的现象,对路基进行开挖时,路基的软弱构造面就会暴露出来,被切割的岩体没有支撑就容易崩塌;不合理的爆破工程等都是造成崩塌的原因。因此进行公路工程施工的过程中,对不合理的高、陡边坡要尽量避免使用,对大切大挖要尽量避免,爆破施工不适合用于构造破碎地段、地质疏松地段,对山体的平衡要进行维持。目前在我国,护坡、护墙、拦截、遮挡、排水等措施被用在预防崩塌中。 3.泥石流产生的原因及防治措施 在沟谷深壑,山区等地形险峻的地区,因自然灾害、暴雨暴雪等引起携带有大量石块以及泥沙的山体滑坡,形成特殊洪流的就是泥石流。泥石流具有流量大、流速快、破坏力强、瞬间性等特点。要形成泥石流,上游堆积有丰富的松散固体物质,容易积水、陡峭的地形要存在,再加上很短的时间内大量的流水,形成泥石流的条件就会具备。在山区道路中,泥石流是其中主要的地质灾害,一般在植被破坏严重、水土流失、地震强度大、频率高、岩体风化破碎的山区容易出现。在高山冰川融化、暴雨季节等最容易发生。封山育林、改良植被,修建遮挡物或者排洪道,调节地表径流,避免积水等是预防泥石流的主要措施。 三、公路工程地质勘查具体方法 1.重视岩土水理性质的测试研究 岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理力学性质都是岩土的重要性质。岩土内部的水理性质会对其整体的强度与形状造成一定的影响,有部分性质甚至会对工程的稳定性能造成直接性的影响,其中包含了软化性、胀缩性以及崩解性等。岩土崩解性的相关因素是其土质颗粒的构成成分、矿物质的成分等。过去在对岩土的勘察过程中,往往会将着重点放置在其物理的力学相关方面,其水理性受到了忽视,因此,在对岩土方面的地质评价过程中,其全面性有待加强。岩土内部的水理性主要是由其岩土与地下水之间发生相互的作用产生,地下水在岩土中的存在方式各有不同,其对岩土水理性质的总体影响也存在着不同,其影响度又与岩土自身的类型有所关联。 2.制定完善的岩土工程勘察报告 工程地质勘察所得出的最终成果为岩土工程勘察报告,它能够为建筑工程地基基础设计起到重要的参考作用。岩土工程勘察报告中包含很多方面的内容,如地下水类型、含水层分布状况、地表体与含水层间的水利联系、水文地质参数、地下水补给、径流及排泄、地下水位季节变化趋势等。因此在工程地质勘察工作中必须要确保岩土工程勘察报告的科学性、准确性与全面性。 3.查明情况、结合实际 工程地质勘察中主要包含水文地质、地形地貌及岩土物理性质等工程地质条件,在具体的工作中查明工程地质条件之后必须要充分结合项目的实际情况并对工程地质所带来的影响给出客观评价,从而为工程项目设置良好的安全防护措施提供重要参考依据。 4.提高对工程地质研究力度 工程地质研究是保证工程质量的优秀内容,所以必须加强对工程地质的研究力度,举例而言,增加地质勘探报告的数据分析内容,从而增大报告自身的使用价值,使其成为日后勘探作业的宝贵财富。与此同时还要提升综合分析的能力,不仅要对地质地貌进行研究,还要对水资源等自然资源进行深入剖析。 5.规范勘探技术的应用 随着经济的高速发展,传统的技术管理理念已经无法在二十一世纪得到普遍的应用,在此基础上所使用的技术也要得到统一的规范,建立一支专业技术团队,加强技术的指导是志在必行的措施。这一内容目前得到众多企业的认可,并已经采取实际行为,规范勘探技术,从根本杜绝问题的产生,为工程地质勘探提供最佳的“工具”。 6.运用高科技手段进行勘查 对水文与环境地球物理勘探进行调查,如地质、水文地质情况以及地下水分布状态。需要注意的是,重点应该放在地面调查较为困难或是难以解决问题的地段进行物探工作,条件允许的情况下还可以将高密度电法勘探和激发极化法电法勘探加以结合,从而保证工作能够达到深度、分辨率要求。不仅如此,在工程地质勘探和水文地质勘探中还可应用瞬变电磁法和高密度电发勘探结合使用进行深部精细地质结构的勘察工作。 综上所述,针对公路工程建设中可能出现的地质问题,我们对其水文地理等要进行分析、勘察,对影响工程建设的因素要进行分析,得出保证工程质量的具体办法,只有这样才能保证公路工程的建设,保证工程建设的质量,保证公路使用功能的发挥,使用寿命的延长,促进我国公路事业不断的发展。 公路工程地质论文:试论公路工程地质勘察的主要方法和步骤 摘要:公路是陆地交通运输的干线之一,作为既是线性建筑物,又是表层建筑物的公路和桥梁,往往要穿越许多地质条件复杂的地区和不同的地貌单元。所以,为了确保公路工程的安全性,就必须对公路工程沿线的地质进行详细的勘察。本文对公路工程地质勘察的主要方法和步骤进行了详细的论述,以供广大同仁交流探讨。 关键词:公路工程地质勘察;方法;步骤 引 言:公路工程的地质勘察,就是运用工程地质的理论和各种技术手段,实行调查、研究公路要穿越地带的工程地质条件、为公路选线、设计、施工和使用提供经济合理而又正确完整的工程地质资料。同时公路工程地质勘测直接关系到路基、桥隧的安全,应引起高度重视。 1 公路工程地质勘察的主要方法 1.1 工程地质测绘 一般采用沿程测绘的方法,其测绘宽度一般包括中线两侧各200 m、300m。对于专门目的或地质条件的重点工程地段,应进行大面积工程地质测绘,这时的测绘线布置常采用路线穿越法和顺层追索法。而观测点的布置必须选在具有代表性的地质现象的天然露头、人工露头处。目前在公路桥梁测绘中应用最多的测绘技术是应用航片和卫片测绘。航片的应用主要是运用室内光学仪器编制地形图,或者通过地质专业判译编绘工程地质图。而测绘技术中效果比较好应是卫片测绘技术,其优点主要是卫片拍摄地面范围大;反映宏观形态特征较清楚、解释效果比较好;卫片中包含的信息量大,可根据色调和形态特征,能够解决工程地质测绘中的很多问题。 目前公路勘察中可利用卫星遥感影像信息资料对项目区的地形地貌、地层岩性、地质构造、不良地质与特殊性岩土等进行圈定、判释,为路方案选择、线位展布提供宏观资料。在此基础上利用1:5 万和1:1 万线位地形图为底图,进行实地工程地质调绘、验证,对路线通过地带及重点构造物场地进行全面的工程地质分析研究,编绘 1:5 万和 1:1 万综合工程地质图。 1.2工程地质勘探 勘探是工程地质勘察的重要方法,是获取深部地质资料必不可少的手段。能提供设计所需的技术参数,在桥隧、涵洞、不良地质处理中应用广泛。在进行地质勘探时,应充分利用地面调查测绘资料,合理布置勘探点,认真分析勘探成果,避免不必要的工作;公路工程地质勘探方法主要有挖探、钻探、地球物理勘探(简称物探)几种。 (1)挖探 挖探是工程地质勘探中最常用的一种方法,可分为坑探和槽探。它就是用人工或机械方式进行挖掘坑、槽,以便直接观察岩土层的天然状态以及各地层之间接触关系等地质结构,并能取出接近实际的原状结构土样,该方法的特点是地质人员可以直接观察地质结构细节,准确可靠,且可不受限制地取得原状结构试样,因此对研究风化带、软弱夹层、断层破碎带有重要的作用,常用于了解覆盖层的厚度和特征。 (2)简易钻探 简易钻探是公路工程地质勘探中经常采用的方法。具有工具轻,体积小,操作方便,进尺较快,劳动强度小等优点。但缺点是:不能采取原状土样或不能取样,在密实或坚硬的地层内不易钻进或不能使用。“麻花钻”是在公路工程中常见的简易钻探方法。 (3)钻探 在工程地质勘测工作中,钻探是广泛采用的一种最重要的勘探手段,它可获得深部地层的可靠地质资料。钻探按钻进方法分有回转、冲击、振动和冲洗四种。在公路工程地质勘测中,钻探主要用于桥梁、隧道及大型滑坡等不良地质现象的勘探,一般是在挖探、简易钻探不能达到目的时采用。钻探作为最重要的勘探手段其提供的成果亦是相当详尽的。 (4)物理勘探 物理勘探简称“物探”。不同成分、不同结构、不同产状的地质体在地下空间呈现不同的物理场分布,物探采用专门的仪器,通过观测这些物理场的变化,来判断地下地质情况。物探的优点是效率高、成本低、仪器和工具比较轻便。但是由于不同土、石可能具有某些相同的物理性质,或同一种土、石可能具有某些不同的物理性质,因此有时较难得出肯定的结论,必须使用钻孔加以校核、验证,所以物探有其一定的适用条件。 1.2 公路工程地质试验及长期观测 (1)为了进一步验证工程地质情况,有时候需要在现场取有代表性的试样,送到试验室进行相关项目的试验。或者直接进行原位测试,就是直接在野外现场进行测试。两种试验方法相比来说,原位测试由于不用花费人力、物力搬迁土样,因此原位测试在工程地质试验中采用最多。目前原位测试中采用最多的有静力载荷试验(CPT)静力触探试验、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、扁铲侧胀试验、旁压试验、波速测试、现场大型直剪试验、块体基础振动试验等。 静力载荷试验指在拟建场地上,在挖至设计的基础置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板,在其上逐级加荷载,测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量,分析研究地基土的强度与变形特性,求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。静力载何试验分为平板载何试验、螺旋板载荷试验、深层平板载荷试验等。用以确定地基土的临塑荷载、极限荷载,为评定地基土的承载力提供依据;估算地基土的变形模量、不排水抗剪强度和基床反力系数。其试验装置为承压板、加荷与传压装置及沉降观测装置等。根据实测结果绘制沉降与时间(s~t)关系曲线及荷载与沉降(p~s)关系曲线,由此确定地基承载力、地基土的变形模量、估算地基土的不排水抗剪强度、估算地基土基床反力系数。 静力触探试验指通过一定的机械装置,将某种规格的金属肩探头用静力压入土层中,同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力,以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。静力触探试验适用于粘性土、粉土和砂土,主要用于划分土层、估算地基土的物理力学指标参数、评定地基土的承载力、估算单桩承载力及判定砂土地基的液化等级等。 (2)进行公路地质勘察时应对工程地质进行长期观测,其观测内容主要是观测与工程有关的地下水的动态观测;不良地质现象的观测;建筑物修建与周围环境相互作用的动态观测。 2 公路工程地质勘察规范运用过程和步骤 2.1 钻孔布置 平面布置规范规定,应沿道路中线布置,当道路宽度较大时,宜在道路两侧交错布置占孔。当路基岩土条件复杂时应布置横剖面。我认为在路堑、陡坡路堤(经常是半挖半填路段),须进行支挡工程的地段应布置横剖面,具体布置可参考”边坡工程规范”。 2.2 勘探孔孔距 在一般情况下可按道路性质布孔,布孔时应注意两点,一是每个地貌单元,不同地貌单元的交界处均应布置勘探孔。同时在微地貌和地层变化较大地段予以加密。此处的地貌单元指平原(堆积地貌)岗地(剥蚀堆积地貌),丘陵山区(剥蚀地貌),微地貌指平原中的,河漫滩,低平原,高亢平原等,岗地中的坳沟岗地等。二是规定有机质垃圾,疏松的杂填土,未经沉实的近期回填土及软土分布地段应查明其分布范围,勘探孔距宜控制在20~40m。 2.3 勘探孔孔深 原地面或设计地面标高(挖方地段)以下2~3m,规定为原地面以下5m,或挖方地段为设计路面下4m。规范同时规定当为有机质垃圾、疏松的杂填土,未沉实的近期填土,软土和可液化层时孔深应适当加深或钻穿该土层;当高路堤地段孔深应满足地基承载力、变形计算、稳定性分析评价要求及地基处理要求。路堑,陡坡路堤,支挡工程孔深也应满足上述要求。总的说来道路工程钻孔的特点是:①所有钻孔都必须取样;②市政钻孔应封孔;③多数钻孔应量测水位。 2.4 取样与试验 (1)地基土与路基土 市政规范规定桥涵,室外管道,堤岸工程等划分地基岩土应与现行建筑地基础规范一致,对道路路基土应执行《城市道路设计规范》。地基土的概念大家已很清楚。主要说一下路基土。什么是路基,路基是路面的基础,承受由路面传来的行车荷载,它又分为路床、路堤。路床又分为上部0.3m,称做上路床,0.3~0.8m,称下路床。0.8~1.5m称上路堤,1.5m以下称下路堤,需要指出的是,路堤是填方路基,当为挖方路基,或以后地面为路面标高时就不存在路堤而只有路床存在。对于路基土也就是路床及路堤部分土的定名及试验方法均应遵照现行公路土工试验规程。路堤土来自取土场,如进行取土场勘察时应遵照上述规程办理。路基土下面的土分类规范没有说,我想应该称地基土,按目前习惯似乎可以按《建筑地基规范》的规定来执行。 (2)取样间距与测试 规范规定在原地面或设计地面以下1.5m范围内每间隔0.5m取一个样(公路规范是0.5、1.0、2.0、4.0m取样)。采取的土样应做颗粒分析,天然含水量和液塑限,以便划分路基土类别和土基干湿类型,干湿类型的划分按路床顶面以下0.8,深度内平均液性指数按大于1.00,为过湿,0.75~1.0为潮湿类型,0.5~0.75为中湿类型,小于0.5为干燥类型,需要指出的是公路规范规定应按平均稠度指标来判定,二者有不一致之处。 2.5 工程地质勘察报告 首先是文字部分:(1)勘查工作的任务和概况;(2)是否存在影响建筑物地基不稳情况存在及其影响程度;(3)工程场地的地质土层结构、强度及各土层物理力学性质;(4)低下水位的深度、水质情况、变化情况及对建筑材料的腐蚀程度;(5)在地震设防区划分场地类型和场地类别,并判别饱和沙土及粉土;(6)对建筑地基基础方案进行分析,提出经济可行的设计方案意见,尤其对地基设计和施工中需注意的地方检出建议;(7)当工程需要时,尚应提供:深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的技术参数,论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响;基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;提供用于计算地下水浮力的设计水位。 其次是图表部分:(1)勘探点平面布置图;(2)工程地质剖面图、综合工程地质图或工程地质分区图;(3)土的物理力学性试验总表。重大工程根据需要,绘制综合工程地质图或地质分区图、地质柱状图或综合地质柱状图和有关试验曲线。 3 结束语 总之,公路工程地质勘察工作任务艰巨,必须明确其目的,克服各种因素,正确利用公路工程地质勘测方法对提高设计质量,有效控制工程造价和工期有着无法替代的作用。公路工程地质勘测作为公路建设中的重要手段,应引起我们足够的重视。 公路工程地质论文:高速公路工程边坡的工程地质分类 摘要:作为道路工程中比较重要的一种――高速公路,也是受到了各方面的重视。在高速公路工程的建设中,边坡的分类关系到了整个高速公路工程的设计,因此,对于边坡的分类应该高度重视。现在的边坡分类,大都是按照其破坏的形式进行简单的分类,对未变形边坡并没有分类。在结合了工程的实践之后,提出了比较适合高速公路工程的边坡地质分类。本文便对这些边坡的分类进行深入浅出的探究和分析。 关键词:基础设施;高速公路;边坡分类;地质 根据工程的实践以及对高速公路边坡勘察结果的分析,对于未变形边坡进行大方向上的分类。一般分为岩质边坡、土质边坡和土石边坡。对于变形边坡就按照其变形的特性进行分类。 一、 边坡分类的现状 目前,国内外对于边坡的研究都比较深入,对边坡的分类也有自己的见解,这就造成了对边坡的分类有很多种方法。其中依据的原则、标准及目的也都不相同。迄今为止也并有一个统一的标准来对边坡进行分类。在实际的勘测中,大都是按照各自确定的分类标准对边坡的破坏形式进行分类。对于未变形的边坡,大都不去研究,对于专门为某项工程目的服务的边坡分类更是匮乏 现在来说,常见的分类所依据的标准是:边坡的形成的原因、边坡的结构、边坡的岩土特性、边坡的变形破坏形式等等。对变形破坏形式的分类尤为复杂,有的根据变形的特征,有的根据变形的时间,有的则是根据变形的发育阶段进行分类。 总而言之,对于边坡的分类,国内外的研究人员提出了许多的方式方法,同样的分类的目的也是不尽相同的。但是在这其中,这些分类的方法都有一个共同的特点,那便是仅仅只是对变形形式的分类。对于边坡并没有进行综合的工程地质分类,这样对于我国的高速公路工程的勘测就带来了不便。本文试着综合工程的实际,提出一种比较适合应用于高速公路工程边坡的地质分类。 二、 分类的目的和原则 (1)分类的目的 高速公路工程边坡的地址分类是在结合了我国高速公路工程的勘测的结果之后,将各种不同地质特性的边坡加以区分和整理,不同的边坡代表不同的工程地质特性。各自之间对于工程的影响也是不尽相同的。因此,对于边坡工程地质分类的主要目的便是: ①结合实地的工程勘测,能够根据分类的特征对边坡属于哪一种类进行快速的辨认,从而能够迅速的掌握其特性和主要应用的工程。 ②根据分类,能够迅速的对边坡的各种属性做出判断,比如对其的稳定性进行初步的分析和评价,从而能够判断出对整个工程的影响。 ③根据分类,能够结合理论的数据分析等,对在工程实施过程中可能出现的问题进行预测,同时也可以针对性的提出解决方案。 ④根据分类,当出现的边坡问题比较复杂时,能够为下一步的勘测工作提供有力的理论依据和工作方向指标 (2)分类的原则 为了能够在实际的工程应用中比较方便,按照以下的原则进行分类: ①分类以实践为基础。 ②为了方便在实地的勘测中对边坡进行快速的辨认,并对其特性做出评价,在分类中,需要对边坡的特性以及可能对工程出现的影响加以说明。 ③对边坡工程地质的特质进行分析分类时,要说明其对工程的影响。 ④分类依据为:结构、岩土性、变形的特征。 三、 高速公路工程边坡的工程地质分类 根据上述的分类原则,结合了实际的高速公路工程中所遇到的边坡,进行了如下的分类。按照边坡和工程之间的将边坡分为了人为边坡和自然边坡两种;按照人工边坡的建筑方式分为填方路堤边坡和挖方路堑边坡两种;按照边坡便性情况的不同分为了变形边坡和未变形边坡两种;按照边坡的岩土性质分为了岩质边坡、土质边坡以及土石边坡三种。根据其结构的不同还可以进行更加细致的分类。按照边坡的高度、坡脚等还做出了一般性质的分类。 (1)岩质边坡的分类。 根据岩质边坡的岩土性质的不同进行以下分类。 ①侵入岩边坡。比如说花岗岩等性质的边坡,此类边坡的岩土性质比较单一,强度比较高,呈块状的结构,一般是形成陡坡,并且具有发育成卸荷裂缝的特性。 ②喷出岩边坡。比如说玄武岩以及流纹岩等等。这种边坡的强度不同的岩质之间的强度差距比较大,一般的具有层状或者是类似层状的结构,受到其形状的影响,边坡的形态不固定。 ③碎屑沉积岩边坡。比如说砂岩、页岩等。强度的差别比较大,形成的边坡呈现层状结构。边坡的形状收到其本身形状的控制,不具备唯一性。 ④碳酸岩类的边坡。比如说石灰岩等等。强度比较高,大都呈现层状结构,边坡常常形成悬崖状。 按照边坡的岩体结构来进行分类,可以分为: ①块状结构的岩土质边坡。块状边坡指的是由大块的沉积岩或者是岩浆岩所构成的边皮,这类的边坡没有细致的层状节理分布,并且不具备层状边坡的特性。 ②碎裂结构状的岩土质边坡。碎裂状的岩土边坡指的是有强烈发育的不规则的节理的各种岩石边坡。由于边坡上面的节理比较复杂和混乱,所以边坡的状态大都是相互镶嵌式的碎块。 (2)土质边坡分类 ①黄土边坡。黄土边坡一般称棕黄色,并且具有多孔性。成分多以颗粒为主,质地比较均匀,干燥的时候较为坚固,但是遇到水容易受到侵蚀而脱落,边坡的形态一般为直立状。 ②砂土性边坡。砂土边坡指的是由结构较为疏、粘聚力较为低的砂土构成的,一般透水性比较大,在振动力比较大的时候,容易液化。 (3)土石边坡 由土和质地较为坚硬的岩石所组成的边坡便称之为土石边坡,根据土和岩石在边坡中的种类的不同,可以分为碎石土边坡和岩土混合边坡这两类。 碎石土边坡是指由比较坚硬的碎石块和砂土的碎屑所组成的边坡。而按照其形成的条件又可以分为堆积型和残积型,这两种的区别在于前者是经过了砂土的迁移和搬运形成,而后者并没有经过砂土的迁移和搬运,残积所自然形成的。边坡由岩石和砂土较为杂乱的混合而成,称之为岩土混合边坡。这种边坡呈现叠状结构,一般的上部为岩石,下部为砂土。 (4)按照边坡的高度和边坡的坡脚分类如下表: (5)变形边坡的分类 ①滑动变形边坡。这类的边坡是由岩石的一部分沿着一定的角度和平面,受到某种力的作用下,相对于另一块岩体进行了滑动所产生边坡。滑坡是滑动边坡的常见形式。 ②蠕动变形边坡。蠕动变形边坡指的是由于种种原因,岩体发生了长期的缓慢的变形的情况。这种变形可以是长期、连续性的,也可以是间接性的跳跃性的。 ③崩塌变形边坡。崩塌变形边坡指的是,一部分岩体在受到某种力的作用下,突然性的从母体的岩体上脱离所形成的的半坡。崩塌边坡一般的呈现堆积状。 结语: 本文结合了高速公路工程勘测的实际,深入的对边坡的分类进行了分析和探究,对于边坡的分类也进行了详细的叙述和分析,更是对高速公路工程边坡的工程地质分类也提出了相应的见解。 公路工程地质论文:论公路工程地质勘查方法的应用 摘要:目前,公路地质勘查的方式繁多,且都有着各自的特点和作用,为了实现对不同方法的综合使用,提高公路地质勘查工作的水平。本文结合工程实例,对不同的勘查方法及应用进行了简要的阐述。 关键词:公路;地质勘查;方法;综合运用 1 工程概况 某公路工程全长约140km,是贵州省公路网的重要组成部分,也是所在地区前往其他省份的唯一快速汽车通道。公路穿越的地形包括丘陵区、低山区、山间盆地区等。其中,低山丘陵区在公路全长中所占比例约为85%,高差相对较大,地形坡度在25°~45°之间,尤其是某一路段需要穿过山脉,地形条件极其复杂。由于这段路线地形陡峭,且以隧道和桥梁为主,因此给勘察工作带来了极大的挑战。 2 地质情况 2.1 地质特征 区域内的构造活动较为强烈,岩浆侵入面积较大,次级构造极为发育。同时,线路的中段区域表现为背、向斜相接合部位。区域性构造方向与构造发育形迹基本相同,以北东向为主,北西向网络状构造体系少量存在,岩石破碎、断层发育、风化强烈。路线穿越的地层较多,岩性复杂,依次为寒武系、志留系、中上泥盆统、白垩系与第四系。中段燕山期和花岗岩大面积出露,西段变质岩广泛分布,东段沉积岩广泛分布。岩性包括砂岩、片岩、板岩、泥灰岩、粉砂岩等多种类型。 2.2 水文地质 沿线地下水主要包括基岩风化层孔隙裂隙水、第四系冲洪积砂- 卵砾石层孔隙潜水、灰岩岩溶水、基岩裂隙水等。地层、地形等因素对地下水的排泄条件和补给影响较大,其中,岩溶发育、断层破碎地段是本次勘察工作的重点和难点,也是整个线路中的重点地段。 3 勘查方式 针对线路所在区域地质构造复杂、地形条件交叉、地形单元多、水文地质条件复杂、地层岩性多变、植被发育等特点,除了常规的勘察方式外,工作人员还针对性地选择了勘察方法。 3.1 遥感技术 在线路的对比和选择阶段,对遥感技术(即RS技术)进行综合应用,可以收到非常理想的效果。该技术的图像具有全面性、真实性、宏观性等特点,能够为不良地质、地质构造、地形的有效识别提供依据,且能够消除覆盖层、植被、地形等带来的不利影响,通过对图片的分析即可获得区域内的工程地质、水文地质、环境地质、地层、地质构造等多方面资料,避免在项目实施过程中遭遇特殊性岩土或不良地质,不仅为安全、优质的施工奠定了坚实的基础,也让工作人员的选线得到了有效的数据支持。 通过对RS图像资料的分析,可以对沿线的不良地质现象、地质构造、地层岩性等位置进行区分,为地质测绘人员提供工作靶区。例如在K65+400~980段,RS图像表现为块状灰色调夹平直灰黑色调,宽度较大,高差较小,因此,将其判定为宽度较大的断层,这一结论在随后的现场操作中得到了证实。在花岗岩分布区,RS图像则表现为大片姜状图形,色调为浅灰~灰白,高差较小,地形较缓;在变质岩区,图像表现为大片块状的灰黑和灰色,高差较大,地形较陡;在花岗岩分布区,滑坡区图像表现为灰白色,局部存在灰黑色调;在变质岩区,滑坡区图像表现为灰色加局部灰白色。 3.2 GSP技术 GSP定位的优势在于全天候、高精度、高效率、操作简单、功能较多,通过GSP进行不良地质点的定位、构造点的追索延伸、地质点测量定位等具有较高的应用价值,能够使定位精度得到进一步的提升。 在实际工作中,K65+400~980段为断层分布,后期岩浆侵入,岩性多变。断裂破碎带的宽度约为200m,原岩为砂岩和砂砾岩,裂隙发育,白色石英脉大量,构造岩破损,裂隙中常见填充的石英,整体性较差。通过GSP定位,将野外的实际情况直接反映在平面图当中,不仅速度快,而且精确度高,对于勘查工作的指导具有重要意义。 4 物探测试的相互补充 4.1 GPR的应用 GPR也就是我们常说的探底雷达,主要用于地下介质分布的确定。该技术主要采用雷达天线将无载波电磁脉冲发往地下,并接收由不同介质界面反射的回拨。由于电磁波在介质传播的过程中,电磁场强度、波形和路径会因为介质的几何形态与电性质的差异而发生变化,因此,通过回波旅行时间、波形和幅度即可探知地下介质的埋藏目的体和地层结构。不同介质内部的电磁波传播特点会使其发生折射、透射、反射等现象,GPR的工作原理也在于此。电磁波被反射后,会被接收天线接收,并由主机对电磁波的运动特征进行记录,处理后形成断面的扫描图。工作人员通过对图像的读取即可了解地下目标物结构的实际情况。线路处于山区,林密山高,勘察工作较难开展,而GPR技术的应用则有效解决了这一难题。在K65+400~980断层分布地 段,断层部位的纵波速度为513~822 m/s,较正常的1 210~3 930 m/s出现了大幅度的下降。物探曲线的分析结果为土层较厚,实际为断层具有向下延伸的趋势,不过界限并不明显。在岩土层正常分布的地段,GPR结合钻孔资料能够对岩土分层情况 进行全面反映,有利于地层分层评价的顺利进行,对隧道围岩的分级具有重要的指导意义。 4.2 高密度电阻率法的应用 该方法是常规电法的进一步发展,工作原理与之类似,即借助岩土介质的导电性差异,通过分析和研究构建地下稳定电流场的分布规律,从而解决相应的地质问题。与传统的工作方式相比,高密度电阻率法能够自动进行测量电极的转换,测量次数因此大幅降低,具有高精度、高分辨率、直观等特点。地下介质的电性变化可通过人工建立的稳定电流场的变化进行测定,分析后即可得出地下障碍物的形状、性质、埋深等内容,因此在滑坡体、断层破碎带、岩溶等的探测中得到了非常广泛的应用。在K65+400~980断层的分布地段,受地形高差大、土层较厚、植被发育、难以钻孔等因素的影响,井探、槽探无法达到测量要求,因此换用高密度电阻率法。通过野外地质测绘队大致走向进行判断,并按照垂直走向进行无探险的设置。 4.3 基础地质成果的应用 在公路地质勘查工作中,钻探是了解地面下岩土层的最为基本的方式,而工程地质测绘则是对地面岩土层分布情况进行掌握的最直观方法,如果能够使用物探进行补充,就可以收到更为显著的效果。在采用物探、遥感等勘查方式的同时,工作人员对基础地质十分重视,将物探、钻探、地质工作有机地结合到一起。例如在对K66+500的边坡进行测绘时,设计边坡与石英砂岩同向,列席组合为顺坡向。钻探资料表明,基岩埋藏较浅,且硬度较大,在进行边坡的开采后非常容易导致顺层滑动的问题。因此建议将路线向南移动,或采用锚索、放坡等方式进行加固处理,但是这两种方法不仅造价较高,而且在日后的使用中还会引起一些不必要的麻烦。设计部门对这些结论进行了分析,在充分结合相关地质勘查资料的基础上,对线路进行了相应的调整。 5 结语 1)在进行山区公路勘查时,综合采用钻探、物探、遥感、地质等方法,将会收到更为显著的勘查效果。 2)在山区勘探工作中,RS技术无疑是先行者之一,能够有效地将各类地质内容总结归纳为“靶区”,对于其他地质工作的开展具有重要的指导意义。 3)GPR、高密度电阻率法等物探方式的应用,能够提前预报下伏地层的相关情况,为提升钻探工作的针对性提供依据。 4)基础地质工作的有效开展,能够为山区公路路线的合理选择提供借鉴和指导。 5)山区公路地质勘查工作的有效开展,离不开GSP的路线导向作用和现场定位功能,对其进行合理使用,将会在很大程度上提高工作的精确度和效率。 公路工程地质论文:高速公路工程边坡的工程地质分类分析 【摘 要】随着经济的持续发展和公路工程项目建设的持续发展和进步,高速公路工程项目建设也逐渐受到了重视,公路工程项目的建设推动了经济的发展以及国家的进步。而高速公路工程边坡的工程地质的分析和研究的增多,对高速公路的建设有着十分重要的意义,通过对告诉公路边坡工程地质的分析,为高速公路的建设奠定了基础。 【关键词】高速公路;工程边坡;工程地质;分类 江西地貌以山地、丘陵为主,约占全省总面积的78%;地势周高中低,省境边缘群山环绕,中南部丘陵起伏,山体多由变质岩和花岗岩组成。江西省是我国地质灾害比较严重的省份之一,属于地质灾害易发程度较高的地区。省内地质灾害发育,因地质灾害造成的人员伤亡、财产损失情况严重。据不完全统计,全省共有地质灾点25712,规模较大、损失较严重的地质灾害点1209个,共造成869人伤亡,直接经济损失达32669.73万元。特别是近几年来,降雨诱发的地质灾害发生的频率、强度越来越高,造成的损失和危害越来越严重。由此,对于相关地区工程边坡的工程地质的分析有着十分重要的现实作用和意义。 1 按照岩性进行分类 (1)侵入岩边坡。例如花岗岩边坡,岩性相对单一,具有较高的强度并呈块状结构分布,呈陡坡发育卸荷裂隙。 (2)碎屑沉积岩边坡,例如砂岩、页岩、砾岩边坡,不同类型的沉积岩的强度不同,往往呈层状结构进行分布,边坡的形态受到岩层的产出状况的影响,页岩的透水性相对较弱。 (3)喷出岩边坡,例如玄武岩凝灰岩、凝灰角砾岩、流纹岩边坡等等。不同类型的喷出岩边坡的强度差异也较大,并且呈裂隙发育,有时具有层状或者类似层状的结构,孔隙性较大,边坡的形态收到其结构形态的控制。 (4)碳酸岩类边坡,例如石灰岩、白云岩边坡等等,边坡的形态受到岩层产出状况的影响,往往形成悬崖,部分岩溶发育。 (5)软弱岩层边坡,例如泥岩、页岩、泥灰岩、河湖相砂页岩、半成岩等,强度较低,容易分化。 (6)夹有软弱夹层的沉积岩边坡,例如带有泥化夹层或者坡碎夹泥层的砂岩、石灰岩、页岩等等,具有层状结构。 (7)变质岩类边坡,例如片岩、片麻岩、千枚岩、石英岩边坡。大多呈现片状或者层状结构分布,岩体不够完整。 (8)特殊岩类边坡,例如带有石膏、盐等易溶岩层,强度较低。 2 按照岩体结构进行分类 2.1 碎裂结构岩石边坡 是指带有强烈发育的不规则节理裂隙的岩石边坡,在沉积岩、岩浆岩或者变质岩等地区都可能出现,尤其是在断层交汇部位以及严重构造挤压部位较为常见,由于边坡上节理裂隙较为密集且方向凌乱,有时难以划分出岩石的层状结构,边坡岩性多为相互镶嵌的碎块结构,然而从宏观上可将该种边坡形式视为散体,边坡的形态与节理裂隙的切割程度以及组合形态密切相关。 2.2 块状结构岩石边坡 一般由块状岩浆岩或者巨厚层沉积岩所构成的边坡,该种边坡就局部地段而言并没有层状节理分布,并不具备各种层状岩石边坡的特性,根据其物质组成分析可将其视为相对均质体。 2.3 层状同向缓倾岩石边坡 大部分是由坚硬层状岩石够构成的边坡,岩层的倾向与边坡倾向保持一致,但其倾角比边坡的坡脚要小,坡面切断了岩层的层面。由于其具有该项特征,由此在坡脚以上的岩层具有路面方向活动的空间,而当层面之间的抗剪强度较低之时,将沿着层面产生滑动。 边坡稳定性主要受到岩层倾角、层面抗剪强度以及边坡岩体的节理裂隙切割状况的影响。层状同向缓倾边坡较为常见,这是由于施工开外对边坡坡脚进行人为改动,从而导致边坡由缓变陡,从而切断了层面,尤其边坡岩层被坡面切断之后,最为常见的是顺层滑动,尤其是沿着软弱夹层进行滑动。若是节理裂隙的切割便于坡体的切割,下伏设有软弱夹层之时,在雨后更容易产生滑动。 2.4 层状反向结构岩石边坡 该种类型的岩石边坡,岩层的走向与边坡的走向基本保持一致,而倾向则与坡面的倾向相反,也可称为逆向边坡,该种边坡由于沿着层面缺少滑动变形的空间,由此无论岩层倾角的大小,一般状态下基本能保持稳定。 2.5 层状斜向结构岩石边坡 是指岩层与坡面走向呈现一定的夹角的层状岩石所构成的边坡,也可称为切向边坡,是高速公路当中较常见的一种边坡的类型。 2.6 层状同向陡倾岩石边坡 是指岩层的走向与边坡的走向基本保持一致,然而岩层倾角比边坡坡脚的岩石边坡要大,同时由于坡面未将岩层的层面切断,由此,并未给岩层层面下滑的空间,一般状况下能保持稳定。 3 按照土质进行分析 3.1 砂性土质边坡 主要由砂或者砂型土所构成的边坡,其结构较为稀疏,年距离较低,一般而言透水性较强,饱和含水的均质砂土边坡,容易在振动力的作用下液化产生液化边坡。 3.2 粘性土质边坡 颗粒细密,而由于不同边坡的生长环境不一致,不同粘土的组织结构、物理力学特征等具有较大的差别,同时对边坡的稳定性影响也不一致,然而一般具有干时坚硬开裂,遇水膨胀分解等软塑性特征。 3.3 黄土质边坡 一般呈淡黄色或者棕黄色,呈现多孔性特征孔隙比例一般为40~50%,以粉粒为主,质地均一,无层理发育,无柱状节理以及垂直节理发育,天然状况下含水量较少,干燥时较为坚固,呈现竖直状,然而遇水容易剥落或者受到侵蚀。 3.4 胀缩土质边坡 呈现特殊的物理力学特征,这是由于土质当中包含蒙脱石等容易膨胀的矿物,具有明显的干湿效应。 3.5 软土质边坡 是由泥变、淤化、淤泥实土以及其他类型的抗剪强度较低的土质所构成的边坡类型。粘土由于其抗剪强度极低,其流变性特征十分显著,由此并不利于边坡的稳定性。 4 土石混合边坡 该种边坡形式是由土以及坚硬岩石混合而成,可分为碎石土边坡以及岩土混合边坡两种类型。 碎石土边坡是由坚硬的岩石碎块以及砂土碎屑细颗粒物质所混合构成的土石边坡形式,具体还可细分为碎石土边坡以及岩土混合边坡两种类型。 碎石土边坡是指由坚硬的岩石碎块以及砂土所混合构成的边坡,按照相应的形成条件,可分为堆积型以及残积型碎石土边坡。堆积型碎石土边坡是由于土石碎屑经过搬运位移或者土石混杂,例如坡积体以及变形边坡的残留体等等;而残积型的土石边坡则是由于挤眼原位风化而成,岩土并未经过搬运和位移。按照其结构形态又可分为土石混合机构以及土石叠置结构。 公路工程地质论文:浅谈工程地质选线对山区高等级公路工程造价的影响措施 【摘 要】近年来,山区高等级公路建设发展迅速,如何降低公路工程造价,已引起公路建设在决策、设计、施工、管理等各环节的高度重视。 【关键词】高等级公路;工程地质选线;工程造价 0 概述 随着公路建设的高速发展,对交通的要求开始向“快速、方便、舒适、安全”方面转变。高等级公路逐步向山区延伸,对于山区高等级公路的勘察设计、施工运营等方面的环保要求也越来越高。山区公路环境主要是自然环境,也是地质环境。我市嵩县、栾川地处山区,地形地貌复杂,地势崎岖坎坷,工程地质条件差异较大,岩土种类繁多,公路穿行于山岭之间,建设难度高,土石方工程量大,投资多,成本高,而这些县经济条件却相对较差,资金能力有限,就如何降低公路工程造价,已引起公路部门的重视。因此,工程地质条件对评价路线设计方案的优劣和决定造价的高低起着至关重要的作用。处理不好还会诱发和加剧各种地质灾害,增加公路建设投资,影响工期,甚至给运营阶段带来严重的安全隐患。因此山区高等级公路的环保主要是地质环境的保护和地质灾害的防治。 1 重视山区公路工程地质选线 影响公路工程造价的因素很多,主要有设计、施工、管理和建设环境影响等方面,但是,从控制整个工程造价上来说,起决定作用的还是设计因素,如果没有好的设计,就不可能有优良的工程产生,没有经济合理的设计方案,就不可能使整个工程的造价降下来,而工程地质选线工作的重视程序、专业技术人员水平的高低和工作程度的深浅恰恰是决定设计质量优劣的关键,又是合理降低工程造价最有效的途径。所以除了详细的地质勘察工作之外,还要贯彻综合设计原则,在路线设计的各个阶段,对工程地质条件要有充分的了解,保证路线方案的科学性。 对于平原区的公路工程而言,工程地质条件和地形地貌都比较简单,大部分以填方路基为主,不良地质只有一些软土地基,地质病害比较简单。而对山区来说,工程地质条件比较恶劣,高等级公路与一般低等级公路相比,由于其指标高、路基宽,不可能随地形地势布设线形,为满足高等级公路的技术要求,高填深挖在所难免,必然导致原有自然地貌状态的破坏,对于存在不良地质的地段,极易诱发滑坡等地质病害,而且产生了大量的人工边坡,增大了环境保护、边坡防护工程量,毫无疑问,将进一步导致工程造价的上升。同时,还给施工和养护带来很多麻烦,使后期养护管理费用加大,即便如此,有些病害还得不到彻底根治。因此,山区高等级公路选线,工程地质条件是首要的制约因素。 2 工程地质选线对山区公路工程造价的影响 就拿洛栾快速通道来说吧!嵩县至栾川段,相对高差较大,地质条件比较复杂,地质病害较多,有滑坡、崩塌、软土、断层等。从初步设计阶段起就十分重视工程地质选线工作,外业历经1个多月,得到比较方案3个,最后确定的方案造价最低,在施工图设计阶段也认为是最优方案而被采用。但在进入施工阶段后仍在进行变动,其根本原因仍然是由地质问题引起的,由于治理边坡,从而导致了工程投资的追加。 实践证明,山区公路工程建设设计变更的绝大多数都是由地质原因引起的,而且无一例外地都要追加工程投资!如果项目开工前期能重视、加强地质选线工作,加大工程地质工作力度和深度,有效地避开或者预见这些病害地段,都比方案确定、工程开工、甚至施工完成后再采取处治措施要好得多。因为,只要工程到了要另外采取处治措施这一步,与早期发现采用避让或尽可能少挖等方案相比,任何再优秀、经济的处理方案这时都是很不优秀、经济的,由于治理的不彻底性,工程隐患和风险始终难以消除。作为公路工程勘察设计人员,我们应该总结经验教训。 3 把握公路工程地质选线要点 公路工程的线型主要受地形、地物和工程地质条件控制,地形和地物比较直接客观,易被选择和利用,而工程地质条件则具有很强的隐蔽性,不易被直接把握和认识,因此,工程地质因素就成了路线方案比选的难点和主要控制因素。对地质较为复杂地段还应注意在确定路线线型后诱发并加剧地质病害的可能性,谨慎的确定路线的线位和采取的工程措施。公路工程地质选线是一个循序渐进、由浅入深、由表及里的过程,需要丰富的经验和较长的时间,所以,要在正常的测量工作之前进行大量细致而繁琐的工作。除了收集研究已有的区域地质资料、还要在1:10000地形图上确定初步方案进行实地调查,发现重大不良地质地段或预测以后会出现难以治理的地质病害的路段要及时反馈信息,以便尽快调整路线线位。对明显的不良地质进行筛选,对那些病害规模大、治理困难且费用高的病害地段应加以避让,剔除明显无可比的方案,再进行现场踏勘,继续选择可比方案。通过钻探等各种勘察手段获得的资料做进一步优化,最终选出既经济又合理的理想方案。因此,搞好公路工程地质选线,一是需要足够的重视,二是需要较长的周期,三是需要一定人力物力的投入。 4 各种方案的综合考虑 工程地质条件对高等级公路工程造价的影响很大,除重大工程地质选线以确定大的路线走向外,对于局部高填方与桥梁跨径、深路堑与隧道穿越、拆迁与避让等小方案也应进行比较,综合考虑。只有这样,才有充分保证工程质量,降低工程造价。对于是采用填筑路堤还是架桥跨越,要根据填方高度、土基地质条件、沟底纵坡、筑路材料料场和弃方利用的经济合理性等因素进行综合考虑。通常情况下,如果自然地面工程地质条件好、沟内不需设置其它通道、沟底自然纵坡对设涵排水有利、有足够的弃方可利用的条件下,填方高度在20米以内,采用路堤是较为经济的方案,否则就使用桥梁,至于采用何种桥型,除从经济的角度考虑外,还要结合地质、环境景观等条件而定。对于那些大挖方地段究竟是采用深路堑还是隧道穿越,要结合工程地质条件、弃方运距、边坡防护工程量及防护型式、环境保护等因素进行综合考虑,它既是降低公路工程造价的有效途径,又是环境保护所必须考虑的因素。通过多年来山区公路建设的实践证明,如果最大挖深在30米以内,在工程地质条件好的情况下,以深路堑通过较为经济,其最大问题是对生态环境的破坏和诱发滑坡病害,后期隐患较多,增大滑坡治理和养护管理费用。因此,如果挖深在30米以上、长度在200米以内,则用隧道进行详细比较,一般来说使用隧道较为有利。关于建筑物,至于是拆迁还是避让,则要看实际情况,具体问题具体分析,要结合可持续发展降低工程造价等进行综合考虑。 5 结束语 公路工程选线对地质现象和规律的认识是由面到线、由线到点、由表及里、由粗到细、由宏观到微观,逐步深入的,根据不同阶段应采取不同的方法和手段。 公路工程选线工程地质资料不仅是公路工程设计、建设、养护的依据,而且是方案决策的基础,在高等级公路选线过程中,只有重视并加强地质选线工作,充分发挥可持续性发展的思路,才能达到公路工程建设风险小,可预见性强,潜在问题少的目的,公路工程才能控制潜在的投资和风险,从而获得潜在风险和投资最小的最优方案,从根本上降低工程造价,以保证设计质量和工程质量达到预期目标。 公路工程地质论文:小议公路工程地质灾害类型及防治策略 [摘要]近年来,国家不断加大交通基础设施建设力度,公路交通条件日益改善,伴随而来的地质灾害问题也显著增加。公路的修建常常需要跨越不同的地貌单元、地层岩性,会遇到多种地质环境问题,地质灾害类型较多,常见的地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、冻土冻融。本文对公路工程施工中常见地质灾害进行了分析,详细阐述了相应的防护措施,并对地质灾害的防治工作提出了一些策略。 [关键词]公路工程 地质灾害类型 防治策略 1公路工程建设项目常见的地质灾害类型 1.1崩塌、滑坡 崩塌是指陡峻斜坡上的块状岩土体高速倾倒、翻滚、坠落于坡脚现象,崩塌的特点是垂直位移分量大于水平位移分量。滑坡是指斜坡上的岩土体主要在重力和地下水作用下,沿着一定软弱面或软弱带以水平位移为主的整体向下滑动的作用和现象。崩塌、滑坡地质灾害是山区公路工程常见的地质灾害之一,主要是由地质原因或人为开挖坡脚造成的。由于山坡或路基边坡发生崩塌、滑坡,常使交通中断,影响公路的正常运输。大规模的滑坡可以堵塞河道,摧毁公路,砸坏路基及公路桥,中断交通,破坏厂矿,淹没村庄,造成行车事故,甚至引起人身伤亡。 1.2泥石流 泥石流是指发生在山区的一种含有大量泥砂、石块的暂时性急水流。泥石流具有强大的破坏力,它往往在很短时间内摧毁一切工程设施和夺取千百人、甚至上万人的生命财产,是严重威胁山区人民和工程建设的地质灾害。泥石流是公路,尤其是山区公路建设过程中普遍存在且破坏作用及其强烈的公路水毁类型,是毁坏穿越泥石流沟的公路路基、路面及相应防治结构物的重要外在机制,危害方式只要是淤积、掩埋、堵塞、冲击及冲刷公路,我国公路每年因泥石流造成的经济损失数亿至数十亿。 1.3地面塌陷 地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下,向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种地质现象。有岩溶塌陷、矿山采空塌陷、黄土湿陷等类型,公路工程若在上述塌陷地区通过,经常会造成路面开裂、路基及路面变形、沉降甚至塌陷,影响公路正常通行,甚至威胁人身生命、财产安全。 1.4冻土冻融 冻土冻融是指在季节性冻土区,地基土冬季冻胀,夏季融化沉陷的一种现象。此种灾害是东北地区等高纬度或高海拔地区特有的地质灾害,常会造成道路翻浆、冻胀、融陷及路面冻裂,影响道路正常通行。 2地质灾害的防治措施 (1)崩塌、滑坡具体措施主要包括①掌握崩塌活动分布规律,公路要尽可能避开崩塌、滑坡危险区及可能的危害区;②加强对危岩体监测、预测、预报工作,临崩、滑前及时疏散人员和重要财产;③实施必要的工程措施,加固斜坡或防护受威胁的工程设施。主要工程措施有:护墙或护坡,防止斜坡岩土剥落;镶补、填堵坡体岩石缝洞;削坡,人工消除小型危岩体或减缓陡峭高坡;锚固,加固危岩体,提高其稳定程度,防止崩落、滑坡;排水、疏通地表水和地下水,减缓对危岩陡坡的冲刷和潜蚀;拦截、修筑挡石墙、落石平台、拦石栅栏等,阻止崩滑物对公路设施的破坏。 (2)泥石流。泥石流防治是一项由多种措施组成的系统工程。它主要由四方面措施组成:①防止和削弱泥石流活动的防治体系--通过生物措施和工程措施,保护和治理流域环境,消除或削弱泥石流发生条件;②控制泥石流运动的防治体系-采用拦挡坝、谷坊、排导沟、停淤场等工程措施,调整和疏导泥石流流通途径和淤积场地,减少灾害破坏损失;③预防泥石流危害的防护工程体系~一修建渡槽、涵洞、隧道、明硐、护坡、挡墙、顺坝、丁坝等工程,对重要危害对象进行保护;④预测、预报及救灾体系一一对于遭受泥石流严重威胁的居民、企业和重要工程设施,及时搬迁、疏散,受灾时有效地抢险救灾,减少灾害破坏损失。 (3)地面塌陷。预防和治理地面塌陷的工作有多方面内容,首先,为避免或减少地面塌陷灾害,必须十分重视公路场地的地质环境,查明建设区地面塌陷的危险程度和形成条件,对地面塌陷进行预测,尽可能布设在塌陷危险性小的安全地带;对于无法避让路段,则应根据具体情况,在设计和施工中采取钻孔灌浆、旋喷加固等必要的防塌措施。除上述预防途径外,在地面塌陷危险区进行抽水、排水、蓄水、爆破等活动时,要采用适当方法,防止诱发地面塌陷活动。为了减轻矿区采空塌陷灾害,限制采空区范围,或者增多、加大保安柱,减小塌陷规模。对于已经发生的塌陷灾害,要在查明地面塌陷发育状况和形成原因的基础上,因地制宜地采取针对性措施加以治理。其方法除了消除促使地面塌陷发展的各种动力活动外,还可采用填堵法、跨越法、强夯法、灌注法、深基础加固法、控制抽水(或排水)强度法、疏导水流法、地下水气调压法等充填加固地面塌陷坑和地下孔洞,堵截水流,强化土层及洞穴沉积物强度,削弱地面塌陷活动能力,保证工程设施安全。 (4)冻土冻融。①工程应根据岩土工程勘察报告所确定的地基土冻胀级别,采取相应的防冻胀融沉措施。②在拟建工程施工时,一是回填粗颗粒抗冻材料,并在地面做好防水工作,防治冻胀产生的冻切力破坏基础;二是采取清基换填砂砾或粗砂等透水性好的填筑材料等措施处理基础。 3防治地质灾害的策略 地质灾害不仅对公路工程施工造成了极大的影响,而且由于其成灾的缓变性还将对公路造成持续的影响,需要公路工程施工中防治相结合,进行规划治理。对防治地质灾害的主要建议如下:(1)注重地质勘察,做好工程规划。公路工程施工前要进行细致、全面的地质勘察工作,根据施工区域的具体地质情况敲定工程规划,兼顾工程的经济效益和环境效益。(2)环保工作与工程施工同时进行。公路环保工作包括设立各种防护林带等针对地质灾害易发区域的绿化防护工程,确保在公路工程施工的过程中同时完成相关的环境保护工作,从根本上防治地质灾害。(3)建立公路地质灾害的预测和保障体系。通过高科技技术手段健立健全防治公路地质灾害的相关体系,提高公路系统预测、防护和控制地质灾害的能力。(4)提高公路工程施工人员对地质灾害防治工作的重视和工作能力。通过地质灾害相关知识的培训教育来提高相关人员对地质灾害的重视,提高其防范地质灾害工作的能力。建立责任制度并完善奖惩制度来保障公路工程施工中地质灾害防治工作的执行力度。 4结束语 综上所述,公路工程施工对地质灾害的具体防治工作中深入研究灾害产生的机理和有效防治措施,尽量减少公路工程施工期间造成的灾害隐患,对突发灾害情况先做好应急措施,并随后做好防治灾害的长久性工作。 高速公路工程边坡的工程地质分类分析 [摘要]鉴于不同的边坡对高速公路工程的施工会有着不同的影响,需要对高速公路边坡的工程地质情况进行分析和研究,进而为高速公路的合理施工提供参考和依据。本文笔者从对边坡分类的概述着手,分析了影响边坡分类的因素,重点探讨了高速公路工程边坡的地质分类和特征,目的是为高速公路工程边坡的工程地质分类分析提供借鉴。 [关键词]高速公路 边坡 地质分类 影响因素 变形 一般而言,高速公路的工期要求紧张,需要能够快速准确的对边坡的稳定性作出评价,进而为公路建设创造良好的条件,这就需要对高速公路的边坡工程地质分类进行研究。 1边坡分类的概述 越来越多的学者开展关注边坡的分类问题,涌现出较多的边坡分类方法,对进行工程的施工起到了一定的促进作用。 1.1边坡分类的目的 边坡的特征不同,其稳定性就存在着较大的差异,进而对工程的施工产生了不同程度的影响,因此对边坡分类的研究是为了通过野外的调查,较快的对边坡进行辨认,进而明确工程的地质特征。其次,通过对边坡分类进行分析,可以对其稳定性形成初步的评价,并总结出边坡对工程施工的影响,进而对工程施工的地质问题的处理提出合理化的建议。此外,对边坡进行分类还可以为了勘察试验工作提供参考和依据。 1.2边坡分类的原则 为了更好是为工程施工创造有利的条件,在对边坡进行分类时需要坚持一定的原则。首先,边坡分类必须是建立在实践的基础上,并以岩性、结构和变形特征为主要的分类依据;其次,在进行边坡分类的过程中,要分析边坡的特征以及主要的形式和可能出现的问题;再次,在对边坡进行分类描述时,要阐述边坡与工程的关系;同时,在分类时,需要对其稳定性进行分析和评价,目的是为了对工程施工起到指导作用。就高速公路工程边坡的地质分类而言,为了提高论述的规范化和使用方便,需要根据边坡的高度、坡度以及人工改造情况进行一般性的分类。 1.3影响边坡稳定性的因素 边坡的稳定性对高速公路的工程施工起着至关重要的影响,而影响边坡稳定性的因素也是多种多样的,主要包括岩石风化、结构面以及地表水和地下水等诸多因素。因此在对边坡的稳定性分析时,需要综合考虑上述多种因素的综合作用,力求收集到精准的数据,为工程的施工提供参考和依据。 2高速公路工程边坡的工程地质分类 在对高速公路工程边坡的工程地质分类中,依据不同的分类依据,会有不同的地质分类。按边坡与工程的关系可以将边坡分为人工边坡和自然边坡,前者按照形成方式可以分为填方路堤边坡和挖方路堑边坡;根据岩性不同,可以将边坡分为岩质边坡和土质边坡。 2.1岩质边坡分类 首先,按照岩质边坡的岩性分类,主要分为侵入岩边坡、喷出岩边坡、碎屑沉积岩边坡、碳酸岩类边坡、夹杂软弱夹层的沉积岩边坡、软弱岩层边坡以及特殊岩类边坡以及变质岩类边坡等,并且每种岩质边坡都举具备自身的特性。其中侵入岩边坡的岩性单一且强度较高,其结构呈块状;喷出岩边坡属于裂隙发育,强度差异大,且形状会严重影响着边坡的形态;碎屑沉积岩边坡多是层状结构,且不同岩石在强度方面存在着较大的差异,其中页岩具有较强的透水性;碳酸岩类边坡具有较高的强度,多形成悬崖或者是岩溶;夹杂软弱夹层的沉积岩边坡呈层状结构,如砂岩、页岩等;软弱岩层边坡的强度很低,容易被风化或者是崩解;特殊岩类边坡多易溶于水;变质岩类边坡多呈片状或者是层状结构,其岩体的完整性和强度较差。其次,按照岩质边坡的岩体结构分类,主要分为块状结构的岩石边坡、碎裂结构岩石边坡、层状同向缓倾岩石边坡、层状反向结构岩石边坡、层状斜向结构岩石边坡等多种。 2.2土质边坡分类 在土质边坡分类中也包含着多种岩石边坡,且结构各不相同。其中黄土边坡具有多孔性,且含水量较少,相对来说比较坚固。但是黄土边坡多是直立边坡,这样就容易出现脱落或者是受到侵蚀;砂性土边坡的结构较为松散且粘聚力较低,具有较好的透水性,但是在振动力的作用下,容易产生液化边坡;粘性土边坡的颗粒细密,但是容易出现坚硬开裂以及遇水分解的现象,呈现出软塑性状的特点;软土边坡主要特征为抗剪强度较低,特别是其流变性明显,严重的影响了边坡的稳定性;胀缩土边坡的主要特征为富含膨胀矿物,因此干湿效应显著。 2.3土石边坡 土石边坡主要是由土和坚硬的岩石混合而成的,主要包括碎石土边坡和岩土混合边坡两种。碎石土边坡主要是有坚硬的岩石和砂土构成,按照形成条件分为堆积型和残积型,按照结构形态可以分为土石混合结构和土石叠置结构。 2.4高度和坡度不同的边坡 根据高度的不同可以将边坡分为超高边坡、高边坡、中边坡和低边坡,同时根据坡度的不同可以将边坡分为平缓边坡、陡坡边坡、急坡边坡以及悬坡。 2.5变形边坡分类 变形边坡中的滑动变形边坡主要是岩土体在大量的岩土体的重力作用下,容易出现滑坡现象;蠕动变形边坡是在岩体的长期缓慢变形中出现的,并且蠕动变形是多样性的,既可以是连续的、也可以是间歇性的和跳跃式的;张裂变形边坡主要是由于岩体在多种原因下产生的微量变位,并且经常发生在坡度较为陡峭的块状结构岩石;崩塌变形边坡,主要是岩土突然脱离母体产生的急剧变形,进而堆积成为岩土堆积体;塌滑变形边坡是一种复合型的变形,会出现着整体或者是局部的滑动,并产生一些综合性的变形;剥落变形边坡主要是受到外界因素的影响出现的岩层碎裂解体的现象,并且多发生在高寒地区。 3结束语 对于边坡分类,大多是按分类原则就边坡的破坏形式进行分类,对于未变形边坡则很少进行分类,为高速公路工程服务的边坡分类还没有。在总结高速公路工程边坡勘察成果的基础上,结合工程实践,提出了适合高速公路工程的边坡工程地质分类,并将未变形边坡统分为岩质边坡、土质边坡和土石边坡,对岩质边坡按边坡体岩性和结构进行了细致分类,而对变形边坡则按其变形特征进行简要分类。 公路工程地质论文:铁岭至本溪高速公路工程地质分区简述 【摘 要】本文着重介绍了铁岭至本溪高速公路在可研阶段的工程地质分区情况及区段内的主要工程地质问题,为线路的比选及初步设计提供了可靠的地质资料。 【关键词】可研;工程地质分区;地质问题 1 工程概况及自然地理情况 辽宁中部环线高速公路铁岭至本溪段,位于辽宁中部地区,行政区划隶属于沈阳市与本溪市。起点与新民至铁岭段对接,经抚顺市区,终点在本溪高台子与丹东至阜新高速公路连接,采用设计速度80km/h的四车道标准。 设计线位北部铁岭地区属中温带亚湿润区季风型大陆性气候,热量充足,四季分明,气候温和。南部本溪地区属中温带湿润气候区,春天风和日丽,夏季稍热多雨,秋季天高气爽。设计线路流经的河流主要有:浑河、东洲河、古城河、太子河。 设计路线区内地貌成因、形态受地质构造、岩性及内外营力的控制。地貌类型以构造剥蚀低山、丘陵为主,其次是剥蚀堆积地形,包括山前倾斜平原及坡洪积扇、山间谷地、河谷平原等。 2 工程地质分区 设计带地貌以低山、丘陵为主,根据设计带地形、地貌、岩土体类型及工程地质特征、水文地质条件、筑路材料等诸多因素影响,将设计带划分为两大工程地质区,即第四系松散土体工程地质区和低山丘陵岩体工程地质区。各工程地质区又可细分为次级区。现据各区工程地质性质的差异及对高等级公路工程建设的影响,将其特征分述如下: 2.1 第四系松散土体工程地质区(I) 位于线路设计带的浑河、太子河及其支流平缓阶地、漫滩,山间沟谷、山前地段。属河流冲积、冲洪积阶地和山间河谷平原地貌。可进一步划分为阶地、河床、漫滩松散碎屑岩类工程地质亚区(I1)、坡洪积松散碎屑岩类工程地质亚区(I2)。 2.1.1 阶地、河床、漫滩松散碎屑岩类工程地质亚区(I1) 该亚区以条带状分布于浑河、太子河两岸,主要由第四系冲积-冲洪积砂、砾、卵石、粉土、粉质粘土组成,区内地下水较为丰富,水位埋深一般1~3m,属松散岩类一般天然地基,该亚区未发现不良地质现象,总体适宜高速公路建设。但局部低洼地段,见有小面积的湖沼堆积的黑色草炭夹微薄层粉质粘土,该类土体长期处于饱水状态,具高压缩性、流动性较大等特征,对工程建设不利。 2.1.2 坡洪积松散碎屑岩类工程地质亚区(I2) 带状分布于山间沟谷地带,属河流冲积、冲洪积及坡洪积山间谷地地貌。岩性主要为冲洪积、坡洪积粉质粘土、粉土,砂砾石、砾卵石、粉土含砾(碎)石或粉质粘土含砾(碎)石等,该类土体由上至下,固结度逐渐增强,属较稳定土类。区内地下水水量中等,属第四系孔隙潜水,地下水埋藏深度1~2m,水质较好。属松散岩类一般~较好天然地基,总体适宜高速公路建设。 主要工程地质问题有: 1)黄土状粉土具轻微湿陷性,路基稍作处理可保安全; 2)季节性河流,在洪水季节,水深流急,对路基具冲刷作用; 3)土质边坡在雨季有坍塌现象,山前地段土体饱水后可能产生滑坡。以上问题对公路路基及桥基稳定性可造成一定的影响,下一步公路勘察中应作为重点查清对象。 2.2 低山、丘陵岩体工程地质区(Ⅱ) 位于线路区两侧,工程地质条件属基本稳定地区,工程地质特征如下: 1)山体多为圆顶、尖顶状,坡角一般20―50°,局部地段大于50°,岩层倾角一般大于30°,存在滑坡、崩塌等地质灾害发生、发展的条件。 2)区内大部分为坚硬、较坚硬岩石,一般可满足公路建设对工程地质条件的要求; 3)区内断层发育,是构成本区不稳定的主要因素,在断裂带附近,路基应采取相应的抗震措施; 4)区内碎屑岩、火山碎屑岩夹有凝灰岩、页岩等软弱地层,浸水后强度降低,容易产生顺层滑坡、崩塌等不良工程地质问题。 进一步划分为坚硬块状火成岩工程地质亚区(Ⅱ1)、坚硬块状变质岩工程地质亚区(Ⅱ2)、坚硬层状碳酸盐岩工程地质亚区(Ⅱ3)、较坚硬层状碎屑岩工程地质亚区(Ⅱ4)。 3 结论建议 通过对铁岭至本溪高速公路可研阶段工程地质分区的论述,我们得到了以下结论: 1)设计线路带可划分为两大工程地质区,即第四系松散土体工程地质区和低山丘陵岩体工程地质区。 2)第四系松散土体工程地质区存在的主要问题为:黄土状粉土具轻微湿陷性,路基稍作处理可保安全;季节性河流,在洪水季节,水深流急,对路基具冲刷作用;土质边坡在雨季有坍塌现象,山前地段土体饱水后可能产生滑坡。 3)低山丘陵岩体工程地质区存在的主要问题为存在滑坡、崩塌等地质灾害发生、发展的条件。 公路工程地质论文:公路工程地质勘察监理及勘察管理标准化 摘 要:结合多年参加的地勘监理项目的经验,提出了工程地质勘察监理的方法和内容以及推行地勘及地勘监理标准化工作的建议。 关键词:公路工程 地质勘察 监理 标准化 近年来,由于勘察设计原因造成的工程变更及工程事故频频发生,造成了一定的经济损失。为了保证设计参数的准确、可靠、真实,那就首先要保证工程地质勘察质量,所以在公路工程地质勘察项目中引入地勘监理十分重要。目前,我国公路工程地勘监理正处于初期阶段,相对国外较晚,且往往是业主自己监理或直接委托其他单位监理。这种模式流于形式现象比较普遍,以至于原始资料失真、工程质量差、地质成果可信度不高。而通过专项项目监理,则能严把质量关,对不符合设计、规范要求的工作提出整改意见,并可以下令停工整顿。这在以往是做不到的。 1 监理依据和程序 1.1 监理依据 国家、行业等相关部门法律法规,工程地质勘察规程、规范,及相关岩土工程勘察工具书,建设单位的暂行规定及监理与业主签订的合同书。 1.2 监理程序 2 监理方法和内容 2.1 监理方法 (1)现场检查、旁站、巡视相结合,以现场检查为主;重大工程的关键部位和重要环节进行必要的旁站监控。 (2)对试验室进行检查,对试验过程进行旁站,对试验资料进行抽查。 (3)定期召开监理工地例会。 (4)出现一般质量问题或隐患时,监理单位项目经理及时填写《工程勘测勘察质量问题通知单》,以书面形式通知勘察设计人改正,并要求设计人将整改情况以《工程勘测勘察监理工程师通知回复单》书面回复。 (5)出现重大质量问题或隐患时,监理单位项目经理及时填写《工程勘测勘察质量问题通知单》或《工程勘测勘察暂停通知单》,以书面形式分别通知设计人,并报建设单位。重大质量问题处理完毕,监理单位向业主书面报告处理经过及结果。 2.2 监理内容 负责本项目设计合同段范围内初步设计阶段初勘和施工图设计阶段详勘的监理工作,对勘察单位的勘察质量、进度、中间性资料检查和初勘、详勘外业工作验收,提出审查意见并编写监理报告。根据合同主要完成以下检查和审查。 (1)勘察大纲; (2)勘察设备、人员的配备; (3)勘察手段、方法和程序; (4)调查测绘范围、内容和精度; (5)勘探点数量、深度及勘探工艺; (6)水、土、石试样的数量,取样、运输和保管方法,试验内容和方法; (7)原位测试和水文地质试验的内容、数量和方法; (8)原始资料(包括地质调绘观测点卡片、钻探日志、物探记录、原位测试记录、水文地质实验记录、水土石试验报告等)、勘探报告及图件。 3 地质勘察及地勘监理存在的问题 3.1 勘察项目比较 通过自己参加的几条高速公路的地勘监理工作将部分勘察项目进行对照如下表1。 3.2 存在问题 由于公路工程地质勘察监理开展较晚,尚处于初步发展时期,必然存在一些问题。通过对自己参加的几条高速公路地质勘察勘测项目的对照,自认为存在以下几点问题。 (1)人们对公路工程地质勘察监理还存在认识上的不足和轻视,认为公路工程地质勘察监理主要是地质钻探的监理,往往忽略或轻视地质调查、调绘、勘探方法、勘探工作量布置、勘测方法的监理。 (2)勘察单位对勘察监理的引入尚处于适应阶段。 (3)勘察单位的成果大多是自查自审体系,监理对其成果资料无须签字,只是提出意见和建议,没有实际约束力。 (4)勘察单位的组织结构和职责、外包管理、质量控制和验收等等,形式各异,各不相同。 (5)勘察单位的勘察方法、勘测方法、试验能力都存在一定的差异。 (6)勘察单位的报告格式各异,部分参数和术语引用不统一。 (7)地勘监理尚未形成一套完整的体系,缺少相关的规范、规程,勘察监理人员的专业素质相对不高。 (8)勘察监理的监理费用偏低,没有统一的地质勘察监理收费标准,不利于地勘监理市场的可持续发展。 鉴于以上问题,应制订地勘管理标准化规定并推行。 4 推行地勘管理标准化的建议 4.1 地勘工作组织机构及其管控体系的标准化 (1)各标段建立起健全、有效的地勘质量管理组织机构、编制统一的《标段岩土分层表》、沿线地层分布说明、安全作业指导书、现场地质技术人员及编录员岗位培训资料汇编。 (2)公路工程岩土分类标准 标准贯入试验、动力触探、主要岩土承载力基本容许值、摩阻力标准值参考表的标准化。 (3)各类工点勘察方法和技术要求的标准化 (4)土工试验要求标准化 4.2 野外地勘(钻探)作业的标准化 (1)钻探质量关键工序流程图的标准化 (2)钻探工作中的人员及对应岗位职责 (3)下达钻探任务单和技术交底标准作业表 (4)地质技术人员对编录员及现场机组的质量管理和指导 (5)机组准备工作标准作业 人员配置及文件资料的准备、钻探设备的标准化。 4.3 钻探工艺选择的标准作业 硬质合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进、干钻及无泵反循环钻进、活套闭水接头单管钻进、不同地层与特殊场地钻探、冲洗液和护壁堵漏。 4.4 取芯钻进及孔内测试的标准作业 岩芯采取、岩土样的采取、原位测试。 4.5 样品采取、保管、运输的标准作业 基本要求、取样质量要求、土样封装、土样的运输、岩样采取和储存、钻探记录的标准作业、检查与验收标准。 4.6 室内工作(内业)的标准化 (1)一般性的技术报告和图件的标准化要求 (2)工程地质勘察报告编制要求. 总体要求、报告格式统一、各类报告格式。 4.7 工地实验室标准化 (1)工地试验室的设立、建设(基地建设、仪器设备、试验人员)以及工地试验室的管理。 (2)试验室能力认定 认定流程、认定资料、委托试验室认定。 (3)试验项目 原位测试、室内试验、土工试验、岩石试验、水质分析、集料试验、试验项目说明。 (4)试验方案 工地试验、母体试验、委托试验。 公路工程地质论文:雅安至康定高速公路工程地质问题浅谈 [摘要]雅安至康定高速公路(以下简称雅康路)位于四川盆地西部,成都西南部,走廊带地理坐标:东经103°00′48″~102°14′05″,北纬29°58′50″~29°54′51″,呈近东西向条带状展布。通过路线工程地质调绘及必要的实验与观测,查明此路段走廊范围内的地形地貌、地质条件,并结合区域地质资料,对路基、桥梁、隧道及其它结构物的稳定性、适宜性作出评价,并为其勘察设计提供地质依据。 [关键字]雅康路 地质地貌 地层岩性 不良地质地貌 雅康路段位于泸定县境内,沿线经过咱里,沙湾,烹坝,岚安乡,冷竹关进入康定境内。沿线主要道路为国道318线,其余为乡村道路。 1雅康路地形地貌 雅康路项目区属四川盆地西缘山地,为盆地到青藏高原的过渡地带。由海拔平均4000多米的世界屋脊向东倾斜,降至海拔500多米的四川盆地西角。西部抬升幅度大,东部小,形成由西向东倾斜地势。工作区山脉绝大多数为背斜山,与地质构造带走向一致。沿线山脉纵横,地表崎岖,地貌类型复杂多样。雅康路段地貌类型按成因主要有以下2种类型:(1)侵蚀堆积类型(2)构造、侵蚀类型。 2雅康路地层岩性 雅康路段内分布岩层主要为元古界岩浆岩,属于花岗岩、闪长岩类坚硬岩工程地质岩组。元古界早期岩浆岩以火山岩为主,在元古界咱里期主要有海相喷发的基性火山岩,可以见到变余杏仁状玄武岩,变余枕状体,在冷竹关期为酸性火山熔岩等,这些岩石已混合岩化。元古界晚期岩浆岩,包括超基性-酸性侵入岩和火山岩。其中:基性—超基性岩:包括超基性岩和基性岩,二者相伴产出,其时代为早震旦世,流纹岩石多分布于东部边缘及南部得妥境内。酸性侵入岩:元古界酸性侵入岩分布广泛,其岩石可分为:钾长花岗岩,见于杵坭、得妥、德威等地,单个岩体面积从不足1平方公里到5平方公里,岩石为肉红色,以中粒(2-5毫米)结构为主;碱质钾长花岗岩分布于五里沟、盘顶上——二郎山火夹沟垭口——冷碛这一范围内;普通花岗岩,零散分布于加郡、化林坪、得妥等地;普通花岗岩——花岗闪长岩类岩石其中普通花岗岩见于大坝、杵坭等地,为灰白色、浅红色、肉红色,花岗闪长岩见于小板厂等地;雅康路段内第四纪地层主要有以砂砾、卵石、碎石为主的松散岩组和以碎石、砂土为主的松散-半胶结岩组。 3雅康路断裂构造 雅康路段的断裂构造主要为泸定断裂(带)。泸定断裂(带)是发育于康滇南北构造带北部元古代康定群变质火山岩和澄江期岩浆岩体之中的一条断裂,因该断裂在泸定县一带沿大渡河流域呈南北向分布而将其称为大渡河断裂带。该断裂在泸定县一带宽约500~1000m,其西界称西支断层,东界称东支断层,泸定断裂东、西支断层之间所夹持的是一套强烈韧性变形而形成的碎裂岩、糜棱岩,它们三者共同构成泸定断裂带或韧性剪切带。 泸定断裂(带)总体上呈南北走向沿大渡河流域延伸,在走向上呈波状弯曲变化,其北段康定县岚安乡-泸定县五里沟基本上呈南北走向;中段泸定县城北四湾向南至泸定县湾东走向呈北北东向;其南段从泸定县湾东-石棉县田湾走向又转为近南北向延伸;从田湾以南至断裂带的终点大石包,走向又呈北北西向。 泸定断裂(带)向西倾斜,倾向变化范围在255°~320°之间;断裂带倾角普遍较陡,变化范围在50°~85°之间。 据2001年版1/400万GB18306-2001《中国地震动参数区划图》及GB18306-2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单,泸定县一带地震动峰值加速度为0.20g,对应地震基本烈度为Ⅷ度。 4对路线影响较大的工程地质问题 雅康路段区内由于新构造运动强烈,降水较为充沛,内外地质作用强烈,地质灾害频发。主要有泥石流、危岩崩塌、滑坡和不稳定斜坡四种。 4.1泥石流 由于线路所处段断裂发育,地质历史构造强烈切割岩体,导致区内的岩体的完整性、坚固性和稳定性遭到严重破坏,易于风化破碎呈为泥石流的物源;再者频繁而强烈的地震活动使已有松散堆积物的结构遭受破坏,使岩土体的物理力学强度降低,从而产生大量的松散物,为泥石流发生提供了丰富的物质来源。区内线路所经区域山高沟深,地形起伏极大,陡峻的地形为泥石流发生提供了良好的势能和动能条件,主要表现在沟谷流域高差一般较大,从数百米到数千米不等,沟谷形态以V型谷为主,这都使得沟道内或两岸松散堆积物具有较大势能,有利于向动能转化并进而引发泥石流。段内有泥石流沟四条,规模小,主要分布在五里沟二郎山隧道出口处、沙湾南北两侧冲沟和蚂蜂沟,对线路影响不大。 4.2危岩(崩塌) 雅康路段大部分属强烈切割中高山地形,层峦叠峰,巍峨险峻,坡陡谷深; 构造强烈,断裂发育,岩石节理、裂隙发育,岩石多呈碎裂、碎裂镶嵌结构,岩体稳定性差。在地震、降雨、人工开挖影响下极易产生(危岩)崩塌。另外山体坡面覆盖的第四系松散-半胶结松散层在同样外在触发因素作用下,也易发生崩塌。本段落内(危岩)崩塌较多,主要发育在隧道出入口,路基挖方段、桥梁墩台架设处。 4.3滑坡和不稳定斜坡 雅康路段大部分属割中高山地形,在缓坡地带往往分布较厚的第四系砂砾、卵石、碎石为主的松散层,该层结构松散,透水性好,稳定性差。在地震、降雨影响下易沿内部软弱夹层或基岩面产生滑坡。段内不稳定斜坡有2处。 通过本次对拟建线路的工程地质调绘,初步了解了沿线工程地质条件。在“5.12”汶川8.0级强烈地震中和“4.20”雅安芦山7.0级强烈地震,场区受到强烈的波及和影响,局部房屋墙体开裂、倒塌,山体崩塌。建议加强对沿线危及线路的不良地质体的勘察。 公路工程地质论文:关于公路工程地质灾害评价理论的研究 摘 要:一条公路的修建常常需要跨越不同的地貌单元,会遇到各种各样复杂的地质问题,如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶等特殊的地质灾害。随着我国经济快速发展,为满足经济建设的要求,就要及时预防。 关键词:公路地质灾害评价、环境地质、岩土工程 今年来中央为进一步扩大内需、促进经济增长的投资中,加快铁路、公路和机场等重大基础设施建设的投资约占整体投资的45%,随着国家对基础建设投入的不断加大,我国铁路和高速公路建设必将迎来一个新的黄金期。这些交通基础设施的建设,为地域经济社会发展起到了积极推动作用,然而由于这些工程具有“一重二大一多”的特点,如不加强对日常施工过程中的地质环境监管,有可能会引发一些新的地质灾害隐患,如果把地质问题处理的妥当,不仅可以提高公路测设质量、减少道路病害,而且可以有效的避免事故的发生。相反,如果地质问题处理得不好,不仅会增加工程费用、延长工期,而且会增加公路病害,甚至会造成不必要的人员伤亡。因此,我们应该以严谨的态度对待工程地质学这门学科,掌握常见的地质问题和处理方法。 1 公路工程中常见地质灾害概述 无论是公路工程、桥梁工程、铁路工程还是地下工程、隧道工程、水利工程,在建设初期都要重点考虑地质问题,比如常见的崩塌、滑坡、泥石流、地基塌陷等。 1.1滑坡。斜坡上的岩体由于某种原因在重力的作用下沿着一定的软弱面或软弱带整体向下滑动的现象。 1.2崩塌。发生在较陡的斜坡上的岩土体在重力的作用下突然脱离母体崩落、滚动堆积在坡脚的地质现象。 1.3地面塌陷。地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑的自然现象。 1.4泥石流。在山区由于降水而形成的一种带大量泥沙、石块等固体物质条件的特殊洪流。主要在中游沟身长不对称,参差不齐;沟槽中构成跌水;形成多级阶地等。 2地质灾害现状评估 诱发地质灾害的因素主要是由于采掘矿产资源不规范,预留矿柱少,造成采空坍塌,山体开裂,继而发生滑坡。现状地质灾害点主要通过在国土、勘察设计、水利水电、气象等相关部门资料的收集,初步了解当地的地质环境条件,掌握评估区范围内地质灾害类型特征,然后逐一调查,分析其形成机理及危害程度。 1.1主要从地质环境条件进行分析。地形地貌先划分区域地貌类型,然后确定微地貌形态,通过访问原地貌形态,查明不同地质灾害类型与地形坡度、沟谷形态、坡降及植被发育程度之间关系。地层岩性重点应调查第四系松散层成因类型,土质滑坡、厚度等,基岩岩性、产状、结构面特征,特别是软弱夹层、软弱面和顺坡向结构面的分布特征,地层岩性是引发地质灾害内在因素。基岩裂隙水出露部位往往是断裂构造带或是裂隙密集带,地下水的流动降低了岩土体的粘聚力,形成薄弱面或软弱带。平原区或软土地区地面沉降与地下水集中开采密切相关,既要了解区域地面沉降量,又要调查沉降速率与地下水开采量之关系。 1.2现状地质灾害危险性评估是根据地质灾害点的规模和对公路工程可能遭受危害程度的评价。人类工程活动是引发地质灾害最主要原因,随着人类工程活动日益加剧,破坏了边坡体的自然平衡,特别是在坡脚形成许多陡立边坡,呈临空状,从而引发崩塌、滑坡等地质灾害。据现场分析,由构造带和基岩风化引发的崩塌时间久远,稳定性较好,公路边坡或平基建房等人类工程活动引发的崩塌,稳定性差,但规模小,地质灾害危害性小。废土、弃渣无序堆放,成为引发泥石流的物质来源,滑坡主要从滑坡体规模大小、稳定性及滑坡前缘与拟建公路之间的距离确定遭受地质灾害危险性大小。 3地质灾害的预测勘查 3.1 工程建设可能诱发的地质灾害危险性评估根据建设项目的特点、不同地貌部位、不同路基形式及构筑物,确定地质灾害危险性预测评估体系和方法,公路工程常用的评估方法有:地质条件分析法、工程地质类比法和半定量估算法。 3.2 工程建设可能遭受地质灾害危险性评估。根据已发生的地质灾害现状和工程建设可能引发地质灾害的危险隐患进行预测,概述地质灾害危险性中等(大)区段的地质环境条件,根据不同地质灾害的类型、特征、规模,对工程建设可能遭受的危害程度作出综合评估。 3.3公路的地质灾害有很多,影响也较大,在公路工程中长借助简单的测量工具、仪器装置和量测方法,监测灾害体、房屋或构筑物裂缝位移变化的监测方法。一般常用监测方法主要有埋桩法、埋钉法、贴片法。 3.4充分认识灾害体的地质结构,从其结构出发研究其稳定性,重视变形原因的分析,并把它与外界诱发因素相联系,研究主要诱发因素的作用特点与强度(灵敏度)。 3.5勘查阶段结束不等于勘查工作结束,后续的工作如监测或施工开挖常常能补充、修改勘查阶段的认识,甚至完全改变以前的结论。 3.6地质灾害勘查方法选择是强谰应用经验与技巧,寻求以最少的工作量和最低的投资,获得最佳的勘查效果,勘查工作量确定的最基本原则是能够查明地质体的形态结构特征和变形破坏的作用,满足稳定性评价对有关参数的需求。 4 公路地质灾害防治方法及特点 4.1崩塌灾害防治的措施主要有削坡、清除危石、排水、控制爆破、挡土墙支挡、支顶、嵌补等。 4.1.1削坡。在较稳定的岩体斜坡上,将危险斜坡岩体按照一定的设计坡度进行爆破开挖,目的是为了减小斜坡体的重量,同时也是为了清除表面较松散的岩体,使斜坡坡度达到理想的稳定坡度。但削坡不宜在岩体破碎强烈,开挖影响较大的岩体上进行,开挖工程量也较大。 4.1.2清除危石。与爆破方法结合,采用人工或机械清除。该方法主要适合于近于完全脱离基岩的危石和孤石、浮石。在一定条件下,危石清除方法是最为经济的措施,但是它通常是难以实现彻底清除的,且随着风化或侵蚀过程的继续,必将产生新的危石,必须根据情况进行周期性清除。 4.1.3排水。排水的主要目的在于提高边坡的稳定性,特别是对侵蚀作用比较敏感的边坡,其效果尤为明显。因此,通常作为一种辅助措施予以考虑。 4.1.4控制爆破。通过控制来最大限度地实现岩体原有平衡结构及其整体强度的保护或最低程度的破坏,一般在较陡的边坡采用,减少了开挖量,弱化了对边坡防护的要求,减少了长期维护工作量。但对爆破的质量要求较高。 5.1.5挡土墙支挡。挡土墙是治理坡脚应力集中、低矮边坡或较高边坡坡脚溜坍、塌落甚至小规模滑坡等极为有效的常见措施,包括混凝土、加筋土、浆砌石、石笼等挡土墙形式,其主要目的是提高抵抗边坡运动的阻力。但是,挡土墙的修建需要具备良好的承力基础,较大的横向空间需要也将增大开挖量,在边坡较高时,对上部坡面上可能发生的变形破坏不起作用。 4.1.6支顶。该方法技术简单适用,其主要作用在于利用支顶结构的支撑作用来平衡危岩的坠落、错落或倾倒趋势,提高危岩的稳定性。支顶结构自身体积和重量一般较大,需要有很好的基础,否则其自身稳定性将存在问题,施工难度和风险等较大。 4.1.7嵌补。对外悬或坡面凹腔形成的危石采用浆砌片石、混凝土或水泥砂浆填筑,以提高危石稳定性的一种方法。嵌补结构也必须要有稳定的基础,且必须与坡面紧密结合。 4.1.8浆砌片石护面。用以封闭边坡,防止坡面风化剥落和水土流失等各种坡面地质灾害。该方法技术简单,经济实用,较为美观,将继续作为低矮边坡和第一级边坡的一种重要护坡手段。但该方法对坡面条件要求高,因结构抗力低,存在自身稳定性问题。为此要求边坡不能太陡,单级高度不能过高,对高度较大的边坡,需分级开挖后分级砌筑, 开挖量较大。 4.1.9喷射混凝土。该方法技术成熟,机械化程度高,施工速度快,对地形适应能力强,也比较经济。同时该方法本身能通过添加纤维来提高强度和韧性,并常与锚杆、钢筋网或钢丝格栅结合使用,从力学性能上人们通常把它当作钢筋混凝土结构,具有很高的承载能力。此外,喷射混凝土对坡面的封闭作用,非常好地隔绝了地表水下渗,提高了边坡的稳定性。 4.1.10落石槽。公路修建于坡脚附近时,应在坡脚留置或设置具有一定宽度和深度的沟槽来承接落石,落石槽的设置要保证落石不致直接落到需要保护的区域,但是当场地条件受限,需要通过增加开挖来提供满足宽度要求的落石槽区域时,则会增大开挖量,由此带来的投资增加可能超过采用其他工程措施的费用,且会带来较大的环境破坏。 4.2滑坡灾害防治措施。根据公路沿线滑坡地质灾害的类型及特点,防治措施的选用一定要结合滑坡的类型、规模、地形地貌等具体工程条件,有针对性地实施。 4.2.1清除或减少滑坡形成的因素。对小型浅层滑坡可全部或部分挖除;修建导滑工程,改变滑坡滑动方向;修建截水沟、排水沟、疏通自然沟以排出地表水;修建盲沟、盲硐、渗沟、垂直钻孔群、水平钻孔群等以排除地下水;修建防冲挡水墙、砌石护坡、抛石护坡等工程防止水的冲刷;削坡、护坡、整平、修梯级台阶、填实裂缝等进行边坡面的整理。 4.2.2修建排水设施及铺设防渗层。治理初期,地面起伏变化时,可采用造价较低的临时排水设施,并对滑体后缘裂缝进行防渗处理,一般用粘土或水泥浆充填裂隙,并用聚乙烯布覆盖;当修建永久排水设施时,根据滑坡的形状特点,若在滑体上设置纵横交错的排水沟是比较困难的,一般只需布设在滑坡周界,防止区域外的地表水流入滑坡区既可,断面尺寸要按最大降雨量设计,沟内结合土质、流速铺设防渗层,同时要整平地表,尽量减少植被坏。 4.2.3拦石墙。一种修建于落石路径上(坡脚或坡面上)的拦挡结构,通常由浆砌片石或浇筑混凝土构成。结构的刚性特征决定了它的抗冲击效果较差,因此,受经济、场地条件和结构自身稳定性等因素限制,其修建尺寸通常是有限的,抗冲击能力也是有限的,故需要有稳定而庞大的基础。 4.2.4避让。对于潜在规模和频率极大,特别是可能伴有其他边坡地质灾害发生的现场,避让可能是一种有效而最为安全可靠的措施,其根本目的是将建筑物修建在潜在灾害所威胁的范围以外,做到一劳永逸,但其缺陷通常也是明显的,首先是必然会需要更大的投资,其次是可能会丧失部分使用功能或提高其功能使用的成本。 4.3修建导流堤和设置截挡建筑物。泥石流是山区的主要地质灾害,泥石流多分布在断裂或褶皱发育、新构造运动强烈,地震频率高、烈度强,岩体风化破碎,植被不良、水土流失严重的山区。在干旱多年的暴雨季节,或高山冰川与积雪强烈消融时期最易发生。现在,泥石流防治主要采取封山育林,以保护汇水区和可能形成泥石流的地带;调节地表径流,沿坡修建导流堤;设置截挡建筑物,如堤、坝等,也可设置排洪道等。 4.4岩溶防治措施。岩溶与工程建设的关系密切,在建设中岩溶造成的库水渗漏是建设中主要的工程地质问题。在岩溶地区修建公路,应该深刻了解岩溶发育的程度和岩溶形态的空间分布规律,以便充分利用某些可以利用的岩溶形态,避免或防治岩溶病害对路线布局和路基稳定造成的不良影响。对基础下有溶沟、溶槽、漏斗等溶洞现象时,首先在建(构)基础施工时,应挖去其中的充填物,回填碎石或毛石混凝土;若出现溶层顶板不稳定时,可炸开顶板,挖除充填物,回填碎石的方法;对基础下的溶洞埋藏较深的情况,可通过钻孔向溶洞内灌注水泥砂浆、混凝土、沥清等填充物,以堵填溶洞。同时并加固坍塌体,防止坍方扩大,然后施做套拱和超前大管棚,保证正洞开挖施工安全;管棚施做完成后挖除坍塌体,进入隧道正常开挖、支护工序,并对隧道基底进行注浆加固处理,增强隧底承载力;溶洞段通过后,进行拱部坍腔回填处理。 5结束语 在公路建设中,应坚持在查明评估区地质环境条件的基础上,通过对已有地质灾害和对工程建设可能遭受或加剧地质灾害危险性评估,划分地质灾害危险性区段,及时提出灾害防治措施,避免地质灾害隐患。
建筑电气安全论文:安全管理建筑电气论文 1建筑电气工程施工质量与安全管理的要点 1.1工艺控制 制定一套完善、健全的建筑电气工程施工质量管理体系,相关的技术人员应规划出一套完善的工艺秩序。比如:建筑室内的照明系统,在施工阶段,不仅要对照明线路的连接加以控制,还应对照明监控系统进行针对性的设置。 1.2元件控制 对电气元件施工加以控制,可以为智能系统的运行提供安全条件,并且施工人员应对元器件组合安装的质量进行严格的控制。 1.3故障控制 减少电气故障的发生也是电气施工质量控制的要点之一,质量的控制不仅要防控常用的大型电气设备,还要对小型元器件的故障加以控制,以此确保电气工程施工的质量。另外,建筑带暖气工程施工可以建立自动化监控系统,发现问题时能够及时地反馈给施工人员。 2建筑电气工程施工质量控制的分析 2.1建筑电气工程准备阶段的质量控制 (1)建筑电气工程设计的质量控制。设计图纸作为建筑电气工程施工的依据,加强建筑电气工程施工质量的控制,应从图纸的设计阶段开始。在进行建筑电气工程图纸设计前,相关的设计人员应对电气工程作全面的调查,不断地了解电气工程的总体结构、供电方式以及生产技术等。在对各项因素进行综合考虑后,要制定一套切实可行的设计方案。同时,相关的设计人员必须要与电气工程技术人员多沟通、多交流。在进行建筑电气工程施工前,技术人员必须对电气工程的设计图纸进行熟悉、掌握,多所设计的配电原理进行深入的了解。另外,在进行图纸设计时,设计人员必须严格根据电气工程合同上所规定的质量目标进行设计,以此实现预期目标。(2)工程施工材料、设备的质量控制。在进行建筑电气工程施工前,必须要做好施工材料、设备的准备工作,一定要确保施工材料和设备的质量。同时,建筑电气工程施工材料、配件的采购必须对质量进行严格把关,还要严格检查每一种电气材料的质量,通过采用多家对比的方式,在一定程度上确保电气工程施工材料的质量、价格最优化。另外,电气工程施工机械进行施工现场前,必须要进行试运行,以此避免因设备质量问题对电气工程施工质量造成影响。 2.2建筑电气工程施工阶段的质量控制 (1)对施工全过程的材料和设备进行严格的检查和维修。在施工过程,建筑电气工程施工的材料和设备会不断地使用,可能会导致质量损伤问题的出现。因此,在进行建筑电气工程施工时,施工人员应对施工材料的质量进行不断地检查,这样以来发现材料质量受损时,可以及时地进行及更换。另外,施工人员还应对施工的机械设备进行定期的检查,当发现设备故障时,可以及时地进行维修。通过对建筑电气工程施工材料、设备进行检查和维修,不仅可以确保工程的整体质量,还可以提高工程施工的安全系数。(2)检查电气设备基础设备是否符合安装条件。当完成配电箱、配电柜等相关的基础设备安装就位后,必须进行固定,然后对箱柜内的电气接线进行严格的检查。当各个电气设备的线槽、线管进行敷设连接以及桥架时,必须要做好各金属设备的接地工作,这样就可以确保电气设备的正常运行。 3建筑电气工程施工安全管理的分析 3.1选取合适的绝缘导线 绝缘导线是建筑电气工程施工中的必备工具。由于建筑电气施工现场用电设备的电力负荷大小各不相同,这样以来所需要的绝缘导线也各不相同。绝缘导线的选择必须要对用电设备的负荷进行具体的测量,根据不同的负荷选取相应的绝缘导线。如果对相应绝缘导线的选择不加以注意,就会造成触电事故的发生。 3.2安装漏电保护器以及其他防护设备 由于建筑电气工程施工需要的配电箱以及开关箱等其他设备较多,在进行这些设备安装时,施工人员必须按照施工设计方案的标准要求进行漏电保护器的设置,以此确保漏电电流、漏电动作以及时间的安全性和可靠性。同时,还要对配电箱和开关箱的接地设施加以重视,照明配电系统、动力配电系统的设置要分开进行,这样以来就可以避免因动力停电对照明系统的运行产生影响。 3.3触电事故外的其他安全事故防御 在进行建筑电气工程施工时会存在较多的高空作业,这就要求安装人员必须系好安全带以及带好安全帽、手套和防尘口罩等,以此提高安装人员施工的安全系数。施工人员要不断地加强自身安全知识的学习,提高施工人员的安全意识,对老化设备进行及时的更换,这样就可以避免因设备故障导致安全事故的发生。 4结束语 由于建筑电气工程施工的质量对整个工程的质量具有直接的影响,做好建筑电气工程质量的控制和安全管理工作具有非常重要的作用。因此,建筑电气工程施工质量的控制应从施工准备阶段和施工阶段加以控制,并选择合适的电气施工材料和设备,施工人员按照施工的标准要求进行作业,以此确保施工的质量。 作者:汤睢 单位:河南海华工程建设监理公司 建筑电气安全论文:建筑电气工程施工安全规范操作论文 编者按:本文主要从引言;加强电气安全的重要意义;电气施工常见的不安全忧患;加强电气安全生产的措施进行论述。其中,主要包括:电气施工的每一个环节都要有规范的安全条例、电力施工中的各种事故,绝大多数不是由于施工者的技能水平低造成的、对于穿线工程中,导管细,导线繁多造成管内空间余量小、没有将腐蚀剂擦拭干净,开关处理没有切断相线、不少施工人员容易产生麻痹心理、在员工中进行安全宣传,提高员工的自我防护意识、加强电气安全用具的管理工作严格按《电业安全工作规程》的有关规定、强化电气技术措施及要点等,具体请详见。 摘要:建筑电气施工是高危险、事故多发行业。本文从电气安全的重要性、电气施工常见忧患和安全管理措施三个方面,探讨了在电气工程施工中搞好安全生产工作意义重大。 关键词:建筑电气工程管理控制 0引言 在电气工程操作中,一个操作顺序的颠倒或漏掉一个其中的操作项目,都可能会导致人员伤亡、设备损毁、大面积停电等严重的事故,造成严重的不良后果,甚至是严重的社会影响。因此在电气施工的每一个环节都要有规范的安全条例,并对电力系统的每一位工作人员特别是生产一线人员提出严格的遵章守纪的要求。因此电气安全问题成为关系到人身安全和设备安全的头等大事,探讨电气安全问题意义重大。 1加强电气安全的重要意义 建筑施工中的电气操作是高危险、事故多发行业,因此,必须做好施工时的安全保障措施。有统计资料显示,电力施工中的各种事故,绝大多数不是由于施工者的技能水平低造成的,而是由于其没有安全意识所造成的,这表明提高员工的安全意识是保障电力生产安全的关键。因此可见,对电气操作人员进行必要的安全教育的必要性和重要性,现在,无论是管理部门的监督管理还是建筑企业的内部管理,都存在着很多问题,这些问题严重阻碍了建筑电气安全工作的发展,`必须加以改善。各企业必须始终坚持“安全第一,预防为主”的方针,在员工中树立安全意识,着力制定并完善企业的事故防范机制及长效管理机制。以人为本,监管部门要做好自己的本职工作,加强对施工人员的监督,加大行政执法力度,杜绝一切安全隐患的存在,确保生产的安全性,全面加强对建筑施工安全生产的监督和管理工作。每年因为电击伤人甚至致人死亡和损毁电气设备所带来的经济损失数额巨大,因此电气安全问题成为关系到人身安全和设备安全的头等大事,加强电气安全管理。并能够在实际工作中正确使用,确保用电过程中人身及设备安全。 2电气施工常见的不安全忧患 2.1对于穿线工程中,导管细,导线繁多造成管内空间余量小,散热面不够。再加上施工人员技术素质低,不能按图施工。这样的危害是加快了导线绝缘层的老化速度,降低了工程的使用寿命。 2.2没有将腐蚀剂擦拭干净,开关处理没有切断相线,甚至将相线接到灯头螺口线柱上。插座安装将相线和零线位置互换,相线在上零线在下的规程接线问题等是在接线工作中常见的安全问题。 2.3不少施工人员容易产生麻痹心理,在导管敷设施工中,对金属材质导管的管口不做处理,在管口处遗留很多毛刺,这些金属毛刺是很大的安全隐患:在穿线施工中这些毛刺容易将导线的绝缘层划开,后果不堪设想,一旦出现了问题,轻者造成短路停电而且难以维修,重者可能引起火灾。 2.4在避雷系统安装施工过程中。引下线的做法各不相同,有的用镀锌圆钢,有的利用构造柱的四根主筋沿墙体或柱内敷设。施工中如果漏焊也会留下很大的安全隐患,其造成的后果是:漏接或者漏焊一处圆钢,很可能就会使引下线失去应有的作用,避雷系统就不能发挥正常作用。 3加强电气安全生产的措施 3.1在员工中进行安全宣传,提高员工的自我防护意识,贯彻落实《安全生产法》、《建筑业安全卫生公约》、《电业安全工作规程》等安全法规,遵守安全生产法律、法规和安全技术标准、规范,对员工进行安全教育培训,提高员工的安全意识。在对员工进行教育培训的基础上,对易发生事故的单位进行安全检查,发现问题及时纠正。安全管理单位有关责任人和各安全监督管理机构执法人员要加强对安全生产的监督检查工作,强化安全意识,提高安全管理人员素质。在企业中,认真学习有关安全生产的方针、政策、法规,及时将新的安全技术落实到员工的工作中,增强员工安全意识和安全防护能力。加强安全意识,需要建立健全的安全条例。根据建设系统安全生产事故发生的特点,有目的的对某些事故多发施工项目进行严格的监督,落实电气施工现场的安全防范措施,把施工安全责任制进行层层分解到基层,一层抓一层,层层落实。建立完备的建设工程竣工验收备案制度、监督反馈制度,施工图审查制度,并且接受社会对建筑生产中所存在的安全隐患的举报,通过一系列完备的安全生产措施,确保生产安全进行。对已办理安全监督的建设项目,根据《电业安全工作规程》,要采取定期(每季度、半年检、年检)以及不定期的安全生产检查,监督施工企业的施工安全管理保证体系,严格杜绝一切安全漏洞,监督各项安全生产规章制度的履行情况,落实安全生产的岗位职责,切实做好各法规的落实工作。 3.2加强电气安全用具的管理工作严格按《电业安全工作规程》的有关规定,对电器设备进行严格的测试和检查,强化电气安全性能四个方面测试:①商业、工业住宅用电装置的安全和可靠性试验。②电器、装置、机械在确保正确的绝缘、接地和漏电方面的试验。③维修电动机、发电机、配线和变压器等设备的安全测试。④应用于电子/电气产品的最终产品测试来确保产品的接地和绝缘性能。具体为:耐电压测试、泄漏电流测试、接地导通电阻测试、绝缘电阻测试。每次试验完毕,使用单位应对试验单位出示的测试结果进行核实并保管,严禁移作它用,更不能用其它工具代替安全用具。对于高空作业的员工,要检查安全用具的安全性,严禁有不合格的安全用具出现在施工现场。使用高压验电器时,施工人员要检查绝缘手套的质量并站在验电器边缘的绝缘处。正确使用绝缘用具,无特殊防护装置,不得在下雨天或下雪天在室外使用。安全用具使用完毕,应保持用具的清洁,放回原处,避免安全用具的污损。安全用具的存放,要设有专用的橱柜或吊架,放置时要按编号存放不可混乱。保持存放地点的干燥、通风,保持清洁,防止安全用具脏污和损毁。 3.3强化电气技术措施及要点,在使用电压高于36V的手电钻时,要戴绝缘手套,穿绝缘鞋并检查其是否有损坏;在施工中拆除的电线要及时进行处理,用绝缘带包扎带电的线头;高空作业前要检查安全带的牢固程度,检查扶梯有无防滑措施;登高作业时,不能随意往下扔东西,要使用工具袋进行传递。在地面的人员要戴好安全帽,并离开施工区2米以上;遇到雷雨或大风天气,要停止一切高空作业;低压架空带电作业时要配备专人监护,并佩戴好绝缘用具;在带电的低压开关柜上工作时,要采取避免短路和接地等措施。电器发生火灾要及时断电,在未断电前,应用四氯化碳、二氧化碳或干砂灭火,严禁用水或普通灭火器。安装的刀闸必须使用相应标准的保险丝,严禁使用其他金属丝替代,避免超负荷后不能自行切断电路,以至于毁坏电器,甚至造成人员伤亡;金属外壳的电器应使用三脚电源插头,有些电器会因故障出现漏电现象,如果用的是两脚电源插座,人体接触后就有可能被电击,后果将不堪设想;电器要按照国家规定进行接地有专业人员按转和修理电器设备能否正常运行。电器严禁带电移动,把带金属外壳的电气设备移到新的地点后,要首先安好接地线,并对设备进行严格的安全检查,确认设备无问题后,再开始正常的使用;如果在露天潮湿场所或在金属构架上操作时,使用手持式电动工具,手持电动工具的负荷线必须采用耐气候型的橡皮护套铜芯软电缆,并不得有接头。检查手持型电动工具有无损坏,在使用前要进行空载的检测,检测没问题后才可以使用。 建筑电气安全论文:建筑电气安全性措施研究论文 【论文关键词】建筑电气;安全性措施;检查要点 【论文摘要】文章探讨了加强电气安全性而采取的技术措施,分析了建筑电气的检查要点,提出要在设计、施工、检查、验收和设备交接中予以高度重视才能落到实处。 近年来,住宅建筑的电气设计,已受到有关方面的关注,从政府主管部门制订政策法规,到开发单位、设计人员不懈地改进创新,不仅适应了大量家用电器进人家庭和多种信息消费猛增的需要,而且在用电安全方面,也相应有了许多的保护措施。但是,各类电气事故仍然逐渐增多。针对此情况,文章对建筑电气的安全性措施进行了探讨。 一、建筑工程中常用的安全保护措施 (一)绝缘保护 材料、设备进场应进行绝缘检查。在《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002基本规定中对主要设备、材料、成品和半成品进场验收作了详细要求。比如成套灯具的绝缘电阻不小于2MΩ,内部所用导线绝缘厚度不小于0.6mm;开关、插座的不同极性带电部件间的电气间隙和爬电距离不小于3mm,绝缘电阻值不小于5MΩ;柜、屏、台、箱、盘间线路的线间和线对地间绝缘电阻值馈电线路必须大于0.5MΩ,二次回路大于1MΩ;电线、电缆产品有安全认证标志,绝缘层完整无损,厚度均匀且规定了绝缘层厚度。因有异议送有资质实验室进行抽样检测。对于在施工中由于工艺需要而损坏的绝缘层应采用色相带和绝缘电胶布恢复到不低于原绝缘等级,等等。 (二)短路、过载保护 线路发生短路时,线路中的电流将增加到正常时的几倍甚至几十倍。在配电设备中常用熔断器以达到短路保护功能。熔断器不仅要标明额定电流,还应标明额定电压。根据配电系统中可能出现的最大故障电流,选择具有相应分断能力的熔断器。熔件的额定电流一般为用电设备额定电流的1.5倍左右。 载保护一般由自动开关(或小型断路器)完成。根据实际需要,自动开关可配备过电流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器。为了起到自动开关过载保护的作用,自动开关的额定电流要与负载电流相匹配,并小于导线的载流量。 (三)漏电保护 电流通过人体内部,对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、通过人体的持续时间、通过人体的途径、电流的频率以及人体的状况等多种因素有关。特别是电流的大小和通过时间之间有着十分密切的关系。目前,我国和西欧及日本一样,对于漏电保护器取30毫安/秒作为设计依据。根据各国经验,这样的漏电保护器,可以满足触电保护的要求,具有足够的安全性。 在建筑工程中漏电保护方式一般采用分支线保护和末端保护相结合的分级保护方式,并以末端保护为主。这样,可尽量缩小发生人身触电及故障时所引起的停电范围,不影响其他设备或用户的用电,便于查找故障,提高供电系统的可靠性。漏电保护器不同于其他电气产品,由于它关系到人身安全,因此选用时必须注意以下原则:(1)必须符合国家标准GB6829—86《漏电电流动作保护器》的要求,并具有中国电工产品认证委员会(缩写为CCEE)的认证标志;(2)应经有关专业部门检测并试验合格的报告证明文件;(3)应符合漏电保护方式对其额定漏电动作电流及分断时间的要求,并满足分级保护的级间协调原则。 (四)等电位保护 施工质量验收规范GB50303—2002第3章、第27章对建筑物等电位连结作了具体要求。等电位分局部等电位连结和总等电位连结。 在规范3.1.7强制性条文中,要求接地(PE)或接零(PEN)支线必须单独与接地或接零干线相连接,不得串联连接。在建筑工程中同类插座同一回路的接地线利用插座压紧螺栓相互翻接是不符合要求的,干线导线应可靠连接后连接到分户箱内接地汇流排,汇流排与总等电位箱直接相连。接地线用黄绿相间线是国际上通用的,总等电位同时是重复接地点。 局部等电位在以往图集中有两种方案,这种方案都存在不合理的地方,新的图集苏D101-2003中作了修改。新图集有两点得到加强:一是现浇板内受力筋与等电位系统作了可靠的焊接;二是卫生间的用电设备不仅要接地保护,而且还要等电位接地,增加了潮湿场所用电的安全性。 (五)接地保护 设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接,叫做接地。与土壤直接接触的金属物件,叫做接地体或接地极。当电气设备发生接地故障时,电流就通过接地体向大地作半球形散开,这一电流叫做接地短路电流。试验证明,在距单根接地体或接地短路点20m左右的地方,实际上流散电阻已趋近于零,也就是这里的电位己趋近于零。凡电位趋近于零的地方,即距接地体或接地短路点20m以上的地方,就叫做电气的“地”或“大地”。接地电阻并不是一成不变的,是随着时间的推移、地下水位的变化以及土壤导电率的变化而变化。所以规范第24章要求接地装置必须在地面以上按设计要求位置设测试点。每单项工程不宜少于两个测试点。 按接地作用的不同可分为工作接地、保护接地、重复接地和防雷接地、静电接地、屏蔽接地或隔离接地等。 1.工作接地。为了保证电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而进行的接地,叫做工作接地,如变压器中性点直接接地。 2.保护接地。为了保证人身安全,防止触电事故,把在故障情况下可能呈现危险的对地电压的金属部分同大地紧密地连接起来,叫做保护接地。对电力系统来说,保护接地的方法一般只适用于中性点不接地的电网中,只有在这种电网中,凡有金属外壳及构件的用电设备才可以采用保护接地来保证人身安全。 3.重复接地。在中性点直接接地的低压系统中,为确保零线安全可靠,除在电源(如变压器)中性点进行工作接地外,还必须在零线的其他地方进行必要的重复接地。比如电缆和架空线在引入到建筑物处,零线应重复接地,如果不进行重复接地,则在零线发生断线并有一相碰壳时,接在断线后面的所有设备的外壳都将呈现接近于相电压的对地电压,这是很危险的。4.防雷接地。为了防止雷电的危害而进行的接地,叫做防雷接地。防雷接地作用不言而喻,不接地就无法对地泄放雷电流。规范对利用建筑物基础和主体钢筋做接地极和引下线以及人工接地装置、接闪器的安装作了具体要求。设计对防雷接地阻值都给出了参数,接地体和引下线完成后要测试,接闪器完成后整个系统才能测试。人工接地引下线要顺直,不存在死角,引下线金属保护管要与引下线做电气连通。避雷带形成等电位可防静电危害。人工接地装置接地体间距不小于5m是为了降低接地体屏蔽作用。 二、检查要点 1.利用建筑物基础钢筋作接地装置,要按设计和规范要求焊成环网状。检查搭接长度、施焊质量、搭接材料的规格尺寸,人工接地的埋地深度和间距,引下线的焊接质量和测试点的设置,测试方法和阻值大小。 2.总等电位和局部等电位的施工要符合设计和规范要求。 3.总等电位箱内自动空气开关、总漏电保护器以及分户箱内小型断路器、漏保器的质量、参数及级间协调,高低压配电设备的绝缘和安全防护,导线及灯具等质量。 4.同类插座同一回路的接地线的敷设,不能利用插座端子压紧螺栓相互翻接,用国际上通用的黄绿相间线作接地干线,接地干线应可靠连接后敷设到分户箱内接地汇流排,汇流排与总等电位接地排连接。按设计的供电线制检查总等电位箱内重复接地。 5.导线绝缘测试。 6.通电试运行并调试。 三、结语 以上是为了加强电气安全性而采取的技术措施,在设计、施工、检查、验收和设备交接中予以高度重视 才能落到实处。监理在施工现场要多观察、勤检查,狠抓重点工序,坚持上道工序未经检查合格,不得进入下道工序。这样,电气的安全性就有了保证。 建筑电气安全论文:建筑电气火灾成因与消防安全措施 【摘要】随着我国社会经济的不断发展,人们的生活水平日益提升,电能已经成为人们生活、生产过程中不可或缺的能源。虽然电力事业的不断发展改善了人们的生活水平,但是如果使用管理措施不合理,极易引发火灾风险。因此,论文对建筑电气火灾的定义和成因进行了分析,对消防安全措施进行详细探讨,以期为相关人员提供参考。 【关键词】电气火灾;绝缘体;接触电阻 1引言 一直以来,因负荷过大、电线短路、电气设备故障等因素造成的火灾发生率一直居高不下。据统计可知,因电气原因造成的火灾占比为34.9%,已经达到全年火灾数量的1/3以上,为了降低建筑电气火灾的发生率,需要做好电气质量和安全的管理工作。 2电气火灾发生的时间段和主要区域 电线短路、电设备和供电设备在使用过程中出现故障,释放热能所造成的火灾即为电气火灾,如:高温、电弧、电火花及其他设备释放出的热量,供电设备超负荷运行导致其表面温度升高,造成其自身或者周围易燃物体的燃烧而生成的火灾;由雷电引起的火灾也在电气火灾的范围内。电气火灾在火灾的总数中所占比例最大,电气火灾也是所有火灾中破坏最大的。造成电气火灾的因素比例为:电线短路占49%,电气设备和电线负荷工作占11%,接触不良占8%,不及时断电、电器使用过程造成外物燃烧等占23%[1]。用电高峰期是最容易发生电气火灾的时间点,也是电气火灾最频繁发生的时间段。在电气火灾中居民住宅发生的电气火灾次数最多,占全年电气火灾的42%,这些惨痛的教训促使居民必须加强用电安全意识。 3电气火灾的因素 3.1电气设备短路 短路是指电流未经用电负载、阻抗或未按规定路径流通的状态。短路是造成电气设备出现故障的主要原因,造成短路的原因有:不良的外部环境使电气设备的绝缘体在高温、潮湿的环境条件下受到破坏从而造成电气设备短路;电气设备没有合理使用,使用时间过长导致绝缘发生老化和腐蚀,造成电气设备短路;没有定期检查,导致部分线路故障运行,最终使故障范围扩大造成电气设备短路;不当操作或将故障线路通电造成电气设备短路。 3.2电气设备超负荷运行 电气设备或导线的电流在使用过程中,超过了其额定值就是超负荷运行。一般情况下发生设备超负荷的原因有:没有正确地设计和安装电气设备,使电气实际负载容量超过其额定量;导线的选用不当,其电流值超过了本身的负荷值;过多地接入电线导致用电量过大。 3.3电气设备绝缘体损坏 绝缘体是对电气设备正常工作的重要保护层,绝缘体的损坏使电气设备的使用寿命缩短,容易造成短路从而引发火灾。造成绝缘体损坏的因素有:电压不稳定,绝缘体局部放电,传导的电流超过其负荷的电流等;绝缘体重复弯折、雷击过电压等;温度过高使绝缘物发生热分解、氧化等化学反应,不停地对电气设备进行启动和停止指令,使绝缘体产生热循环现象,使内部结构因气温的骤变而产生应力等[2];周围有害物质的腐蚀,阳光、紫外线长期照射和氧化作用、风化作用,老鼠、白蚁等对绝缘体、电缆的破坏;绝缘体自身的质量问题、工作人员的定期维护保养不善或对设备的选用不符合规定等。 3.4接触电阻过大使温度升高 设备正常运行时的接触电阻基本可以忽略不计。但在出现故障或故障使用时,接触电阻就会变的特别大,使接触点局部温度快速升高,过高的温度使金属温度也随之升高,从而引起绝缘体和周围其他物质的燃烧。导致接触电阻过大的原因如下。1)铜、铝连接到一块,在铜铝接触的地方遇到潮湿环境就会发生化学反应,使铝受到腐蚀,造成线路接触不良。2)接点处螺栓或螺母没有固定好,使两导体间不能有效传导电流,在有尘埃的区域接触电阻会快速变大。电流流过时此区域时,接头的温度会升高甚至产生火花。3)烘烤电热器具、照明灯泡在使用过程中相当于一个高温热源。使用不当或长期使用且没有人照看时,这些高温热源就会使周围的易燃物质达到燃点开始燃烧。4)摩擦发电机或电动机等电气设备,在轴承工作过程中出现润滑不良、干磨发热的状况,或润滑正常设备长时间高速运行,都会引起火灾[3]。5)雷电是社会生活中常见的自然现象,雷电的危害类型包括:直击雷、感应雷、雷电波的侵入等。这些雷电对人们的不利影响共同特征是在放电时会有机械力,高温和火花的出现,不仅会破坏建筑物、电气设备,还会破坏森林植被,使其发生火灾。 4避免建筑电气火灾的发生采取的措施 建筑电气火灾的发生大都是人为因素造成的,只有少数情况为自然因素,所以,为了避免更大的损失就需要从源头上控制电气火灾的发生率,需要加强和普及人们预防电气火灾的意识,才能更有效地避免电气火灾的发生。 4.1建立健全电气法律法规 针对我国电气火灾频发的特点,建立健全电气法律法规、技术规范,弥补我国在这方面的空白,尽快制订我国的《国家电气安全规范》,为预防电气火灾提供法律保障。 4.2设计人员需了解建筑用途 设计人员应先了解建筑的实际用途,才能对建筑进行电路设计,需要了解以下方面内容。1)预测建筑物在施工完成并使用后,是否会在后期变更其用途,需做一个方案进行论证。2)设计要符合电气设计规范的具体要求,从设备的安全性、高效性、便捷性考虑,选用经过国家产品质量认证合格的产品,在产品使用前做好检测工作。3)设计建筑的施工方案时,要把建筑电气和消防控制的设计作为建筑设计的重要组成部分,按照建筑物的用途和安全要素布置电气设备,同时确保其符合相关规定和要求。最重要的是要严格检测低压控制装置、电线、电缆的型号是否正确,负荷电流是否能满足设备的额定电流。通过了解建筑物的具体用途,决定是否需要在该建筑内布置消防控制设备。 4.3加大建筑施工细节的重视程度 在建筑施工过程中,电气设备安装的一些细节经常被人们忽略,如:在电路中使用的熔丝电流不能负荷其设备所需的电流,从而使导线掉落,所需的保险丝与故障容量不符,出现经常跳闸的现象。将电缆安置在靠近高温热源的区域导致电缆燃烧,从而导致电气火灾的发生。所以,电气设备在安装过程中要严格按照安装说明书的要求进行安装,确保电气设备安装位置的合理性和科学性。在加强施工质量的同时,也要对材料的防火功能进行严格的审查,主要是对有防火要求的建筑材料进行重点检测,如:PVC套管、保温材料等重要材料。在电气设备安装过程中,必须严格按照设计图纸进行安装,防止发生重大火灾事故[4]。 4.4定期对电气设备进行防火检查 在建筑物使用过程中,要定期对电气设备进行防火检查,这样可以有效预防电气火灾的发生。将现代科技手段与传统方法相结合,能够全面地对电气系统设备存在的安全隐患进行排查和消除,这种方法是解决当今电力设备导致火灾发生的最有效措施。电气设备防火检查的方法有以下几种。1)对输送电能和电气设备在使用过程中易出现火灾隐患的部位,如发电机、变压器、用电设备、开关保护装置、导线电缆等的安装位置、耐火程度、防火间距、运行状况、绝缘体老化情况、保护装置完好状况进行检查。2)电气防火设备是否安装齐全,能否正常工作。对消防电源种类、配电方式、电源切换点、配线耐火性能与救护措施的完善性,发生火灾应急照明性与紧急安全疏路标的设置、照明装置的燃点、火灾自动报警系统探测和传输过程进行检查[5]。 4.5加大电气防火知识宣传力度 加强人们对电气防火知识的普及,提高防火意识,是减少火灾发生的有效途径。在群众中大力开展宣传电气防火知识的教育工作,有效利用报刊杂志、电台、电视台、网络等平台,宣传和普及用电安全知识、电气火灾发生前的征兆,以及电气火灾发生后有效应对的方法等。 5结束语 综上所述,电能在给人们的生活带来便利的同时也存在一定的危险性,所以在工作和日常生活中要注意对电气设备的运行状况进行检查,查看线路是否出现老化、发热、绝缘层脱落等问题,如果有问题要立即进行维修,降低电气火灾发生率。 作者:王星照 单位:上海环昱建设(集团)有限公司) 建筑电气安全论文:建筑电气工程中节能应用与安全设计 1工程概况 某大厦位于中山市,建筑层数共22层,建筑高度98.55米。建筑类别为一类的高层建筑,主要用于办公。首层设置配电房,消防中心及弱电机房,地下车库设置发电机房。 2建筑电气节能应用 2.1供配电系统的节能 首先尽量降低配电系统自身的能耗,提高设备利用效率;将变配电所设置在负荷中心,减少低压侧线路长度,降低线路损耗,选用高效低耗的变电器,力求使变压器的实际负荷接近设计的最佳负荷,提高变压器的技术溢出,减少变压器能耗。选择正确的电动机、变压器的容量以及照明灯具启动器、降低线路感抗,提高用电单位的自然功率因数,主照明电路电源尽可能的采用三相电,减少电压损失,并应尽量使三相照明负荷平衡,以免影响光源发光效率。优化配电系统的负荷分配,降低负荷峰谷差值。 2.2变配电设备的节能 变压器首先要根据变压器效率最高时的负荷率来选择变压器的容量,然后根据年电能损耗率最小时的节能负荷率计算容量。研究表明变压器负荷率在56%~90%,电能损耗率是最小的。电动机在运行时也有一定程度的电能损耗,可通过降低损耗来进行节能,主要就是增强电动的功率和效率。高效的电动机比普通的电动机效率能够增加50%,平均功率也会增大,选择高效的电动机器总的消耗率也会降低,因此要在电气设计的时候可以适当的选择新型高效的电动机。 2.3自控系统的节能 提高机电设备的能效化,使机电系统高效运行,工程项目的电梯、水泵、风机等动力设备也应采用相应的节能措施。住宅内使用的经常运行的动力设备,应采用高效的产品,技术经济比较合理的节能节电措施。 2.4照明的节能 根据各种建筑照明标准要求,严格控制照明功率密度值。照度的增减,照明功率密度值会相应增减。有条件时照明电路最好能随着室外的自然光自动的调节人工照明强度,即手动或自动关闭一部分或大部分照明。办公室内靠窗的灯具应安装光敏传感器并采用独立控制的开关,以便根据日光的变化调节灯光强度。室内照明优先采用节能型荧光灯和高效的气体放电灯,并配置电子镇流器或节能型的电感镇流器。除必须采用的场所外,一般室内外照明不应采用普通照明白炽灯,在特殊情况下需采用时,其额定功率不应超过100W(白炽灯光效低,发热量大,应严格控制使用,建议使用三基色T8、T5荧光灯)。 3建筑电气安全设计 3.1电源安全 大厦为一类高层,电源负荷为一级,为了保障供电的可靠性,于地下车库设置柴油发电机。当市电发生故障时,柴油发电机能在短时间内运作,保证应急和消防电路能正常工作,增加了建筑的安全性。 3.2线路安全 线路的规格根据相应的规范要求选取,保证其安全性。普通电力照明线路采用WDZB-YJY交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃电缆和WDZD-BYJ交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃电线。消防中心、消防水泵、消防电梯以及应急照明等消防线路采用WDZBN-YJY交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃耐火电缆和WDZDN-BYJ交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃耐火电线。 3.3防雷安全 防雷设计的主要目的是防止和减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失以及雷击电磁脉冲引发的电子和电子系统损坏或者错误运行。本次防雷设计按二类防雷措施设计防止直击雷、侧击雷、电闪电涌入侵。接闪器采用接闪,网或接闪带,接闪器要充分利用金属屋面。金属板要求无绝缘覆盖物。接地装置采用建筑物的本身的基础钢筋,要求接地装置与垂直地体之间的距离为5m,现场受限制时,可适当减少距离。建筑物构件内有箍筋连接的钢筋或者成网状的钢筋,其箍筋与钢筋、钢筋与钢筋应采用土建施工的绑扎法、螺丝、对焊或者搭接连接单根钢筋、圆钢或者外引预埋连接板、线与构件应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接,构件之间必须连接成电气通路。垂直敷设的金属管道及金属物的低端及顶端应与防雷装置连接。凡正常不带电,而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳应可靠接地。室外低压配电电线线路应采用电缆直接埋地敷设,在入户处应将电缆的金属外皮、钢管接到等电位连接带或者防电感应的接地装置。架空的直接埋地的金属管道在进出建筑物应就近与防雷的接地装置相连,当不连接时,架空管道应接地且其冲击接地电阻不应大于10欧姆。凡突出屋面的所有金属构件应就近与闪接带焊接,室外焊接处均应刷沥青防腐。 3.4火灾自动报警和消防联动安全 本建筑火灾报警系统保护等级为一级,由火灾报警系统,消防联动系统,火灾应急广播系统、消防直通对讲电话系统组成。 3.4.1火灾报警系统。本工程火灾报警系统采用集中报警系统,消防自动报警系统两总线环路设计,任意一点断线都不影响报警系统。在车库设置感温探测器,其他场所设置感烟探测器。探测器与灯具的水平近距离不想小于10cm,与送风口额水平距离不小于1.5m,与多空送风顶棚空口或条形送风口的水平近距离不小于0.5m,与嵌入式扬声器的近距离应不小于10cm,与自动喷水头的距离要大于30cm。在建筑物适当的位置设置手动报警按钮及消防对讲电话插孔,手动报警系统按钮及对讲电话插孔距地面距离为1.4m。消火栓箱内设置消火栓按钮,接线盒设在消火栓的开门侧,底边距地面1.8m。 3.4.2消防联动。火灾报警后,消防控制室应根据火灾情况控制相关层的正压送风阀及排烟阀、电动防火阀、并启动相应加压送风排烟,排烟阀280度熔断关闭,防火阀70度熔断关闭。 3.4.3消火栓泵控制。平时由压力表自动控制增压泵维持官网压力,管网压力过低时直接启动主泵加压。消火栓按钮启动后,直接启动消火栓泵,消防控制室能显示报警部位并接受其反馈信号,消防控制室可通过模块编程自动启动消火泵也可手动启动。 3.4.4自动喷洒泵控制。平时由气压罐及压力表自动控制增压泵维持管网压力。管网压力过低时,启动增压泵,当增压泵30秒后,压力仍未上升则直接启动主泵。火灾时喷头喷水,水流指示器动作并向消防控制室报警,控制室接通压力开关,击响水利警铃,启动喷洒泵。消防控制室能通过编程模块,自动启动喷洒装置也可手动启动喷洒泵。 3.4.5火灾应急广播系统。在消防控制内设置广播机柜,机组采用定压式输出。广播每层一路,火灾发生时,值班人员可根据火灾区域,自动或手动进行广播,及时指挥、疏散群众策撤离火灾现场。 4结束语 文章通过分析某大厦的建筑电气节能应用和安全设计的一些设计要点和具体措施,希望对以后的建筑电气节能和安全起到一定的参考作用。 作者:陈欣杰 单位:广东中山建筑设计院股份有限公司 建筑电气安全论文:探讨高层建筑电气安全与节能 1照明用电的安全节能设计 照明系统是建筑电气中的一大优秀系统,也是一个大的电能消耗单元。电气照明系统的电能消耗受很多因素的影响,包括电气照明设备总共使用的时间;整个配套电气照明设备的损耗。另外,电气照明设备把电能转换成可见光过程中的能量损耗,也受照明设备的发光效率影响。 1.1确定安全、合理的电气系统照明方案 首先,要在保证安全可靠的前提下选择合理的照明搭配方案。在艺术照明设计上,应按经济、适用、实际等原则进行设计,不能为片面追求艺术形式而降低整个照明系统的经济性和可靠性。在对智能高层建筑进行照明设计时,在有空调的区域中,可以选用照明空调组合式节能系统。对于需要高照度或改善光色要求的场合进行照明设计时,应综合场地的实际情况,选用2种或2种以上光源组成一个完善的混光照明系统。建筑电气照明系统中常用的4种混光搭配特性参数如表1所示。其次,需要选择照明系统照度标准。在进行照明系统设计时,应按照GB50034-2004《建筑照明设计标准》中的技术要求进行设计。 1.2选择安全、经济、高效的光源 光源的选择是整个高层建筑照明系统选型设计的重要部分。在选择灯具光源类型时,应该结合工程实际情况、人员对照明的视觉要求、灯具的使用场所以及照明质量和数量等要求,在满足照明区域显色性、启动时间等一些基本技术要求的前提下,把发光效率高、运行安全、使用寿命长、性价比高作为选择发光光源的标准。 1.3选择高效节能的灯具 在设计高层建筑电气照明系统时,各类光源很少会单独使用,一般都是根据各种光源的优缺点进行互补搭配使用,以体现各类光源的实际应用价值,达到节能降耗的效果。灯具搭配不当,灯具使用效益过低等,都可能使照明系统对电能资源的浪费高达35%~45%。因此,在设计中需要选择能量转换效率高、控光效果好的灯具。 2电动机的安全节能设计 由于高层建筑电气系统中的电动机一般是跟暖通、给排水、电线系统、建筑等专业设备相配套的,由设备制造厂统一提供。因此,其节能措施应结合实际工程的安全情况在运行过程中进行贯彻。在设备系统中,对于输送超前无功所引起的线路有功损耗,一般可以采用就地补偿电容器的方法来减少。同时,应尽量减少电机的轻载与空载,因为在此情况下,电机的效率很低,所消耗的电能不会与负载的减少成线性变化。 3变压器的安全节能设计 在变压器的安全节能设计上,关键是降低变压器的有功功率损耗。变压器的有功功率损耗ΔPb可以表示如下:ΔPb=Po+Pkβ2(kW)式中:Po——变压器的空载损耗(kW);Pk——变压器的有载损耗(kW);β——变压器的负载率。(1)Po又称铁损,由铁芯的涡流及漏磁损耗组成,其大小是由矽钢片的性能及铁芯制造工艺决定的,对于某厂生产的某种型号的变压器来说一般是固定不变的。因此,变压器应选安全节能型的,如S9、SL9及SC8等型号的油浸变压器或干式变压器。它们通过采用优质冷轧取向矽钢片来减少铁芯的涡流损耗;通过45°倾斜接缝结构来减少漏磁。(2)Pk是变压器的线损,与变压器绕组的电阻及流过绕组的电流大小有关,跟负载率β的平方成正比。因此,在选择变压器时应选绕组阻值较小的,如采用铜芯的变压器。一般情况下,当β=50%时,变压器每千瓦负载的能耗最小。但在实际操作中,取变压器负载率为50%是不经济的,一般变压器的负载率在75%~85%既经济又安全,这样可使变压器在使用时预留适当的容量。(3)当建筑用电容量大,需要选用多台变压器时,应尽可能地减少变压器的数量,更多地选用大容量的变压器。例如,需要的装机容量为4000kVA时,可选用2台2000kVA的变压器,而不是选4台1000kVA的变压器,这样可以达到更好的节能效果。 4供配电线路损耗控制 供配电线路是整个高层建筑电能输送的直接载体,其干线、支线等线路组成一个交叉纵横的错综复杂的网络,其总长度一般在数万米甚至几十万米以上,因此线路上的电能消耗量非常大。如何控制供配电线路的损耗也是高层建筑电气系统节能研究的一个重点。一般供配电线路在有电流通过时会产生功率损耗,其计算公式为:ΔP=3I2R×10-3式中:ΔP—三相输电线路的功率损耗(kW);Ι—线路电流(A);R—线路相电阻(Ω)。从上式可知,要降低功率损耗就应降低电流和电阻。通常,电流的大小都有特定的要求,因此要降低损耗应多从降低电阻入手。降低线路电阻应从以下几方面考虑。(1)合理选择高层建筑的配电电压等级。当前高层建筑越来越多、越来越高,而低压供电的供电半径不宜超过150m,对于高度超过150m的建筑物,配电变压器应放到建筑物的适当高度层面上,以提高供电电压等级,缩短低压供电半径,减少低压配电线路的损耗。如,目前已建成的南京紫峰大厦,建筑总高度达到450m,共有89层,在其35楼、60楼各设置部分配电变压器。苏州工业园区在建的东方之门,建筑高度为278m,在设计时也将部分配电变压器放在建筑物的不同楼层中。(2)合理选用导线类型。在工程实际应用中,一般选用电导率较低的新型材质导线,其中铜芯电缆传输电能的效率最佳,但铜的成本高,因此在选择导线时应遵循安全、经济、实惠的原则。对负荷量大的一类、二类建筑物可选铜导线,对三类或负荷量小的建筑物可选用铝芯导线。(3)减少低压配电线路的长度。为缩短低压线路的安全供电距离,减少电能损耗,应尽量把变配电所设置在靠近负荷中心的位置,而且变配电所的低压配电室应尽量靠近建筑物强电竖井。(4)增大线缆横截面。在高层建筑电气系统设计过程中,必然会遇到某些电机设备离供电系统较远的情况。在进行这些较远线路选型设计时,应在满足线路的动热稳定、电压降、基本载流量等基本安全功能的基础上,根据实际情况选择大一级的线缆横截面。 5建筑电气系统的安全性设计 节能离不开安全,在建筑电气的设计中必须保证用电的安全性,在使用过程中不能存在安全隐患。安全性设计需要从以下几个方面考虑。(1)保证电力的供应。电在人们日常生活中必不可少,因此需保证电力的连续供应。一般为了减少意外断电给人们带来的麻烦,每栋高层建筑都会准备2个或2个以上的独立电源,以保证电力的供应。另外,高层建筑还需配置发电机,保证在事故发生后15s内提供电力。一般规定不能使用大容量油浸电力变压器,以减少火灾的发生。(2)供电线路和电气设备的安全性。由于高层建筑用电量大,线路错综复杂。一旦因为线路功率过大引发火灾,后果不堪设想。因此,必须严格按照规范要求来选择导线和控制电流。通常情况下,大功率的用电设备都要接地,并且需要重复接地。重复接地指的是在中性点直接接地的系统中,在零干线的一处或多处用金属导线连接接地装置。(3)建筑消防的设计。高层建筑电气工程设计中,消防控制必不可少。消防系统主要包括:火灾自动报警系统、消防通讯系统、火警通讯系统、消防联动系统和自动喷水系统。消防线路所使用的材料必须具备防火功能,这样当火灾发生时才能保证消防线路能继续使用。此外,消防灭火一般使用的是水泵,所以控制水泵也很重要。 6高层建筑电气安全节能运行的日常管理 高层建筑中普遍存在让非长明灯处于长期运行的状态。工作人员节能意识差没有养成随手关灯、关空调、关电脑、关风扇等好习惯,常出现空调、电脑等用电设备全天运行,以及空调温度过高或过低的情况。还有一些大型的、耗电高的建筑,如娱乐场所,高校实验室、教学楼等,缺乏有效安全的节能管理章程,往往造成建筑物的巨大电能损耗和安全故障。因此,要在日常工作中培养工作人员的安全节能意识。同时,高层建筑电气系统的管理人员应该制定安全有效的节能降耗施行方案,并对整个电气系统进行定期检修维护,不断地完善节能体系。如此,才能更好地做到建筑的安全节能降耗。 7结语 未来建筑对电气的安全和节能要求越来越高,潜力巨大,在设计过程中,应进一步深入现场、结合实际,做到既安全、又经济,让人们生活在一个绿色、低碳的环境中。多年来,苏州市有关高层建筑采用了以上所述的电气安全节能基本原则及设计要点,不仅没有发生过电气事故,同时还节约了大量的能源,取得了很好的成效。 作者:吴雁波 单位:苏州供电公司 建筑电气安全论文:建筑电气工程的安全保护研究 1建筑电气工程安全性施工建设主要考虑的因素 1.1严格执行电气工程原材料进场验收程序质量不合格的产品进入到施工现场,将给建筑电气工程建设埋下巨大的安全隐患。因此,首先要严格控制原材料的进货渠道。工程施工建设全过程中所需的各种电气材料、器具、机电设备等,均需从正规商业渠道进行采购;其次,要严格执行进场验收制度,对于进场的各种电气设备、材料,要根据相关检查制度和流程表格逐一对其出厂检验报告和产品合格证等进行复核。对于国家实行强制许可证管理的电工产品等,厂商还必须提供安全认证等文件资料,并按要求在现场进行必要的抽检,以确保进场的各种原材料和机电设备型号、规格、质量等特性指标均能满足设计和相关技术规范要求。对于不合格的产品,坚决不予验收,杜绝进入施工现场。 1.2严把分项工程质量验收关对于分项工程,尤其是像电气器具、管线、电线端子等预埋件的隐蔽性工程的验收,要严格按照验收规范的要求逐一进行复核,以免出现漏埋、错埋等问题,为后续工程的施工提供重要的质量保障。对于接地线、避雷网埋设、接地引上(下)线的连接,还应根据设计要求做好绝缘、接地测试等工作,当接地电阻不符合要求时,还需采取各种降阻措施,确保建筑电气工程具有较高的安全水平。 2建筑电气工程中的主要安全隐患及危害 2.1漏电及触电在建筑电气工程中,可能由于设计疏漏或安装施工过程中的疏忽,使得电气系统、机电设备、测控保护设备以及供电线路自身的绝缘性能下降或过热,轻者可能引起设备损坏,重者会由于设备漏电而发生触电伤亡事故,造成严重的人身财产损失。 2.2电气事故引起火灾在建筑电气工程施工建设过程中,如果没有从整体上对临时用电进行规划,乱拉乱接、随地拖动电缆、超负荷运行等,造成施工现场的供电线路和电气设备长期处于超载运行工况,致使其绝缘保护层性能不断降低或破坏,在操作过电压、雷击过电压等作用下,产生的大电流会引起火灾事故,对施工人员和机电设备造成危害。 2.3静电造成的危害如果在施工过程中的接地和一些连接装置存在安装质量问题,电气设备系统在运行过程中产生的静电不能得到有效抑制或泄流,对二次设备内部的电子元器件就会造成损害。另外,静电放电过程中产生的电弧,也可能会对操控人员造成一定的伤害。 2.4电磁危害一些电气设备在安装调试过程中未达到应有的屏蔽效果,其运行过程中产生的高频电磁辐射会对操控人员的健康造成一定的危害。 3建筑电气工程常见的安全保护技术控制措施 3.1漏电、过载和短路防护当设备发生漏电时,若强大的电流流经人体,将给人体带来巨大的伤害。大量的研究结果表明,30mA/s以下是一个相对安全的指标,因此,在建筑电气工程中通常以30mA/s为标准选择漏电保护器。通过在用户终端和分支线路装设分级保护装置,一旦发生漏电、触电,则设备自动跳闸保护,一方面可以保证设备和人员安全,另一方面系统会根据漏电保护的选择性,有选择地跳掉故障设备或线路,并保证非故障线路或设备的正常运行。当电气系统发生过载、短路时,回路中的电流会增加几倍甚至十几倍,严重危害到设备及人员安全。对于短路电流值不大的分支线路,可以采取断路器进行短路保护;断路器不能满足短路跳闸要求时,则需要配合熔断器通过熔断熔丝来实现短路保护功能。在选择熔丝时,笔者推荐按照设备额定电流的1.5倍进行选择,确保电气工程系统具有较高的安全可靠性。 3.2绝缘防护在建筑电气工程施工建设过程中,原材料、机电设备进场时必须按照相关进场质量验收标准进行绝缘检查。在GB50303—2002《建筑电气工程施工质量验收规范》中,对施工主要设备、材料、半成品、成品等进场时的绝缘指标给出了明确的规定。例如对于成套灯具,其绝缘电阻应≮2MΩ,内部导线的保护绝缘层厚度在0.6mm以上,放可进入施工现场,否则不允许进入施工现场。又如配电屏、柜、箱等,其线间和线对地的一次绝缘电阻值应>0.5MΩ,二次绝缘电阻值应>1MΩ,否则不得进场。 3.3接地防护根据实际经验,在距单根接地体或接地短路点20m左右的地方,其实测的流散电阻值基本接近于零,也就是通常可以认为20m以上的地方是电气系统的“可靠地”或“大地”。在实际施工建设过程中,应根据设备系统功能的不同,合理选择和敷设工作接地、保护接地、重复接地和防雷接地、静电接地、屏蔽接地或隔离接地等,以确保电气系统性能的正常稳定。 3.4等电位防护在GB50303—2002《建筑电气工程施工质量验收规范》中,对高层楼宇建筑等电位连接作了详细的技术要求,分为局部等电位连接和总等电位连接。在施工过程中,要求接地或接零支线必须单独与接地系统或接零干线进行互联,不允许串联,且接地线应按照国际惯例使用黄绿相间的标识线。 4结语 高层、超高层智能楼宇对电气工程的安全可靠性要求越来越高,在电气施工建设过程中,应严格按GB50303—2002《建筑电气工程施工质量验收规范》等相关技术规范的要求进行施工,并结合工程实际,适时采用新材料、新设备和新技术,确保建筑电气工程施工建设既安全、又经济,为居民提供安全可靠、节能经济、绿色低碳的供电系统。 作者:郭建单位:山西省建筑材料工业设计研究院 建筑电气安全论文:建筑电气的安全性设计 一、建筑工程电气安全性设计的流程及特点 1.1方案设计阶段的安全性设计 在方案设计阶段,主要的审点是要使建筑的安全设计符合国家相关方针、政策和技术规范、规程;设计深度应满足《建筑工程设计文件编制深度的规定》要求的相应设计深度。其主要工作有以下几点:要看电源负荷安全级别是否符合规定,核算是否能够满足规划要求,审核备用电源、应急电源和防雷接地系统是否满足相应的安全要求。 1.2初步设计阶段的安全性设计 对方案设计阶段所审核的项目进一步进行核查,还要确保备用电源、应急电源、照明设备、用电设备、导线、电缆符合相应的出厂安全标准。 1.3施工图设计阶段的安全性设计 依据是国家工程建设标准中的强制性条文,在确保安全性得到保障的前提下,核验设计的经济性与合理性。 二、建筑工程电气安全设计的要点 电气安全工作是一项综合性的安全监管工作,对它的研究一般分为两个方面:其一是对各类建筑电气事故进行分析与研究,分析这些事故的成因、特点、规律和防制措施;其二是研究采用一定的建筑电气监控方法来跟踪易发生的安全问题,并运用电气监测、电气检查等方法来对建筑电气的安全性进行评价以获得必要的安全条件。常见的措施如下: 2.1对防雷接地与防静电接地进行安全性设计审核 对于高层建筑来说,防雷防静电是确保建筑电气不发生事故的重要措施之一。做好相应的安全性设计可以使电流安全地导入大地,防止建筑物内的电气、线路因电流过大而产生明火。要多次审核设计的接地装置,使计算时的选取值满足强制性文件要求。 2.1.1接地体的作用是将雷电流迅速传导到大地中去,因此,要求接地体的接地电阻要小,其长度、截面、埋设深度等都要满足相应的设计要求。 2.1.2人工接地引线要顺直,不可以存在死角,要确保引下线金属保护管要与引下线做电气连通。 2.1.3人工接地装置接地体的间距要小于5米,以降低接地体的屏蔽作用。 2.2增强对漏电火灾报警系统的安全性的审核 漏电火灾报警系统是通过探测电气线路中三相电流瞬时值的矢量和来对火灾发生的可能性进行判断的系统。其探测器的传感器是零序电流互感器,用以探测剩余电流为基本原理。在测量过程中,三相线与中性线一同穿过零序电流互感器,以检测三相的电流矢量和。有零序电流io:io=ia+ib+ic。当线路与电气设备正常时,io=0,零序电流互感器二次侧绕组无电压信号输出。当io≠0时,零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通,二次侧绕组感应电压并输出电压信号,进而测出剩余电流,当达到报警值时进行报警。 三、结语 通过以上对建筑电气安全性设计、安全性设计流程及特点、设计要点、特殊建筑的备用电源选用的介绍,专顶讲述了在设计环节对安全性设计的严格要求,从源头做好建筑电气的安全设计工作,以保证建筑电气的安全使用和人员财产的安全,希望可为初学者提供参考依据。 作者:吕军单位:沈阳金冠房屋开发有限公司 建筑电气安全论文:建筑电气安全配电箱问题防治 配电箱是承担建筑电气控制、测量和分配电能的优秀部件,是整个建筑电气工程的一个重要分项,其安装质量直接关系到建筑电气的安全使用,因此,本人在长期的实践工作中,比较重视建筑电气安装过程中配电箱的检查。在此,本文将通过“常见的配电箱质量通病及处理”、“配电箱安装中N线与PE线的敷设应注意的问题”、“进户总配电箱的等电位联结问题”等三个方面,结合笔者多年来的一些看法和体会,主要整理出实践中发现的建筑电气安装过程中常见的质量通病及整改措施供同行参考,并重点讨论常见的TN-C-S系统中重复接地电气安装中接零(N)、接地(PE)的安装中错误接法的危害。 1常见的配电箱质量通病及处理 1.1配电箱本身的质量问题(1)现象a.箱体铁板偏薄,箱门变形,开关不灵;b.无专用接零线板和接地线板;c.采用电气元件不合格或与设计图纸不符的开关;d.未按设计预留备用回路;(2)原因分析主要由于施工单位为了获取更高额的利润,选用非正规配电箱厂家产品,或未经设计单位同意,私自选用价格低廉的开关元品件。(3)处理意见选用具备配电箱生产资质的正规生产厂家定货,并严格按设计图纸选用开关,按设计适当预留备用回路,以利今后扩展需要。 1.2配电箱安装中的质量问题(1)现象a.箱体与墙体有缝隙,箱体不平直;b.靠墙角安装时,箱门无法全开;c.箱壳的开孔不符合要求,特别是用电焊或气焊开孔,严重破坏箱体的油漆保护层,破坏箱体的美观;d.箱体焊穿且焊接部位不良;e.电线管不进箱或进管过长、钢管口未设护口;进出配电箱的钢管利用箱体作接地保护线。(2)原因分析a.与土建配合不好,预埋底箱时出现偏差;b.未考虑方便今后使用维修;c.预先未考虑好进出线管的位置、数量;图省事用电焊或气焊烧孔;d.箱体无预留专用接地焊接板;e.不了解施工规范;(3)处理意见及要求a.与土建密切配合,调整配电箱安装偏差,配电箱对角线长度不得大于2mm。靠墙安装的配电箱应保证箱门向外开启180度。b.电线管进箱3-5mm,一管一孔,管径与管孔尺寸应匹配,相差太大应补平,钢管口应加护口圈保护,油漆剥落应补刷,敲落孔不能满足时应用薄板钻开孔。c.接地线不应直接焊在箱体上,应用镀锌扁钢或镀锌圆钢引至配电箱内专用接地螺栓或联结板连接,焊接时应保护好焊点外的锌层不被烧坏;进出配电箱的钢管应根据钢管直径大小焊接跨接线。 1.3配电箱内配线、接线的质量问题(1)现象a.重复接地接法不正确、导线截面不够;b.箱体内线头裸露,布线不整齐,箱内导线有接头,导线不留余量,多根导线同接一个接线柱;c.导线的三相、零线(N线)、接地保护线(PE线)色标不一致,或者混淆;无回路标识或标识不规范。(2)原因分析a.对重复接地及电气保安理解不够;b.缺乏责任心,对施工工艺要求不高。(3)处理意见及要求a.接线错误是所有质量通病中最为严重的现象,将留下安全隐患(在下面的论述中将详细讨论)。b.箱体内的线头要统一,不能裸露,布线要整齐美观,绑扎固定,导线要留有一定的余量,一般在箱体内要有10-5CM的余量。在接线柱和接线端子上的导线宜接一根导线,不得超过两根,如需接两根,中间应加平垫片。c.应清楚分清相线、零线(N线)、接地保护线(PE线)的作用与色标的区分,即A相-黄色,B相-绿色,C相-红色;单相时一般宜用红色;零线(N线)应用浅蓝色或蓝色;接地保护线(PE线)必须用黄绿双色导线。d.配电箱内应路路编号齐全,标识正确,复杂的配电箱应附厂家接线图。 2配电箱安装中N线与PE线的敷设应注意的问题 近年来,铁路设计单位在建筑电气设计中,普遍采用的低压配电系统接地形式为TN-C-S(图1),该系统中,三相四线电源进户(楼)后必须将中性线(N)作重复接地,进户(楼)后工作零线(N)和保护地线(PE)分开,保护地线(PE)把所有用电设备外壳连接起来,而工作零线在引入总配电箱后以将PEN线分接成N线和PE线,不得再互换或混接,N线对地绝缘,PE线作为专用保护地线,这里PE线不允许通过负荷电流。这在线路保护和人身安全保护上起了重要作用。但有的安装人员却忽视了电源进户(楼)后安装PE保护线的重要性,没有按设计要求作重复接地或者在重复接地的连接上出现错误接法。TN-C-S系统在进户总配电箱内PEN线重复接地的接法十分重要,如接法不正确,将造成不安全隐患。笔者在实际工程检查验收中,常发现安装人员随意联接PE线和N线,如图2、图3。在此,简单分析这两种接法的危害性:大家知道,在总箱中PE母排与N母排的连接线LP在长期使用中由于断线或接线螺栓锈蚀、松动等原因出现电气断路是常见现象,当出现PE线与N线出现电气断路时,图2中PEN线接N母排,N母排接地,电气设备照常工作,但电气装置内所有电气设备将失去保护接地,而不被觉察,留下安全隐患;图3的PEN线接N母排,PE母排接地,电气设备照常工作,但TN-C-S系统变成了TT系统,而不被觉察,留下安全隐患。正确的接法是图4。在图4接法中,当出现PE线与N线出现电气断路时,PEN线接PE母排,PE母排接地,保护接地系统正常工作,电气设备失压无法工作,容易被觉察而得到及时处理,不留下安全隐患。因此,同样是重复接地,只有图4接法才是正确接法:即PEN线与接地线应接PE母排而非接N母排。另外,还应特别注意,PEN线必须可靠接地,否则,若系统内任何一台电气设备的相线对壳,将使整个系统内电气设备外壳带电,后果不堪设想。同时,应注意PE线与N线的可靠连接,因为,相线与零线接线端子连接不实,设备工作不正常,可以及时发现处理,而保护零线或地线的接线端子连接不实,电阻过大,设备照常工作,但故障点不易发现。一旦发生漏电,由于故障点接头太松或腐蚀等,出现高阻,造成局部过热,连接端子处产生高温或电弧,能够引燃周围可燃物质,或者烧坏电器插座、开关等,引燃木质底座,容易引起火灾。这种现象为电气火灾的主要表现形式。 3电源进线总配电箱的等电位联结问题 目前,铁路建筑电气设计中,普遍对电源进线总配电箱的等电位联结未作要求或交待不清。据国内外电气事故统计,低压系统短路在多为相线碰壳、金属管道结构和在地的接地故障,而这些设备外壳、管道、金属结构带对地故障电压沿电气线路及各种金属管道窜入的危险故障电压易导致人身电击和电气火灾事故。笔者认为,在提倡以人为本的今天,必须依据《低压配电设计规范》及《等电位联结安装》(97SD567)做好电源进线的总等电位联结,总等电位联结的作用在于降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差,并消除自建筑物外经电气线路的各种金属管道引入的危险故障电压的危害,它应通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板(接地母排)将下列导电部分互相连通:(1)进线配电箱的PE(PEN)母排;(2)公用设施的金属管道,如:上、下水、热力、煤气管道等;(3)如果可能,包括建筑物金属结构;(4)如果做人工接地,也包括其接地极引线。因此,在《等电位联结安装》(97SD567)中明确规定“建筑物每一电源进线都应做总等电位联结,各等电位联结端子板应互相连通。”同时,应注意总等电位联结线的截面要求:最小值为6mm2铜线、热镀锌Ф10圆钢或25×4扁钢,一般不小于进线PE(PEN)的一半。进户电源实施总等电位联结后,可防止TN系统电源线路中PE或PEN线传导引入故障电压导致电击事故,同时可减少电位差、电弧、电火花的发生机率,是避免接地故障引起的电气火灾事故及人身电击事故的有效措施,其效果胜过单纯的接地保护。 4结束语 建筑电气中配电箱的安装直接关系到电气使用安全,设计是前提,在工程实施中,必须从配电箱设备源头抓起,加强施工过程中的监督检查管理工作,才能有效防治不安全隐患。 建筑电气安全论文:建筑电气验收安全问题探讨 为了提高全民素质,国家近几年加大了对基础教育阶段的投入,对部分中小学校舍进行调整,新建、改建、扩建了一大批中小学校,大部分中小学校建筑焕然一新,给学生的健康成长营造了一个良好的校园环境。 新建的校舍大部分在县城或乡镇,由于当地施工单位的施工员和现场监理工程师的技能及素质不太高,造成新建工程有部分不足之处。笔者作为电气设计人员最近几年参加了多达几百项的中小学校校舍验收,发现了部分共性问题,本文从节能、安全以及其他三个角度介绍这些问题。 1节能问题 中小学建筑中电气节能部分主要是照明节能。现在我国在大力推广照明节能技术,包括照明光源、镇流器以及照明控制技术。 1.1光源的选择 根据《建筑照明设计标准》(GB50034—2004)(以下简称《照标》)第2.2.3条第5款:“一般情况下,室内外照明不应采用普通照明白炽灯”,而不少施工单位根本不看图纸,走道、楼梯间等公共部位全部采用白炽灯,这是绝对不允许的。 1.2镇流器的选择 根据《照标》第3.3.5条第2款:“直管形荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器”,而有些施工单位仍然选择普通电感镇流器,这也是绝对不允许的。 1.3照明的控制技术 根据《照标》第7.4.1条:“公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明,宜采用集中控制,并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施”。在宿舍楼设计时走道照明在值班室集中控制,并且每层分两路:一路由值班室统一开关,一路就地控制,这样在夜间时可以关掉一部分灯具。但部分施工单位擅自变更设计意图,全部由一路控制。另外根据《照标》第7.4.6条:“房间或场所装设有两列或多列灯具时,宜按下列方式分组控制:1所控灯列与侧窗平行”。在教学楼设计时教室内照明均采用所控灯列与侧窗平行的设计意图,但部分施工单位由于施工员水平有限看不懂设计意图,还是以老观念按黑板距离远近控制。 2安全问题 安全问题是最重要的,国务院也曾下文要求把校舍安全工程建成“放心工程”,校舍的电气安全是建筑安全工程的重要组成部分。 2.1重复接地 重复接地的作用是为了防止或减轻零线断线的危害,降低零线的对地电压,增大短路电流从而缩短单相接地故障时间。中小学建筑一般采用TN-C-S接地制式,竣工验收的绝大部分工程由于进户线还没有到位,都是拉临时电进行验收,因此总配电箱(柜)的重复接地都没有做。实际上重复接地也就是将进户线的N线(或N线接线端子)与配电箱(柜)的PE排在总电源断路器前再连接一次,与进户线有没有到位没有关系。 2.2总等电位联结 总等电位联结作用于全建筑,它在一定程度上可降低建筑物内间接接触电击的接触电压和不同金属部件间的电位差,并消除自建筑外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。但竣工验收时的绝大部分工程总等电位联结做法不完善,有些工程甚至连总等电位箱都没有做。 2.3漏电保护 插座线路一般采用30mA的剩余漏电保护器作为直接接触防护的附加保护或间接接触防护使用。根据《照标》第3.1.6条:“动力和照明工程的漏电保护装置应做模拟动作实验”的规定,部分电气施工人员根本就没有做模拟动作实验,直到验收时被设计人员发现才开始做。更有些施工单位为了省钱采用劣质电气元件造成插座线路漏电不动作,给学生的人生安全带来很大隐患。 2.4接地(PE)线 接地(PE)线是为了防止发生电击危险而设置的保护线。单相三孔插座线路、I类灯具以及低于2.4m的灯具的外露可导电部分均应与PE线相连。部分工程插座线路PE线连接不牢固,有的甚至没有穿PE线。 2.5吊顶内采用金属软管布线 《低压配电设计规范》(GB50054—95)第5.2.7条:“在建筑吊顶内必须采用金属管、金属线槽布线”,而第5.2.8条:“金属管布线采用壁厚不小于1.5mm的电线管”规定了金属管的壁厚。因此金属软管不能用于建筑吊顶内布线。而实际上大部分吊顶内灯头到接线盒均采用金属软管连接。 2.6导线连接不规范 根据《建筑电气工程施工工艺标准》(J10729-2006)第12.5.2条的规定,导线接头处的缠绕圈数应为5圈-8圈,焊锡要均匀饱满。而实际上验收的大部分工程导线连接处没有焊锡,不焊锡的结果是:时间长容易造成接触电阻变大,从而引发电气线路火灾。 2.7其他防护 安装有吊扇的学生宿舍楼没有考虑到上铺学生的安全,采用没有防护功能的普通吊扇,给上铺学生的安全带来隐患。 3其他方面主要存在的问题 3.1配电箱(柜) 配电箱(柜)的问题比较严重。根据《建筑电气工程施工质量验收规范》(GB50303—2002)第3.2.7条的规定,配电箱(柜)上应有铭牌,而实际上大部分配电箱(柜)上都没有铭牌,更别说合格证及安全认证标志。配电箱(柜)的箱体面板的钢板厚度很薄,根本达不到标准。大部分配电箱(柜)都不是正规厂家生产的,有的甚至是施工单位自己加工制做的。 3.2偷工减料 为了赚得更大的利润,大部分施工单位都会偷工减料。主要表现在:①将照明线路导线的截面由2.5mm2改为1.5mm2,如果照明支路断路器额定电流选择10A是可以保护的,但选择16A就没有办法保护了。②将两个风扇调速开关合并成一个,对两个风扇进行同时调速。③实验室预埋在地下的管线取消,造成实验室布置好后走明线槽等。 3.3弄虚作假 部分工程将插座线路合并(每回路插座数量已经超过了规范的规定),为了应付验收在插座漏电断路器出线口上接一段“假线”,实际上只有一截线头。4结语 以上列举了验收时存在的大部分问题,部分是可以整改的,但有一部分完全没有办法整改,给新建的工程带来了一定的不安全隐患。所以笔者还是认为:应该提高监理单位电气监理工程师和施工单位电气施工人员的的素质及技能,严格按照《建筑电气工程施工质量验收规范》施工,给学生建设一个安全的校园建筑。 建筑电气安全论文:建筑电气安全性措施 近年来,住宅建筑的电气设计,已受到有关方面的关注,从政府主管部门制订政策法规,到开发单位、设计人员不懈地改进创新,不仅适应了大量家用电器进人家庭和多种信息消费猛增的需要,而且在用电安全方面,也相应有了许多的保护措施。但是,各类电气事故仍然逐渐增多。针对此情况,文章对建筑电气的安全性措施进行了探讨。 一、建筑工程中常用的安全保护措施 (一)绝缘保护 材料、设备进场应进行绝缘检查。在《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002基本规定中对主要设备、材料、成品和半成品进场验收作了详细要求。比如成套灯具的绝缘电阻不小于2MΩ,内部所用导线绝缘厚度不小于0.6mm;开关、插座的不同极性带电部件间的电气间隙和爬电距离不小于3mm,绝缘电阻值不小于5MΩ;柜、屏、台、箱、盘间线路的线间和线对地间绝缘电阻值馈电线路必须大于0.5MΩ,二次回路大于1MΩ;电线、电缆产品有安全认证标志,绝缘层完整无损,厚度均匀且规定了绝缘层厚度。因有异议送有资质实验室进行抽样检测。对于在施工中由于工艺需要而损坏的绝缘层应采用色相带和绝缘电胶布恢复到不低于原绝缘等级,等等。 (二)短路、过载保护 线路发生短路时,线路中的电流将增加到正常时的几倍甚至几十倍。在配电设备中常用熔断器以达到短路保护功能。熔断器不仅要标明额定电流,还应标明额定电压。根据配电系统中可能出现的最大故障电流,选择具有相应分断能力的熔断器。熔件的额定电流一般为用电设备额定电流的1.5倍左右。 载保护一般由自动开关(或小型断路器)完成。根据实际需要,自动开关可配备过电流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器。为了起到自动开关过载保护的作用,自动开关的额定电流要与负载电流相匹配,并小于导线的载流量。 (三)漏电保护 电流通过人体内部,对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、通过人体的持续时间、通过人体的途径、电流的频率以及人体的状况等多种因素有关。特别是电流的大小和通过时间之间有着十分密切的关系。目前,我国和西欧及日本一样,对于漏电保护器取30毫安/秒作为设计依据。根据各国经验,这样的漏电保护器,可以满足触电保护的要求,具有足够的安全性。 在建筑工程中漏电保护方式一般采用分支线保护和末端保护相结合的分级保护方式,并以末端保护为主。这样,可尽量缩小发生人身触电及故障时所引起的停电范围,不影响其他设备或用户的用电,便于查找故障,提高供电系统的可靠性。漏电保护器不同于其他电气产品,由于它关系到人身安全,因此选用时必须注意以下原则:(1)必须符合国家标准GB6829—86《漏电电流动作保护器》的要求,并具有中国电工产品认证委员会(缩写为CCEE)的认证标志;(2)应经有关专业部门检测并试验合格的报告证明文件;(3)应符合漏电保护方式对其额定漏电动作电流及分断时间的要求,并满足分级保护的级间协调原则。 (四)等电位保护 施工质量验收规范GB50303—2002第3章、第27章对建筑物等电位连结作了具体要求。等电位分局部等电位连结和总等电位连结。 在规范3.1.7强制性条文中,要求接地(PE)或接零(PEN)支线必须单独与接地或接零干线相连接,不得串联连接。在建筑工程中同类插座同一回路的接地线利用插座压紧螺栓相互翻接是不符合要求的,干线导线应可靠连接后连接到分户箱内接地汇流排,汇流排与总等电位箱直接相连。接地线用黄绿相间线是国际上通用的,总等电位同时是重复接地点。 局部等电位在以往图集中有两种方案,这种方案都存在不合理的地方,新的图集苏D101-2003中作了修改。新图集有两点得到加强:一是现浇板内受力筋与等电位系统作了可靠的焊接;二是卫生间的用电设备不仅要接地保护,而且还要等电位接地,增加了潮湿场所用电的安全性。 (五)接地保护 设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接,叫做接地。与土壤直接接触的金属物件,叫做接地体或接地极。当电气设备发生接地故障时,电流就通过接地体向大地作半球形散开,这一电流叫做接地短路电流。试验证明,在距单根接地体或接地短路点20m左右的地方,实际上流散电阻已趋近于零,也就是这里的电位己趋近于零。凡电位趋近于零的地方,即距接地体或接地短路点20m以上的地方,就叫做电气的“地”或“大地”。接地电阻并不是一成不变的,是随着时间的推移、地下水位的变化以及土壤导电率的变化而变化。所以规范第24章要求接地装置必须在地面以上按设计要求位置设测试点。每单项工程不宜少于两个测试点。 按接地作用的不同可分为工作接地、保护接地、重复接地和防雷接地、静电接地、屏蔽接地或隔离接地等。 1.工作接地。为了保证电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而进行的接地,叫做工作接地,如变压器中性点直接接地。 2.保护接地。为了保证人身安全,防止触电事故,把在故障情况下可能呈现危险的对地电压的金属部分同大地紧密地连接起来,叫做保护接地。对电力系统来说,保护接地的方法一般只适用于中性点不接地的电网中,只有在这种电网中,凡有金属外壳及构件的用电设备才可以采用保护接地来保证人身安全。 3.重复接地。在中性点直接接地的低压系统中,为确保零线安全可靠,除在电源(如变压器)中性点进行工作接地外,还必须在零线的其他地方进行必要的重复接地。比如电缆和架空线在引入到建筑物处,零线应重复接地,如果不进行重复接地,则在零线发生断线并有一相碰壳时,接在断线后面的所有设备的外壳都将呈现接近于相电压的对地电压,这是很危险的。 4.防雷接地。为了防止雷电的危害而进行的接地,叫做防雷接地。防雷接地作用不言而喻,不接地就无法对地泄放雷电流。规范对利用建筑物基础和主体钢筋做接地极和引下线以及人工接地装置、接闪器的安装作了具体要求。设计对防雷接地阻值都给出了参数,接地体和引下线完成后要测试,接闪器完成后整个系统才能测试。人工接地引下线要顺直,不存在死角,引下线金属保护管要与引下线做电气连通。避雷带形成等电位可防静电危害。人工接地装置接地体间距不小于5m是为了降低接地体屏蔽作用。 二、检查要点 1.利用建筑物基础钢筋作接地装置,要按设计和规范要求焊成环网状。检查搭接长度、施焊质量、搭接材料的规格尺寸,人工接地的埋地深度和间距,引下线的焊接质量和测试点的设置,测试方法和阻值大小。 2.总等电位和局部等电位的施工要符合设计和规范要求。 3.总等电位箱内自动空气开关、总漏电保护器以及分户箱内小型断路器、漏保器的质量、参数及级间协调,高低压配电设备的绝缘和安全防护,导线及灯具等质量。 4.同类插座同一回路的接地线的敷设,不能利用插座端子压紧螺栓相互翻接,用国际上通用的黄绿相间线作接地干线,接地干线应可靠连接后敷设到分户箱内接地汇流排,汇流排与总等电位接地排连接。按设计的供电线制检查总等电位箱内重复接地。 5.导线绝缘测试。 6.通电试运行并调试。 三、结语 以上是为了加强电气安全性而采取的技术措施,在设计、施工、检查、验收和设备交接中予以高度重视 才能落到实处。监理在施工现场要多观察、勤检查,狠抓重点工序,坚持上道工序未经检查合格,不得进入下道工序。这样,电气的安全性就有了保证。 建筑电气安全论文:建筑电气工程施工安全管控探究 摘要:建筑工程的重要分项工程,保证建筑电气施工安全对整个建筑生命健康发展起到重要作用。文章分析安全管控在建筑电气工程施工中的具体应用,希望为建筑电气工程的发展提供帮助。 关键词:安全管理;建筑电气工程施工;应用 近几年在我国建筑行业中,因安全管理不到位造成的安全生产事故屡屡发生,导致施工人员伤亡、家庭崩塌。不仅给建筑企业造成重大经济损失,也给社会造成恶劣的影响。建筑电气是整个建筑工程的重要组成部分,加强建筑电气工程现场安全管控对建筑电气工程施工的顺利运行具有十分重要的作用,保证工程安全施工,降低安全事故发生,保护施工现场人员生命安全,给企业带来更大的经济效益,同时也促进社会稳定和谐。 1、建筑电气工程施工中安全管控的重要性 安全事故的发生往往是因施工企业安全意识淡薄、现场安全管控不足造成的。安全事故的发生不仅危害施工人员生命安全和家庭幸福,也给施工企业造成严重经济损失,对社会造成恶劣影响。安全是保证建筑生命正常运行的前提,也是保证社会稳定和发展的基础。加强建筑电气工程施工现场安全管理,有助于保护劳动者生命安全,有助于推进企业现代化管理,有助于减少事故损失提高经济效益;有助于维护社会稳定。对建筑事业发展具有十分重要的意义。 2、建筑电气工程施工环境的安全管控 提供良好施工环境是保证施工安全的前提,消除不安全因素,降低安全事故发生率,为安全生产提供有利条件。因此在建筑电气工程施工前,应对施工现场环境进行详细的现场勘查,结合施工现场实际情况,对临时设施、现场办公、设备及仓储、卫生等进行合理布置。编制有效的安全施工方案,制定满足安全施工条件的安全措施。对于一些大型、复杂的工程,如大型电气设备安装、复杂电缆线路敷设安装,需要起吊作业、搬运、大型电线电缆牵引敷设以及电气设备高压试验等特殊作业,在施工前需要做好相应的安全设施,如在施工区域装设安全警示标志,在起吊作业前先进行试吊保证安全后方可正式起吊,电气试验前保持通讯通畅、相互呼应,对带电设备采用隔离措施确保人员与带电设备保持足够安全距离,电气试验结束后对被试设备进行充分放电,避免试验设备剩余电荷放电伤人。在狭小密闭空间内作业时,需提前进行排水、通风,在室内施工时要有充足的照明,保证作业环境安全。 3、建筑电气工程施工现场的安全管控 3.1、建筑电气工程施工现场客观环境安全管控 在建筑电气工程施工中,施工人员应具备较高的安全生产意识。这就需要施工管理人员认真、负责、全面对施工人员进行交底、教育。在每天开工前工作负责人应根据当天工作任务合理调配人力、物力资源,并组织所有施工人员召开班前会,重点交代当天工作内容、工作范围、现场存在的危险点及安全防范措施等,让每个员工都自己的工作任务、工作范围。工作结束后工作负责人组织召开班后会,总结对当天的生产工作,同时总结当天安全工作,发现不足应及时整改。施工现场配备专职安全员,检查安全工器具的配备及施工人员的行为和精神状态,检查纠正不安全行为,对项目部施工现场和安全卫生责任区内安全文明施工、环境保护、环境卫生、成品保护措施执行情况进行监督检查。发现安全隐患及时上报整改,消除不安定因素。 3.2、建筑电气工程施工现场人员安全管控 在建筑施工企业,施工人员素质都参差不齐,建筑施工企业必须加强对施工人员进行安全教育培训,对参加本工程的全部施工人员,在开工前必须进行公司级、项目部级、施工队级三级安全教育培训,并进行考试、考核,合格后才能进入工地工作。建筑电气工程涉及特种作业较多,如高处作业、起重吊装、高低压电工作业等。建筑施工企业应加强对特种人员的管理,涉及特种作业时必须由具备特种作业资质的人员担任并要求持证上岗。建筑电气工程施工现场应加强对施工人员的安全管理,通过安全教育、培训进行人的行为控制,让现场施工人员树立正确的安全生产理念,减少施工人员的不安全行。 3.3、建筑电气工程施工现场机具设备安全管控 随着社会不断快速发展,越来越多的施工机械被用到建筑施工现场,大大提高工作效率。然而对施工机械机具控制不好将危及施工人员生命安全、影响建筑工程质量、损害企业经济效益。施工企业应派专人对施工机械机具管理,定期对施工机械机具进行检查、保养、维修,对机械机具状态进行标识。施工机械机具发放前,必须由库管组织人员进行检查,使用前必须由施工现场负责人和技术人员进行安全检查,严禁使用变形、破损、有故障等不合格的机械和工器具。机械和工器具的检查结果应形成记录。机械和工器具应由了解其性能并熟悉使用知识的人员操作。机械和机具应按出厂说明书和铭牌的规定使用,固定式机械设备应随机设安全操作牌。建筑电气工程施工现场必须配备足够的劳动防护用品,并由施工负责人、专职安全员负责监督检查,施工人员必须正确佩戴和使用,建好安全生产的第一道屏障。 4、建筑电气工程施工现场配合协作管理 4.1、外部沟通 建筑电气工程施工过程中都离不开与业主、监理、设计和供电部门等单位的沟通协调。与业主、监理的沟通接受指令明确工作任务,对工程施工作整体部署,进而达到预期目标。与设计沟通是确保工程达到预定的质量目标。与供电部门沟通是确保顺利办理用电业务,满足安全、质量、进度要求,达到电气设备安全投运目标。加强沟通协调,收集各单位的施工指令和将本项目安全生产信息发送出去,以便在建筑电气工程施工中得到各单位的支持配合。而建筑电气工程同时涉及土建、给排水、消防、建筑智能化等多个专业项目的相互配合,加强对各专业施工队伍的协调有助于提高建筑电气工程施工效率,促进项目的安全施工。建筑电气施工企业通过在现场业主、监理、设计、供电部门以及各专业分包商之间沟通,加强各单位的配合与协调,使施工现场发生的技术问题、洽商变更、质量问题以及施工报验等能够及时快捷地解决。 4.2、内部协作 俗话说:“人心齐,泰山移。”企业安全管理也是如此,凝聚“人心”齐抓安全生产工作。在保证物资供应的同时,通过技术、安全部门的检查、监督,在施工班组的规范作业,加强企业内部协作,使企业管理指令得到正确执行,增强企业的凝聚力,是确保企业高效运行的重要条件,也是实现安全生产的重要内容。加强员工之间的协作,进行经验交流,提高员工之间的相互信任,工作中相互监督相互关心,提高员工安全责任感。只要在生产各个岗位的员工以高度负责的责任心对待安全生产,我想建筑电气施工环境会出现更好的情景。 5、结语 注重建筑电气工程施工现场安全管控,是每个建筑电气施工企业工作的重要内容。从企业管理人员提高自身专业安全生产素质,企业在取得最大经济效益的同时加大建筑电气工程施工现场的安全设施投入,职能部门对施工现场进行安全检查,发现安全隐患及时进行上报整改。采用安全教育培训、事故应急演练、员工间相互学习交流等方式提高施工人员安全生产意识。从客观和人为条件消除不安全因素,为建筑电气工程安全稳定的运行、建筑施工企业发展壮大和社会安定和谐提供保障。 作者:杨贵平 建筑电气安全论文:建筑电气工程施工质量控制与安全管理 摘要:随着我国社会主义市场经济的快速发展,建筑行业呈现良好的发展前景,但是随着全球化趋势的进一步加强,国内外企业争相林立,促使建筑市场竞争变得十分激烈,这就需要建筑企业强化电气工程施工质量控制,将安全管理工作落实到实处。建筑电气工程由于自身特性,在工程整体中占据重要作用,其施工质量好坏直接影响到建筑工程整体的经济效益和工程质量,影响十分深远。此外,安全作为一个永恒不变的话题,加强电气工工程施工安全管理是尤为必要的。由此,本文主要就建筑电气工程施工的质量控制与安全管理展开分析,结合实际情况,提出合理的改善措施。 关键词:建筑工程;电气工程;质量控制;安全管理 1前言 现代建筑工程施工中,对于电气工程建设的重视程度越来越高,作为一种综合性的工程项目,在实际施工活动开展中,其中所涉及到的给排水系统、暖通系统、照明系统以及通风系统很容易受到客观因素影响,出现安全隐患问题,影响施工质量。通过建筑电气工程中电气自动化技术的综合应用,能够进一步实现系统的自动化应用,引入电气工程施工质量管理和安全管理是必然选择。由此看来,加强建筑电气工程施工的质量控制和安全管理是十分有必要的,对于后续理论研究和实践工作开展具有一定参考价值。 2建筑电气工程施工质量控制要点 2.1施工前期质量控制要点 建筑电气工程施工前的质量控制工作十分重要,但是被很多施工单位所忽视,影响到工程整体施工质量。事前质量控制主要包括施工准备阶段所涉及到的所有工作事项,无论是设计图质量、施工方案质量,还是施工机械设备准备情况和施工材料质量情况,都包括在内,这就需要做好以下几个方面工作:企业,对建筑电气工程施工合同中所涉及到的相关条款内容进行深入分析,尤其是要加强对施工方案的审核,质量控制要点在于建筑电气工程人力资源配置、施工材料配置、施工机械设备配置以及施工方法选择等多个方面[1]。其二,在充分熟悉图纸相关技术基础上,进一步加强电气工程图纸的会审工作,对于其中存在的问题及时解决,促使设计图更加科学合理。其三,将最终确定的施工方案合格设计图纸进行充分的技术交底工作,确保建筑电气工程各方能够对工程施工活动达成统一共识,确保后续施工活动有序开展。 2.2施工期间的质量控制要点 在建筑电气工程施工期间的质量控制,主要是以施工各个阶段所涉及到的内容为主,质量控制占比较大,需要予以高度关注,具体表现在以下几个方面:其一,质量控制人员应该加强建筑电气工程施工设备和材料检查工作,确保施工机械设备和施工材料都能符合实际工作质量标准,对于施工期间发现的劣质材料予以淘汰,加强材料进场质量控制工作。其二,配合土建部门,做好工程管道线路的预埋工作,这点尤为重要,主要是由于施工中会安装大量的管道和线路,预埋和预留就是前期猪呢比工作[2]。需要注意的是,对于埋设楼板内部的线路和管道而言,埋设深度大概在15mm以上,并且位置选择在面筋和底筋之间;对于一些硬塑料材质的管道线路,应该确保接口处的严密性,在完成各项工作后由相关监理单位和业主方验收。其三,对于施工期间的电气基础和电缆竖井施工等环节需要严格遵循相应标准进行,做好检查和评估工作,还需要充分考量工程后续的扫尾工作是否会影响到建筑电气工程施工质量,及时解决其中存在的问题。 2.3施工后期的质量控制要点 在建筑电气工程施工后期,主要是针对后期电气设备运行中各项技术和安全性进行分析,提升设备性能和安全,及时有效的对存在问题进行处理。 3建筑电气工程施工安全管理对策 3.1选择合适绝缘导线 绝缘导线可以说是电气工程施工中不可或缺的工具,由于电气工程自身特性,施工现场所使用的设备电力负荷不一,所选择的绝缘导线也不尽相同。这就需要在电气设备运行负荷进行准确测量,根据实际情况选择合理的绝缘导线。故此,对于绝缘导线的选择尤为关键,如果忽视这一问题,很可能造成绝缘导线社区原有作用,造成触电事故出现,危害到施工人员生命安全[3]。 3.2安装安全防护设备 电气工程由于自身特性,较之其他工程而言电气设备较多,这些设备在安装时应该严格遵循相应施工方案,安装配套的漏电保护器装置,防止漏电事故威胁到施工人员的生命安全。此外,还需要做好配电箱的接地设施,防止触电和短路现象出现,从而影响到建筑功能使用。 3.3其他安全事故防御 建筑电气工程由于自身特性,很多电气设备需要高空作业安装,这就对设备安装人员的安全防护工作提出了更高的要求。作业期间,设备安装人员需要穿戴好安全帽、手套和专门服装,尽可能的降低安装危险系数,保障工作人员的生命安全[4]。此外,施工人员还需要强化自身安全意识,能够不断学习专业知识,严格遵循施工规范进行,对于老化的安全防护设备及时更换,将安全事故发生几率降低到最小。 4结论 综上所述,建筑电气工程作为建筑工程中不可或缺的组成部分,由于近些年年来大量电气自动化设备和技术的应用,致使电气工程质量控制和安全管理工作面临新的挑战,这就需要工程各方对其予以高度重视,加强建筑电气工程质量控制和安全管理工作,通过施工前期准备工作、施工期间和施工后期的质量控制,选择更为合理的电气施工材料和设备,要求施工人员按照工程规范作业,确保工程施工质量和施工安全。 作者:徐太红 建筑电气安全论文:试论当代建筑电气的安全设计 建筑电气设计概述 1如果我们想保持舒适的满足度,要考虑的不仅要是适合的温度和新风量。特别值得一提的就是照明也很重要。一般一个满足的舒适环境需要合适的照度、色温以及显色指数。2实际经济效益是我们首要考虑的因素我们可以这么理解,一项适合的节能要从我国实际国情情况出发,这样才能更好的顾忌性价比。做到从实际的经济效益出发。如果因为节能而投入的过大就会直接会导致运行费用加大,这样的做法是得不偿失的也是要在短时间内必须要得以改善的。具体的做法应该为增加部分投资,用节省下来的资金进行再投资。3节省无谓消耗的能量节能的着眼点主要是节能无谓消耗的能量,找到与发挥建筑物功能无关的能量消耗都在哪些地方,然后考虑采取节能措施。无用的能量损耗包括:变压器的功率损耗,传输电能线路上的有功损耗,还有大量大面积的照明容量,比较适合采用先进技术降低能耗。1要满足居发在住宅居住期(三到五十年用电的增长,一定考虑住宅电气设计的设备选型,我们的目标是以居民远期负荷发展为依据,居民生活用电达到中等电气化水平。2每户住宅的供电达到410kW的水平,完全根据居民生活情况,并保证在住宅居住期内不再改造。3具有高质量的电能,才能保证正常使用家用电器。4为新建居民住宅电气设计提供参考,使电气安装一次达到要求,不搞重复建设。 不可忽视的建筑电气安全问题 1配电回路问题一般的家庭住户有很多种种配电回路。特别值得一提的是如果算上有线电视和电话。那么最少的管线也有七路之多。其中这七路管线中在顶板辐射的除了照明外,其余管线均敷设在地面垫层内,避免不了的彼此交叉。住户可根据配电平面图,了解进入分支回路的具体方向和位置,从而避免在铺设地板时不小心将打断管线的现象。2要合理设计电线电路既然电气设计对于建筑工程来说非常之重要。那么我们就应该把握这个原则就行合理和优化的设计。但是现在的设计人员对这点看的不是特别重要。一些不合格的从业人员更是将各种住宅式电气设计和安装非常的混乱。这样就为建筑的安全性和系统性打下了一个巨大的问号。所以说,我们相关的从业人员要把握好设计的基本原则。即我们所说的:a.安全性;b.节能性;c.可靠性;d.经济性。只有我们做好了这四点,才能真正为国家的建筑设计做出贡献。 在高层建筑电气设计中谐波治理措施的应用 我们在工作和生活中无疑会遇到很多非线性负荷形成的谐波源。举个例子来说吧,像是计算机系统、开关电源、电子式荧光整流器等导致配电系统的电压、畸变的电流都会促使其的形成。特别值得一提的就是公用电网本身就是一个大量出产谐波的地方。1采用有源及无源两种滤波器。2采用混合型滤波器。可将有源电力滤波器与无源电力滤波器混合使用。3采用谐波保护器。有源滤波器成本高于磁性方法治理谐波。在现实工作中,谐波具有以下特性:多发性、随机性和不可重复性,智能建筑中的各种电气设备性能下降、无法工作的现象都是由此导致的,因此,采取相应的措施是为保证现代智能建筑中各种不同类型设备和计算机及精密电子装置正常、可靠、高效地运行,使用电设备的寿命延长,由此得知,最有成效的措施是采取混合滤波器能快速、有效地跟踪谐波变化,抑制谐波。 随着建筑物的增高,电气设计也提出更高的要求,在符合国家规范的前提下,还得提高居住的适用性。建筑电气设计的建设在向自动化、节能化、信息化和智能化发展,必然对建筑电气设计提出更多新的要求,这对广大设计人员要求在设计中,保证顺利完成工程,保证所有所有的图纸审查按时通过,把握好工程电气设计的基本要点是必须的,满足建筑物功能的需要的前提必须提高设备使用效率。 本文作者:刘宗园韩瑞工作单位:河南智博建筑设计有限公司 建筑电气安全论文:建筑电气安全隐患及治理策略 1通用电气线路中安全隐患 1.1接地电弧性短路这是最危险最常见的火灾隐患。人们都知酋电气短路会引起火灾,但不清楚哪一种短路容易起火和如何加以涛止。电气短路有两种,一种是金属性短路,另一类是电弧性短路。一种短路因高温而熔融,短路电流大,线路能产生高温,人们以为种短路起火危险大,其实不然,因为保险丝能被短路时的电流烧折而切断电流,无从起火;后者短路是由于短路点未被焊死而激发电弧或电火花,短路电流不大,保险丝不会被烧断,但电弧则持续存,其局部温度高达2000~3000度,很容易引燃可燃物,这种短路电l瓜往往成为引起火灾的起火点。 1.2电气线路的谐波电流随着非线性负荷的电气设备日益增多,例如电视机、微波炉、电烤箱、电脑等,这些设备的负荷电流含有多次谐波电流,能使电气短路,特别是中性线过载发热,加速绝缘老“:而短路起火。中性线过载发热的原因是由于3次及奇数倍谐波在中性线内不是互相抵消而是叠加,叠加后的电流最大可接近相线电宛的2倍。但是在习惯上有时为了片面降低成本我们取中性线截面只取相线的1/2,因此为以后楼房的使用埋下了电气起火的隐患。 2消防电气线路中安全隐患 在火灾发生时,一般的电气线路往往是被切断或被烧断。为了恪火灾损失减少到最少,确保消防设备得以发挥作用,一些特殊的电气线路需要经过防火设计。明确消防用电设备的动力线、控制线、陵地线及火灾报警信号传输线地敷设方式。消防设备电气配线的可靠性用以确保向消防设备正常供电和有效实施人员疏散与火灾扑救。消防设备电气配线的耐火性用以确保一旦发生火灾且消防设备配电线路可能处于火场之中时能持续供电。在消防工程中,通常是者合建筑电气设计与施工,对消防配电线路采用耐火耐热配线措施来达到其可靠性、耐火性要求。 3建筑工程中常用的安全保护措施 3.1绝缘保护材料、设备进场应进行绝缘检查。在《建筑电气工程施工质量验I殳规范}GB50303—2002基本规定中对主要设备、材料、成品和半成口口进场验收作了详细要求。比如成套灯具的绝缘电阻不小于2Mn,勾部所用导线绝缘厚度不小于0.6mm;开关、插座的不同极性带电郢件间的电气间隙和爬电距离不小于3mm,绝缘电阻值不小于5MII;柜、屏、台、箱、盘问线路的线间和线对地间绝缘电阻值馈电线珞必须大于0.5Mn,二次回路大于1MQ;电线、电缆产品有安全认证标志,绝缘层完整无损,厚度均匀且规定了绝缘层厚度。因有异议送有资质实验室进行抽样检测。对于在施工中由于工艺需要而损坏的绝缘层应采用色相带和绝缘电胶布恢复到不低于原绝缘等级,等等。 3.2短路、过载保护线路发生短路时,线路中的电流将增加到正常时的几倍甚至几十倍。在配电设备中常用熔断器以达到短路保护功能。熔断器不仅要标明额定电流,还应标明额定电压。根据配电系统中可能出现的最大故障电流,选择具有相应分断能力的熔断器。熔件的额定电流一般为用电设备额定电流的1.5倍左右。载保护一般由自动开关(或小型断路器)完成。根据实际需要,自动开关可配备过电流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器。为了起到自动开关过载保护的作用,自动开关的额定电流要与负载电流相匹配,并小于导线的载流量。 3.3漏电保护电流通过人体内部,对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、通过人体的持续时间、通过人体的途径、电流的频率以及人体的状况等多种因素有关。特别是电流的大小和通过时间之间有着十分密切的关系。目前,我国和西欧及日本一样,对于漏电保护器取30毫安,秒作为设计依据。根据各国经验,这样的漏电保护器,可以荫足触电保护的要求,具有足够的安全性。在建筑工程中漏电保护方式一般采用分支线保护和末端保护相结合的分级保护方式,并以末端保护为主。这样,可尽量缩小发生人身触电及故障时所引起的停电范围,不影响其他设备或用户的用电,便于查找故障,提高供电系统的可靠性。 3.4等电位保护施工质量验收规范GB50303—2002第3章、第27章对建筑物等电位连结作了具体要求。等电位分局部等电位连结和总等电位连结。在规范3.1.7强制性条文中,要求接地(PE)或接零(PEN)支线必须单独与接地或接零干线相连接,不得串联连接。在建筑工程中同类插座同一回路的接地线利用插座压紧螺栓相互翻接是不符合要求的,干线导线应可靠连接后连接到分户箱内接地汇流排,汇流排与总等电位箱直接相连。接地线用黄绿相问线是国际上通用的,总等电位同时是重复接地点。局部等电位在以往图集中有两种方案,这种方案都存在不合理的地方,新的图集苏D101—2003中作了修改。新图集有两点得到加强:一是现浇板内受力筋与等电位系统作了可靠的焊接;二是卫生间的用电设备不仅要接地保护,而且还要等电位接地,增加了潮湿场所用电的安全性。 3.5接地保护设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接,叫做接地。与土壤直接接触的金属物件,叫做接地体或接地极。当电气设备发生接地故障时,电流就通过接地体向大地作半球形散开,这一电流叫做接地短路电流。试验证明,在距单根接地体或接地短路点20m左右的地方,实际上流散电阻已趋近于零,也就是这里的电位己趋近于零。凡电位趋近于零的地方,即距接地体或接地短路点20m以上的地方,就叫做电气的”地”或”大地”。接地电阻并不是一成不变的,是随着时间的推移、地下水位的变化以及土壤导电率的变化而变化。所以规范第24章要求接地装置必须在地面以上按设计要求位置设测试点。每单项工程不宜少于两个测试点。按接地作用的不同可分为工作接地、保护接地、重复接地和防雷接地、静电接地、屏蔽接地或隔离接地等。 3.5.1工作接地。为了保证电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而进行的接地,叫做工作接地,如变压器中性点直接接地。 3.5.2保护接地。为了保证人身安全,防止触电事故,把在故障情况下可能呈现危险的对地电压的金属部分同大地紧密地连接起来,叫做保护接地。对电力系统来说,保护接地的方法一般只适用于中性点不接地的电网中,只有在这种电网中,凡有金属外壳及构件的用电设备才可以采用保护接地来保证人身安全。 3.5.3重复接地。在中性点直接接地的低压系统中,为确保零线安全可靠,除在电源(如变压器)中性点进行工作接地外,还必须在零线的其他地方进行必要的重复接地。比如电缆和架空线在引入到建筑物处,零线应重复接地,如果不进行重复接地,则在零线发生断线并有一相碰壳时,接在断线后面的所有设备的外壳都将呈现接近于相电压的对地电压,这是很危险的。 3.5.4防雷接地。为了防止雷电的危害而进行的接地,叫做防雷接地。防雷接地作用不言而喻,不接地就无法对地泄放雷电流。规范对利用建筑物基础和主体钢筋做接地极和引下线以及人工接地装置、接闪器的安装作了具体要求。设计对防雷接地阻值都给出了参数,接地体和引下线完成后要测试,接闪器完成后整个系统才能测试。人工接地引下线要顺直,不存在死角,引下线金属保护管要与引下线做电气连通。避雷带形成等电位可防静电危害。人工接地装置接地体间距不小于5m是为了降低接地体屏蔽作用。 4总结 为了加强电气安全性而采取的技术措施,在设计、施工、检查、验收和设备交接中予以高度重视才能落到实处。监理在施工现场要多观察、勤检查,狠抓重点工序,坚持上道工序未经检查合格,不得进入下道工序。这样,电气的安全性就有了保证。 建筑电气安全论文:建筑电气安全性思索与策略 近年来,住宅建筑的电气设计,已受到有关方面的关注,从政府主管部门制订政策法规,到开发单位、没计人员不懈地改进创新,不仅适应了大量家用电器进人家庭和多种信息消费猛增的需要,而且在用电安全方面,也相应有了许多的保护措施。但是,各类电气事故仍然逐渐增多。针对此情况,文章对建筑电气的安全性措施进行了探讨。 1通用电气线路中安全隐患 1.1接地电弧性短路这是最危险最常见的火灾隐患。人们都知道电气短路会引起火灾,但不清楚哪一种短路容易起火和如何加以防止。电气短路有两种,一种是金属性短路,另一类是电弧性短路。前一种短路因高温而熔融,短路电流大,线路能产生高温,人们以为这种短路起火危险大,其实不然,因为保险丝能被短路时的电流烧断而切断电流,无从起火;后者短路是由于短路点未被焊死而激发电弧或电火花,短路电流不大,保险丝不会被烧断,但电弧则持续存在,其局部温度高达2000~3000度,很容易引燃可燃物,这种短路电弧往往成为引起火灾的起火点。 1.2电气线路的谐波电流随着非线性负荷的电气设备日益增多,例如电视机、微波炉、电烤箱、电脑等,这些设备的负荷电流含有多次谐波电流,能使电气短路,特别是中性线过载发热,加速绝缘老化而短路起火。中性线过载发热的原因是由于3次及奇数倍谐波在中性线内不是互相抵消而是叠加,叠加后的电流最大可接近相线电流的2倍。但是在习惯上有时为了片面降低成本我们取中性线截面只取相线的1/2,因此为以后楼房的使用埋下了电气起火的隐患。 2消防电气线路中安全隐患 在火灾发生时,一般的电气线路往往是被切断或被烧断。为了将火灾损失减少到最少,确保消防设备得以发挥作用,一些特殊的电气线路需要经过防火设计。明确消防用电设备的动力线、控制线、接地线及火灾报警信号传输线地敷设方式。消防设备电气配线的可靠性用以确保向消防设备正常供电和有效实施人员疏散与火灾扑救。消防设备电气配线的耐火性用以确保一旦发生火灾且消防设备配电线路可能处于火场之中时能持续供电。在消防工程中,通常是结合建筑电气设计与施工,对消防配电线路采用耐火耐热配线措施来达到其可靠性、耐火性要求。 3建筑工程中常用的安全保护措施 3.1绝缘保护材料、设备进场应进行绝缘检查。在《建筑电气工程施工质量验收规范)GB50303-2002基本规定中对主要设备、材料、成品和半成品进场验收作了详细要求。比如,成套灯具的绝缘电阻不小于2MQ,内部所用导线绝缘厚度不小于0.6ram;开关、插座的不同极性带电部件间的电气间隙和爬电距离不小于3mm,绝缘电阻值不小于5MI2;柜、屏、台、箱、盘问线路的线间和线对地间绝缘电阻值馈电线路必须大于0.5MI2,二次回路大于1MI2;电线、电缆产品有安全认证标志,绝缘层完整无损,厚度均匀且规定了绝缘层厚度。 3.2短路、过载保护线路发生短路时,线路中的电流将增加到正常时的几倍甚至几十倍。在配电设备中常用熔断器以达到短路保护的功能。熔断器不仅要标明额定电流,还应标明额定电压。根据配电系统中可能出现的最大故障电流,选择具有相应分断能力的熔断器。熔件的额定电流一般为用电设备额定电流的1.5倍左右,过载保护一般由自动开关(或小型断路器)完成。根据实际需要,自动开关可配备过电流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器。为了起到自动开关过载保护的作用,自动开关的额定电流要与负载电流相匹配,并小于导线的载流量。 3.3漏电保护电流通过人体内部,对人体伤害的严重程度与通过人体电流的大小、通过人体的持续时间、通过人体的途径、电流的频率以及人体的状况等多种因素有关,特别是与电流的大小和通过时间之间有着十分密切的关系,目前,我国和西欧及日本一样,对于漏电保护器取30mA.s作为设计依据。根据各国经验,这样的漏电保护器,可以满足触电保护的要求,具有足够的安全性。在建筑工程中漏电保护方式一般采用分支线保护和末端保护相结合的分级保护方式,并以末端保护为主。漏电保护器不同于其他电气产品,由于它关系到人身安全,因此选用时必须注意以下原则: ①必须符合国家标准GB6829-86(漏电电流动作保护器》的要求,并具有中国电工产品认证委员会(缩写为CCEE)的认证标志; ②应有经有关专业部门检测并试验合格的报告证明文件; ③应符合漏电保护方式对其额定漏电动作电流及分断时间的要求,并满足分级保护的级间协调原则。 3.4等电位保护施工质量验收规范GB50303-2002第3章、第27章对建筑物等电位连结作了具体要求。等电位分局部等电位连结和总等电位连结。在规范强制性条文中,要求接地(PE)或接零(PEN)支线必须单独与接地或接零干线相连接,不得串联连接。在建筑工程中同类插座同一回路的接地线利用插座压紧螺栓相互翻接是不符合要求的,干线导线应可靠,连接后连接到分户箱内接地汇流排,汇流排与总等电位箱直接相连。接地线用黄绿相间线是国际上通用的,总等电位同时是重复接地点。局部等电位在以往图集中有两种方案,这种方案都存在不合理的地方,新的图集苏D101—2003中作了修改。新图集有两点得到加强:一是现浇板内受力筋与等电位系统作了可靠的焊接;二是卫生间的用电设备不仅要接地保护,而且还要等电位接地,增加了潮湿场所用电的安全性。 3.5接地保护设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接,叫做接地。与土壤直接接触的金属物件,叫做接地体或接地极。当电气设备发生接地故障时,电流就通过接地体向大地作半球形散开,这一电流叫做接地短路电流。试验证明,在距单根接地体或接地短路点20m左右的地方,实际上流散电阻已趋近于零,也就是这里的电位己趋近于零。凡电位趋近于零的地方,即距接地体或接地短路点20m以上的地方,就叫做电气的“地”或“大地”。接地电阻并不是一成不变的,是随着时间的推移、地下水位的变化以及土壤导电率的变化而变化。所以规范第24章要求接地装置必须在地面以上按设计要求位置设测试点。
机电安装工程施工技术研究:浅谈机电安装工程施工技术 摘要:随着社会经济的快速发展,我国的建筑工程行业也突飞猛进,机电安装在建筑工程中处于很重要的地位,机电安装工程的质量决定着建筑工程的整体质量和使用功能,它和人们的生活息息相关。所以说提高机电安装工程的施工质量是非常重要的,本文章对机电安装工程施工技术做了简单分析,旨在不断完善机电安装工程。 关键词:机电安装工程;施工技术;质量控制 在建筑工程施工中,机电安装工程占有很大的比例,所涉及的内容也是很广泛的,其中包括各类设备、电气、管道和锅炉安装、空调、洁净系统的安装以及一些通信和消防系统的安装等等。机电安装工程技术也涉及一些设备的购买、安装、验收等部分,其最终的目标是使建筑工程达到既定的要求和满足使用功能。 一、机电安装工程施工技术的特点 建筑工程的机电安装施工技术涉及的内容和范围很广,涵盖了机电相关专业,所涉及的施工工序也很复杂。所以对于建筑工程的机电安装技术,需要每个施工人员对各个环节进行了解,才能减少和避免施工中出现的问题。有些机电安装工程还可能涉及土建问题,所以必须要谨慎的对待,尽量减少不必要的问题。 现在,随着科技的发展,很多新型的材料和技术也被运用到机电安装工程中,这就使得建筑工程的效用得到很大提升,既改善了使用环境,也提高了人们的生活质量。但是也存在一些问题:新材料和技术的使用扩大了专业范围,也增加了安装的难度。因此要保证安装质量和施工质量,施工人员必须要提高自身的专业技能和素质。 为了保证建筑工程的质量和满足工程的设计要求,在机电安装施工过程中还需要加强设备的采购和管理方面的措施。 二、某机电安装工程实例分析 (一)具体的工程概况 某项工程总的供热面积是8万平方米,工程主要由室外热力工程和换热站工程组成,室外热力工程主要是直埋管道的安装,换热站工程主要是换热机组和相关设备的安装。一次热源的介质是蒸汽,是来自市政热力管网。一次热源是通过管道进入换热站,在换热机组中和二次热源交换热量,二次热源获得后供人们使用。 该项工程所涉及的工作量很大,专业性极强,需要土建、仪表、暖通和电气等专业的交叉施工和配合,涉及的管道种类也比较多,还有地上和地下的施工,施工相对来说很困难。要想保证工程的顺利施工,施工时要调用经验丰富的施工人员和管理人员,才能使工程保质保量的完成。 (二)施工程序 这项工程的施工程序主要是由工程的降水、测量放线、基底施工、沟槽的施工、检查井的建造、管道的下放和对口、焊接和焊接的检验、压力试验、发泡保温、回填管道土和夯实土、管道的冲洗和验收竣工等组成。 (三)热力管道的施工分析 在进行管道的下放施工时,一定要先检查管沟内的标高、管道的坡度和基槽底部的施工准备是否达到既定的标准。在施工中尽量使用吊车等工具,不要人工搬运,主要是为了减少危险。吊装时应该采用合格的吊装带,为了避免破坏,管道外表面不能捆绑。 在进行管道的对口时,要保证表面干净,清除铁锈和油漆等碎屑。在施工时不能使用加热、用力旋转。在对口时也要保证内表面的整齐和平坦。完成热力管道的对口之后就要进行焊接工作,焊接是采用点焊的方式,用手工电弧焊,焊点要保持均匀,数量要四个以上,要保证焊接强度,管道的底部要焊接结实。在填补焊缝时,也使用手工电弧焊,保证厚度,引弧仅局限于焊接的表面。焊接工作结束后,及时清理附近的垃圾,进行焊接口的检验,发现不合格的地方进行重新焊接。焊条使用前要进行烘干,烘干后放入保温筒,进入焊接场地。为防止焊条受潮,不用的焊条要一直放在保温筒中,对于筒内一天没有使用的焊条,在第二天用时,也要先烘干,焊条烘干不能超过两次,超过的就废掉了。保存焊条时要注意通风、保持干燥,焊条的放置位置要和墙面和地面要保持距离,分类摆放,为了避免损伤,运送时要小心。 热力管道中要安装补偿器。安装前,要进行均匀受力抻拉,保证补偿器的方向正确且不能反装;管道的中心和补偿器的中心要在轴线位置重合,不能偏离;焊接的过程中要保护补偿器,为防止意外发生,进行水压测试的前期,要加固补偿器,水压测试试验完成后,去除加固设备。水压试验由两部分组成:分段试验和总体试验。分段试验的压力要是工作压力的1,5倍,总体试验仅需要1,25倍的压力。操作时,将干净的水注满管道,排除空气,打开所有的阀门,用打压泵升压,升压要均匀,不能过快。压力上升到规定的标准时,要有十分钟的稳压过程,如果在这个期间,没有出现漏点,就表明测试达到合格标准,然后降低管道的压力,降到正常的压力,最后检查焊缝周围,用小锤小心敲打焊缝附近的各个焊点,半小时内没出现漏点,就说明管道达到了既定的标准。 安阀门时,要先核对型号,检验阀门是否满足质量要求,使用的阀门必须是水压测试合格后的,阀门的开关位置要设在明显的位置,安装阀杆时保证垂直。安装结束后,保持关闭。和补偿器一样,阀门的外表要尽量避免焊接时残渣的损坏。 当水压测试结果合格且管道的敷设完成后,就进行保温工作。首先将管道外面的淤泥、垃圾清理干净,在聚氨酯发泡前,进行气密性监测,气密性合格之后再进行发泡。发泡时要充分填满,避免缝隙存在,最后清理掉剩余的聚氨酯,保持现场的整洁干净。 清洗管道时,在水压测试合格后进行,主要是用水力冲洗,采用循环且密闭的水流。如果管道较脏时,可以多次换水冲洗,直到清洗流出来的水和平时的水差不多的时候才是合格。最后要排干净管道中的水。 三、机电安装工程施工技术的控制要点 (一)室内配电箱的安装 室内配电箱的盘面漆要光滑整洁,低压配电装置的标志要涂在明显的位置,牢固盘架,安装时保证所有电器都不能安装在低压配电箱的底板下。要保证配电箱的安全运行和使用,要安装防燃防爆的配电箱,配电箱和地面的距离应该保持1、2米左右,配电箱电度表要和地面保持1.8米的距离,立式铁架盘和地面保持2.1米以上,为了便于日后管理,配电箱的母线要用红黄绿三种颜色标明。 (二)室外配电箱的安装 安装室外配电箱时,要考虑防雨的因素和防雨罩的安装位置。如果安装位置处在公共场所,应该安装箱门,并安装上锁,保证配电箱的正常、安全运行,避免事故和人为破坏因素。 (三)机电安装系统的安装和调试 机电工程安装技术中,安装是重要的环节,保证安装质量是保证后期运行的关键因素,所以安装时应该严格按照规定的标准执行。安装结束后,为了保证后期的运行,还要进行安装调试工作。机电安装的调试工作要遵循以下四个步骤进行。第一是要做好调试前的准备工作;第二是进行机电系统的运行测试;第三是进行机电系统的调试工作;第四是停止机电系统的运行。调试前的准备工作主要有核对各项数据,检查系统运行所需要的环境,比如通风状况等。试运行时,重点检查供电情况,检查全部设备的运行情况。 结语: 综合来看,机电安装工程技术是很复杂的,需要各个专业的密切配合,因此还需要加强质量控制和安全管理,进一步完善施工技术,不断创新,才能保证工程的质量。 机电安装工程施工技术研究:机电安装工程施工技术的探讨 【摘 要】随着科学技术的不断发展,很多现代企业都配备了自动化程度很高的机电设备。由于机电设备的应用越来越多,必须重视机电安装工程施工技术的应用。为此,本文主要对机电安装工程施工技术的应用与质量控制进行了分析与探究。 【关键词】机电安装工程;技术应用;质量控制 一、机电安装工程电气施工技术的应用 1、强电工程 电气工程在施工之前要做好万全准备,准备施工图纸,各种工具、设备、材料应清点完毕,一应俱全,确保质量没有问题后方可投入使用。在进行底板、结构施工时,要进行预埋和预留工作,主要是针对各种管线、孔洞的预埋,根据要求和规定,将不同材质的线管进行合理预埋。进行浅表预埋时,需要留下标记,防止线管受到损坏。 进行楼道暗敷管线工程时,除了要按照要求敷设管线,还要注意敷设的先后顺序。楼板中有两层钢筋网,需要从第一层开始,逐层敷设。楼道暗敷管线工程是一项需要未雨绸缪的工作,敷设之前,要结合实际,在经过充分的各项准备之后方能开始工作。管线除了要在楼道暗敷,还要在墙壁内暗敷。墙体砌筑后,线盒的位置已经固定,因此要确保线盒位置准确,方便管线敷设。敷设管线之前,最好是等待墙体砌筑完全干硬以后再进行,利用界石机沿墙壁划分出管线敷设前的沟,敷设完毕后再进一步修正即可。 2、防雷工程 在防雷工程施工过程中,首先要注意防雷接地体环节的工程实施。此工程包含三个阶段:焊接、防腐与隐蔽验收。需要根据要求进行上述工作,每个阶段都要严格控制,焊接工作要注意接地体的长度;防腐工作是为了防止防雷接地体受到外界因素的影响而被腐蚀;在进行隐蔽验收时,必须要严格监督和监测,验收通过方可继续开展施工。其他防雷设施的设计和施工均要根据要求和实际情况进行,并结合建筑物的特征进行施工。 3、照明电气安装 在照明电器安装过程中,要着重考虑照明的效果,尤其是在进行开关、灯具等安装操作时,照明效果至关重要。将灯具等设备统一布置,根据灯具安装的位置采取合理的安装方式,确保灯具安装顺利,美观大方,这样整个天花板的外观就会十分自然。其他用途的灯具要注意密封效果,尤其是与线管连接处的封闭措施要到位,并做好线路敷设工作。此外,不管是开关还是插座,要按照正确的方式进行安装。 针对照明配电箱进行安装时,要保持面板线孔的光滑程度,防止导线出入时受到损伤,同时要加设绝缘护套。照明配电箱在安装时要保证其稳固性,不能有缝隙,同时做好防腐工作。 4、弱电工程 与强电工程相比,弱电工程的工期较短,需要大量的资金购买设备,因此对于设备的采购和维护需要认真谨慎,采购前要进行仔细检查,确定合格以后方可投入使用。其中,管槽、末端设备、中央设备安装要安排在工程的不同时期,一般来讲,前者在工程早期安装,后两者在工程后期安装。弱电系统的中央主机与末端设备安装一般是在工程后期开展,中央主机集合了多种技术,结构非常复杂,安装时要小心处理,按照安装程序逐一进行。 弱电工程在施工之前同样要做好万全准备,包括施工人员的选择与确定,施工设备与材料的采购和检查,施工图纸的确定与施工环境的检查。在进行预埋工作时,要暗敷部分线路,确保线路能够顺利敷设。进行导线敷设时,要注意线路的材质和敷设的距离满足要求,敷设以后做好标记,避免损坏线路。此步工作完成以后,要进行必要的测试,确保线路保持正常状态。 二、机电安装工程施工技术的质量控制 机电设备安装工程的质量控制是根据相关要求和规定监督、衡量工程过程,保证工程质量。在监督和检查的过程中,要认真负责,有理有据,确保工程顺利交工。对于施工的各个环节,都要严格进行审批、监督、验收,确保项目可以更加顺利开展。审查承包商的信誉度,是否具有完善的组织机构和稳定的施工人员,招标之前,剔除所有企图浑水摸鱼的承包商,还要根据规定对分包商进行严格审查。对承包商进行有关工程需要的设备、设计图纸等内容的交底。要建立完善的质量管理体系,各项检验制度、审批制度要健全,严格把关、审核承包商提供的各项资料和报告。 工程质量的好坏是由许多因素影响的,每个阶段的施工都要严格把握,否则就有可能导致前功尽弃。机电安装工程的质量管理需要参照标准的质量管理体系,从施工前的准备到开始施工,从施工的每个阶段到竣工,都要进行详细、全面的策划和监督。要成立专门的项目负责团队,由项目经理带领,各个环节都要有相关负责人,切实将责任落实。 施工人员要严格按照设计要求进行施工。设计是整个工程的灵魂,而材料、设备与技术是决定工程质量的硬件。操作这些项目的关键因素就是人,因此提高机电设备安装工程工作人员的能力与素质是非常必要的。工作人员在上岗之前,需要进行专业的培训与考核,考核通过才能上岗。工作人员要掌握必要的机电设备安装知识、操作规范、操作流程,并具备正确的安全意识,树立正确的价值观,从而更好地开展工作。在安装的过程中要互相监督,确保每个环节顺利完成。 三、结束语 综上所述,机电安装工程是较为复杂的工程之一,机电安装工程是负责这机械设备安装的工程。现代各种设备具有很高的自动化以及智能化,因此,在进行安装的时候也要求有较高的施工技术。随着科技的发展与社会的进步,我国建筑工业亦在迅速发展,当智能化建筑越来越受到人们欢迎时,机电设备安装工程质量将直接影响到整个工程的质量。为此,施工企业必须提高施工技术水平,才能确保工程质量。 机电安装工程施工技术研究:浅谈机电安装工程施工技术与质量控制 【摘要】机电安装工程是建筑工程的重要组成部分,涵盖了工业、民用、公用工程中的各类设备、电气、给排水、采暖、通风、消防、通信及自动化控制系统的安装。机电安装工程的施工活动覆盖设备采购、安装、调试、试运行、竣工验收等各个阶段,最终是以满足建筑物的使用功能为目标,因此要不断提高机电安装工程的施工技术及质量管理水平等。本文从工程技术、施工流程、质量控制等方面对机电安装工程施工管理作简要探讨。 【关键词】机电安装;施工技术;质量管理 近几年来我国的建筑行业一直处于蓬勃发展的阶段,同时机电安装工程也在很大程度上的发展,机电安装工程的施工是建筑施工工程中的重要组成部分,其中就有电器工程、给排水工程等系统的施工。可以认为机电安装工程施工质量的优劣直接的会影响到建筑的使用质量。随着社会的进步,人们生活水平的提高和建筑水平的发展,对建筑机电安装工程的要求也越来越高,建筑机电安装工程的主要任务是为用户提供安全、高效、经济、舒适的生活和工作环境。 1、机电安装工程施工技术管理与质量控制的重要性 对机电安装工程施工技术管理与质量控制关系着机电安装工程施工企业的经济效益、机电安装质量等。因此必须予以极大的重视,在现代机械安装工程中,加强机电安装施工企业的技术管理对于提高企业的综合技术实力具有重要的意义。其不仅能够为企业积累更多的施工经验,也能够有效的提高工程施工人员的技术水平。提高机电安装工程的施工质量。进而扩大机电工程安装企业的业务范围。提高企业的经济效益 企业技术管理工作也能够促进企业其他管理工作的进行,如企业技术部门对现有的施工技术进行革新后,就能够间接的提高机电安装工程的施工质量。辅助了企业施工质量管理部门的质量管理工作。因此,机电安装工程的施工技术管理与质量控制工作具有一定的联系性。它们是能够相互促进现代机电安装施工企业必须认识到技术管理与质量控制工作的重要性。以立足于竞争激烈的市场环境中,且在提高企业自身管理水平的同时促使企业获得长足的发展。 2、机电安装工程施工技术 机电安装工程涵盖的内容非常多, 主要包括机械设备工程、电气工程、电子工程、自动化仪表工程、建筑智能化工程、消防工程、电梯工程、管道工程、动力站工程、通风空调与洁净工程、环保工程、非标设备制造工程等。主要工程活动包括设计、安装、调试、竣工验收几个阶段。 机电安装工程基本上贯穿于整个建筑工程过程中, 但其主要部分是在主体结构工程结束以后才进行施工, 因而具有工期短、边施工边进行的特点。因此,不仅需要健全的工程项目组织,而且要建立严格的工程施工管理体系、机电安装应急预案, 同时还要为工程施工过程中所涉及的人力、物力、资金等所需资源提供有力的、充分的保障。 (一)、机电安装工程中机械设备安装程序 机电安装工程中首先要掌握机械设备安装的施工程序。在机电安装工程中,机械设备按照功能分为通用机械设备、专用机械设备和标准设备三类。按照组合程度分为单体设备和生产线。在安装机械设备中分为整体安装和解体安装。不管是哪一类的安装设备,在施工前要对设备进行开箱检查,清点数目和种类是否齐全;将机械设备定位,做基础放线;对设计进行初步的基础检验,测试性能;施工的准备步骤到此就可以把设备就位,调整设备的精度并固定好设备;在施工结束后,按照正确的步骤把设备科学的拆卸和清洗。在这一过程中,对解体设备和已经超过了防锈保存期的整体安装设备尤其注意拆卸、清洗和装配,并为设备涂好润滑油,加好油,再一次调试设备,进行工程的验收工作。 (二)、机电安装过程中母线的安装技术 插接母线运到现场,放置在室内通风干燥的地方,防止受潮,密集型插母线必须做绝缘检查。母线安装前应督促土建完成母线所经过信道的一切湿作业,以免以后成品受到损坏。母线连接后与开关设备连接,不应受到额外应力,各连接部位均应密封好。 (三)、机电安装过程中的弱电系统安装技术 一般工程设置了多个弱电功能系统,包括消防自动报警系统、闭路电视系统、电话系统、电视系统、停车场管理系统、内部对讲机系统。 3、机电安装工程施工质量控制 建筑工程质量的好坏,对社会治安、经济发展、人民生活的影响非常巨大,建筑机电安装工程质量的控制,与建筑工程社会价值息息相关,并直接影响建筑工程的社会效益和经济效益。 (一)施工前图纸设计质量的控制 应注意图纸设计的合理性和简洁性,保证施工人员能够读懂图纸,并根据实际情况随时补充、完善图纸中的不足; (二)机电安装设备的质量控制 机电安装设备的质量,是影响建筑机电安装工程质量最关键的因素,施工所用的材料、设备必须经过严格的质量检查和评定,严格控制不符合质量标准的原材料进入施工阶段,并建立完善的原材料追溯制度; (三)工程施工中的质量控制 施工工程中的质量控制也是质量管理的重要方面,施工者必须严格按照设计图纸进行施工,并注意施工操作的规范性,不能随意变更作业方式和作业操作范围,质量控制者要对施工工程进行全面、系统的质量检查、登记、考核制度,对质量不符合标准的工程不能进入下一道施工程序; (四)工程施工进度控制 建筑机电安装工程的施工是在装修施工开始之前进行的,并需要在装修开始时结束,所以其进度会影响整个建筑工程的施工进度。建筑机电安装工程施工的进度管理是反映整个施工队伍组织水平的高低,反应能力的快慢,施工设备的利用率等各个方面。建筑机电安装工程的施工进度管理需要将施工总计划中的各个小部分目标和控制点按施工工程分解到每一项、每一天的工程目标中,并严格按照计划编制详细的日计划、周计划、旬计划、月计划,并在明天休工之前半小时召开施工总结、协调会议,总结当天的工作完成情况,安排接下来的工作开展计划。项目管理者必须不定时检查施工进度,督促施工者按照计划完成相应工作。保证机电安装工程按期竣工。 (五)施工后期的调试阶段控制 施工后期的调试阶段,应严格按照要求对设备、系统进行调试,不能精简步骤、跳跃式调试,并建立完善的调试记录,记录必须真实、准确、完整、详细,对不符合要求的设备要予以及时更换。 (六)加强安全管理 安全管理是所有工作最重要的管理,建筑机电安装工程也不例外。建筑机电安装施工工程中如果安全管理不当,将会造成严重的财产、人身损失,其后果是无法想象的。建筑机电安装工程的安全控制,可以从以下方面入手:首先做好施工操作者的专业技术和安全知识培训,增强安全防范意识;其次,建立完善的安全保障体系,充分配置安全控制所需要的消防设备,并不定时的对消防设施、设备进行全面的检查和更换;第三,施工管理者要严格按照相关标准进行安全体系建设,做好安全防范,及时发现并消除安全隐患,将建筑机电安装工程施工过程中一切安全问题扼杀在萌芽状态。 三、结语 综上所述,在机电安装工程管理工作中,机电安装工程施工技术及质量控制工作应该作为重点,即作为整个工程项目管理中的关键,基于上述的分析可知,机电工程施工企业必须完善自身管理体系,建立规范化的技术质量管理标准,才能够有效的提高企业的综合实力。此外,也需要结合机电安装工程现场施工情况进行分析,运用现代质量管理理念指导安装过程的质量控制工作,以技术管理与质量控制的相互作用实现工程项目管理的最终目的,保证机电工程设备安装质量。 机电安装工程施工技术研究:小议机电设备安装工程施工技术 【摘要】在现代化建筑工程项目中,机电设备安装的重要性不断提高,犹如建筑的心脏一般,其安装质量的优劣直接影响到整个建筑工程功能的发挥,也是整个建筑工程功能的衡量依据。因此,本文针对建筑机电设备安装工程施工存在的问题,并对施工技术进行探讨,旨在为完善机电设备安装工程提供借鉴。 【关键词】建筑工程;机电设备;安装施工;问题;分析 引言 随着社会的进步及人类生活水平的提高,越来越多的业主不仅关注居住场所本身的功能,也开始渐渐重视建筑物附属物的施工质量,如机电设备安装质量等。人们往往要求这些设备不仅不影响建筑物的整体形象,还要做到震动和噪声的最小化。因此,在设备安装过程中要加强和完善技术的管理,确保设备安装质量,提高工程的经济效益和社会效益。 一.机电设备 机电设备是当前建筑工程的重要组成部分,其安装质量的好坏已成为人们关注的重点之一,也是整个工程质量标准衡量的关键因素。建筑机电设备的安装是包含了一个综合性的工程模式,在施工的过程中更是一个综合、系统和全面的管理措施及工作模式。在目前的机电设备安装工程施工中,需要我们从多个角度去入手分析,从而使得工作中各个环节都能够形成深入系统的工作模式和工作流程,给后期工程的施工与维护工作提供一个科学的、可靠的理论基础和依据。 二.机电设备施工过程中的常见问题 1.螺栓连接时遇到的问题分析 螺母和螺栓的连接是建筑机电设备施工中最基本的配置,螺栓、螺母联接的主要作用在于电气工程中的电流传导。因此在机电设备安装过程中,除了需要考虑机械设备的效应之外,还要考虑到设备所具有的电热效应。 (1)在对螺母和螺栓进行连接时,如果连接不紧,很容易导致接触面的电阻增大或装配部件出现松动,使机电设备在通电时出现发热现象,其接触表面氧化,进而导致接触电阻增加,从而造成恶性循环。 (2)如果螺栓、螺母联接太紧,在电磁力与机械力的长期作用下容易产生金属疲劳情况,进而导致剪切、螺牙滑丝等联接过松,使部件装配松动,为事故埋下隐患。 2.电气设备安装过程中的常见问题 (1)在安装机电设备的隔离开关时,常常会出现施工操作方法不正确,动触头和静触头的接触压力不够大等现象,十分容易造成接触表面的氧化,从而增大接触电阻,导致触头烧灼、烧蚀等。 (2)对于断路器弧触指与触头的装配,没有严格按照规范来操作,插入行程、接触压力、同期性、分合闸速度等没有达到规范要求,容易造成触头过热,从而延长熄弧的时间,进而导致绝缘介质分解,压力升高,很有可能造成断路器爆炸等事故。 (3)在安装高压管的过程中,由于不小心掉入一些诸如螺帽、钥匙等琐细物品,或者因为套管内部未经过充分排水等,都会使主变压器绝缘程度降低。在机电设备正常运行过程中,容易造成局部绝缘遭到破坏,损坏处逐渐扩大,导致完全击穿。 3.机电设备出现噪声和振动现象严重 物质生活水平的不断提高,使人们对生活和工作环境提出了更高的要求,尤其是高级办公场所、高级酒店、医院、学校等建筑。由于这些建筑物使用功能的特殊性,对机电设备震动和噪声的控制有着更为严格的要求。建筑物中的震动与噪声主要来源于设备机房,在机房内部安装着空气处理机组、空调循环永泵、冷冻机组、冷却塔、变压器等设备。在这些机电设备运行过程中,由于偏心不平衡而出现的扰力,会导致设备部件出现强迫性震动,同时还可通过管道等和建筑联接处产生噪声、震动,噪声向周围空间辐射传播,给人们的学习、生活和工作带来了很大的困扰。 三.机电设备安装工程施工技术分析 1.合理布置各类管线 施工人员要严格按照通风管道、消防喷淋、电气线槽、照明的设计要求对机电设备安装工程中的各类管线进行合理布置。在操作过程中,尽可能避免把喷淋管道、通风管道、电气线槽安排在居中位置,以确保有充足空间用于灯具安装。在安装风口、喷淋头及灯具时,要在走廊两端上方的中间位置拉线安装,其位置应和吊顶上的机电设备呈一条直线。综合布置客厅、房间的各类管线、阀部件,在安装风机盘管时尽可能使其位置贴近楼板,确保冷凝水管的坡度符合规范。防止由于集水盘溢水,将吊顶面板淋湿,并留下水痕,影响建筑物的美观。 2.机电设备安装工程中的通电调试 通常情况下,机电设备在刚出厂时往往还未进行总装和负荷试验,因此要尽早对新安装好的机电设备进行调试。不仅是在设备被解体装运后重新安装需要调试,经过改造、更新或是自制,新增的机电设备在投入使用之前也要进行调试。并且在通电调试之前,应对机电设备安装的安全性及合理性进行再检查,以确保调试过程能够顺利安全。进行通电调试的目的主要是检查设备的工作质量及可靠性等,因此要运用正确的方式来检测机电设备性能,保证其达到相关规范。 3.采取有效的保护成品的措施 在安装卫生洁具、风口、五金配件、喷淋头、插座面板等机电产品时,施工人员需要戴上手套,运用专门的工具正确安装,防止破坏机电设备表面。在完成安装后,需要根据具体情况采取有效的保护措施,以保证机电产品完好地移交给业主。 4.机电设备出现震动和噪声的解决方法 要解决机电设备的震动过大和噪声问题,可采用以下几种方法。 (1)合理选择良好的隔振元件,同时要采取有效的隔振方法,以实现隔振效果的最优化。在机电设备下面布置隔振基座,使隔振元件均匀受力,从而降低隔振系统重心位置,增加机电设备整体的稳定性,进而控制设备震动情况,减少机组的振幅,保持机电设备的正常运作。 (2)在设备机房内部的墙面与吊顶上采取吸声、隔声处理措施,并在机房门边,使用具有良好隔声性能的门。对于室外的机电设备,要设置消声百叶或消声器。若对隔音的要求较高,可考虑隔音吸声屏等。针对建筑物内部的通风系统、空调出现的噪声震动等,要配备有消声器等消声配置。同时要对管道内气流速度进行严格控制,避免气流再生噪声。 (3)对设备层的平面做好合理布局工作,尽可能把机电设备放在结构刚度较大处,以减轻由于机电设备震动对周围环境的影响。为了减轻或避免水泵、冷却塔、空调机组、冷冻机组的震动沿着梁柱、墙体及层面进行传递,可将隔振元件安装在机电设备的底部,例如橡胶隔振器、弹簧隔振器等。 四、结语 机电设备安装工程是一项工序较多的复杂施工过程,在当前的机电安装中,要通过对上岗人员专业技术的严格审核,提高其施工的质量意识,确保在施工的过程中能够有效的、认真的进行安装施工。作为建筑工程机电安装施工企业,要想增加企业的经济效益和社会效益,提高市场竞争力,就必须抓好机电安装工程施工技术与施工过程的质量管理,做好机电设备安装工作,确保机电设备系统工程的正常运行。 机电安装工程施工技术研究:谈机电安装工程施工技术与质量管理 摘 要:随着经济社会的不断发展,机电设备在人们日常生活中的应用越来越普遍,因此对其施工技术和管理上面也提出了更高的要求,其不但关系着机电工程的发展,还关系着人们生活的安全问题,必须要加以重视。笔者通过对机电安装工程进行介绍,提出加强其施工技术和质量管理的几点措施,仅供参考。 关键词:机电安装;施工技术;质量管理 无论是人们的日常生活还是工业生产都离不开对机电设备的使用,其关系着人们的正常生活,机电设备的出现在节能环保方面还发挥了重要的作用,减少了对不可再生气体的使用,对大气环境起到保护的作用,因此,要想更好地发挥其实质作用,就必须提高其施工的技术和质量管理的方法。 1 机电安装工程质量控制的重要性 机电工程要想有效地运行离不开对电力资源的使用,要想保证工程质量的安全,必须要加强对其质量的管理。而且随着人们环保意识的增强,对机电设备的需求也越来越高,对机电设备的使用不仅仅局限于工业生产,而是普遍到人们的正常生活,机电设备带来便利的同时也存在着自身的危险性,如果管理不当很容易发生火灾或者爆炸的现象,所以在生产机电设备的过程中,必须要加强对其质量的控制,以保证设备的安全运行。 确保机电设备的安全,首先要在购买环节上加以控制,要查明生产厂家和产品的质检证书,以明确设备的身份,确保合格后再进行购买。然后是在安装的过程中,由于科学技术的不断发展,机电设备越来越先进,在安装的过程中出现了很多新的技术,所以必须要按照操作流程进行安装,不要以自己的经验为准,以免出现安全事故。很多大型的机电设备企业,在生产的环节上就开始做好对质量的控制,从生产设备的检查到生产的操作流程到最后的产品验收,每一个环节都会做好对其质量的把关,因为机电设备的安全标准和建筑工程的质量标准不同,对于机电设备而言验收和评估工作是其质量的重要保证,所以相关部门必须要明确工作责任,做好验收工作,在出厂环节上保证机电设备的安全。 2 机电安装工程的施工技术 在机电安装工程中,施工的技术很多,下面对以下几种技术做简要的介绍: 2.1 在对机电设备进行安装的过程中,首先必须要掌握好安装的技术,因为机电设备的组成十分复杂,特别是在工业生产中的机电设备,由于其工作的工作比较特殊,对机电设备的安全性要求极高,所以在安装设备之前,要对设备本身进行检验,看其零部件是否和出厂时的质检标准相符,以免安装以后在使用的过程中出现安全事故,在检查过后,再对设备进行定位放线,这是安装之前的准备工作,保证设备在安装过程中位置是准确的,然后在使用过后要对设备进行清洗,定期进行维护保养,对其零部件进行检查,然后在进行验收工作。 2.2 机电安装工程母线的安装施工。在对机电设备的母线进行安装的过程中,首先要注意母线不可以放在潮湿的地方,因为潮湿的环境会引起漏电的事故,要先对其进行绝缘的处理,在对机电设备进行安装之前,要确定在工程项目已经完工的情况下,因为如果工程项目没有完工,就会影响机电设备的安装,容易对设备造成损坏,在处理好母线以后进行连接,这时要注意对连接的地方进行检测,以保证使用过程的安全。 2.3 系统的安装技术。一般情况下,机电工程中有许多是进行弱点维修的,例如,民用住宅中的电视系统和自动消防报警等都是通过网络进行功能实现的。 2.3.1 在对电梯进行安装的过程中,首先要对安装之前的环境进行检查,看其是否符合安装的环境,及时发现存在的问题,然后在安装时要注意对每一个环节的把关,一方面是为了确保安装过程的安全,另一方面是确保使用过程的安全,根据相关规定,电梯在运行的过程中,必须要有两个供电系统来作为保障,以免在通电的时候影响电梯的正常使用。 2.3.2 对于弱电工程来说,工程的工期比较短,到那时其设备的影响是非常重要的,在安装的过程中也要加以重视,加强对安装技术和操作技术的监督,更好地完成工程项目的施工。 2.3.3 在对机电设备进行安装的过程中,首先就要对设备进行加固处理,因为如果防腐蚀工作处理不当,就会在使用的过程中出现生锈的现象,影响设备的正常使用,所以在安装之前要做好对设备的保护工作。 2.3.4 调试系统,在系统的调试过程中,需要对线路、电源等进行检查,对于单独系统和整体的系统都要进行调试。在如今的机电安装工程中,需要不断的提高自身的安装技术,不断的增强质量管理,只有这样才可以保证建筑中设备的使用功能。 3 加强机电安装工程是施工质量管理的措施 3.1 施工准备阶段的质量管理 3.1.1 在机电安装的施工准备过程中,需要对施工图纸进行全面的熟悉和掌握,对设计的要求以及施工中的步骤要进行了解。 3.1.2 想要获得好的施工质量就需要有好的施工队伍和合格的施工管理人员,所以,在施工之前对施工队伍和施工人员进行评估,要有一个合理的施工组织。 3.1.3 根据工程情况对施工组织进行编制和审查,在施工过程中要有完整的保障体系和措施,在施工过程中,每一个项目都要符合国家的规范要求。 3.1.4 在选好施工队伍之后,对于每一个班组的人员要进行上岗前的培训,给施工队伍进行技术交底。明确每一个施工步骤和规范要求,对于那些人员流动较大的工程步骤,要加强监督,保证质量。 3.2 施工过程的质量管理 机电安装工程的质量管理和控制十分重要,在安装过程中,要严格保证安装步骤和施工质量。 3.2.1 控制施工进度。在如今的机电安装过程中,要控制好施工的节奏,减少过慢的进行施工,从而出现窝工的情况,与此同时,也不要过快的进行施工,以免由于追赶进度影响了施工的质量,只有合理的进行工期的安排才可以保证施工质量。 3.2.2 严格按照有关技术文件施工。在机电安装过程中,需要对图纸进行会审之后才可以根据施工图纸进行施工,施工图纸要符合国家的有关规定,保证工程质量符合验收要求。施工过程中如果发现问题要及时的处理,与设计单位进行沟通,不要擅自的对图纸和设计进行整改。 3.2.3 实行严格的质量检验制度。在机电施工过程中,要对施工过程进行不定期或定期的检验,关键部位还要进行监理旁站。实行规范化的工程管理和监理制度,编制施工规范和质量抽查规定。 3.2.4 做好技术资料的整理和签证。注意收集有关的资料,对于隐蔽工程的验收要及时的进行监理签字。没有监理签字或有关人员签字的工程步骤不得进行,与此同时,还要做好施工日志,做到有据可查,保证施工质量。 结束语 随着社会的不断发展,人们的日常生活都离不开机电设备的使用,所以必须要做好机电设备在安装过程中的质量管理。首先在生产的过程中要确保设备的安全,然后在安装的过程中按照操作顺序进行,虽然我国的机电体化产业已经取得了很大的进步,但是还是在使用的过程中还是存在着一些问题,需要在实践的过程中不断改进,以确保机电安装的安全。
力学性能论文:瓦楞纸板力学性能论文 1引言 近年来随着经济社会的发展和人们生活水平的不断提高,使得社会对物质产品消费不断提高,从而促进了作为商品重要包装形式的瓦楞纸板行业迅速发展,瓦楞纸板的需求量十分巨大。商品在流通过程中,瓦楞纸板这类纸质包装材料受到流通环境温度、湿度制约,其力学性质和动力学特性也直接受到环境的影响[1]。所以要求产品包装必须满足流通运输环境要求,保证产品的安全可靠性。在实际的流通运输环境下,引起瓦楞纸板力学性能变化的影响因素很多,温度和湿度的变化影响尤其显著,直接影响到瓦楞纸板包装物品的安全性和使用时限。王俊丽、李广生、肖文娟、程小琴等[2-5]通过在不同的含水率条件下瓦楞纸板力学性能的测定,得出瓦楞纸板的力学性能随纸板含水率的增加而下降。DongMeiWang[6]等人在不同温度下,研究温度对纸蜂窝夹层板的含水率的影响,结果表明瓦楞纸板的含水率随着温度的升高而下降;随着温度的变化,瓦楞纸板的含水率发生了变化,最终影响到瓦楞纸板的力学性能。在实际运输过程中,瓦楞纸板的力学性能在不同温湿度环境下的变化比较显著,但目前对瓦楞纸板在模拟运输环境下力学性能的研究却鲜有报道。当前,瓦楞纸板的种类繁多,不同类型的瓦楞纸板会有不同的力学性能。三层UV型瓦楞纸板的需用量非常大,已在精细产品、中小型和高档包装领域逐渐扩展,特别是在一些精密仪表、中小型家电、玻璃陶瓷器皿、医药、干鲜果品、饮料及礼品等的包装上体现得尤为明显。为了更好的解决三层UV型瓦楞纸板实际使用过程中出现的问题,为企业提供更多实际可行的借鉴方案,很有必要的对三层UV型瓦楞纸板的力学性能进行深入研究。 2材料与方法 2.1材料与仪器 实验材料:三层UV型瓦楞纸板,A型,克重为180g/cm2,南宁新大海纸箱厂。实验仪器:17-76型抗压强度测试仪,美国TMI仪器制造公司;LP-80U型恒温恒湿实验试验箱,广东宏展科技有限公司。 2.2实验方法 选择在流通环境下比较常见的温湿度。一般在车厢里面或集装箱内的温度为10℃-50℃,湿度为30%-80%。结合实验室相关条件,相对湿度选取40%、50%、60%、70%、80%、90%,100%的7个水平。温度选取20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃的7个水平。裁切100mm×25mm(长×高)的试样,试样采用GB/T22906.2-2008《纸芯的测定第2部分:试样的温湿处理》[7]进行试样温湿度处理。平压强度采用GB/T22906.9-2008《纸芯的测定第9部分:平压强度的测定》[8];边压强度采用GB/T6546-1998《瓦楞纸板边压强度的测定法》[9],粘合强度采用GB/T6548-2011,《瓦楞纸板粘合强度的测定》[10]。 3结果与讨论 3.1温湿度对瓦楞纸板力学性能的影响 3.1.1温湿度对瓦楞纸板平压强度的影响 不同湿度条件下,随着温度升高,各条曲线呈上下波动趋势,波动值在20℃-30℃和40℃-50℃范围内变化不大,在30℃-40℃范围内的变化大,说明三层UV型瓦楞纸板平压强度在温度为30℃-40℃时的影响大;引起这一变化的原因是在30℃-40℃时,在各相对湿度下,瓦楞纸板内的纤维之间容易散失水分,瓦楞纸板的含水率不高,纸板纤维间的氢键力作用比较大。相对湿度为80%时的曲线波动最大,说明温度对相对湿度为80%时的影响是最大的;相对湿度为100%时的曲线波动最小,说明当相对湿度达到最大值时,在各个温度条件下瓦楞纸板内的含水率都非常高,平压强度在此湿度下随着温度的变化比较小。当相对湿度为40%,温度在35℃-45℃时,瓦楞纸板的平压强度达到最大值,这是因为纸板内纤维之间的水分含量比较低,纤维之间的作用力比较大。不同温度时,当瓦楞纸板的相对湿度增加到70%-80%,瓦楞纸板的平压强度下降明显加快。影响瓦楞纸板平压强度主要因素是纤维的作用力,纤维间水分的含量直接影响着纤维间的相互作用力,当环境相对湿度增加到70%后,纸板纤维润胀达到最大程度,纤维间的氢键就会被破坏,使瓦楞纸板的平压强度下降。 3.1.2温湿度对瓦楞纸板边压强度的影响 不同湿度条件下,随着温度升高,各条曲线呈上下波动趋势,波动值在20℃-30℃范围内,变化大,在30℃-50℃范围内,波动值小。说明三层UV型瓦楞纸板边压强度在低温时容易受到温度变化的影响;引起这一变化的原因是当温度升高到25℃左右时,纸板纤维之间的作用力变小造成的;相对湿度为90%和100%时的曲线波动最大,说明在高湿度环境下,瓦楞纸板内随着温度的升高水分散失严重;从图可看出边压强度最大值范围出现在相对湿度为40%温度在35℃-45℃之间,这是因为在低湿高温的环境下,纸板内的水分含量低,水分对纸板结构力学造成的影响比较小,所以纸板结构力比较大。边压强度随着相对湿度的增大不断地变小。不同温度时,当瓦楞纸板湿度增加到80%,瓦楞纸板的边压强度下降更快,说明当瓦楞纸板的湿度到达80%以上时,瓦楞纸板的平压强度受湿度的影响加大,若湿度继续增加,瓦楞纸板就可能失效,在运输中就丧失了作为运输包装的保护产品的功能。 3.1.3温湿度对瓦楞纸板粘合强度的影响 不同湿度条件下,随着温度升高,各条曲线呈上下波动趋势,波动值在30℃-40℃范围内,变化比较大,说明三层UV型瓦楞纸板粘合强度对高温的影响是比较明显的,粘合强度主要的影响因素是粘合剂,在此温度范围内,水分的散失比较慢,导致粘合剂的含水量大,降低了粘合剂的粘合力。从图3还可以看出,随着湿度的增大,粘合强度都在不断下降。粘合强度的最大值范围出现在相对湿度40%,温度为40℃-50℃时,在高温低湿环境下,粘合剂的含水量比较少,粘合剂的粘合力比较大。当相对湿度大于70%时,三层UV型瓦楞纸板的粘合强度下降速率非常大,可能由于相对湿度大于70%时,水分增加较快,瓦楞纸板的粘合剂开始慢慢变软,粘合剂的粘合力不断下降,使得瓦楞纸板的粘合强度下降的速率变大。综合图1-图3所示,在温度为35℃-45℃的运输条件下,当相对湿度为40%时,三层UV型瓦楞纸板的三种力达到相对的最大值,在此条件下最适合物品的运输,可以更好的保护产品。对三层UV型瓦楞纸板力学性能影响比较大的是相对湿度,温度次之。 4结论 本文探讨了模拟流通环境中不同温度和湿度对三层UV型瓦楞纸板的力学性能的影响。研究表明,流通环境的相对湿度对瓦楞纸板的影响较大,温度对瓦楞纸板影响次之;当温度在35℃-45℃之间、相对湿度为40%的状态下,瓦楞纸板的力学性能达到最佳值,此时瓦楞纸板可以最大限度的保证产品的安全性。在运输流通环境下,保证相对湿度不超过70%,瓦楞纸板可以更好保护产品。但要探究其原因,还需要从微观层面,楞纸板的内在纤维的影响等因素进行深入研究,在未来的瓦楞纸板力学性能研究中需要结合结构力学,材料力学等进行细致地分析瓦楞纸板内在的影响因素,开展深层理论研究。 作者:黄剑宗 单位:广西大学轻工与食品工程学院 力学性能论文:汽车用钢连续退火力学性能论文 1试验材料及方法 试验原料为真空冶炼并锻造而成的锻坯,首先在锻坯上截取直径为4.0mm、长10.0mm的圆柱试样,采用热膨胀仪测得合金钢材料的A1和A3分别为710℃和930℃。采用二辊轧机将1200℃保温90min的锻坯热轧为厚度为3.0mm的热轧板,并对其依次进行酸洗、冷轧,最后得到厚度为1.2mm的双相钢冷轧薄板,其主要化学成分w(%):0.10C、1.35Si、1.88Mn、0.007P、0.0056S,余量为Fe。在冷轧钢板上沿轧制方向截取长220mm、宽60mm双相钢试样,并进行连续退火试验。根据实验测得的A1和A3,确定退火温度分别为735、760、785、810和835℃。将试样加热至退火温度并进行保温处理,保温时间为6min,然后将试样冷却至685℃后淬火到240℃,保温12min后冷却至室温。对工艺参数不同的退火板取样,利用热场发射扫描电子显微镜及EBSD技术对其进行显微组织观察和相结构分析,并采用电子万能试验机对其力学性能按照国标要求进行测试。 2试验结果及分析 2.1显微组织 图1是退火温度为735、760、785、810和835℃时双相钢连续退火后的组织。可以看出,不同温度条件下的退火组织均为马氏体和铁素体,无明显差异。同时发现马氏体(硬相)呈凸起岛状,且均匀分布在铁素体(软相)的晶界上,形成了由软相和硬相组成的双相组织[4]。通过ImagesProPlu和彩色金相图片对不同退火温度下马氏体的体积分数进行定量分析,研究组织中的相构成[5]。统计数据显示,马氏体的体积分数随退火温度的升高由13.8%增加至19.7%,且马氏体岛尺寸增大。这是由于在退火过程中,奥氏体随退火温度的升高逐渐增多;同时,C元素以及其他合金元素的扩散率也增大,奥氏体的尺寸增大。大部分奥氏体组织在淬火处理后转变为马氏体,增加了马氏体的体积分数以及尺寸。由图1还可以看到,马氏体岛中心位置颜色较暗,而与铁素体交界区域出现了光亮圈。这是因为C元素的热扩散速率较大,使其在连续退火过程中扩散较充分,使铁素体与奥氏体中的碳浓度达到了平衡状态。而Mn元素在奥氏体组织中的扩散速率小于其在铁素体组织中的扩散速率,导致铁素体与奥氏体的交界区域成为富Mn区,而淬透性与Mn的含量呈正比例关系,不同淬透性导致其内部较暗,而与铁素体的交界呈现光亮圈。 2.2相结构 退火温度分别为735℃和785℃时,汽车用高Si双相钢材料连续退火后的EBSD图像如图2所示。(采用黑色标记残余奥氏体,其他颜色标记马氏体和铁素体)可以看出,不同退火温度条件下双相钢组织中均得到了分布于铁素体晶界上的粒状残余奥氏体组织。这是由于双相钢材料中Si元素的含量较高,在退火过程可促进铁素体中C元素向奥氏体扩散,提高了奥氏体相中的含碳量;同时在冷却过程中Si元素还可以对碳化物的析出起到抑制作用,降低了奥氏体相中的碳损失。高碳奥氏体相的Ms点较低,因此具有较高的热稳定性,在室温条件下稳定存在并被保留。经测量,残余奥氏体的晶粒直径均小于1μm,稳定性较高。图3给出了双相钢在760℃时退火后的透射照片。可以看出,部分残余奥氏体组织呈薄膜状,分布于板条马氏体组织中。薄膜状奥氏体由于尺寸较小,同时周围包裹了马氏体束,提高了其成核所需表面能,因此增加了其向马氏体转变的难度。 2.3力学性能 表1给出了不同退火温度下双相钢连续退火后的力学性能。可知,随着退火温度升高,试验钢抗拉强度呈现先升高后降低。这是由于当退火温度高于735℃后,马氏体的体积分数开始急剧增加,抗拉强度也随之大幅提高;当退火温度超过785℃后,马氏体的体积分数不再增加,但在冷却阶段生成的铁素体体积分数逐渐增加,相比原始铁素体,新生铁素体的含碳量较高,导致马氏体的含碳量下降,抗拉强度也随之降低。传统低Si双相钢材料的抗拉强度为630MPa时,伸长率为23.0%。相比之下,退火温度为785℃时高Si双相钢材料的综合力学性能较高,抗拉强度为702MPa时,伸长率为25.5%,均高于传统低Si双相钢。伴随退火温度的升高,试验钢的屈强比未发生明显变化,最大为0.58,最小为0.44。传统低Si双相钢材料的屈强比为0.47,相比之下,除735℃退火外,双相钢的屈强比较低,因此其成型性能较好。这是由于钢中的Si元素不仅可以降低铁素体中C元素的含量,还可以对冷却及时效过程中碳化物的析出起到抑制作用,使C元素聚集在奥氏体中;此外,由于新生铁素体出现的无沉淀区降低了双相钢的屈服强度,因此其屈强比也随之下降。 3结论 (1)在汽车用高Si双相钢在连续退火后,铁素体晶界上均匀分布有岛状马氏体和粒状残余奥氏体,这是由于Si元素在退火过程中促进C元素的扩散,在冷却过程中抑制碳化物的析出造成的。(2)随着退火温度的升高,双相钢的抗拉强度呈现先升高后降低。当退火温度为785℃时,高Si双相钢的综合力学性能均高于传统低Si双相钢,有利于改善双相钢的成型性能。 作者:莫树懂 单位:广西交通职业技术学院 力学性能论文:复合水泥物理力学性能论文 1试验 1.1原材料 熟料:采用华新水泥厂的新型干法熟料(石膏外掺),其物理力学性能见表1;硬石膏:其化学成分见表2;脱硫渣:采用武钢的干法烟气脱硫渣,其化学成分见表3;粉煤灰:采用青山热电厂的二级粉煤灰;矿粉:取自武钢粉磨厂,其SO3含量为0.35%;标准砂:采用的标准砂是厦门ISO标准砂。 1.2方法 水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性检验按照GB/T1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》[6]进行。水泥胶砂流动度按照GB/T2419—1999《水泥胶砂流动度测定方法》[7]进行。水泥胶砂强度按照GB/T1767l—1999《水泥胶砂强度检验方法》[8]进行。水泥胶砂干缩试验按照JC/T603—2004《水泥胶砂干缩试验方法》[9]进行。 1.3试验配合比 试验中控制熟料掺量为35%,矿粉掺量为30%,通过调节脱硫渣和硬石膏掺量,探讨了脱硫渣及硬石膏掺量的变化对复合水泥性能的影响规律。其中,在脱硫渣和硬石膏复掺试验中,脱硫渣与硬石膏中所含SO3比例为1∶1。 2结果与讨论 2.1硬石膏(未掺脱硫渣)对水泥性能的影响 从A-1到A-3的试验结果中可以看出:随着石膏掺量的增加,水泥标准稠度用水量逐渐增大;水泥的凝结时间有所延长,SO3含量的变化从3.0%~4.0%,水泥初凝时间增加近60min,终凝时间增加近30min;此外,每组水泥的初凝和终凝时间相差60min左右。作出水泥各龄期力学强度随石膏掺量变化趋势图,见图1。从图1中可知,该组水泥试样的3d和28d的抗折强度均随着硬石膏掺量的增加而逐渐增大,其抗压强度与抗折强度有着相同的规律。 2.2脱硫渣(未掺硬石膏)对水泥性能的影响 从B-1到B-3的试验结果中可以看出:随着脱硫渣掺量的增加,水泥的标准稠度用水量呈逐渐增大的趋势,水泥凝结时间也逐渐延长,同样,SO3含量的变化从3.0%~4.0%,水泥的初凝及终凝时间均增加近150min;此外,每组水泥的初凝和终凝时间差达到180min左右。与A-1到A-3的试验结果对比发现,SO3含量相同两组试验,掺脱硫渣的水泥试样的标准稠度用水量、初凝及终凝时间均要大于掺硬石膏的水泥试样,并且随着SO3含量的增加,水泥凝结时间延长的幅度也随之加大。当SO3含量都为3.0%时,两者初凝相差10min,终凝相差131min;SO3含量都为3.5%时,两者初凝相差25min,终凝相差137min;SO3含量都为4.0%时,两者初凝相差103min,终凝相差241min。由此可见,脱硫渣能够明显延缓水泥的凝结时间,并且其缓凝效果要强于硬石膏。脱硫渣对水泥的缓凝作用,增大了水泥初凝和终凝的时间间隔,并且合理掺量的脱硫渣对水泥的缓凝效果能满足相应规范对水泥凝结时间的要求。作出水泥各龄期力学强度随脱硫渣掺量变化趋势图,见图2。从图2中可知,该组水泥试样3d抗折、抗压强度随着脱硫渣掺量的增加先降低后增大,而28d抗折、抗压强度则逐渐增大,并且28d强度值比较接近,脱硫渣掺量从9.2%增加到13.7%,28d抗压强度提高了6.01%。但与A-1到A-3的试验结果对比可发现,相同SO3含量的两组试验,掺有脱硫渣的水泥试样的3d抗折、抗压强度均低于掺硬石膏的水泥试样。与A-1试样相比,B-1试样的3d抗折、抗压强度分别降低11.1%和10.9%;与A-2试样相比,B-2试样的3d抗折、抗压强度分别降低34.1%和40.2%;与A-3试样相比,B-3试样的3d抗折、抗压强度分别降低38.6%和43.2%;然而掺有脱硫渣的水泥试样28d抗压强度值却偏高,与A-1试样相比,B-1试样的28d抗压强度提高了36.2%;与A-2试样相比,B-2试样的28d抗压强度提高了32.8%;与A-3试样相比,B-3试样的28d抗压强度提高了18.6%。由此可见,与硬石膏相比,脱硫渣的掺入对水泥早期强度的发展不利,且随着脱硫渣掺量的增加,3d强度降幅增大;但脱硫渣有利于水泥后期抗压强度的增长。 2.3脱硫渣和硬石膏复掺对水泥性能的影响 从C-1到C-3的实验结果中可以看出:随着SO3含量的增加,水泥试样的标准稠度用水量逐渐增大,但水泥凝结时间相近,变化不明显,水泥初凝时间将近10h,终凝时间到达12h左右,水泥凝结时间明显偏长。由此说明脱硫渣与石膏复掺时会出现更强的缓凝效果,水泥凝结时间大幅延长。作出水泥各龄期力学强度随SO3含量变化趋势图,见图3。从图3中可知,该组水泥试样3d抗折、抗压强度随着SO3含量的增加先降低后增大,28d抗折强度逐渐增大,28d抗压强度却逐渐降低。但是,在相同SO3含量的情况下,与A组实验进行比较发现,其变化规律与B组和A组比较结果的变化规律相似,即C组水泥试样3d强度低于A组试样,但28d抗压强度仍然高于A组试样;与A-1试样相比,C-1试样的28d抗压强度提高了45.2%;与A-2试样相比,C-2试样的28d抗压强度提高了36.2%与A-3试样相比,C-3试样的28d抗压强度提高了13.2%。通过上述分析可知,脱硫渣和硬石膏进行复掺,使复合水泥的凝结时间大幅延长,其凝结时间已经不能满足复合水泥对凝结时间的要求,但其对水泥强度的影响规律和单掺脱硫渣的水泥类似。因此,两者复掺主要对水泥的凝结时间影响较大,可能是由于两者掺配比例不合理的原因。 2.4脱硫渣对水泥干缩性能的影响 为了研究脱硫渣对水泥干缩性能的影响,本次试验中选取A-1、B-1、B-2及B-3四组配比,测定了水泥砂浆的不同龄期的干缩率,试验结果见图4。从图4中可以看出,4组水泥试样的干缩率均随着龄期的增加而增大,在养护的初期阶段,水泥干缩率的增长速率较快,养护14d后,水泥干缩率的增长速率降低;比较A-1和B-1可知,在相同SO3含量的情况下,掺有脱硫渣的水泥试样在各龄期的干缩率均低于掺硬石膏的水泥试样;从B-1到B-3可看出,水泥试样各龄期的干缩率随着脱硫渣掺量的增加而降低。由此可见,脱硫渣的掺入能明显改善水泥的干缩性能,且随着脱硫渣掺量的增加,改善效果越好。 2.5脱硫渣对水泥缓凝及补偿收缩效应机理分析 脱硫渣中Ca(OH)2的含量较高,这使水泥在水化初始即形成Ca(OH)2的高度过饱和液相,对钙矾石生成影响最大的Ca2+、OH-浓度与普通水泥相比要大的多,在水化初始形成钙矾石的诸离子的溶度积K即超过了形成钙矾石所需的临界值Ksp,钙矾石的析晶速率更快,晶体尺寸更小,生成更具有屏蔽作用的胶体状钙矾石覆盖在水泥颗粒表面,延缓了水泥特别是C3A的水化[10]。而CaSO3·1/2H2O与C3A体系在纯水中水化30min时即可生成胶体状的C3A·CaSO3·11H2O覆盖在C3A的表面,也可能造成C3A在开始之初水化延缓。由于脱硫渣中同时含有硫酸钙和亚硫酸钙这两种物质,可能由于两者的双重作用效果,使得脱硫渣的缓凝效果要强于硬石膏。袁润章等人研究了矿渣在不同介质下呈现出水硬活性的能力,矿渣通常只有在pH值大于12的碱性环境下才能呈现出一定的胶凝能力,同时CaSO4和Ca(OH)2共同作用下对矿渣的激发效果比Ca(OH)2单独激发的效果更加显著[11]。脱硫渣中含有大量的Ca(OH)2、CaSO4等活性激发组分,在大幅度提高水泥水化液相碱含量的同时,不仅可以促进矿渣和粉煤灰活性更早地被激发,还能大大提高矿渣和粉煤灰的二次水化反应程度,进而提高水泥后期强度增长率[12]。通过掺入脱硫渣能促进水泥水化过程中钙矾石晶体的生成,通过钙矾石的吸水肿胀和结晶膨胀作用来达到微膨胀的作用,显著改善水泥的收缩和抗裂性能。 3结论 a.脱硫渣与硬石膏相比,比表面积较大,需水量多。b.脱硫渣对复合水泥的缓凝效果要好于硬石膏,其缓凝时间能满足复合水泥对凝结时间的要求,脱硫渣能够取代硬石膏用做水泥缓凝剂。但将两者复掺时,复合水泥的凝结时间却大幅延长,其缓凝时间不能满足复合水泥对凝结时间的要求,两者复掺比列还需进一步研究。c.脱硫渣对复合水泥早期强度影响不利,却能提高水泥后期强度的增长率;在SO3含量相同时,B组水泥试样(脱硫渣掺量9.2%~13.7%)与A组相比,3d抗压强度下降10.9%~43.2%,而28d抗压强度提高了18.6%~36.2%。d.在合理掺量范围内,脱硫渣的掺入能明显改善复合水泥的干缩性能,且随着脱硫渣掺量的增加,改善效果越好。 作者:拓守俭 单位:武汉理工大学 力学性能论文:高温后纤维混凝土力学性能论述 摘要:研究了普通混凝土、聚丙烯纤维混凝、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土高温后的抗压强度、抗折强度及力学性能残余率的变化规律。结果表明,混凝土的力学性能随着温度的升高而逐渐降低;温度小于400℃时,聚丙烯纤维混凝土力学性能有所改善,温度大于400℃时,改善作用不明显;800℃时,钢纤维混凝土力学性能残余率都较高;混杂纤维混凝土抗压强度改善作用最显著,残余率最高。 关键词:高温;纤维;混凝土;力学性能 我国城市化水平的迅速提高,带动建筑业的飞速发展。房屋密集程度加大,高层超高层建筑越来越多,人口居住密度不断增大,建筑物发生火灾的概率明显加大。建筑物一旦发生了火灾,将给人民群众的生命财产和安全造成巨大的损失[1,2]。据统计,现阶段我国每年发生的火灾中,建筑火灾占火灾总数的一半以上,直接经济损失占火灾总损失的80%以上[3]。混凝土以其取材方便、制备简单、适应性强等特点,被作为结构的主导材料大量应用于土建工程中,并且还将会长期占据土木工程领域的主导地位。纤维混凝土是以混凝土为基体,以金属纤维或有机纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料,最常见的纤维就是钢纤维、聚丙烯纤维及二者混杂使用[4~6]。掺入的纤维可以有效地克服混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷[7,8]。聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土在工程中实际都有大量的应用,因此研究其高温后的力学性能变化十分有必要。研究普通混凝土、聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土在高温后力学性能的变化及残余值,对火灾后建筑物的安全评定及加固提供指导。 1原材料及试验方法 1.1原材料 江西海螺P•O42.5普通硅酸盐水泥;江西德安碎石,5~20mm连续级配;赣江中砂,细度模数2.7,含泥量0.8%。聚丙烯纤维由长沙博赛特建筑工程材料有限公司提供,性能参数如表1所示:钢纤维来自浙江博恩金属制品有限公司,性能参数如表2所示。 1.2试验方法 抗压强度试件采用100mm×100mm×100mm模具成型,抗折强度试件采用100mm×100mm×400mm模具成型。1d后脱模,在标准养护室中养护至28d龄期进行相应测试。高温炉升温速度为10℃/min,分别升高至200℃、400℃、600℃和800℃,保持3h以保证试件内外温度一致,加热结束后自然冷却,7d后进行力学性能测试。 1.3混凝土配合比 以强度等级为C40混凝土为研究对象,研究其高温后力学性能的变化。配合比如表3所示,其中纤维量按照体积掺量掺入。 2结果与讨论 2.1纤维混凝土高温后抗压强度变化 普通混凝土及纤维混凝土在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃后抗压强度值及抗压强度残余率如图1、图2所示。如图1所示,普通混凝土及纤维混凝土抗压强度值都随着温度的升高而降低,在相同温度条件下,各组混凝土抗压强度值的大小都呈现如下规律:普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土<混杂纤维混凝土<钢纤维混凝土。如图2所示,普通混凝土及纤维混凝土抗压强度残余率都随着温度的升高而降低,在相同温度条件下,各组混凝土抗压强度残余率变化规律与强度值变化规律有所不同:普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土<钢纤维混凝土<混杂纤维混凝土。这说明纤维混凝土较普通混凝土具有更高的耐高温性能。不同温度条件下,各组混凝土受温度影响也不尽相同。200℃时,普通混凝土抗压强度残余率为79%,而纤维混凝土都保持在85%~88%之间;400℃时,普通混凝土抗压强度残余率只有54%,纤维混凝土达到70%~73%;600℃时,普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为38%左右,钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度残余率大于50%;800℃时,普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为23%左右,钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度仍具有33%残余。普通混凝土随着温度的增加,都呈现出明显的强度损失;当温度小于400℃时,纤维混凝土都具有很高的抗压强度残余率,当温度大于400℃时,聚丙烯纤维混凝土抗压强度残余率显著降低;钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土在不同温度条件下,都具有较高的抗压强度残余率。 2.2纤维混凝土高温后抗折强度变化 普通混凝土及纤维混凝土在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃后抗折强度值及抗压强度残余率如图3、图4所示。如图3所示,各组混凝土抗折强度值都随着温度的升高而降低,在相同温度条件下,各组混凝土抗折强度值的大小与抗压强度具有相同规律,不同的是,钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度明显高于普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土。如图4所示,各组混凝土抗折强度残余率都随着温度的升高而降低;200℃、400℃和600℃条件下,各组混凝土抗折强度残余率规律相同:混杂纤维混凝土<钢纤维混凝土<普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土,温度为800℃时为:普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土<混杂纤维混凝土<钢纤维混凝土。钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度在各个温度条件下都明显大于普通混凝土及聚丙烯纤维混凝土;聚丙烯纤维的掺入使得混凝土抗折强度略有增长,但不明显;钢纤维和混杂纤维显著增加了混凝土的抗折强度。在800℃条件下,钢纤维混凝土的抗折强度仍大于7MPa,与20℃时普通混凝土抗折强度相差不大(8.3MPa)。 2.3机理分析 混凝土及纤维混凝土在高温后力学性能发生明显变化,究其原因主要分为以下两方面:一是混凝土自身原因,另一个是不同种类纤维的理化性能不同。200℃时,自由水和物理结合水逸出,Aft发生分解,水化产物有所减少,水泥浆的热膨胀,会导致骨料水泥浆体界面处原始裂纹的发展,从而导致混凝土强度衰减[9,]。400℃左右时,水泥浆体中的水化硅酸钙和水化铝酸钙开始脱水,同时大量水蒸气的外逸冲刷和挤胀作用,又扩大了裂纹和孔隙,使水泥浆体中孔隙平均尺寸和微裂纹迅速增大,混凝土力学性能进一步降低。500℃时,水泥石中的氢氧化钙晶体受热分解,引起吸热反应,孔隙含量急剧增加[10];硅质骨料中的二氧化硅晶体发生相而体积膨胀,骨料体积的增加使得骨料与水泥浆体之间的裂缝增大。600℃时,孔隙水完全失去,混凝土宏观破坏开始,因而其力学性能大幅下降,在600~700℃之间C-S-H凝胶分解[11]。800℃时石灰岩骨料膨胀、开裂,并产生二氧化碳气体,混凝土强度进一步降低。聚丙烯纤维熔点较低(168℃),在高温下熔解而失去作用,但因其液态体积远小于固态所占空间,于是形成众多小孔隙,并由于聚丙烯纤维分散的均匀性及纤维细小且量又多,使得混凝土内部孔结构发生了变化,孔隙的连通性加强,为混凝土内部水分的分解蒸发提供了通道,从而缓解了由于水分膨胀所形成的分压,使内部压力大大降低,从而降低了水蒸气的冲刷和挤胀作用,降低裂纹的扩展[12]。因此在温度小于400℃时,聚丙烯纤维混凝土强度显著大于普通混凝土。钢纤维熔点高,自身力学性能受温度影响较小,另外,钢纤维的桥接作用和阻裂作用限制了混凝土在温度急剧变化和高温环境下产生的体积变化,减轻了混凝土内部微缺陷的引发和扩展,使混凝土在高温条件下表现出较好的力学性能[13]。 3结论 (1)混凝土及纤维混凝土的抗压强度、抗折强度及其残余率都随着温度的升高而降低。(2)纤维的掺入对混凝土高温力学性能具有改善作用,聚丙烯纤维在温度不超过400℃时改善作用显著,钢纤维在800℃时改善作用仍明显。(3)混杂纤维混凝土高温后抗压强度残余率最高。 作者:郑腰华 单位:江西铁建工程检测有限公司 力学性能论文:复合微粉对硅酸盐水泥力学性能的影响 摘要:本文利用复合微粉氮化硅和氧化铝对水泥净浆进行改性,研究了不同复合微粉氮化硅和氧化铝的掺量以及比例对水泥净浆的力学强度的影响。 关键词:复合微粉;水泥净浆;比例;掺量;力学强度 1研究背景 随着现代材料科学的进步,混凝土已逐渐向高强度、高性能、多功能和智能化方向发展,而水泥作为混凝土的主要材料之一,对其性能的改善,可以在很大程度上提高混凝土的性能。随着超细粉体领域研究的深入,应用微细粉对水泥材料进行改性的研究已经开始起步[1]。特别是近年来,人们在提高水泥硬化浆体的微观结构和性能方面做了许多改进性的工作。 2研究试验 试验所用原材料:P.O42.5普通硅酸盐水泥;Si3N4微粉;Al2O3微粉;水。 2.1试验方案 本试验在保持用水量不变的情况下,将复合微粉Si3N4和Al2O3按不同的比例(1:0、1:1、1:2、1:3、0:1)和不同的水泥取代量(0%、1%、3%、5%、9%),配制水泥净浆试块,分别研究复合微粉Si3N4和Al2O3不同的比例和取代水泥量时,对水泥净浆的物理力学性能影响规律。净浆试验空白配比为:水泥500g,水140ml。 2.2试验方法 试验采用抗压强度为测试指标,分别测定Si3N4和Al2O3微粉以不同的比例和水泥取代量对水泥净浆的物理力学性能的影响。试件成型脱模后放入标准养护室养护至相应龄期,再分别测定其3d、7d和28d的抗压强度,并与空白试验作比较。 3试验结果 3.1单掺Si3N4对水泥净浆的抗压强度的影响 不同水泥取代量的Si3N4微粉的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度结果。 3.2单掺Al2O3对水泥净浆的抗压强度的影响不同水泥取代量的Al2O3的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。 3.3掺加复合微粉Si3N4和Al2O3对水泥净浆的抗压强度的影响 (1)复合微粉Si3N4和Al2O3比例为1:1时,不同水泥取代量的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。(2)复合微粉Si3N4和Al2O3比例为1:2时,不同水泥取代量的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。(3)复合微粉Si3N4和Al2O3比例为1:3时,不同水泥取代量的水泥净浆的3d、7d和28d抗压强度。 (4)分析。当Si3N4和Al2O3的质量之比为1:2、取代水泥量为5%时,水泥石的早期和后期强度均达到最大,此时微粉的掺量和比例是复掺时的最佳掺量,其后期强度最高的原因,可以归纳为以下两点:(1)Si3N4在水泥石中起到微集料效应,填充在水泥颗粒之间,使水泥石结构密实。(2)Al2O3在碱性条件下,生成了铝胶,起到填充的作用,使水泥石结构更加的致密。随着水泥取代量的增加,当超过一定量时,其后期强度随着水泥取代量的增加呈现降低的现象,是由于复合微粉取代水泥超过一定量后,致使水泥水化产物的数量减少,且Al2O3水化生成了C-A-H固溶体,因此即使有Si3N4和铝胶的填充作用,不足以弥补由于水泥用量的减少和C-A-H固溶体而引起的水泥石强度的降低。 4结论 通过对复合微粉Si3N4和Al2O3在水泥中不同的取代量对水泥石力学强度试验的机理分析可以得出:(1)Si3N4微粉在水泥石中主要起到的是填充的作用,主要体现在提高水泥石的早期强度上。Al2O3微粉在水泥石中发生了反应,在早期主要生成铝胶,填充于水泥颗粒间,提高其早期强度。(2)当Si3N4和Al2O3微粉在复掺比例为1:2,取代水泥量为5%时,可以最大限度的提高水泥石的强度。此时,水泥石的强度要高于单掺Si3N4和单掺Al2O3的任何掺量的强度。此掺量即为复合微粉Si3N4和Al2O3的最佳掺量。 作者:楚菁苗 单位:中铁二十局集团第二工程有限公 力学性能论文:激发剂对水泥基材料力学性能的影响 摘要:以强度作为评价指标,选取硫酸钠、氯化钙、二水石膏三种激发剂进行了试验,分析了不同激发剂及其掺量对水泥基材料力学性能的影响,并得到了掺入激发剂水泥基材料的强度发展规律,结果表明:氯化钙的后期激发效果最好。 关键词:激发剂,水泥基材料,抗压强度 中图分类号:TU502 文献标识码:A 0引言 生产1t水泥熟料,将向大气排放1t二氧化碳,严重污染了大气环境。随着人类对环境保护愈加重视,建材工业也提出了发展生态型、绿色环保材料的目标。如何减少水泥基材料中的水泥用量,同时又能达到材料的使用强度要求,已成为建筑材料研究中的一个热点问题[1]。目前,粉煤灰作为一种工业废渣,在建筑材料方面得到了较为广泛的应用[2]。粉煤灰活性激发较为有效的方法主要有3种:1)物理活化,在机械粉磨破坏作用下,粉煤灰的玻璃体将更加分散,比表面积大幅增加,从而分子热运动加速,促进粉煤灰的水化;2)化学活化,即通过碱(石灰、水玻璃等)、硫酸盐(CaSO4,Na2SO4等)、氯盐等化学激发剂来激发粉煤灰的活性;3)热力激发方法,热力激发是指粉煤灰在蒸汽养护的水热条件下,使其硅氧四面体聚合体解聚成单聚体和双聚体[3,4]。相比其他激发方式,化学激发受场地和工艺条件制约影响小,是较为常用的激发方式。到目前为止,许多学者采用不同化学激发剂,进行了一些水泥砂浆和混凝土的化学激发试验,取得了许多成果。蔺喜强等认为单掺氯化钙对粉煤灰水泥砂浆的激发效果优于氯化钠等化学分析[4]。刘妍等认为硫酸钠对钛石膏—粉煤灰复合胶凝材料的激发效果较好,并根据其具体试验条件得到了最佳掺量[5]。从许多研究可以看出,对于同种化学激发剂的激发效果存在一些矛盾的结论。事实上,化学激发的效果和具体试验条件密切相关,一些文献中的矛盾应归因于不同的实验条件[6]。通常,最佳的激发措施和激发剂的掺量都要通过试验得到。本文拟通过选取不同激发剂,替代部分水泥用量,以强度作为评价指标,研究不同化学激发剂对水泥基材料力学性能的影响,为水泥基材料绿色环保化提供一定的试验依据。 1原材料与配合比 水泥:宁波市售海螺32.5级复合硅酸盐水泥(P.C32.5),其物理力学性能指标见表1,化学成分指标见表2;粉煤灰为浙江宁波北仑港电厂生产的Ⅰ级粉煤灰(FA),化学成分指标和物理性质见表2和表3;水:自来水;砂:普通河砂,细度模数为2.7,Ⅱ区级配合格。激发剂:硫酸钠、氯化钙、二水石膏。试验配合比见表4。为研究不同激发剂对水泥砂浆性能的影响,优选出较好效果的激发剂,选取硫酸钠、氯化钙、二水石膏作为激发剂进行了试验。采用标准砂,制作砂浆试件,来研究这几种激发剂对不同试块强度的影响。激发剂的用量按水泥用量的百分比来进行计算,分别为1%,3%,5%,试验配合比见表4。 2制备与测试方法 按照各配合比和规范GB/T17671水泥砂浆强度检验方法进行试验,制作160mm×40mm×40mm的水泥砂浆试块,24h后拆模,并移入水池中进行室温下的浸水养护,到3d,7d,28d时对水泥砂浆试块抗压强度进行测试。 3试验结果与分析 3.1不同激发剂对抗压强度的影响 图1表示了各激发剂掺量均为1%时,3种激发剂对砂浆不同养护龄期时抗压强度的影响规律。由图1看出,掺加3种不同激发剂的粉煤灰水泥胶砂在3d和7d早期的强度均高于未掺加激发剂的空白样,但二水石膏对早期3d的激发效果不明显,氯化钙和硫酸钠的激发效果较好,分别提高了20%和16%。在28d时,各激发剂对强度增长的贡献较大。氯化钙的后期激发效果最好,比空白样高约5.7MPa,二水石膏的后期激发效果最小,仅比空白样高3.9MPa。上述3种激发剂对粉煤灰的激发作用大小为氯化钙>硫酸钠>二水石膏。这种现象应归因于粉煤灰的化学性质为弱酸性,主要成分是SiO2,Al2O3,其在碱性环境中OH-的作用下,粉煤灰颗粒表面的硅氧键和铝氧键断裂形成不饱和键,容易与水泥体系中形成的Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙C-S-H和水化铝酸钙C-A-H等胶凝材料。然而粉煤灰火山灰反应所需的Ca(OH)2只有在后期才能较为充分地生成。这就是掺加激发剂试块的强度在早龄期略高于空白样,而水化后期强度比空白样有了很大的提高的原因。 3.2不同激发剂掺量对抗压强度的影响 对不同激发剂在不同掺量条件下的粉煤灰水泥胶砂强度进行了研究,根据表4的试验配合比成型试件进行测试,试验结果分别见图2~图4。图2表示了二水石膏对粉煤灰水泥胶砂抗压强度的影响。由图2中结果可知,在本论文研究的二水石膏0%~5%范围内,3d龄期时,各种二水石膏掺量的水泥胶砂试块抗压强度差别不大,均略高于基准空白胶砂,这说明在3d龄期时水泥胶砂的抗压强度提高不明显,起不到早期使水泥能够强度变快的作用。但随着龄期增加,掺二水石膏的胶砂强度增长较快,在28d时,掺1%二水石膏的水泥胶砂比基准胶砂强度提高22%。图3表示了硫酸钠对粉煤灰水泥胶砂抗压强度的影响。由图3可知,在本文研究的硫酸钠0%~5%范围内,3d龄期时,各种硫酸钠掺量的水泥胶砂试块抗压强度差别不大,均略高于基准空白胶砂,但可看出,随着硫酸钠掺量增大到5%,抗压强度相比1%和3%掺量时更低。随着龄期增加,掺硫酸钠的粉煤灰水泥胶砂强度增长较快,在28d时,掺1%硫酸钠的水泥胶砂比基准胶砂强度提高27%。图4表示了氯化钙对粉煤灰水泥胶砂抗压强度的影响。由图4可知,在本文研究的氯化钙0%~5%范围内,3d龄期时,相比前述的硫酸钠和二水石膏,各种氯化钙掺量的水泥胶砂试块抗压强度较高,可见氯化钙的早期激发效果更好;但亦可看出,随着氯化钙掺量增大到5%,28d抗压强度相比1%和3%掺量时更低,对于氯化钙而言,掺量不宜过高;随着龄期增加,掺氯化钙的粉煤灰水泥胶砂强度增长较快,在28d时,掺1%硫酸钠的水泥胶砂比基准胶砂强度提高32%。本文采用的激发剂对粉煤灰水泥胶砂的激发机理主要有以下几个方面,试验中所用激发剂主要成分为硅酸盐和硫酸盐,二水石膏的主要成分为二水硫酸钙,含有较多的钙离子,因此激发剂中的硫酸根离子在钙离子的作用下,可以与溶解在液相石膏中的氧化铝发生水化反应生成钙矾石(AFt),与此同时,和水泥水化机理一样,激发剂中所含有的硅酸盐水化后也能够形成C-S-H凝胶,这些水化生成的钙矾石和C-S-H凝胶可以填充粉煤灰水泥砂浆中的孔隙和空隙,降低其孔隙率,使水泥砂浆更加致密,从而强度更高。从图2~图4的结果可以看出,各种激发剂的掺量存在极限,在给定的实验条件下有一个最佳掺量。这要归因于激发剂本身的组成与性质,其主要成分是盐,如果掺量过高,在粉煤灰水泥胶砂水化后期,激发剂会在试样表面以薄层结晶的形态析出,即激发剂中的硫酸盐成分会引起泛霜现象[7]。 3.3掺激发剂对粉煤灰水泥胶砂经济性的影响 根据本文的实验结果,在掺1%胶凝材料总量的激发剂时,以粉煤灰等量取代20%水泥配制的粉煤灰水泥砂浆,其力学性能(抗压强度)高于不掺激发剂的空白组试件22%~30%,明显优于空白组的抗压强度。相比水泥的价格,粉煤灰是工业废渣,非常廉价,本文采用的氯化钙激发剂的掺量很小,仅为1%。所以,选择合适的激发剂种类,掺加适量的激发剂,可以节约水泥20%,既能满足其力学性能要求,又是环保节能的绿色建材,且降低了建材的成本。 4结语 1)掺有激发剂的粉煤灰水泥胶砂早期强度均高于空白样,相比氯化钙,硫酸钠和二水石膏激发剂对粉煤灰早期活性的激发作用不明显;在水化28d时,各激发剂单掺对粉煤灰的激发作用大小为氯化钙>硫酸钠>二水石膏。2)各种激发剂在不同掺量的情况下,硫酸钠与二水石膏对粉煤灰的激发效果随着其掺量的增加而减弱,在1%掺量时最佳;氯化钙对粉煤灰的激发效果在其掺量为1%和3%时均较好,在5%掺量时反而抗压强度下降。3)氯化钙激发剂对粉煤灰活性的激发效果最好。这表明选择合适的激发剂种类,掺加适量的激发剂,可以节约水泥20%,既能满足其力学性能要求,又是环保节能的绿色建材,且降低了建材的成本。 作者:杨颖志 单位:中国铁路总公司广州铁路( 集团) 公司职工住房建设指挥部 力学性能论文:热处理对TB8钛合金棒材力学性能的影响 摘要:文章介绍了紧固件用TB8棒材的生产流程,研究了热处理制度对TB8棒材力学性能的影响。结果表明棒材在750℃~830℃保温0.5h~2h,抗拉强度为800MPa~1000MPa,剪切强度大于570MPa;随后因时效温度的变化,分别可得到1100MPa、1200MPa、1300MPa不同强度级别的棒材。 关键词:紧固件;TB8钛合金;力学性能 TB8钛合金属亚稳定β钛合金,名义成分Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si,国外对应牌号为Beta-21S(UNSNumberR58210)。该合金具有优良的比强度、焊接性能、抗蠕变性能、高温抗氧化性能和耐腐蚀性能,同时经热处理可获得高强度。TB8钛合金可以在固溶状态和固溶时效状态下使用,固溶状态的使用温度为200℃,固溶后冷成型状态的使用温度为150℃,固溶时效状态的最高使用温度为550℃[1]。由于优异的综合性能,TB8钛合金已成为理想的航空航天紧固件用材料[2,3],并拟纳入GJB2219《紧固件用钛合金棒(线)材规范》修订版中。规范中固溶制度为(780~810)℃保温(0.5~2)h,空冷;时效制度为(520~560)℃保温(8~12)h,空冷。文章通过研究热处理工艺对TB8紧固件用棒材力学性能的影响,为今后该合金的工业化制备及应用提供参考数据。 1棒材制备 由于TB8钛合金含有较多的Mo、Nb等β稳定元素,铸锭采用3次真空自耗电弧炉熔炼制备,铸锭规格为直径φ580mm,化学成分见表1。铸锭在β相区经多火次锻造后,制备为直径φ150mm、组织均匀的棒材坯料,并进行了表面机加工处理。采用金相法对TB8相变点进行测定,结果为810~815℃。随后成品棒材制备并未采用传统的精锻后轧制工艺,而是采用了效率更高的高速连轧工艺。分2次将φ150轧制为直径10mm的棒材,单只棒材重量约为25kg。 2热处理结果及分析 2.1固溶制度及力学性能 对制备的φ10mm棒材,截取试样后在780℃~850℃分别进行7组试样的固溶处理,温度间隔为10℃。因棒材规格小,固溶时间均采用0.5小时,冷却方式采用空冷。同时在相变点上及相变点下,分别选取800℃及830℃两个温度,固溶时间从0.5h~1.5h做了固溶试验,固溶时间间隔为0.5h。固溶处理的具体制度及性能见表2。 2.2时效制度及力学性能 选用800℃/0.5h.AC作为固溶制度,时效温度在460℃~620℃,时效时间为8.5h,进行了9组时效处理,时效温度间隔为10℃。同时在固溶及时效温度不变的前提下,对时效时间从6~12分别进行了时效处理,时间间隔为1小时。固溶处理的具体制度及性能见表3。 2.3热处理与力学性能的分析 由表2可以看出,连轧工艺生产的TB8棒材,在相转变点以上40℃范围内固溶,因固溶时间短,温度范围小,因此晶粒尺寸相对稳定,固溶温度对棒材的力学性能影响很小;在相转变点以下30℃范围内固溶,随着固溶温度降低,棒材强度有下降趋势,塑性逐渐上升,在此温度区间内力学性能并不会有显著变化。同时在相变点附件的温度区间内延长固溶时间,对于力学性能并不会显著变化。因此在工业化生产中,小规格棒材可适当减少固溶时间,有利于经济型。后期试验证明经800℃/0.5h.AC固溶处理的棒材试样,晶粒度评级为7级,剪切强度为620MPa;冷顶锻工艺中,锻后高度与锻前高度之比为1:3时,棒材表面无裂纹。完全满足航空紧固件用棒材的要求。由表3可知,时效温度对棒材力学性能影响显著,随着时效温度的降低,强度增加,塑性降低;但延长时效时间并不能对力学性能产生显著影响。通过调整时效温度,可以获得不同强度级别的棒材。 3结束语 (1)TB8钛合金固溶温度控制在相变点附近40℃内,强度和塑性可得到较好的匹配,强度Rm≥820,延伸率A≥15%,断面收缩率Z≥15%,且随着固溶的时间延长,强度及塑性不会有显著变化。(2)时效温度对TB8钛合金的抗拉强度影响显著,在(620-480)℃随着时效温度降低,强度提高,塑性降低。(3)对于连轧工艺生产的TB8钛合金紧固件用棒材,通过热处理可得到强度级别为1300MPa、1200MPa和1100MP的棒材。 作者:胡志杰 冯军宁 马忠贤 王田 单位:宝钛集团有限公司 力学性能论文:热成型工艺对金相组织力学性能的影响 摘要:为了验证热成型工艺对Q345R热轧钢板力学性能的影响,通过模拟成型热加工方法,采用正火处理Q345R热轧钢板,分析其力学性能和组织变化。结果表明,Q345R热轧钢板采用热成型工艺制备封头时,由于热成型过程中,轧制强化效果减弱,组织粗化、力学性能降低。因此Q345R热轧钢板不适合用于制作强度富裕度小的热成型封头。 关键词:力学性能;热成型;金相组织 Q345R钢板是由原来的16Mng、16MnR和19Mng组合并成的[1],具有良好的综合力学性能和工艺性能。目前,Q345R钢板是我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板,广泛应用于辅机和化工容器壳体设计。封头是用热轧钢板热成型的,成型后是否需要重新热处理,在HG/T20584《钢制化工容器制造技术要求》标准的加工和成型中规定为:热轧状态使用的钢材,热加工后一般可在加工状态使用。Q345R在《GB713—2008锅炉和压力容器用钢板》中其热处理状态为热轧、控轧或正火。由于热轧钢板的经济性,特别是控轧热轧钢板,在容器设计中,如能满足要求,一般首选控轧热轧钢板。按封头成型的控制温度,一般分为冷成型和热成型。冷压变形后(旋压也是在冷态下进行的),封头的硬度、强度增大,塑性、韧性降低,出现加工硬化现象;同时由于成型原因,冷成型时尺寸精度和减薄量相对于热成型要差。根据GB150—2011规定:对于碳钢、低合金钢,成型后减薄量大于10%且变形率超过5%的,应在成型后进行相应热处理,恢复材料的性能。对于热成型,由于加热可以提高材料的塑性、降低变形抗力;相比于冷成型,其减薄量要小,而且成型尺寸好,能很好地满足尺寸要求。由于封头尺寸大、板厚,变形抗力很大,不易变形,同时为保证封头环缝的对接尺寸,一般采用热成型。Q345R钢的临界温度点Ac3为850℃左右,正火温度为880~940℃[2],封头热成型时,一般采用将封头板料加热至950~980℃,即既要保证原材料充分奥氏体化、又要避免温度过高,造成晶粒粗大从而损害其理化性能。根据Q345R钢的临界温度点及封头成型工艺的要求确定封头热成型的加热温度,温度的制度应尽量提高加热温度,便于封头的压制及成型,同时避免钢加热时导致过热发生。我们制定了Q345R控制热轧钢板制备封头热成型工艺的加热温度,通过模拟成型热加工方法,采用正火处理Q345R控制热轧钢板,分析其力学性能和组织变化,为封头的热成型生产提供参考。 1试验材料 实验采用压力容器专用的Q345R钢板,其屈服强度为340MPa,状态分别为:热轧、控轧或正火。伸长率大于21%(60mm以上为20%),0℃的V型冲击功大于41J,本实验采用26mm厚热轧钢板。根据Q345R钢冷却临界点Ar3(约820℃)[2],压制时加热一般分为950~980℃和900~930℃两种情况(即终压温度在Ar3以上和以下两种情况),工艺图见图1。因此分别采用975、915℃对钢板进行正火处理,分析钢板的力学性能变化。采用模拟封头热成型的加热过程对钢板进行处理,具体工艺参数,见图1。采用拉伸试验机、冲击试验机检测模拟处理态钢板的力学性能;研究正火处理对模拟封头成型处理Q345R钢板力学性能的影响;采用光学显微镜观察材料的组织。 2试验结果与分析 表1为Q345R钢板原材料化学成分及力学性能,表中数值是2次实验的评价值,A、B组原材料为不同批次的供货材料,可见不同批次的原材料力学性能有一定的差异。表2为经过975℃正火后钢板的力学性能,与表1中的力学性能比较,正火使Q345R的屈服强度从430MPa降低到305MPa;抗拉强度从560MPa下降到505MPa。对比A、B组原材料的数据,可知B组的力学性能高于A组,根据原材料的元素含量可知,B组试样中C、Mn含量比A试样高,这是其力学性能差异的主要原因。表3为920℃正火后钢板的力学性能,从表3可知,在920℃正火后Q345R的力学性能比原材料状态也有较大的降幅,力学性能与975℃正火一致。对比表2和表3可知,降低正火温度对Q345R热轧钢板力学性能没有改善,也就是说,采用Q345R热轧钢板制作容器封头,不适合采用热成型工艺。图2为Q345R钢板的金相组织形貌图,其中图2(a)为热轧态,具有明显的带状组织结构,晶粒度细小均匀;图2(b)和2(c)为正火态。由图可知,与热轧态相比,正火态的组织变粗;随着正火温度的升高,组织粗化,975℃正火的组织明显比915℃的大。正火导致组织的粗化是强度、冲击功等力学性能下降的原因。从表1、表2、表3及图2可知,热加工对热轧板的金相形貌、力学性能具有较大的影响。图2(a)为热轧态组织,通过控制加热温度、轧制温度、变形制度等工艺参数,控制奥氏体组织的变化规律和相变产物的组织形态,达到细化组织,获得高的强度和韧性,如表1数据所示。其控制轧制温度、压下量、冷却速度、以及终轧温度等措施,使钢板的性能达到良好的强韧性配比。良好的力学性能是因为γ相和α相相晶粒尺寸之间的联系,α组织的细化主要通过γ晶粒细化而达到;在非再结晶区进行最后的压制,在再结晶温度以下的变形生成“螺旋式加工”的γ晶粒组织,形成较细的α晶粒。热轧钢板通过形变后获得了较高的屈服强度、较低的冲击转变温度、良好的冷成型性、特别是冷弯性能,改善了韧性和焊接性[3]。在容器封头成型过程中,正火在提高热轧板成型工艺性能的同时,也降低了控轧控冷热轧钢板的抗拉强度,降低80~120MPa;与钢板热轧成型相比,由于封头成型过程中变形力比热轧力小很多,变形量几乎可以忽略,并且随后的冷却控制也不如热轧钢板,这样导致热轧钢板正火后其晶粒度比原始态粗大,见图2(b)和2(c)。考虑到热处理的需要,适当提高了钢的碳当量,虽然会导致热轧后钢板的延伸率或冲击功有所降低,但延伸率或冲击功可以采用正火处理获得提高[4-7]。 3结论 在915~975℃之间对Q345R热轧钢进行正火热处理,会导致其组织变粗,拉伸强度、冲击功等力学性能降低;因此对于强度要求较高,屈服强度富裕度小于20MPa的封头不宜采用热轧态Q345R钢板进行热成型工艺生产。 作者:朱超兵 银润邦 王筱磊 单位:东方电气集团东方锅炉股份有限公司 力学性能论文:热解炭涂层的微观结构及力学性能 摘要:采用准稳态流化床沉积工艺制备了各向同性热解炭涂层材料,利用X射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜对所制备的涂层材料进行观察,并对其热处理前后的力学性能进行了测试.结果表明,该涂层材料结构均匀,孔隙较少,主要由直径约为0.5~1μm的类球形颗粒堆积而成,颗粒之间由片层状热解炭相连,材料内部只有乱层结构热解炭和β-SiC两种物相.此外,所制备的涂层材料还具有较高的纳米硬度和弹性模量,在热处理之后,材料的弹性模量保持不变,纳米硬度略有降低. 关键词:热解炭;微观结构;力学性能 引言 热解炭(Pyc)是气态碳氢化合物在热基体表面通过脱氢作用而形成的炭材料[1].起初热解炭是作为核燃料的包裹材料,而随着研究的深入,热解炭不断被应用在航空、航天、电池、生物医学、机械等领域[2-4].在生物医学领域,由于热解炭具有良好的生物相容性、化学惰性及优异的力学性能,特别是在加入硅之后,还具有较强的耐磨性,是制作人工心脏瓣膜的主要材料[5-6].热解炭通常采用流化床沉积工艺制备,但由于沉积反应较为复杂并且各种参数相互影响,使得制备出的热解炭的质量难以控制,因此对热解炭的微观结构及性能的继续研究就显得很有必要.本文采用准稳态流化床化学气相沉(FBCVD)工艺制备出各向同性热解炭涂层材料,利用X射线、偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜观察其微观结构,并利用纳米压痕仪测量了热处理前后的纳米硬度及弹性模量,同时对其微观结构与力学性能之间的关系进行了探讨. 1实验 1.1材料的制备 采用FBCVD工艺,以丙烷为前驱气体、硅烷为硅源、氩气作为载气和稀释气体、氧化锆作为床层粒子,以厚度为1.5mm、直径为25mm并经过抛光处理的高纯度石墨圆片为基体.利用高频感应加热炉圈将炉体加热到1250℃.床层粒子会在混合气体的吹动下,在炉内形成流态化.在高温下,丙烷发生热解反应,并沉积在石墨基体上,待沉积一定厚度后,停炉冷却至室温并出炉. 1.2微观结构观察方法 从石墨基体上割出热解炭涂层试样,并对各面进行研磨与抛光处理.利用D8DiscoverX射线衍射仪对样品进行X射线(XRD)分析;利用XPV-203E型偏光显微镜(PLM)对热解炭的光学特征进行分析;利用JSM-5610LV扫描电镜(SEM)对样品的断面形貌进行观察分析;样品经过机械减薄和离子减薄后,制成透射电镜所需样品,再利用FEITecnaiG2F30S-Twin型透射电子显微镜(TEM)观察样品的微观结构. 1.3力学性能测试 将沉积得到的热解炭样品重新放回沉积装置中进行热处理,热处理温度为1350℃,通入氩气进行保护,在保温1h后随炉冷却至室温并取出.采用MTS公司生产的NANOG200型纳米压痕仪分别对热处理前及热处理后的样品进行纳米压痕测试,所用压头为Berkovich三棱锥压头,最大压痕深度为2000nm. 2结果与分析 2.1微观组织结构观察 图1为热解炭涂层材料的XRD图谱.XRD图谱分析结果表明,所制备的热解炭涂层含有两种物相:乱层结构热解炭和β-SiC.观察热解炭的衍射曲线可以发现,(002)衍射峰较强但不尖锐,其余的衍射线较小且不明显,符合乱层结构的特征[7].根据Bragg和Scherrer公式计算得到制备的热解炭涂层材料的石墨片层间距d002为0.3476nm,晶粒尺寸Lc为3.15nm.图2为热解炭的偏振光照片.图2中,较暗的部分为石墨基体,结构较为疏松,较亮的部分为沉积的热解炭.观察沉积的热解炭可以发现,在热解炭内部均匀地分布着一些形状不规则的闭合孔隙,这些孔隙的存在使得材料的密度降低.在用偏光显微镜观察抛光表面时,转动样品光线无明显变化,并且没有观察到十字消光线,表现出各向同性热解炭特征[8].图3为热解炭的SEM照片,从图3中可以看出,热解炭样品的断面形貌呈现颗粒状结构,片层无明显的取向,符合各向同性热解炭的特征[9].观察热解炭断面照片可以发现,所制成的热解炭主要由直径大约为0.5~1μm的类球形颗粒无序的堆积而成,并且相邻的类球形颗粒之间有部分的融并现象,在类球形颗粒无取向的堆积过程中,颗粒间形成了一些闭合孔隙,这些孔隙对材料的密度和力学性能有较大的影响[7].另外,观察在制样时颗粒球被剥去而留下的凹坑可以发现,类球形颗粒是被片层状热解炭所包裹,并且片层状结构将类球形颗粒球紧密相连。图4为类球形颗粒的内部TEM照片.从图4(a)中可以看出,类球形颗粒内部有着更为精细的结构,它是由核-壳结构组成[9].在其中心区域是直径约为50nm呈现多边形状的石墨多晶内核,为气固二相异质形核中心[10].核是均匀地向四周进行生长,生长的层结构逐层向外推进,形成核-壳结构.图4(b)是壳结构高倍照片,从图4(b)中可以看出,壳层排列相对整齐,具有一定的取向性. 2.2力学性能测试 图5为热处理前后热解炭材料的载荷-位移曲线.从图5中可以看出,热解炭的加载和卸载曲线几乎完全重合,是典型的脆性材料性质[11],在加载的过程中,涂层表面先是发生弹性变形,而随着载荷的增加塑性变形逐渐出现,卸载的过程是弹性形变恢复的过程.对于载荷-位移曲线,加载曲线的积分面积是作的总功,而卸载曲线的积分面积是弹性分量,塑性功部分就是加载曲线和卸载曲线包围部分的面积[12],从图5中可以看出,热处理之后的塑性功略大于热处理前,这说明热处理后的热解炭在实验过程中发生了很小的塑性变形.图6为热处理对热解炭涂层的力学性能影响.从图6中可以看出,热处理前热解炭涂层的纳米硬度为5.0GPa,弹性模量为32GPa,再经高温处理之后,热解炭涂层的纳米硬度有所降低,减小到4.7GPa,而弹性模量保持不变,仍为32GPa. 3讨论 国内外文献中提出了很多CVD制备的热解炭沉积机理模型,主要有:分子沉积机理、液滴机理、固态粒子机理、黏滞小液滴机理等[13-15].但由于热解炭的沉积过程极其复杂,各学者之间还没达成共识.本实验采用FBCVD工艺制备热解炭,热解炭的沉积一般主要包括以下几个步骤:1)热解.在高温下,丙烷气体发生热解,生成线性分子及芳香烃,然后经过一系列的反应生成大分子的稠环芳香烃(PAHS);2)成核.随着热解反应的进行,当气相中出现饱和蒸汽压后,PAHS便会发生液化形成具有一定粘度的液滴;3)生长.液滴在生成以后,会通过与其他液滴发生融合及PAHS在其表面的加聚反应进行生长;4)炭化.在流态化的气氛中,当液滴碰撞到石墨基体,便会沉积到石墨基体上,并与先前沉积的热解炭发生部分融并,最后脱氢炭化形成热解炭固体颗粒.在液滴长大的过程中,当气相中生成的热解产物在碰撞到液滴之后,便会在液滴表面发生加聚反应,由于粘性液滴具有一定的流动性,加聚在液滴表面的热解产物便会以液滴为优秀发生重排,随着加聚反应的不断进行,会在液滴表面形成一层壳状结构并包裹着液滴,而后液滴就这样逐层往外生长,形成球状结构,在中心的液滴完全炭化后,形成多边形结构.最终形成如图4(a)所观察到的核-壳结构.在扫描电镜下,观察到样品断面形貌主要有类球形颗粒无取向的堆积而成,在颗粒球之间偶有孔隙存在,并且在类球形颗粒外面包裹着一层片层状结构热解炭.根据材料的结构特征,认为在本实验的沉积温度和浓度下,沉积主要是以类球形颗粒沉积为主,线性分子沉积为辅,当类球形颗粒沉积到基体上之后,会被线性分子所包裹,形成片层状结构,并将类球形颗粒紧密粘接到一起.由于类球形颗粒为主要的结构单元,在类球形颗粒沉积到基体上后会因颗粒间的相互连接而形成一些孔隙.材料的微观结构对其性能特性有着直接的影响.由于本实验所制备热解炭由类球形颗粒组成,所以宏观性能表现出各向同性,同时由于材料较为致密,孔隙少,石墨化程度低等因素使得材料具有较高的弹性模量和纳米硬度[7].另外,弹性模量是材料内部原子结合力的一种度量[16],原子结合能和配位数越高,键长越小,则弹性模量越大[12].乱层结构炭是网平面二维有序而三维无序的堆积,而石墨是网平面三维有序的堆积,在经高温热处理后,乱层结构会向三维有序的石墨结构转变,层间距减小,层间作用力增大,弹性模量会随之增加.本实验的热解炭样品也经1350℃的高温热处理,但其热处理前后弹性模量保持不变,这是由于所制备的热解炭为各向同性热解炭,这类热解炭较难石墨化[8],即使经过高温处理,其石墨化也很低.纳米硬度是材料对接触载荷承受能力的度量[17],乱层结构碳的硬度相比于石墨结构大很多[12],在经过高温处理后,包裹在类球形颗粒表面的片层状热解炭发生部分石墨化,结果导致热处理后样品的纳米硬度有所降低. 4结束语 本文采用FBCVD工艺制备出热解炭涂层材料,结果表明:制备的涂层材料只有乱层结构热解炭和β-SiC两种物相,主要由直径约为0.5~1μm的类球形颗粒无序堆积而成,材料呈现出均匀的各向同性结构,其中也均匀地分布些闭合孔隙.材料的纳米硬度为5.0GPa,弹性模量为32GPa,由于所制备的材料较难石墨化,在经过高温热处理之后,弹性模量基本保持不变,而纳米硬度略有降低. 作者:李威龙 张建辉 单位:杭州电子科技大学机械工程学院 力学性能论文:PAN基碳纤维表面镀镍及力学性能研究 摘要:碳纤维表面镀镍不但可以有效提高碳纤维与金属液间的浸润性,而且可以避免高温状态下金属铝与碳纤维发生界面反应。基于此,对PAN基碳纤维表面镀镍和镀镍碳纤维在高温下的力学性能进行研究,探究镍层对碳纤维力学性能的影响规律。研究结果表明:碳纤维表面的金属镍层致密、均匀,与碳纤维紧密结合,表面镀镍对碳纤维束的抗拉强度影响不大;高温状态下镀镍碳纤维与氧发生反应,形成孔状结构,导致镀镍碳纤维抗拉强度随着温度的升高而逐渐减小;高温真空处理后的镀镍碳纤维可以有效保持镀镍碳纤维的抗拉强度。 关键词:PAN基碳纤维;镀镍;高温;力学性能 金属基复合材料(MetalMatrixComposites,MMC)的研究起步于20世纪60年代,与树脂基复合材料相比,金属基复合材料除了具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等特点外,还具有耐高温、横向强度和刚度高、高导热与导电率、抗辐射等优点,因而受到国内外研究者的高度重视,在航空、航天、军事和汽车等领域显示出巨大的应用潜力[1-2]。目前,金属基复合材料有铝基、镁基、钛基、镍基、高温合金基和铜基等,增强纤维有碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维和金属合金丝等。碳纤维力学性能优异且密度小,是目前可作为金属基复合材料增强相的高性能连续纤维中价格最便宜的一种,一般用于耐热、轻型结构材料的增强纤维[3-5]。碳纤维作为增强相时,首选石墨纤维,而选PAN基碳纤维作为金属基复合材料增强相的研究报道较少[6-7]。从降低碳纤维增强金属基复合材料的原材料成本的角度出发,通过对PAN基碳纤维进行适当处理后,将其作为增强相加入金属基体,制备材料性能要求不是很高的金属基复合材料,可能是一种不错的选择,非常有利于碳纤维增强金属基复合材料在民用领域的推广应用。制备纤维增强金属基复合材料的方法有很多种[8-9],如加压铸造法、液态金属浸渍法、粉末冶金法、扩散粘接法和超声波焊接技术等,但无论采取何种方法制备金属基复合材料,都会使碳纤维处于高温状态,为此,碳纤维的高温力学性能,将直接影响碳纤维增强金属基复合材料的最终力学性能[10]。碳纤维与铝液间的浸润性及界面结合强度是得到高性能复合材料的前提条件。表面镀镍的碳纤维可以有效提高碳纤维与金属液间的浸润性,而且可以避免高温状态下金属铝与碳纤维发生界面反应,生成脆性相。因此,本文选取PAN基碳纤维作为研究对象,首先对其进行表面镀镍处理,然后研究镀镍碳纤维在室温、高温有氧和真空高温加热状态下的拉伸力学性能,探索镍层对碳纤维力学性能的影响规律,为PAN基碳纤维在金属基复合材料中的推广应用提供理论基础。 1碳纤维表面镀镍 在碳纤维增强铝基复合材料中碳纤维表面与金属基体润湿性差,并且高温下与铝发生化学反应,直接影响铝基复合材料的最终力学性能。采用表面金属化方法可有效改善碳纤维与铝基体间的界面结合问题。目前,对纤维进行表面金属化处理的方法有:化学气相沉积法、物理气相沉积法、电镀和表面喷涂等。本文实验中的PAN基碳纤维均购自天津飞荣达科技有限公司。利用该公司提供的电镀技术对12K国产普通PAN基碳纤维进行表面镀镍处理。利用电子显微镜对镀镍碳纤维的横截面进行观察,如图1所示,图中发亮部分为镍层,金属镍层组织致密、均匀,镍层与碳纤维结合较好,碳纤维横截面并非标准圆截面,镀镍碳纤维单丝直径8.4μm,镍层厚度0.7μm. 2镀镍碳纤维拉伸性能试验 利用高低温拉伸试验机和真空加热炉对12K镀镍碳纤维复丝分别进行了室温拉伸、高温有氧条件下拉伸和真空800℃加热后室温拉伸,加载速率均为0.5mm/min. 2.1镀镍碳纤维室温拉伸试验 碳纤维束和镀镍碳纤维束在室温(20℃)拉伸作用下的力-位移曲线分别如图2所示。选取力的最大值除以纤维束的横截面面积,得到纤维束的最大应力值,相应的结果见表1.对比图2中各条曲线,可知:(1)镀镍碳纤维束的拉伸曲线波动明显,未镀镍碳纤维束拉伸曲线比较光滑;镀镍碳纤维束在加载上升段时,每次波动中基本包含两次小波动。出现此现象的主要原因是:在拉伸作用下,纤维束中每根纤维的长度很难保证完全相等,相对较短的纤维首先发生断裂,因而出现了加载过程中的波动现象。对于镀镍碳纤维束中的每根单丝,由于碳纤维的弹性模量远远高于镍层的弹性模量,所以碳纤维承受大部分载荷,镍层仅仅承受很小部分的载荷。结合图3可以看出,在变形量相同的条件下,首先镍层发生断裂,然后纤维丝断裂,这主要是由于镍层的抗拉强度较低且塑性较差所引起的。(2)由表1可以看出,在常温条件下镀镍碳纤维束的抗拉强度(1112.52MPa)与未镀镍碳纤维束的抗拉强度(1134.24MPa)基本相近,说明碳纤维表面镀镍对碳纤维束抗拉强度的影响不大。 2.2镀镍碳纤维高温有氧条件下的拉伸试验 为了研究氧气对镀镍碳纤维束的抗拉强度的影响,分别在300℃、400℃、500℃和600℃对12K镀镍碳纤维束进行高温拉伸性能试验。采用进行多次拉伸实验,并对实验结果取平均值的方法,以保证实验数据的有效性和合理性。镀镍碳纤维束在不同温度下进行拉伸实验,得到纤维束的最大应力值,相应的结果见表2,分析表2可知:(1)随着温度的升高,镀镍碳纤维束的抗拉强度逐渐减小。在600℃时,镀镍碳纤维束的平均抗拉强度为21.51MPa,已经不具备承载能力。主要原因是高温条件下,首先是镍层与氧反应,随后是碳纤维本身与氧发生化学反应,烧损后的碳纤维呈现多孔结构,如图4所示。这种多孔状的结构用手一捻纤维变成粉末。(2)与常温下的镀镍碳纤维的抗拉强度相比,Fig.4Theporousstructureofcarbonat600℃在300℃、400℃、500℃和600℃条件下,所对应温度的抗拉强度下降的百分比分别为22.63%、36.89%、54.01%和98.07%.结果表明:PAN基碳纤维与氧发生化学反应,导致镀镍碳纤维束的抗拉强度减小,温度越高,抗拉强度越小。所以在高温状态下,应尽量避免与氧气接触。 2.3镀镍碳纤维真空高温加热后的拉伸试验 为了研究真空下高温加热对镀镍碳纤维束的抗拉强度的影响,利用FJL560Ⅱ型超真空磁控与离子束联合溅射设备,对镀镍碳纤维束进行800下的真空处理,保温时间20min,真空下自然冷却,然后在常温下进行拉伸实验,其实验结果见表3.观察表3可知:(1)与600℃有氧条件下的镀镍碳纤维束相比,在真空条件下,镀镍碳纤维经历了800℃的高温,其室温下的抗拉强度平均值仍然保持在900MPa以上。由图5可以看出没有出现蜂窝状结构,而且镍层表面变得更加致密。真空状态可以有效保持镀镍碳纤维的抗拉强度,发挥其增强相的作用。(2)800℃真空处理后的镀镍碳纤维的抗拉强度减小了18.44%.主要原因可能是由于碳纤维及镍层本身的缺陷在高温热处理过程中残余热应力增大所导致的。结果表明,高温真空处理后的镀镍碳纤维可以有效保持镀镍碳纤维的抗拉强度。所以,在利用碳纤维作为增强相制备金属基复合材料时,应尽可能的保持其真空状态,或者采用吹惰性保护气体的方法。 3结论 (1)利用电镀法对PAN基碳纤维进行表面处理,所得金属镍层组织致密、均匀,与碳纤维结合良好,镍层改善了碳纤维对金属液的浸润性、防止界面反应,表面镀镍对碳纤维束的抗拉强度影响不大。(2)高温有氧条件下,首先是镍层与氧反应,随后碳纤维本身与氧反应,形成蜂窝状结构,使得镀镍碳纤维抗拉强度随着温度的升高而逐渐减小;到600℃时,碳镀镍碳纤维已经不具备承载能力。(3)高温真空处理后的镀镍碳纤维可以有效保持镀镍碳纤维的抗拉强度,发挥其增强相的作用。因此,利用PAN基碳纤维作为增强相制备金属基复合材料时,应尽可能的保持其真空状态,或者采用吹惰性保护气体的方法。(4)对于真空800℃加热后的镀镍碳纤维来说,虽然是无氧条件,但其抗拉强度仍然减少了18.44%,可见提高PAN基碳纤维的质量尤为重要。 作者:晋艳娟 杨昆 李盛静 张柱 杨雪霞 单位:太原科技大学 应用科学学院 力学性能论文:金枪鱼延绳钓钓钩力学性能研究 1材料与方法 1.1钓钩拉伸实验 选取一系列环形钩与圆形钩进行拉伸实验,测试钓钩的结构强度,确定钓钩刚开始出现塑性变形时的拉力值A(精确到0.01kN)。拉力实验机性能参数如表1。实验方法:(1)用钓钩专用夹具分别固定好钓钩的上下两端,并分别挂到拉力机的上下受力点;(2)启动开关,按合适的速度(100mm/min)将钓钩拉伸至完全变形;(3)读出显示器上拉力的数值,记录拉力值A。 1.2钓钩有限元模型的建立 经市场调研,14/0号圆形钩(线径4.5mm)为需求量最大的金枪鱼钓钩,选取3.4寸环形钩(线径4.5mm)作为对照组。钓钩各部位的名称如图1,两种钓钩各部分的尺寸见表2。对两种钓钩运用UG软件建立三维实体模型(图2)。钓钩有限元网格模型的建立钓钩为小型不规则构件,为提高求解效率,在不影响分析结果的前提下,对钓钩的轴头、倒刺、尖芒部位的部分尺寸进行适当简化,如简化尖芒的外形尺寸,倒刺的定位基准等。钓钩材料为马氏体不锈钢Cr13,密度ρ=7750kg/m3,弹性模量E=217GPa,泊松比μ=0.27,抗拉强度1000MPa,屈服强度850MPa[9]。安全系数取1.3,许用应力为650MPa。根据钓钩实体模型及结构力学特性,采用四面体与六面体结合的方法(钓钩是非规则件)对钓钩结构进行自动精细网格(尺寸为0.5mm×0.5mm)划分。综上建立圆形钩和环形钩的有限元网格模型(图3)。钓钩的边界条件与加载方式钓钩在海水中由支绳在轴头孔处拴住,当鱼咬上钩时,锋利的尖芒迅速刺穿鱼体的上颚,伴随鱼体在海水中的剧烈挣扎,鱼体的上颚会沿钓钩的轮廓移动,在此过程中,钓钩主要受鱼体作用力和支绳张力作用。由于支绳属柔性体,钓钩可以绕轴头孔任意转动和移动,因此在有限元分析时轴头孔处可以看作铰链约束。当鱼体的挣扎使支绳和干线绷紧时,支绳、轴头孔和金枪鱼施加于钓钩的咬钩力在同一条直线上,钓钩受到的外力最大,在此位置进行建模,分析钓钩的应力、强度和变形。为了便于计算,假设此时支绳、钓钩以及咬钩力均处于竖直位置。支绳绷紧后,不再考虑支绳的伸长,钓钩在轴头孔处沿竖直方向的位移假设为0。由于鱼体咬钩的随机性,咬钩力的作用点可以在靠近倒刺下方的前弯至钓钩受力张紧时竖直位置最低点间的圆弧AD上(图4)。为了比较咬钩力作用点不同对钓钩强度的影响,确定钓钩产生最大应力时施力点的位置,对该段圆弧均匀选取4个点A、B、C、D(图4),分别施加相同的载荷,选取产生最大等效应力的点作为后续分析时鱼体施加给钓钩的载荷作用点。 1.3钓钩有限元分析求解 将实验中建立的钓钩网格模型导入有限元分析软件ANSYS中的结构静力分析模块中,通过施加载荷、设置边界条件,然后进行静力学结构分析得到钓钩的等效应力云图和变形云图,从等效应力图中可以看出应力分布规律以及最大应力的大小和位置,标出最大应力以此进行强度分析。受力变形云图可导出总变形云图及沿X、Y、Z方向的变形云图,从变形云图中可看出钓钩各部位的变形程度及变形分布规律、最大变形量的大小及位置,以此来确定变形率。按下列公式计算变形率:δ1=X轴最大变形量/钩宽×100%δ2=Y轴最大变形量/尖高×100%若计算出的变形率超过12%,则钓钩失去使用价值[10]。钓钩在海水中主要受鱼体作用力F和干线张力T作用(将钓钩与支绳部分等效为一点)。鱼上钩后干线张力的大小随鱼体作用力的变化而变化(图5)。 2结果 2.1钓钩的拉伸试验结果 钓钩拉伸试验测得一系列环形钩与圆形钩的拉力值(表3)。通过实验数据对比,可得:(1)钓钩随着线径增大,其能承受的拉力也逐渐增大。说明钓钩线径与强度呈正相关关系。(2)同线径环形钩能承受的最大拉力大于圆形钩15.80%~29.40%,说明环形钩的结构强度要优于圆形钩。(3)通过观察拉伸实验过程,可知钓钩主要的变形区域集中在钩弯处,由于钓钩的材料属于超塑性材料,其伸长率可超过25%,硬度超过159HB[9],所以钓钩的失效形式主要为变形率过大(超过12%),钩弯拉平,尖芒外凸,失去使用意义。但实验过程中钓钩未出现断裂。 2.2钓钩有限元分析结果 钓钩施力点位置的确定按照实验加载方案对圆形钩施加拉力650N后得到的计算结果如表4。在A点,也就是假设支绳、钓钩以及咬钩力均处于竖直位置时的最低点。环形钩与圆形钩结果类似。圆形钩有限元分析对圆形钩最低点处施加650N拉力得到等效应力分布云图,(图6)圆形钩的最大等效应力出现在钓钩后弯处,应力分布区域从钓钩钩底一直延伸至轴头处,轴头孔处存在应力集中,等效应力值为620MPa,小于等效应力的最大值。尖芒、倒刺、钓钩前弯及轴头顶端区域受到的应力很小。钓钩后弯内侧受拉应力,外侧受压应力,两侧应力分布相似,圆形钩等效应力最大值为636.68MPa,其值较大,这是由于假设鱼体咬钩力是作用于钓钩最低点的一个集中力,实际作业中,鱼体咬钩力因鱼嘴具有一定宽度,是一个分布力,应力值会较小。此时,钓钩不会变形,这与当拉力是650N时才开始出现塑性变形的结果(表4)较为接近。因此,圆形钩基本满足强度设计要求。最大值在圆形钩后弯圆弧中心偏上处,且应力分布随着后弯应力最大值点向圆弧两侧逐渐减小,最小值在尖芒下端,由此可看出,外载荷主要由圆形钩后弯部分来承担,约占整体应力的86.00%。图7为其总变形云图及沿X、Y、Z方向的变形云图,圆形钩整体变形集中在钩弯处,而鱼体拉力亦主要由钩弯承受,因此钩弯是钓钩的主要受力区域,也是产生变形甚至失效的主要区域。钓钩整体最大变形出现在钓钩前弯外侧。钓钩整体最大变形量,在X、Y和Z轴的最大变形量,X轴和Y轴变形率见表5。由表5得出钓钩的主要变形集中在X轴方向。最大变形率为11.1%,接近12%,基本满足钓钩力学性能设计要求[10]。 2.3环形钩有限元分析 对环形钩于最低点处分别施加650N的拉力得到等效应力分布云图(图8)。在与圆形钩承受相同载荷650N的情况下,环形钩的等效应力最大值为557.25MPa,小于圆形钩。说明环形钩的结构强度优于圆形钩。图9为对其施加850N拉力所得到的等效应力分布云图。在850N的拉力作用下,最大等效应力出现在环形钩后弯圆弧中心偏上处,等效应力最大值为629.94MPa,与钓钩材料的许用应力接近,与实验结果接近,基本满足强度设计要求。应力分布特征与圆形钓钩类似,轴头与钩轴连接处存在应力集中,而尖芒、倒刺、钓钩前弯及钩柄顶端区域几乎不受力。应力分布随着后弯最大值点沿钓钩轴线向轴头、尖芒处逐渐减小,最小值在尖芒下端,由此可看出外载荷主要由环形钩后弯承担,约占整体应力的83.00%。图10为环形钩总变形云图及沿X、Y、Z方向的变形云图,环形钩的变形特征与圆形钩相似,钩弯和钩轴是环形钩整体变形最集中的区域,钩弯是环形钩的主要受力区域,也是产生变形甚至失效的主要区域。钓钩整体最大变形出现在钓钩前弯外侧。钓钩整体最大变形量,在X轴、Y轴和Z轴的最大变形量,X轴和Y轴的最大变形率见表5。由表5可看出环形钩的主要变形集中在X轴方向。最大变形量均未超过12%,基本满足钓钩刚度性能设计要求[10]。有限元分析结果从有限元分析中可以得出:(1)圆形钩与环形钩的力学性能基本满足设计使用要求,在线径相同的条件下,承受相同载荷时,环形钩X、Y轴最大变形率比圆形钩分别小3.00%和0.21%,说明环形钩的强度更高,抗变形能力更强。(2)圆形钩与环形钩的主要受力区域都在钩弯处,分别占86.00%、83.00%,轴头与钩轴连接处皆存在应力集中,最大变形都出现在钓钩前弯外侧,而尖芒、倒刺及钩柄顶端区域受到的力很小,因此钩弯的设计对钓钩整体性能的影响至关重要。(3)14/0号圆形钩可承受的最大拉力为650N,已经超过了50kg大眼金枪鱼所能产生的动拉力(450N),说明该钓钩已能满足使用要求。但在实际捕捞作业中,可能有更大的渔获,如大眼金枪鱼最大可达138kg,对应的动拉力是1250N,这时,钓钩的强度已经不够,故需增加钓钩的强度或更换更大尺寸的钓钩。 2.4圆形钩的结构优化 优化后的圆形钩有限元分析对圆形钩,其具体优化方案:(1)对钩柄、钩弯进行压扁操作,将其原有的圆形截面压扁成近似于长方形的截面,其压下率(压下量与轧件轧制前的宽度之比)为15%。(2)适当增大钓钩前弯的圆弧曲率,原前弯曲率半径为14mm,现增至16mm。钩轴采用圆弧过渡以避免应力集中。采用与上述分析类似的步骤,按照优化方案,重新对14/0号圆形钩建模,然后导入ANSYS软件进行分析,求解后的等效应力如图11。求解后得到的最大等效应力值为613.64MPa,小于优化前的最大等效应力值636.68MPa,说明在用料相同的情况下,强度提升了3.60%。有限元分析初步证实上述优化方案可以有效提升圆形钩的结构强度。优化后的圆形钩拉伸实验选取14/0号圆形钩(线径4.5mm)和结构优化后的14/0号圆形钩进行拉伸实验,针对实验中的两种措施分别测试相应可承受的最大拉力值,拉力A为增大圆弧曲率后的拉力值,拉力B为压扁操作后的拉力值(表6)。实验数据对比发现:优化后的圆形钩较优化之前抗拉强度分别提升了4.60%、10.80%,其结构强度较之前有了提高,在应对金枪鱼的主要捕捞群体(10~50kg)方面能满足使用要求,但在应对超大型金枪鱼(超过100kg)时强度欠缺。 3讨论 3.1钓钩的力学性能及优化 经过有限元分析与实验研究可得:环形钩的部分力学性能(强度和刚度)优于圆形钩,但圆形钩亦满足正常的使用要求,钓钩线径与抗拉强度呈正相关关系。钩弯是主要受力及变形区域,其设计对钓钩整体性能的影响至关重要。钓钩的主要受力区域在后弯处,轴头孔下端存在应力集中。适当增加钓钩钩弯的圆弧曲率并对表面进行压扁处理、钩轴采用圆弧过渡可避免应力集中,压扁操作有效增大了惯性矩,根据材料力学理论,材料一定的条件下(弹性模量不变时),惯性矩越大,抗弯刚度越大,钓钩的承载能力也越强。通过钓钩拉伸实验证实,上述措施可有效提升圆形钩的力学性能。结合钓钩拉伸实验结果与软件分析的钓钩力学性能,环形钩虽然部分力学性能优于圆形钩,但其结构容易造成鱼体死亡,会威胁海龟等保护动物的生存,而圆形钩是良好的生态保护型钓钩,可降低对海龟等保护动物的兼捕,满足生态保护等要求[12],且其力学性能基本满足使用要求。Cooke等[12]分析得出圆形钩是有效的保护型钓钩。Andrew[13]通过实验对比得出,在延绳钓渔业中使用圆形钩可降低海龟的死亡率。Hall[14]研究表明,与传统环形钩相比,金枪鱼延绳钓渔业中使用圆形钩使海龟的钓获率下降44%~88%。戴小杰等[15]通过实验证明使用环形钩确实会引起海龟的兼捕。由此可初步认定,圆形钩相对于环形钩而言,可以减少海龟等的兼捕,有效保护濒危物种,是良好的生态保护型钓钩,是今后钓钩发展的趋势,在尺寸相同的条件下,圆形钩的强度虽比环形钩低,但仍能满足使用要求,在延绳钓作业中可放心使用,但在钓大型金枪鱼时需选用大尺寸钓钩。 3.2展望 钓钩的偏角对渔获的捕获率、伤害和死亡率产生影响[16-19]。因此,具有偏角的钓钩的力学性能研究势在必行。另外,有学者指出大号圆形钩能防止海龟的误捕,但小号圆形钩和传统的环形钩对海龟的钓获率没有实质性区别[20-21]。 作者:马骏驰 袁军亭 宋利明 单位:上海海洋大学工程学院 上海海洋大学海洋科学学院 力学性能论文:高温时效对力学性能的影响 目前火力发电厂广泛使用的汽轮机组主要有亚临界、超临界和超超临界三种,汽轮机的安全稳定运行对保障电厂安全具有重要的现实意义。螺栓是汽轮机上广泛使用的紧固件,螺栓的质量对汽轮机能否安全运行至关重要。由于GH4145合金在980℃以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能,800℃以下具有较高的强度,700℃以下具有良好的抗蠕变性能,540℃以下具有良好的抗松弛性能[1],故这种合金已被广泛用于制造亚临界机组汽轮机汽缸、主汽门、法兰等部件的紧固螺栓,而且目前对于600MW以上的超(超)临界机组也开始使用该材料制作的紧固螺栓,其最高使用温度可达677℃(见《火力发电厂高温紧固件技术导则》DL/T439-2006)。GH4145螺栓的显微组织在服役过程中(高温、高应力作用下)会发生变化,造成其性能下降[2]。关于GH4145合金在700~870℃之间的组织、性能演变规律已有一些研究报道[3-5],但这种合金在超(超)临界工况(服役温度为566和600℃)下的组织、性能演变规律还未见报道。因此,本文拟对GH4145合金在超(超)临界机组服役温度(566℃)下组织和性能的演变规律进行研究,以便为保障超(超)临界机组的安全运行提供试验和理论依据。 1试验材料及方法 试验材料为国产GH4145合金,其冶炼方法为真空感应炉熔炼+电渣重熔,具体化学成分见表1。首先对直径为60mm的试验合金轧制棒材进行标准热处理,即固溶处理(1130℃/2h/空冷)+双时效处理(845℃/24h/炉冷+705℃/20h/空冷)。然后分别将其在566℃时效100、300、500、750和1000h。将时效后的材料线切割成10mm×10mm×10mm的试样,采用不同型号的砂纸对平行于棒材纵截面的试样表面进行打磨,并经机械抛光后,在15gCuCl2+100mLHCl+100mLC2H5OH溶液中侵蚀30~60s,制得用于观察显微组织的试样。采用20%H2SO4+80%CH3OH溶液对上述打磨试样进行电解抛光(电解电压为20V,时间为20s),然后在150mLH3PO4+10mLH2SO4+15gCrO3溶液中对其进行电解侵蚀(电解电压为5V,时间为3s),制得用于观察析出相的试样。利用光学显微镜观察试样的显微组织,利用ZEISSSUPRA55场发射扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope,SEM)观察试样中的析出相,利用Photoshop软件采用截线法测定试样的平均晶粒尺寸,利用Image-ProPlus软件采用面积法分别测定试样中大、小晶粒的平均尺寸。综合利用Photoshop和Image-ProPlus软件测定试样中析出相的平均尺寸和体积分数。采用普通布氏硬度计(型号:XHB-3000,压头直径:5mm,施加载荷:7.355kN)按照国标GB/T231.1-2002中的规定测量所有时效试样的布氏硬度。按照国标GB/T228.1-2010、GB/T4338-2006和GB/T229-2007中的规定分别对未时效、时效500和1000h的材料进行室温与高温拉伸以及室温冲击试验。拉伸试样直径为5mm,标距为25mm;冲击试样尺寸为55mm×10mm×5mm,缺口类型为V型。 2试验结果与讨论 2.1高温时效过程中GH4145合金显微组织的演变 2.1.1显微组织试验合金在566℃时效不同时间后的显微组织如图1所示,可以看出,未时效和时效不同时间后的试验合金均由等轴晶组成,且晶内有孪晶和带状夹杂物存在。晶粒大小不太均匀,存在着尺寸相差较大的大、小两种晶粒,随时效时间的延长,晶粒尺寸无明显变化。对566℃时效不同时间试样的平均晶粒尺寸、较小和较大晶粒的平均尺寸分别进行统计,结果如图2所示。试验合金的平均晶粒尺寸、较小和较大晶粒的平均尺寸随时效时间变化的规律基本相同,时效初期(时效时间小于100h)随着时效时间的延长,合金的平均晶粒尺寸、较小和较大晶粒的平均尺寸均逐渐增大,而后趋于稳定,基本保持不变。2.1.2γ'强化相据报道[4-5],GH4145合金中的析出相主要为γ'强化相和碳化物,图3显示出了标准热处理后试验合金中析出相的形貌。可以看出,除γ'强化相外,在晶界和晶内均存在着形状和尺寸不同的碳化物。断续地分布于晶界上的碳化物呈不规则的长条状,尺寸相对较小;随机分布于晶内的碳化物呈较规则的多边形状,尺寸相对较大,为一次碳化物。对这些碳化物进行EDS(energydispersivespectrometry)能谱分析,结果表明:无论是晶界碳化物还是晶内一次碳化物,其中Nb和Ti的含量均明显高于基体(见图4),说明这些碳化物均为含Nb、Ti的碳化物。此外,试验合金中γ'强化相的形状和尺寸也不尽相同,弥散分布于晶内的近似立方形的γ'相尺寸较大,其平均尺寸约为97.5nm;在这些大γ'相之间以及在晶界和晶内一次碳化物周围分布的近似球形的γ'相尺寸较小,前者的平均尺寸约为39.6nm;后者的平均尺寸约为20.7nm。时效过程中镍基合金中γ'相的形状变化序列一般是:小球形大球形立方形二隅体或八隅体[6-7]。对于γ'相与基体之间错配度较小的合金,析出初期界面能是控制γ'相形状的主要因素,故刚析出的γ'相呈球形且与基体共格;随着γ'相的长大,弹性应变能逐渐增大,当其达到一定值后,γ'相就会从球形转变成立方形,其与基体间的界面也会变为半共格或非共格界面,因为在此过程中弹性应变能的减少大于界面能的增加,系统总能量会降低。此后,弹性应变能成为控制γ'相形状的主要因素。为了降低系统的弹性应变能,立方形γ'相会通过在自身不同部位发生回溶而分裂,最终变成二隅体或八隅体形状。试验合金中尺寸较大的近似立方形的γ'相是在双时效前期析出的,此时充足的γ'相形成元素和足够的时间使其可以充分长大,当其尺寸长大到一定值后便由球形转变成了立方形。而大尺寸γ'相之间的小尺寸γ'相则是在双时效后期或冷却过程中形成的,它们因其周围基体不能在较短时间内提供足够的γ'相形成元素而不能充分长大,因而尺寸较小,仍保持球形。由于晶界和晶内碳化物均为含Nb、Ti的碳化物,这些碳化物的析出必然会使其周围基体中Nb、Ti的含量降低,又由于Nb、Ti是γ'相形成元素,它们的贫化必然会推迟γ'相的析出和长大,因而晶界和晶内碳化物周围的γ'相尺寸较小,呈球形[8]。由于标准热处理态试验合金中的γ'相都是在双时效过程中形成的,故均为二次γ'相[9]。566℃时效不同时间后试验合金中γ'强化相的形貌如图5所示。可以看出,时效后尺寸较小的球形二次γ'相的形状无明显改变;部分尺寸较大的立方形二次γ'相发生了分裂,但直至时效1000h,分裂过程也未完成,故在时效试样中未能观察到二隅体或八隅体的γ'相。对时效试样中各种二次γ'相的尺寸和体积分数进行统计,结果表明:与标准热处理态相比,时效试样中各种二次γ'相的平均尺寸和体积分数均变化不大,尺寸较大的近似立方形的γ'相的体积分数保持在22%左右。但是,当时效时间达500h后,合金中出现了尺寸更加细小(平均尺寸约为12.3nm)的球形三次γ'相,且随着时效时间的进一步延长,其平均尺寸和体积分数均逐渐增大,分别从时效500h后的12.3nm、0.8%增加到了时效1000h后的14.2nm、1.49%。此外,566℃时效1000h后,试验合金晶界和晶内碳化物的形状与尺寸均无明显变化。 2.2高温时效过程中GH4145合金力学性能的演变 对566℃时效不同时间后的试样进行布氏硬度测量,结果如图6所示。随着时效时间的延长,合金的硬度逐渐增加。这是由于时效500h后合金中析出了三次γ'强化相,且随着时效时间的进一步延长,三次γ'相的数量逐渐增多。当时效时间超过750h后,合金的硬度已超出电力行业标准DL/T439-2006《火力发电厂高温紧固件技术导则》中规定的上限值331HBW。因此,GH4145合金螺栓在使用过程中容易出现硬度超标的问题。对未时效和566℃时效500、1000h的试样进行室温和高温(566℃)拉伸试验,结果如图7所示。随着时效时间的延长,无论是室温还是高温拉伸,合金的强度指标(屈服强度、抗拉强度)均逐渐增加,而塑性指标(断后伸长率、断面收缩率)却略有下降。比较室温和高温拉伸试验结果可知,高温下合金的强度指标均低于室温;而塑性指标却高于室温或与室温相当。对未时效和566℃时效500、1000h的试样进行室温冲击试验,结果如表2所示。可以看出,随时效时间的延长,合金的冲击吸收功变化不大。 3结论 1)标准热处理态下试验合金由等轴晶组成,且晶内有孪晶和带状夹杂物存在。晶粒大小不太均匀,存在着尺寸相差较大的大、小两种晶粒。566℃下,随着时效时间的延长,时效初期合金的平均晶粒尺寸、较小和较大晶粒的平均尺寸均有所增大,而后趋于稳定,基本保持不变;2)标准热处理态下试验合金中存在着形状和尺寸不同的二次γ'相,弥散分布于晶内的近似立方形的γ'相尺寸较大,在这些大γ'相之间近似球形的γ'相尺寸较小,在晶界和晶内一次碳化物周围聚集分布的近似球形的γ'相尺寸最小。566℃下,随着时效时间的延长,部分尺寸较大的立方形二次γ'相发生了分裂;当时效时间超过500h后,合金中还析出了尺寸更加细小的球形三次γ'相,且随着时效时间的进一步延长,其平均尺寸和体积分数均逐渐增大;3)566℃下,随着时效时间的延长,试验合金的塑性指标略有下降,冲击吸收功变化不大,而硬度和强度逐渐增高,因此,GH4145合金螺栓在使用过程中容易出现硬度超标的问题。 作者:单位: 力学性能论文:回火温度对石油套管钢力学性能的影响 由于高密度油粘度大,所以抽采难度很大,一般采用热力开采。利用注入蒸汽的热量使高密度油温度升高,易于流动,便于开采。开采过程中,套管被固定在井筒中处于约束状态,不能自由膨胀和收缩,在注入高温高压蒸汽阶段套管由于受热膨胀和受约束而承受很大的压应力,停注采油时,由于降温收缩松弛而承受很大的拉应力,套管反复承受高的拉-压应力而极易损坏[1-3]。针对热采油开采的环境,国内外该类产品的开发思路大体一致,即通过合理的钢种成分设计,使得套管材料具有高温强度高、在工况温度下强度下降小、热稳定性能高、抗挤毁强度高的特点。国内已经开发的注蒸汽热采套管有TP90H、TP100H、TP110H、TP120H等,材质为Cr-Mo系钢[4-10]。虽然能够满足热采管的使用工况,但Mo的加入使Cr-Mo系钢种生产成本较高,因此,为降低成本,笔者提出以Mn替代Mo,即Cr-Mn钢,这种新型石油套管钢属P110钢级,按客户要求,其设计标准性能要求为:抗拉强度≥862MPa,屈服强度758~880MPa,伸长率≥20%,0℃下的纵向冲击性能≥48J,硬度要求≤HRC30。本文主要研究不同回火温度对该新型石油套管钢力学性能的影响,为该新型钢管在高密度原油开采中的推广应用提供可靠依据。 1实验材料及方法 采用连铸法生产铸坯,经穿孔、轧管、定径后,生产出规格为177.8mm×10.36mm的钢管,变形比为6.7。在箱式电阻炉中进行调质热处理实验,调质热处理工艺参数为:920℃淬火,保温60min后水冷,570~620℃回火,保温120min后水冷,具体调质热处理工艺参数如表1所示。采用CMT5305型微机控制电子万能试验机,根据GB/T228-2002标准进行室温拉伸试验,对热处理后的试料加工成规定尺寸的管状拉伸试样,每组试验做3个试样取平均值。用TH320型全洛氏硬度计测定热处理后试样表面硬度,压头为金刚石,载荷为150kg,取3次试验的平均值。采用ZOOM6045型显微镜观察试样的显微组织。采用300J冲击试验机对每组3个试样进行冲击试验,并采用EVOMA18型电子扫描显微镜观察试样的断口形貌。 2结果与分析 2.1回火温度对材料力学性能的影响 为了确定该新型石油套管钢的调质热处理工艺,对不同回火温度下材料的力学性能进行了研究。图1为不同回火温度下材料的抗拉强度和屈服强度。由图可知,随着回火温度的提高,材料的抗拉强度和屈服强度均降低,但基本能够达到设计标准性能要求(抗拉强度≥862MPa,屈服强度758~880MPa),仅当回火温度为620℃时,其强度值未达到设计标准性能要求。这是由于随着回火温度的升高,元素扩散速度加快,扩散越充分,伴随着马氏体的分解,残留奥氏体的转变,渗碳体的聚集长大以及铁素体的回复再结晶,使淬火导致的晶格畸变能越小,位错密度降低,从而使强度下降。图2为不同回火温度下材料的伸长率和硬度,其中箭头向左黑色实线表示该钢种设计的标准伸长率要求,即≥20%;箭头向右黑色虚线表示该钢种设计的标准硬度要求,即≤30HRC。由图可知,随着回火温度的提高,材料的伸长率呈上升趋势,而硬度随之下降,且当回火温度为570℃时,硬度超过标准硬度要求,当回火温度为620℃时,伸长率刚刚满足最低标准要求。这是因为随着回火温度的升高,马氏体转变越充分,通过元素的扩散,晶界的迁移,马氏体转变为回火索氏体,从而使材料的硬度下降,韧性提高,伸长率增大。采用冲击试验测定不同回火温度下各试样的冲击功表征材料的冲击韧性,图3为不同回火温度下分别进行3次冲击试验的冲击功柱状图,黑色实线表示该钢种设计标准冲击功要求,即≥48J。由图可知,冲击韧性总体变化趋势是随着回火温度的升高,冲击韧性增加,且当回火温度为570℃和580℃时,冲击功未达到标准要求。由图2可知,随着回火温度的升高,材料的韧性增加,因此相对应,材料的冲击功增加,冲击韧性增强。图4为调质处理(回火温度600℃)后材料进行冲击试验后的断口形貌。由于所配制的材质以Cr和Mn为主要合金元素,从元素构成方面看,材质具有严重的高温回火脆性。由于杂质元素在原奥氏体晶界上的聚集,隔断晶界的连贯性,导致回火后晶界强度降低,因而采用回火保温后水冷的方式。水冷的冷速较快,使杂质元素失去了向晶界扩散的动力而来不及聚集,因而获得的晶界表面较为纯净,结合强度高。由图4可知,试样断口韧窝面积大,脆性面积小,二次裂纹数量减少,表面发现少量夹杂物,如图4(b)所示,夹杂物的尺寸约为8μm。综上所述,该新型石油套管钢的调质热处理工艺为:淬火温度920℃,保温时间60min,水淬,然后在590~610℃回火,保温时间120min,回火保温后进行水冷。通过该调质工艺处理的试样其性能满足钢种设计标准要求。 2.2调质处理后材料的显微组织 图5为试样经调质处理后(淬火温度920℃,保温时间60min,水淬,然后在600℃回火,保温时间120min,回火保温后进行水冷)的显微组织。经过调质处理后,由于淬火时原奥氏体晶粒较为细小,回火后组织比较致密。原奥氏体晶粒轮廓下的马氏体组织在回火温度下,经过长时间的保温,发生碳元素的扩散,碳化物的析出,晶界的迁移,以及出现碳化物的聚集。因此,调质处理后试样的组织以细小铁素体为主,在铁素体基体上弥散分布着细粒状碳化物,形成回火索氏体[11-12],碳化物的弥散分布提高了铁素体基体的强度和韧性,使得回火组织具有优良的力学性能。 3结论 1)通过研究不同回火温度下试样的力学性能,较适宜的调质热处理工艺为:920℃保温60min水淬,590~610℃保温120min回火后水冷;2)经优化后的调质工艺处理后,钢种的各项力学性能指标为:抗拉强度882~916MPa,屈服强度798~813MPa,伸长率21%~22%,硬度26.2~27.8HRC,冲击功53~83J;3)调质后得到的组织为回火索氏体,即在铁素体基体上弥散分布着细粒状碳化物,碳化物的弥散分布提高了铁素体基体的强度和韧性,使得回火组织具有优良的力学性能。 作者:曹晶晶 李河宗 李阳 赵文武 单位:河北工程大学机电工程学院 力学性能论文:沥青防水卷材力学性能检测分析 建筑施工对建筑的防水性能有较高的要求,为了使防水施工取得更好的结果,应该选用合适的防水卷材。现在防水工程中常用的防水卷材有沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料等,这些防水卷材中沥青防水卷材使用范围最广。沥青防水卷材进行物理力学性检测可以对沥青防水材料的性能做出良好的反映。下面是对沥青防水卷材检测中的力学性能的检测分析。 1影响沥青防水卷材力学性能检测的因素 1.1仪器设备的影响 沥青防水卷次检验中会用到多种仪器设备,这些仪器设备会对检测的结果产生一定的影响。需要使用的仪器设备有拉力机、不透水仪、电热恒温箱等。沥青防水卷材检测中用到的拉力机的测量范围应该是0-1000N,如果拉力机的测量范围大于这个规定值,那么检测的精度就得不到保障。如果测量范围小于这个规定,测量程就满足不了实际要求。检测中使用的不透水仪对测量结果也有一定的影响,不透水仪在使用的过程中密封性应该保持良好,保证其可以长时间承受压力。在检测过程中如果不透水仪存在漏水的情况,那么其就不能保持在规定的压力内,从而影响到不透水仪的检测结果。电热恒温箱也是检测中的一个必备装置,电热恒温箱在使用过程中应该有热风循环装置,运用此装置来保证箱内温度的均衡,保证试件可以均匀受热,如果受力不均匀则会对最终检测结果造成影响。 1.2取样和制样的影响 取样和制样是沥青防水卷材料检测中的重要步骤,取样和制样过程中也极容易对检测结果造成影响。取样时应该选取尺寸、卷重、外观等均合格的产品中选出一卷,纵向上截取50cm,横向上截取250cm作为试验件[1]。选取试验品时要保证沥青防水卷材的表面没有孔洞、裂缝、麻面、露胎等情况,如果出现有这些情况会影响到最终检测的准确性。制样过程切取拉力试件时应该保证切口的垂直整齐,防止切口出现坡口的情况,坡口的情况一旦出现会使最终的检测结果或者偏高或者偏低。如果切口出现不整齐的情况,试件的边缘会出现不平滑的现象,会导致检测结果偏低。另外样品的卷头和边缘的材质在生产的过程中会出现疏松、不匀的现象,这样的情况会对沥青防水卷材的透水性、柔度和耐热性产生一定的影响。 1.3试验条件的影响 沥青防水卷材具有较好的感温性,在检测的过程中容易受到外部环境温度的影响,这也要求式样应该放在干燥的地方,温度保持稳定。一些试验显示在不同的温度下开展试验,沥青防水卷材的检测结果会出现差别,在纵向和横向上温度高的试样所能承受的拉力较小。另外在试验的过程中对试样进行不透水性试验时所采用的水应该是蒸馏水或者洁净的淡水。如果选用了含有较多杂质的水来做试验会导致水中所含的杂质与试件的覆盖层发生反应,使试件的抗渗透性有所下降,同时水中所含的杂质也会阻碍水的自由渗透,导致检测结果最终出现偏差。 2沥青防水卷材力学性能的检测 沥青防水卷材力学性能检测中延伸率的检测是一项重要内容,断裂延伸率可以把拉伸试验后试件完全断开作为断裂延伸率的判断指标,也可以把试件沥青层出现空洞、裂缝等时的伸长率作为断裂延伸率的判断标准。在测量的过程中对试件所处的状态要加以注意,有时试件断裂时所用的拉力不一定最大,当运用最大的拉力时试件也不一定断裂,因此试件测试必须在规定的状态下记行,防止测得的延伸率不准确。对沥青卷材做拉伸实验时断裂在夹具20mm内时试件就应该作废,应该重新取样进行试验。试件进行检测时试件会经常从夹具处断裂,这容易出现内部胎基整体滑移的现象。对于这种情况可以采用缠绕式夹具或者在卷材的两端处缠绕上胶布来增加夹具接触处的摩擦阻力,这样可以有效避免类似问题的产生。检测中一般不同种类的沥青防水卷材有着不同的检测标准,所以在检测的过程中就应该根据防水卷材的种类选好相应的标准。对于同一种卷材的试件而言,不同的规格型号,其物理力学性能的指标也不尽相同。这也要求检验人员在监测的过程中认真区分这些不同的卷材[2]。在很多情况下由于送检单位对卷材的种类了解不清楚,出现了将试样品种填错的情况,这就导致了在检测过程中检测标准运用错,导致最后检测结果出现了不准确的情况。沥青防水卷材进行拉力检测时加荷速度会影响到最终的测试值,如果加荷速度快,测试值则会偏高,反之,测试值就会偏低。因此拉伸速度应该保持在标准所规定的测试速度范围内。 3结语 沥青防水卷材作为防水工程的重要材料在防水工程中发挥了重要的作用。沥青防水卷材的力学性能的检测是对其总体性能的一个反映,应该采取切实措施保证力学性能检测的准确性。对于影响检测结果的因素要努力加以避免,采取正确的方式进行法检测,保证最终检测结果的准确。 作者:夏力哈尔·阿山哈孜 单位:新疆省伊犁州产品质量检验所 力学性能论文:退火温度对超细晶钢力学性能的影响 随着汽车工业的飞速发展,安全、能耗和环境问题越来越受到各国的关注。为了节约能源并且减少汽车尾气排放,先进高强度汽车用钢的开发是主要研究方向[1]。近年来,美国科罗拉多矿校JohnSpeer教授提出了一种新型热处理—Q&P工艺[2-5],成为高强度汽车用钢研究的热点。该工艺通过先奥氏体化退火再淬火至Ms~Mf温度得到一定量的马氏体和残留奥氏体,再在稍高于Ms温度控制C元素从马氏体向残留奥氏体配分,最后淬火得到富集C的残留奥氏体和马氏体的复相组织。由于残留奥氏体的相变诱发塑性(TRIP)效应故Q&P钢具有良好的综合力学性能。Q&P工艺的关键是通过设计合理的成分、制定合理的退火工艺来获得一定量并且具有合适稳定性的残留奥氏体[6]。Q&P工艺按退火温度分有完全奥氏体化Q&P工艺和两相区Q&P工艺,前者室温组织为残留奥氏体+马氏体,后者为铁素体+残留奥氏体+马氏体。本实验通过两相区Q&P退火工艺,在传统Q&P钢成分基础上添加适量Nb和Ni来提高其力学性能。Nb具有细化晶粒的作用[7],而Ni是强烈的稳定奥氏体元素[8],并且Mn钢热轧板室温组织马氏体含量较多,冷轧易出现边裂现象,另外Ni的固溶强化比Mn低,冷轧容易进行,同时添加Ni能改善钢的耐蚀性,故采用少量Ni取代部分Mn。本文模拟连续退火工艺对实验钢在不同退火温度下的显微组织和力学性能进行了对比和研究。 1实验材料与方法 实验用钢采用50kg真空感应炉熔炼,化学成分如表1所示。采用Thermo-Calc软件进行热力学计算实验钢的相变点,其Ac1、Ac3、Ms点温度分别为650、726和170℃。实验钢浇铸成锭并锻造成100mm×60mm×40mm的锻坯,锻坯经1200℃保温1h后热轧,开轧温度1150℃,经五道次轧制,终轧温度为870℃,卷取温度为660℃。热轧板经酸洗除磷后冷轧,冷轧压下率为50%,得到厚度为1.5mm的冷轧板。Q&P热处理工艺示意图如图1所示。先将实验钢在两相区奥氏体化退火,然后淬火至160℃,接着在400℃进行配分处理,最后淬火至室温。连续退火工艺在ULVACCCT-AY-Ⅱ型板材退火模拟试验机上进行,退火温度分别为650、670、690和710℃。根据国标GB/T228.1-2010,将热处理后的钢加工成50mm标距的标准拉伸试样,并在室温下进行拉伸试验,对每种状态的拉伸试样进行两次拉伸测试,性能指标取其平均值。退火后钢板的金相试样经机械抛光和4%硝酸酒精侵蚀后,在ZEISSAX10光学显微镜(OM)和QuantaFEG450热场发射环境扫描电镜(SEM)下观察其显微组织形貌和各相的形态分布。EBSD技术用于决定残留奥氏体相分布,高分辨率EBSD图片在步长为50nm放大倍数为10000×条件下获得,并用HKLChannel5软件进行数据处理。 2实验结果及讨论 2.1退火温度对组织的影响 实验钢经两相区Q&P工艺之后的显微组织如图2所示。其显微组织由块状铁素体+残留奥氏体/马氏体混合组织组成。其中,白色组织为铁素体,深色组织为块状残留奥氏体/马氏体。从图中可以看出,晶粒尺寸达到了亚微米级别,光学显微镜的分辨尺度下很难辨认组织的细节与状态。随着退火温度的升高,白色区域逐渐减少,深色区域逐渐增多。图3为实验钢Q&P处理后的SEM照片。经历两相区退火后,从图中可以看出,深色块状下凹区域为铁素体,细小的碳化物弥散分布在铁素体基体上,白色块状为马氏体或残留奥氏体。在650℃退火时,由于刚到Ac1温度,马氏体/残留奥氏体组织很少,组织中存在大块的冷轧变形的未再结晶区和弥散的未溶碳化物颗粒;高于Ac1退火时,随退火温度升高,未再结晶区和碳化物逐渐减少,马氏体/残留奥氏体逐渐增加。当退火温度为670℃时,形变基体的再结晶程度增加,同时有块状马氏体/残留奥氏体组织增多,说明退火温度已经处于两相区的温度范围;当退火温度为690℃时,超细化的马氏体/残留奥氏体弥散的分布在基本再结晶的基体上,同时未溶解的渗碳体已经很少;当实验钢在710℃退火时,基体中基本不存在碳化物。 2.2退火温度对力学性能的影响 图4为不同退火温度下实验钢工程应力应变曲线。实验钢在弹性变形结束后,出现了不同的加工硬化现象,当退火温度为650℃以及670℃时,实验钢拉伸曲线的塑性变形阶段呈现出双曲的特征,即曲线在塑性变形的初期即开始出现局部变形,拉伸曲线逐渐下降,随后又产生一定的加工硬化,拉伸曲线逐渐上升,直至断裂;当退火温度为690℃时,应力应变曲线出现了吕德斯类型台阶,这与局部应变有关,应变局部存在于狭窄的变形带中[11],当应变约为0.09时,由于应变积累到一定程度,残留奥氏体发生马氏体转变产生加工硬化出现了第一个台阶,当应变积累达到约0.23时,实验钢发生失稳断裂。当退火温度达到710℃时,出现了明显的加工硬化现象,这主要是因为710℃时钢中残留奥氏体含量较多,残留奥氏体相变产生TRIP增塑效应的结果,之后应力应变曲线呈锯齿状,这称为PLC效应,直至失稳断裂。退火温度为650、670和690℃时,随温度升高,断后伸长率逐渐升高,抗拉强度和屈服强度逐渐降低,这是因为随退火温度升高铁素体回复再结晶程度增大,且渗碳体逐渐减少。图5不同退火温度Q&P钢的力学性能Fig.5MechanicalpropertiesofthesteeltreatedbyQ&Pprocessatdifferentannealingtemperatures图5是实验钢不同退火温度条件下力学性能对比。从图看出,随退火温度升高,抗拉强度有下降的趋势,但变化幅度不大,而断后伸长率呈现先上升后下降的趋势,且在690℃达到最大,峰值为23.5%。由图中可知,退火温度为690℃时,强度和塑性达到最佳结合,强塑积最大,达到28GPa•%。 2.3残留奥氏体的XRD测量结果 采用X射线衍射技术对不同退火温度处理后样品中残留奥氏体含量进行了测定。不同温度下的XRD谱如图6所示。由图中可见,退火温度为650℃时,几乎没有残留奥氏体峰,随退火温度升高,残留奥氏体相对衍射强度逐渐增大且(200)γ和(211)γ峰基本以相同比例增加而铁素体峰却逐渐较弱。这主要是因为退火温度升高,两相区得到的残余奥氏体增多,在随后的淬火和配分中,C配分稳定的奥氏体含量大于奥氏体分解或相变的量。留奥氏体体积分数逐渐升高。退火温度为650℃时,奥氏体中碳含量最大,这主要是因为此时残留奥氏体含量较少,因此TRIP效应不明显导致塑性较差,说明此时残留奥氏体体积分数是影响塑性的主要因素。退火温度在650℃以上时,残留奥氏体碳含量先升高后降低,在690℃时达到最大,这和图5断后伸长率表征结果趋势一致,说明当退火温度在Ac1以上时,残留奥氏体中碳含量是影响塑性的主要因素。 3残留奥氏体增塑效应分析 残留奥氏体在Q&P钢中至关重要,其体积分数、化学成分、尺寸、形貌、以及位置都是影响残留奥氏体稳定性的因素。残留奥氏体对塑性有3个效应,一个是TRIP效应,另一个是阻碍微裂纹扩展(BMP)效应,最后是残留奥氏体吸收位错(DARA)效应[12]。图8是通过HKLChannel5数据处理软件得到的FCC相和BCC相分布结果。图中灰色和黑色是由于位错密度等缺陷导致的衬度不同所致,其中灰色为铁素体,黑色为位错密度高马氏体,蓝色块状为残留奥氏体,绿色线条代表2°~15°晶界,一般认为是亚晶界,黑色线条为>15°晶界,一般认为晶界。从图中可以看出,随着退火温度的升高,残留奥氏体的比例逐渐增高,到710℃时,达到最大,这是由于随退火温度升高,退火时两相区奥氏体含量逐渐升高,相当一部分被保留在室温成为残留奥氏体。但是由于710℃时,残留奥氏体块较大且分布不均匀,导致残留奥氏体稳定性下降,因此此温度下塑性较差。而690℃时,残留奥氏体尺寸相近且均匀弥散分布于铁素体基体上,由图7可知,此时奥氏体碳含量也相对较高,因此,残留奥氏体也相对稳定,塑性最好。 4结论 1)实验钢在传统C-Si-Mn钢成分基础上,添加适量Nb和Ni,得到了亚微米级别的晶粒尺寸,并且在室温获得了大量稳定存在的残留奥氏体;2)采用两相区Q&P工艺处理,得到了块状铁素体+块状马氏体+残留奥氏体组织。基体为铁素体,随着退火温度增加,残留奥氏体含量逐渐增多,且残留奥氏体晶粒逐渐增大;3)不同退火温度下实验钢表现出不同的力学性能,在690℃退火时,得到最佳的力学性能。其强度为1195MPa,断后伸长率为23.5%,强塑积达到28GPa•%。 作者:苗丹阳 唐荻 赵征志 丁然 单位:北京科技大学冶金工程研究院 力学性能论文:热处理对微晶玻璃力学性能的影响 过去的几十年我国工业迅速发展的同时,增大了对矿产资源的需求量。而矿产资源开采及选别过程中产生了诸如煤矸石、铁尾矿类大量的工业危险固体废弃物[1],大量废弃物的堆存带来的诸如土壤、空气和水体污染等一系列的问题。长期以来我国的一次能源消耗中70%来自煤炭。大量的煤炭开采、选别过程中产生了占原煤产量10%~15%煤矸石[2],大多数的煤矸石被露天堆放在陆地上,2014年统计数据表明,我国煤矸石的堆存量已经达到50亿吨,占地约1.2万公顷[3-4]。而钢铁行业发展中产生的铁尾矿在工业固体废弃物中的比例也越来越大,来自金属矿山的尾矿堆存超过120亿吨,铁尾矿占到了其中的1/3[5-6]。我国煤矸石和铁尾矿的堆存总量接近100亿吨,已经成为一个紧迫的环境问题,因此对它们进行资源化利用是相当必要的。国内外许多研究机构、生产企业对煤矸石和铁尾矿的资源化利用进行了研究与报道,可大多数研究、应用集中在制备传统的低附加值建筑材料如水泥[7]、砖[8]。微晶玻璃具有高耐磨性、耐腐蚀强和机械性能高的细粒度多晶材料[9-10],被广泛的关注和应用。通常煤矸石和铁尾矿的矿物组成为长石和石英[11-12],主要化学成分为Fe、Al、Si等,以及其它的Na、Ti等次要与元素,这些矿物和化学元素是制备微晶玻璃所必需的条件。同时,煤矸石和铁尾矿组分中SiO2含量可以达到70%,相比较粉煤灰、高岭土和红柱石等工业废料和矿物质,可以成为低成本的硅源生产微晶玻璃。本文采用熔融法浇铸制备微晶玻璃,同时分析微晶玻璃的结晶行为、微观结构和性能,为研究煤矸石和铁尾矿制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃提供理论依据和技术基础。 1实验原料与方法 1.1实验原料 实验选用房山煤矸石(煅烧后)和山西灵丘铁矿尾矿,其化学成分列于表1。由表1可知,煤矸石、铁尾矿原料中SiO2及Al2O3组分总计为79.35%和62.40%,原料中含有的TiO2,为微晶玻璃晶体成核提供了条件。煤矸石煅烧后其矿物成分以石英和钙长石为主,伴有少量白云母、赤铁矿,铁尾矿的矿物成分以石英为主,伴有角闪石、斜长石等。为改善微晶玻璃使用性能和工艺性能,在煤矸石和铁尾矿主要原料的基础上,加入化学分析纯二氧化硅与氧化铝纯作为成分调整剂,NaNO3与Sb2O3化学分析纯作为澄清剂加入,调质后的基础玻璃的化学成分见表1。 1.2实验方法 1.2.1材料的预处理原状煤矸石经预先破碎至-2mm后烘干至含水率在1%以下,用装料量为5kg质量级配为钢球60kg、钢锻40kg的SM500mm×500mm试验用球磨机粉磨,控制磨后细度为0.08mm方孔筛筛余10%以下,用CD-1400X型马弗炉经750℃煅烧3h去除原料有机杂质。1.2.2微晶玻璃的制备实验将一定配比的原料与成分调节剂、澄清剂等原料置于刚玉坩埚,而后置入CD-1700X型马弗炉,在1500℃下充分融化、澄清,保温180min。将均一的熔浆体浇铸成12cm×12cm×4cm的正方体大块并迅速放入650℃的晶化炉保温2h,以1℃/min降至室温以消除玻璃内应力。在马弗炉内升温至1450℃,并保温4h充分澄清、均化。将均一的熔浆体浇铸成12cm×12cm×4cm的正方体大块并迅速放入650℃的晶化炉保温5h,以1℃/min降至室温以消除玻璃内应力。将上述玻璃大块切磨成6mm×10mm×40mm长条试块。分别置于不同的核化温度(680、720、760、800)℃和核化时间3h、晶化温度(920、960、1000、1040)℃和晶化时间1h条件下,进行强度测试。实验所用的强度测试方法按照GB/T6569-2006《精细陶瓷弯曲强度试验方法》进行。DSC分析采用差热分析仪(STA409C/CDNetzschGertebauGmbH,selb);XRD分析仪为M21X超大功率X射线衍射仪,额定管电压20~60kV,最大额定电流500mA;SEM分析所用仪器为聚焦离子束场发射扫描电子显微镜。 2结果与讨论 2.1热分析与组成 差示扫描量热法(DSC)能够精确的测定物质与热量有关的物理化学反应,为微晶玻璃的核化和晶化温度的确定提供了重要依据[13]。将1500℃熔融的煤矸石铁尾矿微晶玻璃浆体急冷水淬,制备成水淬渣,经过烘干、破碎、研磨至74μm基础玻璃粉末进行DSC分析。图1为煤矸石铁尾矿基础玻璃的热分析曲线,从图1中可见DSC曲线上有2处明显的与热相关的反应:即745℃的吸热反应和917℃的放热反应。745℃的吸热峰是转变温度,不是核化吸热,而是在热处理中基础玻璃粉末吸热发生软化变形后微观结构重排引起的。实际上,玻璃转变温度为700~800℃温度区间。为了讨论微晶玻璃制备中核化温度的影响,选择核化温度为680、720、740和760℃。917℃处尖锐的放热峰,为玻璃的析晶放热反应,为了讨论微晶玻璃制备中晶化温度的影响,选择晶化温度为900、940、980和1020℃。 2.2核化温度对微晶玻璃结构和性能的影响 玻璃的主晶相的种类和数量被原料成分控制,而玻璃的结构和性能受热处理工艺制度影响[14]。为了优化玻璃的热处理温度,将微晶玻璃在680、720、740和760℃下核化3h,所得的不同核化温度微晶玻璃X射线衍射结果如图2所示。图2曲线(1)中经核化后的微晶玻璃试样,在2θ=26.48°、29.66°与43.22°处显示有晶体小峰,其主晶相为普通辉石(Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6),说明玻璃试样中已经有部分晶核的形成。此外,由于XRD谱中含有数目众多的毛刺小峰,说明微晶玻璃中含有一定数量的玻璃相。曲线(2)~(4)中,玻璃试样经720、760和800℃核化保温3h后,微晶玻璃试样析出晶相种类均为普通辉石,但是随温度从720℃升高到800℃,衍射峰呈现逐渐增强趋势,说明析出的普通辉石晶相数量有变化,曲线(4)中经800℃的核化处理后的微晶玻璃试样,其主晶相衍射峰最强。图3为微晶玻璃经1%HF溶液腐蚀、清洗、干燥并喷碳处理,经用扫描电子显微镜对核化后(680、720、740、760℃)保温2h的4组样品进行了SEM和EDS分析图。从图3的SEM中可以观察到微球状颗粒析出,且随着核化温度的升高,微球状颗粒的分布越来越均匀,致密度也相应的提高。从图3(a)中可以看出,核化温度为680℃时开始出现微晶玻璃的单粒状晶体,也出现了几个粒径较大的球状晶粒,晶粒尺寸约为200nm,其中还存在少数晶粒为30~40nm不等的小晶粒,这些微晶粒的出现,预示着试样结晶的开始。对粒状晶体1进行EDS半定量分析,并结合图2的XRD分析可知,该晶体为普通辉石。图3(b)中经720℃核化处理后,微晶玻璃的晶粒开始变小而且均匀化,晶粒尺寸为30~100nm,视域中可见个别形貌清晰的晶粒凝聚的现象,图中左上角的团簇由若干个30~40nm晶粒凝聚而成约100nm微晶粒,同时在右下角区域可见粒径在100nm以下的微球粒。经760℃核化后的微晶玻璃中出现纳米级别的微晶粒数量增多,遍布于整个视域中,晶粒大小更加均匀,晶粒尺寸为50~100nm,图中可见个别粒径较大的晶粒,由若干个30~40nm晶粒团簇凝聚而成,其粒径约200nm。800℃核化后的SEM图3(d)中,可以观察到晶粒比较典型的凝聚成团的现象,晶粒呈现大量凝聚,纳米级的晶粒边界开始消失[14]。由于弯曲强度离散性小,准确可靠,而且试样容易制备,因而弯曲强度作为考察微晶玻璃强度的主要指标之一[15]。将经过核化保温的4组微晶玻璃试样,以5℃•min-1升温速率匀速升温至900℃后,晶化保温1h,分析核化温度对弯曲强度的影响。经过测得的数据,得到不同的核化温度对微晶玻璃弯曲强度影响的关系图4。从图4中可以看出,在晶化温度为900℃保温1h条件下,试样的弯曲强度呈现为随着核化温度的升高,核化温度为760℃的微晶玻璃试样强度最大,达到204.32MPa。随着核化温度的进一步提高,微晶玻璃的弯曲强度减小,当核化温度达到800℃时,微晶玻璃试样弯曲强度下降到156.47MPa。结合图3可知,随着核化温度的升高,微晶玻璃的晶粒数量呈增大趋势,致密度提高,且晶粒分布越来越均匀,虽然有大量细小均匀的晶粒产生,但微晶玻璃内仍有大量连续的玻璃体存在(由图2可知),微晶玻璃材料的破坏通常是沿着晶界玻璃体进行的,由于基体内玻璃体的存在断裂强度较大,所以微晶玻璃的弯曲强度较低[16]。760℃核化处理后,微晶玻璃基体内晶粒明显增多,其内部玻璃体减少,玻璃体的连续被打破,晶粒间分布均匀致密,此时微晶玻璃有最大的弯曲强度值。而800℃核化后,微晶玻璃内部的微观组织出现缺陷,这可嫩由于过高的核化温度使得晶粒凝聚、重熔导致微晶玻璃内部过大的组织应力而出现微裂纹,从而使微晶玻璃的弯曲强度下降[16]。 2.3晶化温度对微晶玻璃结构和性能的影响 为了确定微晶玻璃优化的热处理温度,将基础玻璃试样在760℃下核化3h,然后在900、940、980和1020℃晶化处理1h,所得微晶玻璃试样的X射线衍射结果如图5所示。由不同的晶化温度得到的XRD可以看出,在900、940、980和1020℃晶化温度下得到的主晶相为普通辉石(Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6)。在2θ角等于30°和35°时,XRD曲线中有非晶相引起的比较平缓馒头峰,这说明微晶玻璃试样中不仅存在普通辉石的晶态结构,同时也有未完全结晶的非晶成分,馒头峰整体比较平缓,说明晶化处理后的微晶玻璃析晶情况良好。随着晶化温度从900℃升高到1020℃,主晶相普通辉石的衍射峰呈现逐渐增强趋势,曲线(3)中微晶玻璃试样在980℃的晶化处理后,主晶相衍射峰最强,当晶化处理温度升高到1020℃时,曲线(4)中的晶体衍射峰减弱。图6为经900、940、980和1020℃晶化处理后的微晶玻璃试样的SEM图。试样经过核化后,通过晶化处理能够使数目众多的晶核形成。经过900℃晶化处理的图6(a)中,有大量形貌接近于圆形形态的晶粒生成,一些晶粒尺寸30~50nm的晶粒团聚在一起,排列紧密,同时视域中左上角还存在一些尺寸约100nm的晶粒,晶体排列相对疏松。随着晶化温度的升高,940℃晶化处理的图片6(b)中可以观察到晶粒比较典型的凝聚成团的现象,大量尺寸约100nm的晶粒之间排列紧密,晶粒间的边界相对于图6(a)晶粒尺寸增大,其形状更趋向规则化且结构致密。这对提高微晶玻璃的物化性能有利,是比较理想的晶化处理结果。与图6(b)相比较,图6(c)中尺寸约100nm的晶粒间相互接触,但晶粒边界清晰可见,图中区域出现两块大的晶粒凝聚,晶粒间的边界开始消失。在图6(d)中,试样随着温度的升高的延长,在整个空间内出现了晶粒的大量凝聚,在团簇体中的某些区域,已经观察不到纳米晶粒的边界,部分晶粒已发生重熔。图7为晶化后的微晶玻璃试样与弯曲强度的关系。可以看出,随着晶化温度的升高,弯曲强度值呈现先增大而后降低的趋势,在980℃时弯曲强度的最大值达到236.63MPa。当晶化温度为1020℃时,弯曲强度下降到199.27MPa。微晶玻璃的力学性质不仅受晶体粒晶(材料构成)的影响,还受到的气孔、裂纹、微应力,玻璃相和自身空隙等的大小、分布、形状和分布状态等因素影响。如将这些影响因素,可以认为,微晶玻璃的粒晶越小,成核密度越大,则强度越高。结合图6可知,随着晶化温度的升高,微晶玻璃试样形成晶粒数量逐渐增多,晶体含量增加,且晶粒分布越来越均匀,致密度提高。在980℃晶化处理后,微晶玻璃基体内产生了大量细小均匀的晶粒,整体析晶状况良好,此时微晶玻璃有最大的弯曲强度值。而1020℃晶化后,微晶玻璃内部的微观组织出现缺陷,发生了晶粒回收的重熔现象,导致晶体内部结构产生了缺陷,试样的弯曲强度反而降低。 3结论 1)利用煤矸石和铁尾矿为主要原料,可以制备具有优异机械强度的CaO-MgO-Al2O3-SiO2体系微晶玻璃,其主晶相为普通辉石(Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6);2)通过热处理制度对微晶玻璃结构和性能的研究可知,煤矸石铁尾矿在最佳热处理制度为:760℃核化3h,晶化温度980℃,保温1h的条件下,可制备抗弯强度为236.63MPa的微晶玻璃;3)随热处理温度升高,煤矸石铁尾矿微晶玻璃主晶相的种类没有改变,但其衍射峰呈现先增强后减小的趋势。同时,微晶玻璃的弯曲强度会提高,但热处理温度过高内部就会出现晶粒凝聚、重熔导致微晶玻璃内部过大的组织应力而出现微裂纹,从而使微晶玻璃的弯曲强度下降。 作者:王长龙 梁宝瑞 郑永超 刘世昌 杨建 单位:北京科技大学土木与环境工程学院工业典型污染物资源化处理北京市重点实验室 河北工程大学土木工程学院 清华大学材料科学与工程学院先进材料教育部 力学性能论文:水滑石对EVA阻燃及力学性能的影响 乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)具有良好的耐冲性和耐应力开裂性,在较宽温度范围内有良好的柔韧性,在日常生活中应用相当广泛,但其氧指数仅为19,极易燃烧,且燃烧产物含有一氧化碳,所以对其进行阻燃研究一直是个热门课题[1-3]。目前我国常用的阻燃剂有卤系阻燃剂和无机阻燃剂,由于卤系阻燃剂燃烧时会释放大量烟雾和有毒气体,目前已逐渐被限制使用。无机系阻燃剂具有安全性好、无毒、对环境影响小、应用面广且原料丰富等优点,在市场上所占份额日益增加[4]。氢氧化铝与氢氧化镁是无机系阻燃剂中用量最大的两种[5],Mg(OH)2是一种添加型高抑烟阻燃剂,具有很好的抑烟效果,但其在有机材料中的分散性和相容性较差,无法直接用作阻燃剂[6];而铝化合物阻燃剂必须经过大量的填充,才能起到阻燃效果,从而影响了材料的力学性能[4]。水滑石是一种层柱状双金属氢氧化物(简称LDHs),既兼具了Mg(OH)2和Al(OH)3的优点,又客服了各自的不足[7]。LDHs层间含有CO32-和结晶水,层板上有大量羟基,添加到聚合物中的镁铝水滑石阻燃剂受热分解时,放出的二氧化碳和水能稀释可燃气体浓度并隔绝氧气的进一步侵入,从而减弱火势,达到阻燃的目的[8]。而分解产生的MgO和Al2O3可形成隔热层;同时受热分解时吸收大量的热量,降低燃烧体系的温度。由此可见,LDHs具有阻燃、消烟、填充等多种功能,是一种发展前途广阔的阻燃剂新品种[9]。本文主要通过微波晶化法合成含有不同层间阴离子插层组装的锰镁铝水滑石,与EVA混合制备水滑石含量分别为5%和20%的复合材料,并对复合材料进行阻燃性能和力学性能的测定。 1实验部分 1.1微波晶化插层法制备锰镁铝水滑石 称取5.8g硬脂酸于加入100mL蒸馏水的四口瓶中,在70℃、氮气保护条件下溶解。待完全溶解后,用10mL1.0mol•L-1的Al(NO3)3,39.5mL1.0mol•L-1的Mg(NO3)2及1.0mL0.5mol•L-1的Mn(NO3)2的混合溶液进行滴定,控制滴定速率,使其约1h完成,最后用1.2mol•L-1的NaOH溶液调节pH值为7~8。在70℃下晶化1.5h。最后,将反应浆液倒入干净的大烧杯中,在微波炉中微波30min。微波后的浆液经洗涤,抽滤,干燥,粉碎及过筛之后获得硬脂酸插层的锰镁铝水滑石粉末。采用同样的方法获得硼酸、十二烷基硫酸钠及碳酸根插层的锰镁铝水滑石粉末。其中,碳酸根插层时用Na2CO3和NaOH的混合碱液代替NaOH溶液进行滴定,无需进行氮气保护。采用混合阴离子溶液进行插层的时候,方法与上面相似。将5.8g硬脂酸、6.0g硼酸、6.0g十二烷基硫酸钠一起溶于蒸馏水中,分别用1.2mol•L-1的NaOH溶液和混合碱液进行滴定,以下步骤与上面方法相同。分别获得混合阴离子插层不含CO32-锰镁铝水滑石粉末和混合阴离子插层含CO32-的锰镁铝水滑石粉末。以上晶化法合成的碳酸根插层锰镁铝水滑石,硼酸根插层锰镁铝水滑石,硬脂酸插层锰镁铝水滑石,十二烷基硫酸根插层锰镁铝水滑石,硼酸根、十二烷基硫酸根、硬脂酸根混合插层锰镁铝水滑石,硼酸根、十二烷基硫酸根、硬脂酸根、碳酸根混合插层锰镁铝水滑石,本文分别简写为:LDHC、LDHB、LDHC18、LDHC12、LDHM3、LDHM4。 1.2改性水滑石与EVA制备复合材料 本实验采用转矩测量仪混料,设定温度为150℃,转速60r•min-1,将各种阴离子插层锰镁铝水滑石样品按5%、20%的比例添加到EVA28中,混合后加入到转矩测量仪,混合时间为10min。出料后立即压板,防止产生过多气泡,影响测定结果,取出后压片,热压温度为135℃,热压时间为2min,压力10MPa;之后再冷压,阻燃系数测定板厚为3mm,力学性能测定板厚为1mm,压板后用模具切割出各种尺寸的样条,供性能测试。 1.3FT-IR测定 FT-IR分析技术已广泛应用于获取水滑石层间阴离子、结晶水及层中晶格氧振动及杂质的有关信息。实验所用仪器为美国生产的Avatar360型FT-IR红外分光光度计,测定波数范围为400~4000cm-1。 1.4XRD测定 实验所用仪器为日本理学生产的D/MAX2200VPC型X射线衍射仪,Cu_Kα辐射源,辐射源,管电压40kV,管电流30mA。 1.5氧指数测定 实验所用仪器为江宁县分析仪器厂生产的JF-3型氧指数测定仪。参照GB/T2406-1993的方法测定氧指数,氧指数样条尺寸:长120mm,宽6.5mm,厚3.0mm。根据实验需要设定氧气瓶、氮气瓶气压为0.4MPa,根据实验需要设定氧气、氮气的流量,待各部分气压气流稳定后将标记好长度的样品放入燃烧池,点燃,记录时间,不断调整氧气氮气的百分比,使得样品燃烧的时间恰好为3min,记录氧气百分比。 1.6力学性能测定 此性能测试采用微机控制电子万能试验机,仪器设定为大变形非金属测定,试样速度为50mm•min-1,标距25mm,将样品装入仪器,上下固定牢靠,测定结束后,保存测量结果,调出数据。 2结果与讨论 2.1FT-IR分析 由图1可以看出,产物均在3460cm-1附近出现层中-OH的氢氧键伸缩振动峰[10],这是由于水滑石层间含有大量的羟基。由于样品表面吸附和层间空隙插入了一定数量的H2O,因此,在1634cm-1附近出现结晶水的-OH的弯曲振动峰。从红外谱图可以看出LDHC表面吸附或晶格层间插入的水分子含量最多。波数1562cm-1处为硬脂酸的C=O键不对称伸缩振动峰,波数为1236cm-1出现的吸收峰均为十二烷基硫酸根离子的S=O伸缩振动峰,1365cm-1的吸收峰属于碳酸根中C-O的面内弯曲振动特征峰。从红外谱图(a)分析可知,本实验成功地将碳酸根插层到锰镁铝水滑石。从红外谱图(d)分析可知,本实验成功地将硬脂酸根插层到锰镁铝水滑石。在(e)谱图中的波数1090cm-1、1038cm-1附近的吸收峰为SO42-的特征吸收峰[11],由此可知,本实验成功的将十二烷基硫酸根插层的锰镁铝水滑石。在(f)谱图中的波数1012cm-1、850cm-1处的吸收对应B-O键的伸缩振动[12],由此可知,本实验成功地将硼酸根插层到锰镁铝水滑石。在谱图(b)、(c)中,既含有波数1090cm-1、1038cm-1附近SO42-的特征吸收峰,又含有波数为1562cm-1C=O键不对称伸缩振动峰。所以,可以认为在混合组装插层时,成功地将十二烷基硫酸根和硬脂酸根同时插层到锰镁铝水滑石。 2.2XRD分析 由图2可看出,六种插层组装的水滑石均表现出反映水滑石的层状结构(003)、(006)和(012)晶面的特征衍射峰和反映层板结构的(110)晶面的特征衍射峰[13],说明均成功合成出了锰镁铝水滑石;此外,相比于谱图2(a),其他谱图的(006)晶面衍射峰位置向小角度偏移,而(110)晶面附近的衍射峰位置没有发生变化,说明不同阴离子插层进入层间后,引起了层间距的变化,并没有影响水滑石层板结构。2(d)和2(e)的(003)衍射峰不明显,说明无机相的长程有序结构被破坏,LDH片层被剥离分散形成层离型结构[14]。从图2还可看出碳酸根插层锰镁铝水滑石(LDHC)基线低且平稳,衍射峰峰型窄而尖且无其他杂质峰,表明晶面生长的有序程度最高,结晶度好,晶相单一。 2.3阻燃性能分析 极限氧指数(LOI)是指在规定条件下,试样在氧、氮混合气流中,维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度,以氧所占的体积百分数表示。LOI的大小表示了材料相对的燃烧难易程度。从表1可以看出,六种类水滑石/EVA复合材料的氧指数较纯EVA28都有一定程度的提升,5%LDHB掺杂后提升最低为0.7%,而掺杂20%LDHC后EVA的阻燃性能提升最高,达到6.5%,说明各种阻燃剂对EVA均有阻燃作用。类水滑石受热分解时,由于吸热,会降低EVA表面温度,释放出的水蒸气能稀释可燃气体浓度;同时,由于类水滑石特殊的层状结构赋予其较大的比表面积,可以吸附EVA燃烧过程产生的微粒和有害气体,从而起到消烟作用;分解产生的氧化镁、氧化铝、氧化锌等残余物形成隔热层,并隔绝空气中的氧气,从而起到阻燃作用。除了LDHC12-EVA复合材料外,其他复合材料是均随着水滑石含量的增大而呈增大的趋势,LDHC12-EVA复合材料随着水滑石含量的增大而呈减小的趋势,原因是由于层间插入的十二烷基硫酸根中含有大量碳氢硫,起到了助燃的效果。含量为20%的LDHC-EVA极限氧指数最高,是由于其含有的水分子数量最多,吸热释放的结晶水最多。 2.4力学性能分析 实验所用仪器为深圳市瑞格尔仪器有限公司生产的微机控制电子万能试验机,拉伸速率为50mm/min,间距为25mm。从表2可以看出,复合材料的断裂拉伸强度较纯EVA28均有所提升,掺杂5%LDHC后EVA断裂拉伸强度最高提升12.14MPa,掺杂20%LDHM3后EVA的提升幅度最小,为0.64MPa,掺杂5%LDHC12后EVA的断裂伸长率提高282.1%;随着水滑石含量的升高,复合材料的力学性能有所下降,这主要是由于添加量较高时水滑石在EVA基体中分散性较差,影响了EVA分子之间的结合力,从而对其力学性能产生不利影响;添加量为20%时,LDHM4-EVA的断裂伸长率最小为933.3%,较EVA28下降6.3%,下降幅度较小,可能是因为结晶度增加,对拉伸强度有好处,但结晶程度太高,则会导致断裂伸长率的降低。各类复合材料在提高阻燃效率的同时,它们的机械性能并没有出现明显下降的趋势,所以可以作为良好的阻燃剂。 3结论 1)通过傅立叶红外光谱分析可证明,该实验成功地将硬脂酸、十二烷基硫酸根、硼酸根插层到水滑石层间。同时,LDHM3和LDHM4的谱图相似,基本相同,并没有因为碳酸根的加入有明显变化,所以可以得出结论:硬脂酸、十二烷基硫酸根对水滑石的的插层能力比碳酸根更强。2)XRD谱图分析可表明,插层的水滑石的特征衍射峰与碳酸根型水滑石相比发生明显的小角度偏移,说明硬脂酸、十二烷基硫酸根、硼酸根等阴离子成功的插层到水滑石层间。3)氧指数分析可看出,六种类水滑石/EVA复合材料的氧指数较纯EVA28都有一定程度的提升,掺杂20%LDHC后EVA的阻燃性能提升6.5%,阻燃效果明显。除了LDHC12-EVA复合材料外,其他复合材料的氧指数分别随着水滑石添加量的加大而呈增大的趋势,但是增幅较小。LDHC12-EVA复合材料随着水滑石添加量的加大而呈减小,原因可能是层间插入的十二烷基硫酸根是有机离子,起到了助燃的效果。4)力学性能测试数据分析表明,水滑石的添加量对复合材料的力学性能有一定影响,掺杂5%LDHC后EVA断裂拉伸强度提升12.14MPa,断裂伸长率较EVA28也提高147.3%,而即使掺杂量达到20%,EVA的力学性能也没有受到显著影响,所以相比容易影响材料力学性能的Mg(OH)2和Al(OH)3而言,锰镁铝水滑石可作为良好的阻燃剂。 作者:张晓璐 丁彤 王丽丽 马智 单位:天津大学化工学院 东北林业大学理学院 力学性能论文:微观组织对力学性能的影响 热机械加工工艺在工业部件制造中有着及其重要的作用,其不仅可用来获得预期的加工工件形状,还可得到预期的材料微观结构及织构演变。相比其他强化机制,晶粒细化是唯一一种可以同时提高材料强度和韧性的机制。因此,细化晶粒成为热机械加工工艺的重要研究目的。细化晶粒有很多优点,包括:(1)避免添加贵重的合金元素,从而减少成本,促进再循环;(2)无需额外的固溶时效热处理工艺来提高强度,从而降低了制作消耗;(3)提高了金属的可焊性;(4)为二次加工提供适当温度下的高应变速率超塑性[1-2]。大塑性变形被认为是制备超细晶化材料的重要工艺,因此对大塑性变形制备高性能的金属和合金的工艺参数和流程路线进行了大量的研究,等径角挤压(ECAP)、高压扭转变形(HPT)、多向锻(MAF)以及累积叠轧焊(ARB)等大塑性变形工艺随之被开发。然而,这些工艺中的复杂模具形状限制了其应用范围,因此只能适用于实验室规模。尽管多向锻(MAF)及累积叠轧焊(ARB)具有可开发且适用于大规模工业生产的应用前景,但是由于其自身的间歇批生产工艺,限制了效益最优化。另外,累积叠轧技术只能应用于板材的生产,极大地限制了其应用[3-6]。目前,大塑性变形细化晶粒工艺主要应用于低强度、低塑性的单相金属或合金,然而KumarP等[7]对高强度双相合金的大塑性变形工艺也进行了研究。采用大塑性变形工艺来得到高强度珠光体双相钢的晶粒细化,并分析了对硬度的影响规律。综上所述,大塑性变形工艺可以通过超细化晶粒来显著提高力学性能。铸态钛合金通常要经过一系列热机械加工流程,β相的体积分数会随温度的升高而增加,从而影响合金的力学性能。同时,温度对晶体织构的产生也有重要的影响。温轧作为一种有效细化晶粒的途径可制备高强度低弹性模量的钛合金。HaoYL和ZhangZB等[8-9]通过热模锻和温轧研究Ti-24Nd-4Zr-8Sn合金的晶粒细化过程,并分析了细化晶粒对力学性能的影响。韩雄伟等对钛合金等通道转角挤压时工艺参数进行了数值模拟分析及优化处理,并分析了不同条件下材料的微观组织[10]。考虑到温轧工艺对材料组织性能的综合影响,本文研究目的是通过多道温轧工艺制备超细晶化的Ti-6Al-4V合金,同时研究了工艺参数对组织、力学性能的综合影响,获得较优的轧制工艺。 1实验过程及数据 实验所用原始材料是热锻后直径为Φ150mm的两相Ti-6Al-4V合金棒材,其标定化学成分如表1所示。从原始棒材截取45mm×45mm×200mm的板坯,分别在650,700和750℃下进行温轧,总压下量约92%,总应变为2.6。在轧辊机上多道间歇加热的槽纹轧辊上进行轧制。经过每道轧辊时,板坯旋转1/4圈,从而改变90°的轧制方向,最终,合金经过水淬来保持高温下的组织。沿长度方向取标距为25mm、直径为Φ6.25mm的圆棒作为拉伸试样。试样经过抛光后,用凯勒试剂腐蚀后进行金相观察。采用电子背散射衍射(EBSD)技术测试显微织构,并通过TSLOIM6软件采集分析晶粒取向数据。 2实验结果及分析 2.1显微组织演化 如图1中Ti-6Al-4V合金的扫描电镜下和光学显微镜下所示,原始材料中α相的平均晶粒尺寸为15μm。图2为Ti-6Al-4V合金在650,700和750℃下,均匀累积应变为2.6时的多道次温轧后的合金微观结构。由图2可见,与单一相结构相比,初始微观组织中包含(α+β)双相结构,在轧制过程中将获得完全不同的结果。轧制后的层状双相板材试样中,β几乎不可见。不同轧制温度下,可观察到完整的β相碎片及其在α相中的均匀分布。650℃下,β相非常细小,且均匀分布在试样的横断面上,如图2a所示。随着轧制温度的升高,β相的尺寸呈单调递增的趋势,如图2c和图2e所示。为进一步观察微观组织演化过程,采用EBSD对材料不同成形阶段的相组织进行分析,如图3所示。由图3a、图3c和图3e可分析出变形过程中沿边界部分β相的分布情况。对比两相比例不难发现,随着成形温度的不断升高,β相所占比重逐渐降低,具体数据为650℃占16.9%,700℃占8.8%,750℃占2.2%。α钛的平均晶粒尺寸在3种成形温度下分别为0.25,0.36和0.53μm。IPF图同时显示,大部分α晶粒方向分布在{1011}轧向。 2.2织构演变 不同成形条件下α相的织构演变过程如图4所示。在<1010>面沿轧制方向形成一定的丝织构,且随着成形温度的升高,织构强度逐渐降低。图4中清晰地表现出650℃时大多数晶粒具有沿<1010>面的取向,但随着成形温度的不断升高,一些晶粒会向<2110>方向旋转。 2.3力学性能 图5为Ti-6Al-4V在不同温度下进行多道次温轧所获得的力学性能比较。由图5可以得出,多道次温轧可很大改善该种钛合金的力学性能,最大的屈服强度为1191MPa。650℃、伸长率为10%时的抗拉强度为1299MPa。换言之,多道次温轧时,在无任何塑性指标损失的情况下,抗拉强度提高了50%,屈服强度提高了47%。 3结论 (1)通过多道次温轧工艺,可获得Ti-6Al-4V钛合金的超细晶棒材,且目前已获得直径为Φ12mm的Ti-6Al-4V棒材,材料的长度可达几米,甚至更长,可为具体的工业应用提供了非常好的试验基础。(2)轧制工艺可提高材料的力学性能,如抗拉强度提高50%,屈服强度提高47%。650℃时可获得的抗拉强度为1300MPa,屈服强度为1200MPa。(3)通过多道次温轧工艺,可获得平行于轧制方向的丝织构,且通过改变工艺参数,可对α相的织构进行控制。 作者:凌敏 单位:贵州理工学院 材料与冶金工程学院
材料力学论文:本科院校材料力学土木工程论文 一、培养学生学习兴趣,提高学生学习主观能动性 相比材料力学课程的枯燥而言,理论力学可以说是土木工程专业力学系统相对简单的课程,是入门课程,而且它和大学以前学过的物理、数学结合得较紧密,学生学习起来会感到轻松一些。而材料力学则将学生带入一个全新的世界,这个世界如果能让学生感到精彩,他们就会学得不亦乐乎;若这个世界让学生觉得乏味,他们就会自暴自弃。因此如何培养学生的学习兴趣,使他们主动去学习就显得非常重要。一般土木工程专业的学生在大一已学过土木工程概论,但在教学过程中发现,许多学生仍对土木工程专业的内涵比较模糊,对材料力学在土木工程力学“家族”中的地位也不甚明了。因此,在教学过程中对绪论这部分内容必须给予重视。然而一些教师不注重绪论的讲解,仅作一些简单的介绍,甚至一笔带过直入正题;学生则更是不重视。笔者认为这种态度是不正确的,将严重影响该课程的后续学习。笔者在绪论部分的教学中,除了介绍课程的基本信息、目的要求、主要内容外,还特别向学生介绍了课程知识的应用前景和学习方法。应用前景包括该课程与后续结构力学、混凝土、钢结构等课程的关系,该课程知识在建筑结构、混凝土设计等专业课程,以及土木工程二级学科中的应用情况等。学习方法包括如弄清基本概念———思考、观察、读书、实验,注重知识获取过程———公式推导,认真完成作业———理解、体会、举一反三等。最后向学生推荐一些经典书籍和学习网站,供其课外阅读所用。 二、优化课程,推进教学内容与教学方法的改革 当今时代的发展,要求高层次工程技术人员必须具备坚实的力学理论基础。材料力学是力学理论体系的重要环节,在帮助学生明确工程概念、解决实际问题方面,发挥着夯实基础和启蒙引导的作用。随着高等教育的改革和发展,教育体制和课程设置以及学时分配都发生了重大变化,教学中往往出现教学课时不断被压缩、教学方法单调陈旧、实验课程不受重视、实践教学机会较少等问题。要解决这些问题,教学改革显得刻不容缓。 (一)整合教学内容,力求主次分明 材料力学课程内容涉及范围较广,有固体力学、材料学、电磁学等诸多学科,因此,教学内容必须主次分明,要抓住课程主线和重点,同时也要紧密联系土木工程专业,做到有的放矢,使学生在有限的时间里学到最需要的知识。传统材料力学教材的内容体系一般为“拉压→扭转→弯曲→组合变形”,其规律是由简到繁、由易到难,这种教学次序较为经典,但也存在教学起点低、内容重复多、课时量大等缺点。因此在教学过程中,首先应立足于土木的房建结构,对其各个部位进行受力分析,引导学生将这些构件简化为力学模型,然后再思考这些模型的共性,对其应力、应变情况进行集中分析比较。比如框架结构的柱,除了受压以外,还受什么作用?设计柱的时候,长细比对其有什么影响?柱的截面形状到底选哪一种才好?又比如阳台和雨棚,除了弯曲之外,还受什么作用?如何去改善它们的受力状态?在教学过程中遵循归纳—演绎的模式,始终抓住“外力—内力—应力—变形”的主线,以“内力图—应力状态—强度理论”为具体内容,强化知识的贯通与渗透,引导学生从本质上理解各种基本变形的内在联系。在具体的教学内容上,重点学习拉压、扭转、弯曲和组合变形,而对超静定、压杆稳定等问题可作适当的简化。还可结合教师的科研成果,对相关知识进行适当拓展和延伸。 (二)教学方法与手段多样化,力求教学模式的创新 1.教学方法的创新 传统的讲授法教学存在较多缺陷,比如单一的注入式难以实现教学互动等,因此,课程教学方法应整体转型,根据课程内容由单一方法转变为多种教学方法的灵活组合。如由教师提出话题,与学生进行课题讨论。这种讨论并不只限于“答案”的讨论,而是从“问题”提出“新问题”的讨论,引导学生由权威灌输过渡到质疑理解,经历求解过程,给予学生更多独立思考的机会。笔者在课堂教学过程中,常常采用问题法、讨论法、练习法等教学方法,注重引导、启发学生的思维。特别是在引入一些重要概念的时候,先阐述概念的产生背景,提供一个恰当的案例,由学生提出问题,并思考解决方法;在此过程中教师参与学生话题的讨论;最后对概念进行实践运用,挑选典型练习,从模仿性练习到创造性练习。鼓励学生抓住本质溯本求源,“打破沙锅问到底”,而不是依葫芦画瓢。重视学生自学能力的培养,可安排学生以宿舍为单位形成学习小组,自行阅读相关参考书。对一些课后题和教材的某些章节,可由各小组代表分别为全班学生讲解,教师仅进行总结评价,比较各种解题方法和讲解模式,引导学生找出最优方式。此外,鼓励学生课外多阅读相关书籍资料,推荐学生观看爱课程网中南京航空航天大学邓宗白教师主讲的材料力学漫谈;阅读刘鸿文的《材料力学》,徐芝纶的《弹性力学》;利用校内网下载《力学与实践》杂志的有关材料力学论文等。另外,学院还为学生专门安排每周一次2学时的答疑课,一般是教师和学生一对一式。利用这些机会,教师可以充分了解学生的学习状态、内心想法等,增进师生间的了解,为课堂教学打下良好的基础。 2.教学手段的创新 随着科学技术的发展,特别是多媒体的出现,教学手段更加现代化。课件制作质量直接影响着学生的学习兴趣。可在课件中穿插大量的图片和视频,增加有关材料力学领域科学家的生平、事迹与工程案例。比如在讲解压杆稳定这部分内容时,以塔吊为例,可向学生提问:塔吊为什么要采用附着这一措施?附着应该设在什么位置?又如播放冷兵器时代的影视视频时,可提问:如果青铜兵器和钢铁兵器碰在一起结果会如何?如何提高兵器的战斗能力?在解答这些问题的过程中应引导学生联系理论公式去思考。由于这些技术和内容与课程要求联系紧密,使得该课件不仅不是教材的翻版,而更像是一本讲故事的书,增加了课堂教学的趣味性。除多媒体之外,课堂教学还应充分利用各种简单的小道具。比如用几个砝码和三合板片就能演示梁的弯曲、截面的几何性质、压杆稳定等。此外,为了贴近生活,激发学生的学习兴趣,加深学生对知识的理解,还可设计许多通俗易懂的小实验,粉笔、书本、教室的各种建筑材料等都可以拿来作为材料力学课程的教学实例进行讲解。 (三)重视实验实践,力求学以致用 实验教学作为材料力学课程的一个重要组成部分,对提高学生实践能力、设计能力具有重要意义。但由于实验设备数量和实验课时的限制,材料力学课程实验只开展了纯弯曲梁正应力、电测法测定材料弹性模量E和泊松比μ实验、悬臂梁静应变三个实验。而且由于是分组实验,个别学生往往滥竽充数,抄袭别人的实验数据应付了事。为了解决这一问题,一方面开放实验室,给学生留有充足的实验时间,同时也充分发挥设备资源的作用;另一方面在实验报告中添加实验小结一项,要求每个学生写出不少于200字的总结,内容可以是对实验的认识、误差的分析或其他相关感想等,严禁出现雷同,促使每个学生都真正参与实验,并有所收获。如有学生在实验总结中这样写到:“实验虽看似简单,但眼高手低,在将理论转化为操作的过程中,有很多细节需要考虑,以此类推,使我认识到了理论知识与实践工程之间的差异。”此外,还要求每位学生在期末完成一篇材料力学课程小论文。内容可以涉及教材任何一部分的知识,但须与土木工程专业相关的实际工程相联系。这就促使学生将理论与实践相结合,按照调研→分析→理论→应用的思路,将实践与理论有机联系起来,做到学以致用。 三、综合评价,改进传统的考核机制 考核评估是保证教学质量的重要手段之一,传统的仅凭期末考试或期末考试加实验成绩的评价机制不尽合理。因此,改进传统的课程考核机制是非常必要的。鉴于实验的重要性,目前聊城大学建工学院已将材料力学和土木工程材料课程实验独立为一门课程,共计1个学分。不计实验成绩,材料力学课程最后考核成绩中平时表现占总成绩的10%,期中考试占20%,期末小论文占10%,期末考试占60%。这样既考查了学生平时学习的情况,也考查了学生最终掌握知识的程度,比较合理。四、结语目前普通本科院校的材料力学课程教学仍存在较多的问题,实验室建设水平和实训条件也有待提高。在这种情况下,推进教学改革并不容易。材料力学课程作为一门土木工程专业重要的专业课,其教学改革值得关注。教学中应创新教学方法和模式,坚持“以学生为本”,充分调动学生学习的主动性,激发学生的学习热情,努力提高教学质量,为社会发展培养优秀的专业人才。 作者:倪振强 单位:聊城大学建筑工程学院 材料力学论文:材料力学实验教学改革论文 一、改革实验内容,注重创新实践能力培养 1.综合性实验(弯扭组合实验、等强度梁实验、压杆稳定实验等) 此类实验可以强化学员对理论知识的理解和应用,并了解、掌握电测法实验的工作原理及各种电桥的组桥方式和使用方法。借助于多媒体实验教学手段,使实验内容结合工程实际,让学员更生动具体的了解电测应力的测试方法和手段,加深学员对力学实验的正确认识。 2.创新设计性实验(桁架应力综合分析实验、叠梁实验、复合梁实验等) 以现场工程实际情况为背景,模拟现场实际问题,让学员展开探索、开动脑筋。学员可以根据自己的学习兴趣和能力设计不同深度的实验,并亲自动手完成各种实验。例如,根据学校操场主席台的桁架结构,做出相应的桁架模型。学员可以根据现场实际情况,模拟、设计现场各种工况。先进行理论计算,再进行ANSYS的仿真计算,最后进行试验测试并采集数据,把理论数据、仿真数据和试验数据进行对比,发现并分析数据出现异同的原因,结合所学知识开动脑筋解决问题。学员在实验过程中可以锻炼发现问题和解决问题的能力,掌握了电阻应变片的粘贴技术和测试原理以及更多地了解了电桥电路在实际工程中的应用。 二、改进实验教学手段和方法,加强自主能力培养 加强实验教学方法研究,采用多样化实验教学手段和方法。实验教学方法应体现三个方面的转移: 1.从单一的验证性实验转变为综合设计性实验以及开放式实验 如果说演示性实验是理论知识的形象化和感性认识的增加,验证性实验是知识向能力的初步转化,那么综合性、设计性实验则是对学员知识、能力、素质的全面检验和提高,是实验教学“出彩”的地方。这样才能把学员吸引到实验室中来,充分发挥他们的聪明才智,真正在实践中得到锻炼,把实验教学搞活,把所学的知识用活,使实验教学具备不断发展的内在驱动力,从而加强学员自主学习能力的培养。开放实验室是实验教学的一次升华,它不仅延长开放时间,更包括内容、手段、思想等的全面开放;不能孤立地看待实验,应注意开放实验与科技创新相结合,与科研活动相结合。 2.从讲授实验原理、实验步骤转变到传授实验思想和实验方法 在教学方法上应从灌输式转向启发式,倡导以学员为主体的教学理念,改变以往以教员为中心的教学模式。在实验教学中,教员主要讲授实验原理和实验方法,实验方案的选择、实验步骤的确定都由学员完成,这样学员可以自主学习、独立思考、自行设计、自主操作、自由发挥,极大地提高了他们的创新意识、创新思维能力。 3.从理想化的教学实验转变到真实环境的科学实验,实现虚 拟实验和实物实验有机结合在校园网上建立了材料力学网络虚拟实验室,其建立完全改变了传统材料力学实验的教学模式。以前采用集中授课方法讲授新理论、新知识,现在学员通过在网上登录材料力学虚拟实验室就可以完成实验内容的预习;以前总是为繁琐的实验课预约而烦恼,现在学员通过网络预约实验,极大地提高了预约效率。学员可以在自主选择的时间内完成实验,再由教员进行必要的指导、讲评和批复。 三、改革实验教学质量评价体系,体现科学公正性 在实验考核方面,过去评价的唯一标准是实验报告,这样的考核存在很大的弊端。对材料力学的考核方式做了一些大胆的尝试: 1.材料力学实验课可独立设课,单独考核 由于材料力学实验没有独立设课,而是作为材料力学课程的一部分,导致部分学员不重视实验课。为了约束不重视实验课的学员,使实验教学不再流于形式,必须足够重视实验课程。 2.改变过去以实验报告作为实验考核的唯一标准 实行出勤率、实验态度、实验预习、实验操作、实验报告及实验理论考试相结合的综合性考核方法。对于实验考核成绩的记入,考试成绩(包括笔试和实际操作测试)占总成绩的60%,平时成绩(主要是出勤率、预习报告和实验报告)占总成绩的40%。这样的实验考核可以实现实验教学质量的全过程监控。真正体现实验成绩的真实性和公正性,充分反映学员的综合能力和创新能力,并同时具有可比性和可操作性。 3.针对不同类型的实验提出不同的考核标准 目前材料力学实验主要有三大类型:基础性实验、综合设计性实验和开放性实验。因此根据课程特点,以及检验学员的实践动手能力、综合设计、创新开发能力的需要,针对不同类型的实验提出了不同的考核标准。 4.在加强实验课程考核的同时,还须加强学员实践能力的阶段性考核 针对具体专业学员的学习目标,可以在其四年学习过程中设置两到三次实践技能考核,分别考核学员的基本动手能力、综合实践能力与创新开发能力。动手能力考核可以采用实验操作的形式;综合实践能力考核可以采用抽考具体的实验项目的形式;创新开发能力考核可以采用综合创新类实践活动来实现。要求学员大学四年期间必须进行一次综合创新类活动,如全国性的设计类竞赛、科技创新活动等。总之,这些考核的目的是为了学员在实践类课程教学环节中有明确的目的和任务,促使学员从实践到理论、从感性到理性的转变,提高实践课的层次和实际效果,培养学员的力学素质、工程素质以及创新精神。 四、结束语 通过对材料力学实验教学的改革,提高了学员的动手能力,激发了学员做实验的兴趣,增强了学员的创新能力,受到了学员的欢迎。深化材料力学实验教学改革,注重工程素质教育,培养创新人才,是时代赋予高校教员的历史责任。应该积极转变观念,从实验管理体系、教学方法和手段、课程体系和内容、实验教学质量评价等方面不断探索、实践,为社会培养具有创新实践能力的栋梁之才。 作者:杨创战 刘杰 张攀博 单位:第二炮兵工程大学理学院基础实验中心 材料力学论文:材料力学案例教学实践与研究 一、材料力学案例教学的实施 (一)以“轴向拉伸和压缩变形”教学内容开展案例教学 改变传统的对力学计算模型进行受力和变形分析的方法,而是以教室中的投影仪设备安装为例,让学生代表校方安装负责人的身份进入角色。如:学校要在原有建筑的教室中安装投影仪设备需要考虑哪些问题?若在新增投影仪设备自重作用时,原有教室承重结构仍能保障安全的前提下,该考虑什么问题?在投影仪设备型号、自重等已知条件下如何选择投影仪吊杆?选择投影仪吊杆要考虑哪些因素,选择什么材料?吊杆截面形式和截面尺寸如何确定?带着这些让学生感觉无从下手又必须解决的现实问题,开始进行吊杆的受力分析和变形分析,然后在学生已学的图学基础上,再进行立面投影,从而抽象出教材上的力学模型;然后借助多媒体现代化教学手段,引申出工程实际中的吊车绳索、斜拉桥的斜拉杆、千斤顶、活塞杆等工程实际问题中具有同样受力特点和变形特点的这一类变形,统称为轴向拉伸和压缩变形。这样不仅让学生理解了轴向拉伸和压缩变形的基本概念,而且还培养了学生对具体工程问题如何进行受力分析和变形分析的力学思维,树立了学生工程意识和解决工程问题的能力。在受力分析和变形分析基础上,再就如何选择吊杆材料属性等引出轴向拉伸和压缩试验的必要性和具体试验方法等。在确定了吊杆选材后,再就如何确定截面形状和截面尺寸及横截面面积大小和杆长短的影响引出研究内力、应力和应变等概念及其强度、刚度条件公式推导等。然后在学生自己应用强度、刚度条件选取材料和确定截面形状和截面尺寸后,由学生总结发生轴向拉伸和压缩变形这类工程问题的研究方法和考虑的影响因素等。这不仅理论联系实际,增加了学生学习材料力学的兴趣,也使学生的学习能力和解决工程问题的能力得到了显著的提升,而且这种从学生到工程负责人角色的转变,使其责任感和使命感得到了升华,真正实现了材料力学教学的目的。 (二)以“剪切和挤压变形”教学内容开展案例教学 提前预留作业,请学生分组讨论课桌与地面之间连接件螺栓主要的受力特点和变形特点,并讨论:螺栓必须满足什么条件,才能保障课桌的正常使用?举例说明具有这类受力特点和变形特点的连接件还有哪些?这些连接件通常用在哪些地方?课堂上先由各组学生选出代表发表自己组的观点和考虑的因素等,然后由老师来总结并分析课桌与地面之间连接件螺栓受力特点和变形特点,及为什么考虑主要变形是剪切挤压因素而忽略了弯曲变形等次要因素;再借助多媒体现代化教学手段举出小到生活上用的剪刀,大到工程上用的截筋机、剪板机、汽车轮轴的链接以及土木施工脚手架、机械零件的连接,“泰坦尼克号”等船舶、车辆,航空航天的飞机、宇宙飞船等都离不开小小的螺栓、铆钉和键等连接件。在明确了连接件螺栓主要的受力特点和变形特点基础上,用类比法建立与轴向拉伸和压缩强度条件相似的剪切挤压强度条件,再由每个学生自己假设自己推桌子的用力大小具体来选取课桌地脚螺栓的直径,最后由学生一起来确定工程上选择的螺栓直径应该取所有同学计算螺栓直径中的最大值。这样的就地取材的案例式教学不仅仅是学习了剪切挤压的实用计算强度条件,更让学生逐步感觉自己俨然是参与到设计团队中,增强了学生学习和未来工作的信心,开拓了学生的思路和见识,对以后分析问题时如何抓住主要因素和如何设计等起到了促进作用。同理,以学生拧瓶装矿泉水瓶盖、洗衣服时拧衣服等体验和教室内的梁,学生的书、本、笔,讲台的粉笔盒、黑板擦等为案例素材,对扭转变形和弯曲变形进行案例教学,对学生们理解基本概念,掌握其实质内容及熟练应用所学解决具体工程问题,都奠定了坚实的基础。 二、案例教学实施的策略与评价 案例教学这种教学模式在激发学生学习兴趣,增强学生自主学习,促进学生沟通交流合作,树立学生工程意识和分析解决问题能力等方面的作用不言而喻。但在案例教学过程中还应注重以下几方面。 (一)案例选择遵循的原则 在课堂教学过程中,案例的选择要适应教学目标的需要,适应学生现有的发展水平。因此,选择案例时应遵循案例选材的真实典型性、科学完整性、积极教育性、信息适量性等基本原则,这也是成功案例教学的前提要求。[3] (二)案例教学实施步骤 在案例教学实施过程中,应事先做好充分的课前准备工作,加强案例教学实施过程的课堂管理,注重案例讲评与总结。其具体实施开展案例教学主要包括:1.教师课前选取合理适用的案例,设计分组讨论方案,预留预习教材相关内容和案例分析的课前作业;2.学生课前预习教材相关内容和分组讨论分析案例,在认真阅读案例,充分理解案例所描述的事实和细节及反复思考讨论的基础上,以报告的形式形成自己的见解和解决问题的方案;3.课上,在精心设计基础上,教师紧紧围绕教学内容和教学目标展开具有启发性和目的性的案例讨论分析,使学生在积极参与讨论和思考过程中,都能成为自主学习的主体;4.通过引导学生进行归纳概括,使学生分析问题的思维得到进一步升华的同时,增强自己解决问题的信心;5.为了充分调动学生参与的积极性和提高案例教学的教学效果,还应注重过程管理,在引导学生积极参与的状况下,还应对具有独到新颖见解的学生给予平时成绩加分等奖励。 三、结语 针对材料力学课程传统的教学特点和目前学生缺乏工程实践背景的状况,将案例教学特点与土木工程专业特点相结合,在材料力学课程教学中进行了就地取材式案例教学的实践与研究,改变了传统的教学方式和教学方法,增强和发挥了学生的主体作用,激发了学生的学习兴趣,提高了学生的科学思维能力,培养了学生工程分析和解决工程实际问题的能力,使学生对今后专业课程的学习及未来工作岗位上解决工程实际问题充满了信心,为土木工程专业开设的材料力学课程的课堂教学改革进行了有益的探索。 作者:赵春香 于月民 盖芳芳 单位:黑龙江科技大学 材料力学论文:材料力学性能课程改革思考 1建构主义理论及学生特点 1.1建构主义理论 建构主义理论创始人著名心理学家皮亚杰认为,学生是教学关系中的主体,教学应以学生为中心,教师应引导学生积极主动的探索、发现和对知识意义的主动构建[1]。皮亚杰认为,教师是学生学习的促进者,学生的学习是积极主动且不断地建构认知和知识结构的过程。建构主义理论认为学习是学生在原有经验的基础上主动进行意义建构的过程,这种过程要在实践中或者在学生与环境的相互作用中通过新旧知识间反复的相互作用而建构成的。在教学中教师不能把对知识的理解传递给学生,而是从学生原有的知识经验出发,引导学生从原有的知识经验中生长出新的知识经验,即教学的关键是向学生展示这些结论是如何得到的[2]。 1.2分析学生特点 现在的本科生自幼开始接受传统的以教师为主体的“填鸭式”教学,基本未接受过“启发式”教学等新的教学方法。他们在经过严格的应试教育和惨烈的高考竞争后进入大学,逐渐放松了紧绷的神经,普遍失去了奋斗的目标并且对学习渐渐放松。学生的状态大体分为三类[3]:(1)少数同学有长期的规划和学习目标,能够自觉努力地学习。(2)多数同学比较茫然,没有规划也没有努力的方向,随波逐流,学习上敷衍了事。(3)极少数同学彻底放松,对学习和未来前途都漠不关心,认为到了大学就应该轻松自在地享受生活,花费大量时间和精力去玩游戏或者谈恋爱,对学习完全是应付甚至厌学情绪严重,即使不能毕业也毫不担忧。离开了家长的呵护和老师的督促,多数学生不能合理的安排自己的学习和生活,更不能保证学习态度和学习热情。习惯了接受教师“消化”加工好的知识和方法,学生在大学的学习过程中对知识的归纳、总结能力以及在旧知识的基础上生长新知识点的建构能力和知识的迁移能力比较差。鉴于学生学习能力、学习状态和学习目标大不相同,本课程在讲授过程中,务必不能采用传统的灌输式教学,应该积极探讨新的适合本课程的教学方法和手段。 2改革教学方法及评价考核 2.1树立新的教学观 现代教育学倡导“以教师为主导,以学生为主体”的新型教育观,对大学教育也同样适用。在教学过程中,如何把以教师为主导的“教”与以学生为主体的“学”有效结合起来;老师如何能够引导学生在已掌握的知识和已有的生活经验的基础上构建起新的知识增长点;结合本门课的特点和学生特点,怎样能够更有效的引导学生学习本课等问题都需要教师深刻思考。 2.2采用多种教学方法 本课程工程应用性较强,单纯的讲授知识点,会增加学生理解的难度。多媒体课件的制作尤其重要,大量图片、动画的运用,能够对视觉、听觉形成有效冲击,有助于学生将枯燥的知识形象化。在讲解本门课程时,应较多的结合生活实际和工程实际,采用“举例法、对比法”等教学方法,引导学生构建新的知识要点。例如在讲解脆性的章节时,可以列举二战期间,美军8艘自由轮因脆性断裂问题失事等历史事件,形象具体的描述脆性的产生原因及危害,给学生直观的印象。根据各部分的教学目标和教学内容,精心设定题目请同学来回答,也可以布置作业来引导学生完成,从而考查学生对知识的掌握程度。在这个步骤上可以“因材施教”,即对于学习目标明确、学习能力突出的学生,给他们的题目或作业可以适当拔高,难度或深度更加突出;对于多数同学来说,采用数量、难度普通的题目;对于厌学或者对学习漠不关心的学生来说,即要努力培养其学习积极性,又要严格作业的规范,明确告之不能完成作业就会影响期末成绩的考核规定。由于《材料力学性能》涵盖的概念较多,也可在进行了一定的教学内容后总结各知识点,有利于学生深入理解。 2.3改革评价考核 对学生的评价考核,既要体现学生的学习能力的差别,又要体现其学习态度及平时表现的差别。这样的评价考核要求仅凭期末一张试卷是不能完成的。对学习态度端正、学习目标明确、学习能力突出的同学,考核成绩应对其有所肯定;对于学习目标不明确、随大流的学生,在调动其学习积极性的同时,应有平时表现的约束,督促其保持学习习惯;对于完全没有学习目标的同学,在培养其学习兴趣、督促其平时表现的同时,教师要经常找其谈心,帮助他们培养学习习惯。笔者根据多年教授《材料力学性能》课程的经验,建议期末试卷中增加附加题,得分以附加题目分值的40%计入总分;增加平时表现分数,建议占总分30%比例,70%比例为卷面成绩。增加平时出勤率的检查,该门课教学时长内累计旷课次数达5次及以上的同学,建议取消考试资格,重修后再参加考试。这些措施对优秀学生有鼓励作用,并且能督促学生出勤、端正其学习态度。 3优化教学内容 很多版本的《材料力学性能》教材是基于金属材料板块编写的,已经不再适应材料一级学科的教学要求,优化教学内容需要对三方面进行改革。 3.1修订教学大纲 复合材料是一种较为新兴的材料,与金属材料和无机非金属材料息息相关。随着复合材料的进一步发展,它与高分子材料的关系也会越来越密切。修订复合材料专业教学大纲,既要满足兼顾复合材料、金属材料、无机非金属材料和高分子材料的共性要求,又要满足以介绍金属材料和复合材料特性为主、以介绍无机非金属材料和高分子材料特性为辅的教学要求,且需要将各类材料有机的协调起来并融合到各个章节中去。在学习本门课程之前,学生应该学习了《材料科学基础》《材料力学》和《工程力学》,对于已学知识可以略讲或不讲,达到节约课时的目的。 3.2编写适合本专业的《材料力学性能》教材 《材料力学性能》所包含的概念公式较多,公式推导步骤也很繁琐。在编写教材的时候,既要注意到本课程与其他课程的联系,又要减少公式的推导步骤。太多的公式推导不利于学生对知识点的理解,不必要求学生掌握公示的推导过程。编写适合本专业的教材,难点是如何体现知识点的实际应用。例如讲授冷脆性时,可结合《金属材料与热处理》中钢的常存元素为开篇导语,复习五种常存元素对力学性能的影响。另外,还可以配图且采用小号字做知识延伸,将与材料力学性能有关的著名历史事件和日常生活的事例与本课程结合起来。例如泰坦尼克号的沉没,就是由于当时冶炼技术落后,钢板中的硫元素过多从而造成材料具有较高的冷脆性,在船体撞击冰山后导致了船体破碎、快速沉没等内容。这些看似不重要的知识延伸能都够直白的展现各知识点的工程背景,使知识不再抽象,调动了学生的学习积极性。 3.3整合实验课程内容 现行教材中涉及材料力学性能的实验总共三个,“拉压实验”、扭转实验和弯曲实验。这样的实验安排容易使学生将材料的各种性能割裂开来,认为各种力学性能的检测方法是彼此独立的[4]。虽然各种力学性能检测方法的适用范围、操作方法不同,但可以起到相互补充的作用。只有将不同的测试方法有机的结合起来,才能更好地理解材料力学性能。所以,该课程将三个实验合并为“材料性能综合实验”,安排在整体课程之后。此外,精心设计实验过程,合理安排实验报告的知识点等,都有助于调动学生实验课的积极性,从而形象直观的理解《材料力学性能》。 4结语 《材料力学性能》课程改革进行了多年,收效甚微。深化该课程的教学改革,不能仅停留在某一方面。探讨行之有效的教学方法,就要全面分析现在学生特点、结合现代教育理论、结合现代教学手段并对课程内容和教学大纲进行相应的调整。经过两年的探讨和教改尝试,复合材料专业《材料力学性能》的课改已经取得显著的成效,学生的学习积极性和对知识的掌握程度都有明显提高。在后续的教学过程中,我们将对新发现的问题继续进行改革,并以此课程为试点,逐渐推广并形成一套成熟完善的教学体系。 作者:张振亚 陈刚 杨睿 赵玉涛 单位:江苏大学材料学院 材料力学论文:压力容器金属材料力学研究 摘要:随着我国经济水平的日益增长,我国的各类企业也得到了迅速发展,如石油化工企业、能源工业、科研和军工业等等,而在这些企业中都需要用到压力容器。压力容器的主要功能是用于放置气体或液体,它可以承受一些压力,因此常被用于储存运输物品以及作为化学反应的容器,如比较普遍的贮运容器、反应釜、换热容器以及分离容器等。压力容器的广泛用途使它在当今社会有着很重要的作用,但是,由于压力容器是密封装备且需要承受压力,很容易燃烧爆炸。因此,压力容器的金属材质要有明确的指标,以确保压力容器的能够被安全使用。 关键词:压力容器;金属材料;性能指标 在科技发展的推动下,我国的各类设施都在不停的完善。压力容器在生活中有很多的用途,它的本体组成通常是筒体、端盖、法兰、加强圈、人孔及接管支座,除本体外,压力容器还需与安全装置、表计等共同使用。压力容器按用途分类一般课分为四类:化学反应的容器、换热容器、分离容器以及储存运输容器。在安全性能方面,压力容器有很多欠缺,因此,为避免压力容器可能造成的对工作人员、设备等的伤害,世界各国均设立了一些专门的安全监检机构,本文将对压力容器金属材料的各项指标进行探讨研究。 1压力容器金属材料的强度 1.1金属材料的屈服强度 金属材料的屈服强度是指金属材料在外力作用下发生变形时对变形抵抗的能力。对于屈服现象不严重的金属材料的屈服限度一般为0.2%,此限度被称为条件屈服强度。如果外力大于百分之零点二,会破坏材料的零件,并且不能再被修复,但如果外力小于屈服强度,金属材料可恢复原样。 1.2金属材料的抗拉强度 金属材料的抗拉强度是金属从均匀的塑形变形到局部的塑形变形的一个临界值,是金属材料在受到拉展时所能承受的最大的拉力,金属材料的抗拉强度的单位是MPa。金属材料在所受的拉伸力未超过所能承受的最大力时,它的变形在整体上呈现的是均匀的,但当所受拉伸力超过所能承受的最大力时,它的变形就变得局部化了。如果金属材料的材质是脆性的,它所呈现的就是次金属材料的抗断能力。 1.3金属材料的持久强度 金属材料的持久强度是指在一定的外界温度下受到一段时间的破坏时金属材料所能承受的最大外界力。金属材料的持久性能也被称为金属的持久(长期)极限。金属的持久强度是经过实验测定的,它的测定方法很简单,即在一定的温度下给材料一作用力,测定它的断裂时间。持久强度测定所得出的材料伸长率及金属材料断面的收缩率,可以得出在一定温度下金属材料的长期塑性,以测定金属材料的脆性。金属材料的持久塑性并不全都是在受力时间的增加下降低的,因此它没有特定的规律,其数值也就不能进行计算,也就没有具体的规定指标。 1.4金属材料的蠕变强度 金属材料的蠕变强度指的是材料在特定的温度下受到一作用力后产生的连续的微小变形。导致金属材料产生缓慢蠕变的作用力是蠕变应力,随着应变力的不断作用,缓慢的蠕变变形会逐渐积累,以至变形逐渐扩大,最终会使材料断开,金属材料的这一现象称为蠕变断裂,使之发生变形的作用力称为蜕变断裂应力。导致金属材料的蠕变现象的因素是温度和应力,它们的大小并不都是固定的,也存在变温和变力。蠕变强度也是需要进行实验测定的,它的实验原理与金属材料的持久极限相同,同样是在特定温度给予一作用力进行测定,但蠕变强度具有一定的规律,可用曲线加以表示。这一实验被称为静态蠕变试验。 2压力容器金属材料的塑性 2.1金属材料的延伸率 金属材料的延伸率是材料本身的性质与其所受到的外力无关,一般情况下金属材料的延伸率越高它的塑性就越强。塑性材料一般是指延伸率多余百分之五的金属材料,其余的称为脆性材料。金属材料的延伸率是检测其机械性能的指标之一,它能够更加真实准确的反应金属性能。金属材料的延伸率通常用δ5表示。 2.2金属材料的断面收缩率 断面收缩率与延伸率相同是反应金属材料的塑性的,且同样是其值越大,金属材料的塑性就越好。 2.3金属材料的冷弯性能 金属材料的冷弯性能是指在常温下材料所能承受的弯曲程度,通常用来度量常温下进行冷加工时材料的塑性强弱。金属材料的弯曲角度α越大代表其冷弯性能越好。 3金属材料的韧性 3.1金属材料的冲击韧性 冲击韧性是指金属材料对外界冲击的承受能力,一般是用冲击的韧性值及功表示,它们各自的单位为J/cm2和J。金属材料冲击韧性不受材料横截面的大小形状影响,它同样可用来表示金属材料变脆的倾向。 3.2金属材料的断裂韧性 金属材料的断裂韧性是指材料抵抗裂缝扩展的一种性能,也是材料所能承受脆性破坏程度的一个参数金属材料断裂韧性受到材料自身及外界环境的同时影响,它的测试方法通常是用弯曲试样法以及紧凑拉伸试样法,即在材料的中间造成一道裂纹,然后对其进行抗弯测试。 4结语 上述内容是对压力容器金属材料力学的基本介绍。由于在进行压力容器的制造过程中需要很多的知识及硬性指标,因此,它的设计过程十分复杂。在压力容器的使用过程中容易造成一些危害,所以,在其制造过程中要严格遵循各项指标。 作者:王新惠 单位:黑龙江大庆市建材公司石油石化设备厂 材料力学论文:金属材料力学性能探究 金属材料的力学性能主要包括强度与塑性、硬度、冲击韧性与疲劳强度。研究其强度指标能更好地帮助我们在机械加工领域更好的选材,更好的满足对零部件使用性能的要求。 1强度与强度指标 强度就是金属材料在承受静载荷作用时,抵抗其发生塑性变形或着断裂的能力。金属材料强度的大小用应力来表示,应力能准确的反映出金属材料内部的受力状态。单位面积上的内力(材料内部与外力相对抗的力)我们称之为应力。金属材料的强度指标通常用屈服强度来表示。金属材料出现屈服现象时,发生塑性变形而载荷不增加时的应力为屈服强度,屈服强度又分为上屈服强度和下屈服强度,分别用Reh和ReL表示。通常我们所用到的零部件一般不允许发生明显的塑性变形,材料的屈服强度越高,其抵抗塑性变形的能力就会越强,材料的使用性能就会越好,因此屈服强度是我们设计零部件和选材的主要依据。 2塑性与塑性指标 所谓的塑性就是金属材料在载荷作用下发生断裂前所能承受的最大塑性变形的能力。塑性指标通常用断后伸长率和断面收缩率表示。断后伸长率用A表示,为式样拉断后的标距长度与原始标距长度之差与原始标距的百分比。断面收缩率用Z表示,为式样原始横截面积与断口处最小横截面积之差与原始横截面积百分比。其中断面收缩率和伸长率相比较,更能比较确切的反映出金属材料的塑性,因为断面收缩率不受试件尺寸的影响。断面收缩率和伸长率越大表明这种金属材料的塑性就会越好,就会越容易进行塑形加工,越容易加工成形状复杂的零部件。其中塑性好的材料在受到比较大的冲击力时,会首先产生塑性变形而不会突然断裂,使用性能比较安全。 3硬度和硬度试验 所谓的硬度就是金属材料抵抗局部塑性变形和破坏的能力。硬度试验方法种类比较多,最常用的有布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法、维氏硬度试验法三种。 (1)布氏硬度试验法①布氏硬度试验原理。使用硬质合金球做压头,同时以一定的试验压力压入金属表面,保持规定时间后消除试验力,最后测量压痕表面直径,通过计算公式计算其硬度值。实验表明布氏硬度值的大小仅与压痕直径的大小有关系。D越大,压痕直径越大,也就是硬度越低。②布氏硬度特点及适用范围。布氏硬度的试验力和压痕直径都比较大,所以压痕也比较大,比较直观准确的测定硬度值。但是,由于压痕比较大,对金属表面的损伤程度也比较大,这就要求布氏硬度试验法不适合测量零部件表面质量要求比较高或薄壁零部件。 (2)洛氏硬度试验法①洛氏硬度实验原理。洛氏硬度实验原理与布氏硬度差不多,区别在于把硬质合金球形压头改为金刚石圆锥压头,通过压痕深度来测量硬度值。常用的洛氏硬度有A、B、C三种标尺,最常用的是C标尺。采用不同标尺下的硬度值是不能互相比较的,必须转化为同一标尺进行比较。②洛氏硬度特点及适用范围。洛氏硬度不同于布氏硬度,其压痕比较小,对零部件的损坏程度比较小,故可以测量一些薄壁及表面质量要求比较高的零部件,同时由于压痕比较小,存在一定的局限性,测量的硬度值也不够准确。 (3)维氏硬度试验法维氏硬度试验与布氏硬度试验不同之处在于压头是一个金刚石正四棱锥体,通过压痕对角线的长度来计算硬度值。维氏硬度试验所施加的试验力比较小,压痕比较不明显,故可以测量薄壁零部件,但对压痕对角线的测量比较复杂。 4冲击韧性与疲劳强度 金属材料在实际使用加工过程中所承受的载荷不仅仅是静载荷,也有冲击载荷和交变载荷,也可能是多种载荷的叠加,只通过拉伸试验和硬度试验研究静载荷是远远不够的,这就要求我们必须研究多种载荷下金属材料的力学性能,故对冲击载荷和疲劳载荷的研究有着重大的意义。 (1)冲击韧性顾名思义,金属材料抵抗冲击载荷如不发生破坏的能力就是冲击韧性。冲击韧性主要通过弯曲试验测量得到的。对于冲击力的测量我们主要取决于冲击韧度的大小,金属材料受到大能量的冲击载荷作用时,冲击抗力的大小主要取决于冲击韧度的大小,而在多次重复冲击作用下,其冲击抗力主要由材料的强度和塑性决定。 (2)疲劳强度生活中我们常见到这种现象,许多机械零部件虽然所承受的力低于材料的屈服强度,但较长时间工作后也会发生断裂,这种现象就是金属疲劳,疲劳破坏是零部件损坏的主要原因之一。金属材料的疲劳强度由多种因素决定,例如零部件工作条件、材料的内部结构、组织成分、承受的应力等,所以改善零部件的结构以及采取一些表面强化方法,都能提高金属材料的疲劳强度。 作者:裴加梅 单位:济宁技师学院 材料力学论文:材料力学的机械制造质量探究 1.机械产品的质量要求分析 1.1工业时代的机械产品质量要求 1.1.1航海业对机械产品的质量要求航海行业的发展,让机械产品的质量更为严格。轮船是继汽车工业之后发展的第三产业,航海事业的大规模发展,让机械产品的质量更为严格。与汽车的零配件要求不同,轮船在海上航行,不仅仅要求厚度和硬度满足一定要求的机械产品,更需要机械产品在不同温度下的承受能力。航海过程中,有极为寒冷的海域,甚至是冰山。这些因素都需要考虑,并且对机械产品也都提出了要求。此外,轮船制造更加精密,钢板之间的焊接等都非常苛刻,并且要能够承受海水的腐蚀。这一系列的标准,都是在给机械质量提出了较高的要求。因此,航海业同样是机械产品的质量要求之一。相比汽车工业,对机械产品的质量有了更高的要求。 1.1.2飞机对机械产品的质量要求最后,受到第二次世界大战的影响。飞机开始逐渐成为了工业中的另一重要角色,飞机对机械的设计以及质量可谓是提出了更高的要求。飞行的原理是通过空气的负压,从而制造上升气流。那么,对于飞机的自身质量就要求尽量小,才能够飞的更高,更快。因此,这就要求机械产品在保证坚实的基础上,更要减轻重量。因此,飞机领域中,是目前对机械产品质量要求最高的,也为机械质量的标准提供了较为苛刻的参考。总之,在工业时期,不仅仅是汽车工业,更有航海业以及飞机工业等都对机械行业提出了较高的要求。但是,尽管要求较高,但是受到时代的与科技的制约,机械工业虽然有着比较大的发展,但是依然停留在初级阶段。 1.2信息时代的机械产品质量要求 信息时代也就是现在的正处于的时代,信息快速发展,主要是信息资源的市场。但是,机械工业以及其他重工业却依然非常火爆,甚至是超过了以往的工业时代。原因在于,随着现代化进程的不断发展,人们对物质生活的要求越来越高,也越来越大。机械已经成为了人们生产与生活中必不可少第一部分。因此,对于机械工业而言,其产品的质量达到了前所未有的高端标准。那么,对于机械产品的质量要求,又有怎样的具体要求呢?第一、机械产品的要求开始趋于精密化;工业时代的机械产品虽然有一定的质量要求,但是质量方面还是无法和现代的机械产品媲美。此外,工业时代的机械产品大多数都是大型的机械,架构比较庞大。而现代化的市场需求中,在高端市场中,机械产品开始趋于小型化,精密化。因此,现代化的机械产品已经不再是粗糙的大型产品,而是也追求精密和高密度。第二、信息时代对机械产品的使用效率以及返修率都有了更高的要求。现代工业开发和建筑行业蓬勃发展,同时也会带动大批的机械产品进入建筑工程当中,从而实现机械产品利用的最大化。第三、节能环保的理念越来越受到人们的重视,因此机械产品也应该能够从节能环保的角度出发,利用现有的技术进行实际性改革,把握现有的金属以及材料资源,通过改善技术,加强生产,从而实现最大限度的机械环保化。机械产品的使用原料通过一定加工处理,再进行二次利用,从而提高使用效率,最大限度实现了机械产品的再次利用,实现了节能的效果。 1.3不同时期的机械制造质量分析 从以上的分析中,可以非常清晰的了解到在不同时期,对于机械产品的质量有着不一样的要求。现代化工业,对于机械制造的质量已经远远不只是制造上的理念应用,更是考虑到了现有的人文需求以及对环境和资源的利用等方面。因此,对于机械制造而言,应该能够从不同的角度进行分析,将资源的利用以及环境的保护进行有效的结合,并在最大程度上满足市场以及环境的双重要求。而对于以往的工业时代,人们对于机械的产品质量主要考虑行业问题,却从来不考虑环境问题。目前,对于环境的保护以及资源利用等方面,都有着非常重要的考虑因素,如何不按照现有的规定执行,机械工业就会在一定程度上收到威胁,并出现大规模的技术纰漏现象。 2.机械制造的影响因素与技术标准 在探讨机械制造质量的同时,分析其不同时期的质量要求,在不同的时期考量的标准以及考量因素都有着不一样的规格。那么,对于机械的制造与质量方面,真正影响到其产品质量的因素有哪些呢? 2.1机械制造质量的材料因素 众所周知,机械产品的主要生产加工原料是金属。金属在进行冶炼以及加工的过程中,通过一定的设计需求,根据设计草图进行工件的生产和加工。那么,与机械制造质量相关的最主要的元素就是材料问题。机械生产制造的材料质量直接影响着机械的质量。那么,在实际生产中,需要通过怎样的材料审核与应用才能够真正满足及机械制造的质量标准呢。第一,根据机械产品的应用领域进行材料的选择与加工;机械生产的应用领域在很大程度上决定了其材料选择性。在高端领域,机械材料必然要符合高端领域的基本特点。例如金属材质要过关,要精密,加工过程中的标准符合什么程度,都要进行一系列的规定,从而保证机械产品的质量合格,保证机械产品材料的应用效率最高。第二、根据设计方案进行材料的综合应用;并非所有的产品加工都需要保证材料的高性能,因为机械生产也要考虑到利润成本问题。一切生产行业,都要结合利润进行综合分析。并且将合适的材料用在合适的机械产品中,更高保证机械产品的性价比,从而提高机械的生产原动力,保证机械产品的材料用的恰到好处。 2.2机械制造质量的设计因素 一项产品的投产需要从需求到设计然后再进行加工与制造。机械产品同样如此,需要进行合理的加工与设计,才能保证生产的产品是符合产品标准的,并能够应用到行业领域中的。但是,随着设计理念的不断更新,更多的符合人性化思维的机械设计理念开始投入到生产的过程中,从而加大了机械制造质量的规格,并提高了其设计难度。在某种程度上分析,两者是相互对立的。例如在进行设计的过程中,如果过多的考虑人性化因素,那么在机械的加工难度上就会增加,从而增加了加工周期,降低了产量,影响产品的投放。但是,如果只考虑量产,而不符合现代的需求理念,那么就会造成产品的体验度降低,减少客户资源,降低市场占有率。因此,考虑机械制造质量的设计因素时,应该从多个角度进行综合分析,实现市场和技术的双重保证。 3.材料力学对机械制造的质量影响分析 分析了很多关于机械制造的时期需求,市场需求以及设计需求和环境需求等外部因素,那么,对于机械制造的质量的内部因素应该考虑哪些呢?机械制造质量与材料力学有着怎样的关系呢? 3.1材料力学在机械制造的技术领域分析 材料力学是我国材料学中最为重要的学科,也是应用性最强的学科。在机械制造过程中,起到了非常重要的作用,并为机械产品的质量奠定了基础。首先,材料力学是技术层面的概念,是力学的一项专项研究。只是在材料学的领域中,更为复杂而已。对于机械生产过程中,需要保证机械加工的流畅性以及准确性。那么,在进行加工之前,在设计的阶段就要对材料的力学概念进行分析,尤其是现在的机械产品一般都采用锻造技术,从而增加了生产的难度。其次,在技术领域中,力学是保证机械产品加工完整以及加工良好的重要保证。如果在一定时间内,部分出现受力不均匀的情况,就会造成机械工件的不合格,丢失了原有的质量合格率,造成反复加工的后果。最后,材料力学是针对加工材料而设定的一种加工条件,目的是为了能保证在机械加工的过程中,保证机械制造,从而提高机械产品的使用率。 3.2材料力学对机械产品质量的影响 在进行生产和加工的过程中,材料的化学以及物理性质的分析非常重要,这对于在加工的过程中的考量因素有很大的关系。材料力学是对材料加工过程中的一种加工方式和考量标准。例如,通过受力分析,了解到不同时间段的受力情况,保证每个受力点都能够有比较好的受力情况,实现材料的合理加工。材料的加工主要是针对金属材料的加工,因为不同的金属有着不同的物理性质以及化学性质。因此,需要根据不同金属的性质进行加工的流程设计。那么,研究受力主要是考虑到金属的物理性质,在进行锻造的过程中,应该采用怎样的加工方式以及加工程序是非常重要的。因此,材料力学对机械产品的质量影响还是非常大的。应用好材料力学,也能够在一定程度上提高机械产品的质量才,从而实现现代化机械产品的高效生产。总之,材料力学的研究是非常必要的,尤其在机械制造的过程中,加入材料力学的理论,能够在很大程度上实现机械产品的高质量以及高效率生产。因此,充分利用材料力学理论,进一步加强机械制造质量,是目前机械加工行业中比较重要的一项理念。理念能够充分应用,才能够在最根本的基础上实现高效率生产。 4.结语 通过对机械制造在不同时期的需求质量分析,并联系现代工业对机械产品的需求,了解到现代机械的产品质量不仅仅和市场需求有关,与环境和资源也同样有着分不开的关系。对于机械产品的制造工艺以及加工手法,是属于技术层面的问题。而最关键的因素在于能够通过材料力学的理论对机械加工进行分析,从而保证机械产品的高质量输出。本文通过对材料力学的分析,并根据机械产品原料的物理以及化学性质进行了分析,从而得出在同等环境下,采用材料力学的设计与制造分析方式,能够大大的提高机械产品的质量,并提高了机械加工过程中的效率。因此,采用材料力学的最主要的方式在于能够提高现有机械产品加工的制造水平,并提高产品的合格率。总之,材料力学对于机械制造的质量有着非常大的影响。 作者:周俊华单位:甘肃省酒泉职业技术学院 材料力学论文:材料力学的机械制造探究 1.机械产品的质量要求分析 1.1信息时代的机械产品质量要求 信息时代也就是现在的正处于的时代,信息快速发展,主要是信息资源的市场。但是,机械工业以及其他重工业却依然非常火爆,甚至是超过了以往的工业时代。原因在于,随着现代化进程的不断发展,人们对物质生活的要求越来越高,也越来越大。机械已经成为了人们生产与生活中必不可少第一部分。因此,对于机械工业而言,其产品的质量达到了前所未有的高端标准。那么,对于机械产品的质量要求,又有怎样的具体要求呢?第一、机械产品的要求开始趋于精密化;工业时代的机械产品虽然有一定的质量要求,但是质量方面还是无法和现代的机械产品媲美。此外,工业时代的机械产品大多数都是大型的机械,架构比较庞大。而现代化的市场需求中,在高端市场中,机械产品开始趋于小型化,精密化。因此,现代化的机械产品已经不再是粗糙的大型产品,而是也追求精密和高密度。第二、信息时代对机械产品的使用效率以及返修率都有了更高的要求。现代工业开发和建筑行业蓬勃发展,同时也会带动大批的机械产品进入建筑工程当中,从而实现机械产品利用的最大化。第三、节能环保的理念越来越受到人们的重视,因此机械产品也应该能够从节能环保的角度出发,利用现有的技术进行实际性改革,把握现有的金属以及材料资源,通过改善技术,加强生产,从而实现最大限度的机械环保化。机械产品的使用原料通过一定加工处理,再进行二次利用,从而提高使用效率,最大限度实现了机械产品的再次利用,实现了节能的效果。 1.2不同时期的机械制造质量分析 从以上的分析中,可以非常清晰的了解到在不同时期,对于机械产品的质量有着不一样的要求。现代化工业,对于机械制造的质量已经远远不只是制造上的理念应用,更是考虑到了现有的人文需求以及对环境和资源的利用等方面。因此,对于机械制造而言,应该能够从不同的角度进行分析,将资源的利用以及环境的保护进行有效的结合,并在最大程度上满足市场以及环境的双重要求。而对于以往的工业时代,人们对于机械的产品质量主要考虑行业问题,却从来不考虑环境问题。目前,对于环境的保护以及资源利用等方面,都有着非常重要的考虑因素,如何不按照现有的规定执行,机械工业就会在一定程度上收到威胁,并出现大规模的技术纰漏现象。 2.机械制造的影响因素与技术标准 在探讨机械制造质量的同时,分析其不同时期的质量要求,在不同的时期考量的标准以及考量因素都有着不一样的规格。那么,对于机械的制造与质量方面,真正影响到其产品质量的因素有哪些呢? 2.1机械制造质量的材料因素 众所周知,机械产品的主要生产加工原料是金属。金属在进行冶炼以及加工的过程中,通过一定的设计需求,根据设计草图进行工件的生产和加工。那么,与机械制造质量相关的最主要的元素就是材料问题。机械生产制造的材料质量直接影响着机械的质量。那么,在实际生产中,需要通过怎样的材料审核与应用才能够真正满足及机械制造的质量标准呢。第一,根据机械产品的应用领域进行材料的选择与加工;机械生产的应用领域在很大程度上决定了其材料选择性。在高端领域,机械材料必然要符合高端领域的基本特点。例如金属材质要过关,要精密,加工过程中的标准符合什么程度,都要进行一系列的规定,从而保证机械产品的质量合格,保证机械产品材料的应用效率最高。第二、根据设计方案进行材料的综合应用;并非所有的产品加工都需要保证材料的高性能,因为机械生产也要考虑到利润成本问题。一切生产行业,都要结合利润进行综合分析。并且将合适的材料用在合适的机械产品中,更高保证机械产品的性价比,从而提高机械的生产原动力,保证机械产品的材料用的恰到好处。 2.2机械制造质量的设计因素 一项产品的投产需要从需求到设计然后再进行加工与制造。机械产品同样如此,需要进行合理的加工与设计,才能保证生产的产品是符合产品标准的,并能够应用到行业领域中的。但是,随着设计理念的不断更新,更多的符合人性化思维的机械设计理念开始投入到生产的过程中,从而加大了机械制造质量的规格,并提高了其设计难度。在某种程度上分析,两者是相互对立的。例如在进行设计的过程中,如果过多的考虑人性化因素,那么在机械的加工难度上就会增加,从而增加了加工周期,降低了产量,影响产品的投放。但是,如果只考虑量产,而不符合现代的需求理念,那么就会造成产品的体验度降低,减少客户资源,降低市场占有率。因此,考虑机械制造质量的设计因素时,应该从多个角度进行综合分析,实现市场和技术的双重保证。 3.材料力学对机械制造的质量影响分析 分析了很多关于机械制造的时期需求,市场需求以及设计需求和环境需求等外部因素,那么,对于机械制造的质量的内部因素应该考虑哪些呢?机械制造质量与材料力学有着怎样的关系呢? 3.1材料力学在机械制造的技术领域分析 材料力学是我国材料学中最为重要的学科,也是应用性最强的学科。在机械制造过程中,起到了非常重要的作用,并为机械产品的质量奠定了基础。首先,材料力学是技术层面的概念,是力学的一项专项研究。只是在材料学的领域中,更为复杂而已。对于机械生产过程中,需要保证机械加工的流畅性以及准确性。那么,在进行加工之前,在设计的阶段就要对材料的力学概念进行分析,尤其是现在的机械产品一般都采用锻造技术,从而增加了生产的难度。其次,在技术领域中,力学是保证机械产品加工完整以及加工良好的重要保证。如果在一定时间内,部分出现受力不均匀的情况,就会造成机械工件的不合格,丢失了原有的质量合格率,造成反复加工的后果。最后,材料力学是针对加工材料而设定的一种加工条件,目的是为了能保证在机械加工的过程中,保证机械制造,从而提高机械产品的使用率。 3.2材料力学对机械产品质量的影响 在进行生产和加工的过程中,材料的化学以及物理性质的分析非常重要,这对于在加工的过程中的考量因素有很大的关系。材料力学是对材料加工过程中的一种加工方式和考量标准。例如,通过受力分析,了解到不同时间段的受力情况,保证每个受力点都能够有比较好的受力情况,实现材料的合理加工。材料的加工主要是针对金属材料的加工,因为不同的金属有着不同的物理性质以及化学性质。因此,需要根据不同金属的性质进行加工的流程设计。那么,研究受力主要是考虑到金属的物理性质,在进行锻造的过程中,应该采用怎样的加工方式以及加工程序是非常重要的。因此,材料力学对机械产品的质量影响还是非常大的。应用好材料力学,也能够在一定程度上提高机械产品的质量才,从而实现现代化机械产品的高效生产。总之,材料力学的研究是非常必要的,尤其在机械制造的过程中,加入材料力学的理论,能够在很大程度上实现机械产品的高质量以及高效率生产。因此,充分利用材料力学理论,进一步加强机械制造质量,是目前机械加工行业中比较重要的一项理念。理念能够充分应用,才能够在最根本的基础上实现高效率生产。 4.结语 通过对机械制造在不同时期的需求质量分析,并联系现代工业对机械产品的需求,了解到现代机械的产品质量不仅仅和市场需求有关,与环境和资源也同样有着分不开的关系。对于机械产品的制造工艺以及加工手法,是属于技术层面的问题。而最关键的因素在于能够通过材料力学的理论对机械加工进行分析,从而保证机械产品的高质量输出。本文通过对材料力学的分析,并根据机械产品原料的物理以及化学性质进行了分析,从而得出在同等环境下,采用材料力学的设计与制造分析方式,能够大大的提高机械产品的质量,并提高了机械加工过程中的效率。因此,采用材料力学的最主要的方式在于能够提高现有机械产品加工的制造水平,并提高产品的合格率。总之,材料力学对于机械制造的质量有着非常大的影响。 作者:周俊华单位:甘肃省酒泉职业技术学院 材料力学论文:高职院校材料力学教学理论研究 1教学内容的改革 材料力学是工程力学中的重要内容,也是经典的力学课程。现阶段,大多数材料力学的教学体系依然沿用以往传统的教学体系,以简单基本变形到对于工程实际组合变形的研究,对于基本变形的研究顺序较为固定,整体教学过程中各种知识点、公式较为繁多。在实际课程教学中,需要耗费大量的课堂实践来进行基本变形的讲解,对于组合变形讲解的实践被不断的压缩。在实际的工程问题中,很多工程构件是具有复杂的结构形态,基本变形难以良好的应用在对实际工程问题的研究上。学生虽然已经进行了材料力学的研究,并且具备一定的材料力学理论知识,但是遇到实际的工程问题中,仍然存在毫无头绪,无从下手的情况。与此同时,随着新课改的不断推广,材料力学的学时逐渐降低,教学中如何提高学生的学习效率,简化知识的教授,避免课堂教学内容重复成为了教师在教学中应该重点关注的问题。教师在教学过程中,要提高对于培养学生实际解决问题能力的认识,明确自身教学目的,在教学过程中,渗透实际应用的思想,真正的做到以理论知识服务工程实践。在此过程中,还要注重提高学生的学习兴趣,让学生在积极的学习氛围中,完成有关材料力学知识的学习。教师在备课的过程中,注重对于课堂教学内容进行合理的安排与设置,通过将课堂知识与应用结合的模式,将材料力学教学过程中的问题进行逐一的讲解,培养学生解决问题的能力。例如,在进行基本变形的讲解时,可以通过拉伸与压缩来进行问题的引入,在融入外力计算、应力分布规律、强度等知识点,并且进行举一反三的知识点类比,最终让学生在紧凑的课堂教学中,逐一掌握有关知识点,培养解决问题的思路,适应现代课程教学中对于解决实际问题能力的培养要求,培养合格的工程人才。 2教学方式的改革 在以往的材料力学教学过程中,是以教师的单一讲授为主要的教学方式,教学中注重对理论的教学,忽视对于材料力学相关知识的实际运用。传统教学方式以教师为教学工作的主体,并且以应试为主要的教学目的,教学过程围绕教材与课本,学生被动的参与到教学当中。传统教学模式现已难以真正的培养学生的学习兴趣,难以实现学生个性发展,学生在学习中也不能更好的形成科学的思维习惯。新课程的改革对于培养学生的综合素质,实现学生的个性发展提出了新的要求。因此,在开展教学工作中,教师要不断的对自身教学方式进行改革。教师在教学方法的改革中,要通过对传统教学方式的探究,转变以往的教学方式,注重实现自身引导者的角色。在课程教学开始时,通过对学生课前预习的讲解,并且引导学生完成自主的预习,在新内容的学习之前,养成良好的预习习惯。在材料力学教学中,对于即将讲解的知识点,可以通过引入实际生活中的实际现象与情境,让学生进行自主的思考。合理的预习教学,可以让学生更好的完成教学目标,并且提高知识的记忆水平。通过运用力学知识,对于生活中的现象进行解答,可以启发学生的思维,让学生逐渐养成学以致用的习惯。在课堂教学上,教师要建立以学生为主体的教学方式,让学生主动的参与到课堂教学当中,并且通过分组讨论等形式,提高学生的学习积极性,让学生独立、自主的进行问题的分析与解决,养成良好的思维习惯。在课后教师要组织课后讨论,让学生进行主动合作解决教师所布置的课后问题,提高学生对于材料力学课程知识的掌握程度。现阶段,计算机科学技术不断发展,多媒体技术逐渐的走入到教学当中。多媒体教学方式可以提高教学过程的趣味性与生动性,直观的将课程内容进行讲解,并且强化了学生对于工程概念的了解,直观的反应了材料力学特点。在材料力学的教学中,引用多媒体技术,是对于现有教学方式进行创新的主要措施。在材料力学的课程教学中,通过多媒体技术,可以将抽象的知识点转化为具有良好逻辑性的图文,降低学生对于枯燥课程的理解难度,生动形象的对课堂内容进行讲解。多媒体技术,可以通过动画等形式,对于材料的变形以及失效等状态进行模拟,学生可以很好的通过动画演示,掌握材料的变形规律与特点。多媒体教学中,整体信息量较大,如果学生不能集中注意力参与到教学当中,就会出现课堂走神等情况。教师在教学中,要合理的安排多媒体教学,将课堂教学与多媒体教学进行有机的结合,发挥不同教学方式的自身优势,提高整体教学效果。 3实验教学的改革 材料力学教学课程中,实验教学是非常重要的,同时实验教学也是培养学生实际动手能力,将理论知识进行实践方面运用的重要过程。以往传统的实验教学中,实验教学的目的不够明确,并且过于依赖于传统理论教学,实验教学过程缺乏独立性,仅仅以演示与验证为教学目的。实验教学的不足,影响了学生学习主动性的培养,不利于培养学生形成良好的创新意识,影响学生学习效果。在开展实验教学中,需要强调试验教学的地位,并且注重实现学生主动参与的教学目的,让学生形成良好的动手能力。实验教学可以很好的提高学生的动手能力,加强学生将理论知识与实践进行联合的重要环节,可以更好的提高学生对于材料力学课程的学习兴趣。在进行实验教学时,教师要让学生进行积极的动手,通过学生实际动手操作,来了解材料力学的实际应用。学生的动手实践操作,可以有效的巩固所学知识,并且促进学生积极的对新问题进行探索。在实验课程开展之前,教师还要做好有关预习的准备,对于试验课程的安排进行设计,并且在课堂开展之中,让学生认真的参与到实验当中,并做好课后总结与分析。在实验课程内容的设计上,要注重实现实验的启发性与实际性。(本文来自于《价值工程》杂志。《价值工程》杂志简介详见.) 4结束语 要想真正的提高材料力学的教学工作,就必须要注重建立良好的教学体系,并且通过对现有教学方式的革新,并加强实验教学的开展。材料力学是一门实践性很强的工科课程,因此,加强材料力学课程教学内容理论与实际工程联系具有重要的意义,是实现新课程改革目的的重要途径。本文对教学内容、教学方式以及实践课程的改革,研究了提高学生主动参与热情,提高教学效率与教学质量的相关对策。材料力学的教学工作中,教师必须要对以往僵化、死板的教学方式进行改革,提高教学的灵活性,让学生主动、积极的参与到材料力学的学习当中。教师要针对材料力学这门课程的教学要求与特点,结合学生的实际学习状况,设计合理的教学模式,并且做好课前备课工作,对于现有教学方式进行不断的改革与探索,提高培养学生综合素质的意识,提高高职院校材料力学教学工作的质量。 作者:崔海虎工作单位:内蒙古交通职业技术学院 材料力学论文:基于“卓越工程师教育培养计划”的材料力学教学改革 摘要根据“卓越工程师教育培养计划”要求,改革教学体系、优化教学内容、探索先进的教学手段和方法,改革考核方式,并重知识教育与素质教育,培养具有基础扎实、能力强、素质高以及富有创新精神的卓越工程师。 关键词教学体系 教学内容 教学手段 改革 材料力学是机械专业重要的专业基础课,与工程实际问题结合紧密,实用性强,不仅满足学生学习后续专业课的要求,也是满足学生毕业后从事专业工作、新项目研究、开发和继续学习的要求。应用型本科院校学校材料力学课程的传统教学与“卓越计划”在教育指导思想、教学体系结构、内容、教学手段、考核方式等方面存在许多不相适应的地方,急需妥善解决。 1 课程现状 传统教学方法在某些方面已不能适应要求,问题主要表现以下几个方面:①②③(1)课程教学方法落后;(2)课题体系结构不适应工程师培养模式;(3)教学内容与科学发展脱节;(4)教学手段单一;(5)实验教学体系不适应卓越工程师教育计划理念。 综合上述,材料力学课程教学目前存在着很多问题,必须有针对性的进行教学改革,逐步完善教学。 2 教学改革 2.1 教学体系结构改革 传统教学采用“以四大基本变形为主线”的教学体系,如图1所示,这种按基本变形为主线的内容体系,内容重复多,花费学时量大,教学过程缺乏新意,难以激发学生学习兴趣。从培养高素质人才的要求出发,重视学生能力与素质培养,打破了传统体系的结构,提高了材料力学的起点,采用从“内力―应力―变形”的课程体系结构,如图2所示,运用启发式教学代替灌输教学,面向能力培养、面向学生自主学习的教学模式,提高学生素质和能力,强化培养学生的工程能力和创新能力。 2.2 教学内容改革 “卓越计划”旨在培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务,“内力―应力―变形”的教学体系结构的教学内容紧密联系地方经济和特色产业,立足服务地方经济、反映材料科学技术的发展。采用了衢州地区的特色工业产品作为课程教学案例,培养了学生的分析问题和解决问题能力,提升了学生的素质。 图1传统材料力学的教学体系结构 图2“内力―应力―变形”的教学体系结构 2.3 教学手段和教学方法改革 在新教学体系中采用的教学手段与教学方法,如图3所示:团队教学实行理论课程与实践课程平行的开课方式,资深教授采用多媒体手段,推行启发式教学、研讨式教学和学生研究性学习讲授理论。科研能力强的青年教师和聘任的企业专家指导实践课,采用项目教学、案例式教学方式讲授实际案例,借助计算机仿真对案例进行建模与仿真。理论课和实践课采用提出问题―分析问题―解决问题思路培养卓越工程师,促进高等教育面向社会需求培养人才,全面提高工程教育人才培养质量。 图3教学手段与教学方法图4实验体系结构 2.4 实验体系改革 将实验内容进行整合,分为基本性能实验、综合设计性实验和前沿专业性实验,如图4所示。 基本性能实验是对传统实验项目精选、提高、归并,培养学生基本力学实验技能和加强现代力学测试方法和实验技能的基本训练。综合设计性实验较为复杂,学生根据实验要求,设计实验方案,拟定实施实验步骤,并完成实验,增强思考性和启发性,增加了学生动手、动脑的机会,培养学生发现、研究和解决问题的能力。前沿专业性实验是以机械创新设计大赛模型、毕业设计课题和科研等为基础开展的实验项目,使学生开阔眼界,了解前沿研究动态,跟踪学科的发展方向,培养学生运用高新技术解决实际问题的能力和创新能力,为以后的工作、研究奠定基础。 2.5 考核方式改革 考试内容改革是减少记忆书本知识的考试内容,出一些灵活性大、知识面宽、综合运用知识能力强的题目。改革标准答案式的考试成绩评价方法,注重考查学生的解题思路和综合分析与解决问题的能力,活跃学生思维,激发学生的创新意识,培养学生的综合运用知识的能力。 3 结束语 在教学改革实践中,只有通过改进教学内容和教学方法,才能调动学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣,才能提高了教学质量。针对材料力学的教学现状和材料学科的发展趋势,根据“卓越计划”要求,进行教学体系改革、优化教学内容、探索先进的教学手段和方法,进行考核方式改革,并重知识教育与素质教育,旨在为社会培养具有基础扎实、能力强、素质高,具有创新精神和职业道德品质高的卓越工程师。 材料力学论文:工程案例及其在材料力学课程中的综合实践教学应用 摘 要 材料力学课程教学改革的实践越来越重视学生工程应用能力和创新能力的培养。在教学实践中,结合工程案例,让学生通过建立模型、简化计算、工程测试、汇报答辩等环节,小组分工合作完成综合实践作业,培养学生的综合能力。 关键词 材料力学;工程案例;综合实践教学;卓越工程师 1 引言 材料力学课程是工科院校机械类、土建类、交通运输类等较多专业的专业基础课,是学生接触专业知识和工程领域的先导课程,将材料力学课程教学与培养学生的工程应用能力和创新能力相结合,具有重要意义。国家开展卓越工程师教育培养计划,也旨在培养适应经济社会发展需要的创新能力强的高质量工程技术人才,对材料力学课程教学实践提出新的要求。 以往力学课程教学以理论严密、逻辑性强为特点,强调学生的理论基础和数理逻辑能力。近年来,随着高校教育教学改革的不断深入与广大教师的不断实践,越来越重视学生的工程应用能力和创新能力的培养。但在教学中如何将工程实践知识与学生动手能力和实际应用能力相结合,还需多做探索。部分教师在开展科研项目研究时让学生参与,但发现学生的基础还没达到要求,并且学生在学完课堂内容后觉得作业习题大多偏重理论,与工程应用还有距离。 笔者在长期教学积累和科研合作中,提炼了部分与材料力学课程知识结合紧密的工程案例,使学生在完成工程实践综合作业的过程中,重点培养材料力学课程知识的应用能力、团结协作与动手能力,引导学生参与工程实践及科研项目,提高学生的综合能力和创新素质。 2 结合工程案例的综合实践作业设计 材料力学课程综合实践作业的教学目的可以概括为培养学生提炼力学模型的能力,提高学生解决实际工程问题的能力,提高学生自我学习的能力,培养和提高学生组织协作的能力,培养学生科学思维方法和研究能力,锻炼学生分析总结和表达能力。 材料力学课程综合实践作业的设计一般要求结合一定工程背景,提供相应图纸、参数、工作原理等,锻炼学生读懂图纸、提炼力学模型的能力;综合实践作业的内容结合专业知识、工程实例或相关后续课程,列出一定的参考书及参考文献,需要学生学会阅读、自主学习;综合实践作业的设计一般采取开放式的结论,给定设计参数让学生分析研究方案,或给定必要功能进行相关参数的设计。 材料力学课程综合实践作业的形式可以分为与课程内容相关的可以让学生直接参与的课题、从工程实际中提炼的力学近似计算、结合工程问题的开放选修实验、学生自主选题的大学生创新项目、群体性参与的趣味力学竞赛等。限于篇幅,这里仅列举几个材料力学综合实践作业案例。 案例1:锚链环拉伸试验与分析 某型号的锚链环如图1所示,需进行拉伸试验以检验锚链单环承受的最大载荷、最大应变以及锚链环的变形等。试验载荷从520 kN分20个加载步到7460 kN然后卸载,采用电测法进行应变测试,实测时确定的应变片布置方案如图1所示。 要求:1)根据锚链环的结构图纸,确定锚链单环的力学模型,分析锚链环拉伸的应力分布;2)根据应变测试方案确定试验步骤,分析应变测试方案的合理性;3)少部分学生参与现场测试;4)已知各载荷步下各测点的实测应变,分析试验结果,得到简要结论。 该案例考查的学生的知识和能力包括:1)对内超静定结构的受力和应力分析的能力;2)电测理论,如何应用电桥理论得到锚链环拉伸时的拉伸应力和弯曲应力;3)通过参与现场测试锻炼学生的动手能力,增长学生的工程见识;4)对测试数据的处理和分析能力,直接感受工程测试与理论分析的差别。 案例2:张弦桁架结构张拉应力测试与分析 某体育馆张弦桁架结构见图2,最大跨度115米,单榀最大重量s128吨,张拉过程是施工的关键项目。以某一榀桁架为例,需对张拉过程中桁架关键部位的应力进行监测。 要求:1)根据钢结构施工图纸,用力学知识建立单榀桁架的力学模型;2)对模型进行简化,得到材料力学中的超静定结构;3)简要分析单榀桁架的应力监测关键部位;4)参观工地,参观张拉过程;5)对应力、结构变形等监测数据进行简要分析,与施工前的分析进行对比,分析差别的原因;6)预测温度对结构的影响,提出验证方法。 这是一个实际工程问题,通过布置综合实践作业的方法让学生在施工前就提前参与,使学生对课程的工程应用有了更加深刻的认识。再由于工程缺少工程经验,学生分析后确定的监测点与项目方案存在偏差,但通过施工现场的分析讲解,对结构施工直观了解,培养了学习积极性。 案例3:某双体客船螺旋桨轴系的强度计算 某长江短途客船已知主机额定功率为190 kW,额定转速1000 r/min, 总减速比2.89,轴的转速346 r/min,螺旋桨推力2350 kg, 螺旋桨重量200 kg,材料35#钢,联轴节重量42.8 kg,法兰重量28.5 kg,屈服极限270 MPa,许用安全系数[k]= 2.5~5.5,圆齿轮箱装有推力轴承,可承受2600 kg的推力,满足本船实际推力2350 kg的要求。在强度计算时,为偏于安全,将前端视为自由端。船舶轴系一般是一个变截面连续梁,在联轴节处作用集中载荷,将它简化为分段等截面连续梁,如图3所示。 要求:1)按分段等截面连续简化法,完成基本数据表; 2)按力矩分配法,计算各节点的弯矩,计算分配系数、固定端外力矩,用列表的方式进行力矩分配法计算(分配13次);3)求节点处的剪力和支座反力;4)用三弯矩方程计算节点处弯矩校核力矩分配法的结果;5)画轴系受力简图、轴力图、扭矩图、剪力图和弯矩图;6)按第四强度理论,对危险截面用安全系数法进行强度校核。 通过该案例的计算,学生在复习和熟悉材料力学课程内容外,增强了综合计算及综合应用能力,提前接触了专业知识、行业规范以及工程术语,掌握了力学模型的简化及计算方法,进一步认识到材料力学课程在工程中的实际应用。 案例4:八角环式车削测力仪的测力计算 八角环式弹性元件见图4,要求:1)将八环式弹性元件简化为两端固定的圆环式曲杆;2)用力法正则方程求解三个垂直方向力单独作用下的超静定问题,求解刚化杆中间截面上各自的内力(作为多余约束力),写出曲杆的弯矩和轴力方程;3)以 大曲率曲杆计算各测点上的正应力,并计算理论读数;4)分 析每组布片和接线图,说明理由;5)分别计算理论读数值与实验读数的误差;6)进行误差分析。 该案例是一个典型的力学方法应用案例,涉及曲杆超静定计算、力与变形及应变之间的关系、电测法测试应力、桥路应用等知识,进一步促使学生综合应用课程知识。 3 材料力学综合实践作业的教学实践 由于课程教学时数不断减少,在时间安排上,一般一次综合实践作业占用3学时的课内时间。其中1学时用于布置任务、讲解基本要求,确定分组和组内分工,明确小组负责人和完成时间节点,最后占用2学时进行答辩。其余为课外时间完成,包括学生查阅资料、完成作业、辅导答疑等。这样做到了课内教学与课外学习的有益结合。 一般一学期有2~3次综合实践作业,在教学过程中,结合每学期的实际情况及项目情况,每年的内容和要求会略有不同。由于综合实践作业难度较大、要求较高,每次作业按学生自愿的原则结合学生学习程度分组,一般4~6人一组,要求小组内明确分工与合作。小组分工包括查阅文献、建立模型、计算、绘图、完成报告、制作答辩PPT等。 考核是综合实践作业的另外一个重要环节,作为课程的一个重要组成部分,综合实践成绩被记入课程考核内容。考核内容包括:小组分工情况,考察每个学生参与程度及完成工作量;完成一份作业总结报告,报告内容要求条理清楚,详尽描述小组分工、完成过程、研究思路、研究方法和结论;项目答q,要求每组派一个代表汇报答辩,其余学生接受问询考核,对每位学生分别给分。 在综合实践作业的实施过程中,大部分学生能积极配合,学有余力的学生在图书馆和网上查阅大量文献,并在与教师的交流过程中学习到大量课堂以外的知识;也有少量学生不很热心,浑水摸鱼。另外,综合实践作业占用学生大量的课外时间,需要进一步合理安排课堂教学与课外教学的时间关系。在考核内容和考核方式以及激励措施方面,材料力学综合实践作业的教学实践还需进一步完善。 4 结语 材料力学课程是工科类各专业学生由基础课程向专业课程过渡的先导课程,对培养学生工程基础和实践能力起到重要影响。在材料力学课程教学过程中,结合实践性教学环节锻炼和培养学生的综合素质是当代大学教育改革的一个必然趋势,很多教师和同行都提出许多很好的方法。本文仅是教学过程中的一个小的实践,在结合工程实际合理选题、优化课堂教学内容与课外学习之间的关系、培养和调动学生参与积极性等方面还需不断改进。笔者希望通过本文起到一个抛砖引玉的作用,得到同行的批评指正。 材料力学论文:“材料力学”课堂教学方法初探 摘 要:“材料力学”是高校工科专业一门重要的专业基础课,既是学生首次应用力学理论分析实际工程问题的课程,也是学习后续相关专业课程的前提。文章从“材料力学”课程自身的特点和现存的问题出发,提出了情理交融,以彰其美;随地取材,贴近生活;反客为主,共同探讨的教学方法,笔者通过具体的教学案例说明上述方法在提高学生学习兴趣、透彻理解概念与理论方法方面具有有效性。 关键词:“材料力学”;教学方法;高校 “材料力学”是工科院校中一门重要的专业基础课。其主要研究单个杆件的强度、刚度及稳定性问题,是后续专业课学习的理论基础。同时“材料力学”也是学生首次接触到的有较强工程背景的一门课程[1],是从原来的解析分析向工程近似分析的一个过渡。然而,近年来,随着专业培养方案的调整,“材料力学”课程的学时被压缩,以往的教学方法已经不能满足新形势的要求,如何在有限学时内让学生掌握“材料力学”的理论方法成为一个亟待解决的问题。 “材料力学”课程的一个特点是概念多,理论性、实用性强,数学推导、计算烦琐。对这类课程学生普遍缺乏学习兴趣,如果学生上课昏昏欲睡,对这些理论的推导过程、适用范围不甚理解,就会在应用这些公式解决实际问题时出现困难甚至错误[2]。“材料力学”课程承前启后,既是对前期理论力学知识的应用,又是为后期结构力学等课程的学习做好铺垫,这就要求学生对这门课程中的假设、概念及理论方法要有透彻的理解,这样才能为后续专业课的学习打下坚实的基础。然而,在初学阶段,学生要完全领会这套理论并非易事,难免会出现生搬硬套的现象。那么,如何让学生在短期内尽可能透彻地理解掌握“材料力学”中的理论方法成为教学中的一个关键问题。 针对以上问题,笔者结合自身的教学体会,在“材料力学”教学方法上进行了一些新的思考和尝试。 一、情理交融,以彰其美 “材料力学”课程中理论推导多、逻辑性强,这也是学生普遍反映缺乏学习兴趣的原因。这样的课程,如果就事论事、有一说一地讲授肯定会枯燥无味,然而,如果能在讲解过程中适当展开,从一个理论讲出一段情感一个道理,让学生深刻感受到“材料力学”是一种有血有肉的理论,展现出“材料力学”的美,这样会更好地吸引学生的注意力,提高其学习兴趣。 例如,在介绍赵州桥等代表古人智慧结晶的工程典范时,引申出只有“美好”(力学中就指遵循力学规律)的东西才会长久的道理,无论是物质还是精神方面皆是如此,同时与陆游的“人间万事消磨尽,只有清香似旧时”结合,鼓励学生多行善事,志存高远,青史留名;介绍比萨斜塔时,指出该斜塔因为有伽利略在上面做过著名实验而闻名于世,因为伽利略的伟大使得比萨斜塔跟着出名,然而,那些游览历史古迹并刻下自己名字的游客以期借古迹之名千古流芳却终不可得,随即联想到龚定庵的“科以人重科亦重,人以科传人可知”,希望学生们将来都做“科以人重”的人,不要做“人以科传”的人,期望他们将来个个都成就卓著,光芒万丈;在讲解弹性力做功只与最终变形量有关时,鼓励学生你每一个人都一定会成功,只不过人生的轨迹不同,一时之失一事之失并不会影响他们人生最终的高度,在帮助学生理解力学原理的同时树立“天生我材必有用”的信念;在讲授偏心拉压状态下载荷位置与中性轴关系时,为了让学生深刻体会载荷作用点和中性轴分布在截面形心的两侧,载荷作用点靠近形心时中性轴则远离形心,反之,载荷作用点远离形心时中性轴则靠近形心这种关系,由事及人联想到杜甫的“人生不相见,动如参与商”,造化弄人、生活所迫可能让大家同窗一别再难谋面,犹如此处的载荷的作用点和中性轴,这是同一情感的不同表达,古人交通不便,朋友间一旦离别就很难再见,所以古人重情谊,也告诫学生要珍惜彼此间的友谊。 这样的讲述让学生体会到了“材料力学”的鲜活生动,意识到“材料力学”中蕴含着朴素的人生道理,使学生产生一种“此中有真意,欲辩已忘言”的美感,进而增强其对“材料力学”的兴趣。 二、随地取材,贴近生活 案例教学在“材料力学”讲授过程中发挥着重要作用,案例不仅为理论知识提供了真实背景而且可以激发学生解决实际问题的兴趣。大的工程案例会给学生留下宏观印象,然而学生并不能应用所学完整地分析一个工程实例,这样久而久之学生会对工程案例产生距离感,感到理论和实际一在平地一在天,甚至认为这些大型工程仿佛在白云外,遥不可及。如果在案例教学中不仅给学生介绍工程案例作为学生学习的最高理想,而且更多地介绍生活中身边的案例,引导学生应用所W解释分析一个简单现象,这样更能加深学生对知识的印象和运用知识的能力。从这个角度讲工程案例和身边小例就像是诗和词,诗是言志,让人壮怀激烈;而词则多描写生活琐事抒发情感,让人有生活情趣。两者应兼而有之,不可偏废。 例如,在学习斜截面上的应力计算公式时,通过扭断粉笔的简单示例,比较其与低碳钢的断面区别,为了解释断面位置不同这个现象,再引导学生推导斜截面上的应力公式;通过包装袋上的锯齿状边缘或药品袋上的剪开小口说明应力集中的现象;通过讨论钢尺受压弯曲、展开纸张和卷成圆筒的纸张的竖立实验,让学生体会受压杆件的极限承载力不仅与其截面面积有关而且与其截面形状有关,为欧拉公式的推导做好铺垫;通过竹子等横截面形状说明截面几何形状与结构刚度间的关系,让学生对自然产生敬畏,更好地体会万法自然。 三、反客为主,共同探讨 “材料力学”的理论性强,传统以教师为主导的单向讲授方式枯燥无味,变单向讲授为双向探讨、交流,以学生为中心,教师引导其思考、解决问题,以激发学生主动学习的积极性,培养学生积极思考的能力。本文通过引导学生对能量法进行探讨,加深了学生对基本概念、理论和方法的理解。 (一)引出问题 孙训方编《材料力学》(I)第二章中[3],例题2-5,图1(a)所示,杆系由圆截面钢杆1和2组成。已知杆端铰接,两杆与铅垂线均成α=30°的角度,长度均为l=2m,直径均为d=25mm,钢的弹性模量E=210GPa。设在结点A处悬挂一重量为P=100kN的重物,试求A点的位移A。 此时,提出疑问,引导学生讨论。观察两种方法的计算结果,发现完全吻合。不禁让人产生疑问,因为,在以往理论力学的概念中,能量法可以理解为一种精确的解法,而例题2-5中以直代曲是一种近似方法,所以,这两种方法的计算结果应该有差异才对,可是为何例题2-5和2-6的结果完全一致?(连表达式都完全一致!)这种结果不可以用简单的“殊途同归”或“异曲同工”来解释。 (二)更进一步 带着上述疑问再来探讨教材[5]中的习题2-13。 习题2-13,图2所示A和B两点之间原有水平方向的一根直径d=1mm的钢丝,在钢丝的中点C加一竖直荷载F。已知钢丝产生的线应变为ε=0.0035,其材料的弹性模量E=210GPa,钢丝的自重不计。试求:(1)钢丝截面上的应力(假设钢丝经过冷拉,在断裂前可认为符合胡克定律);(2)钢丝在C点下降的距离;(3)荷载F的值。 旧惑未解又添新愁!发现本该“殊途同归”却变成“殊途殊归”,两种方法竟然得到了两个截然不同的结果。显然,用能量法计算的结果错了,究竟错在什么地方呢? (三)深入讨论 仔细观察例题2-6和习题2-13求解过程,发现应变能是按定义计算的,应该没有错误;如果出错,肯定是外力做功计算错误,而外力做功似乎也是按照定义计算的!要确定外力做功计算的正确与否,必须重温其概念。教材[6]在讲述功能原理时,外力做功的推导以一个轴向受拉杆为例,前提是在线弹性范围内,则外载荷F与杆的变形量l成线性关系(图4所示),此时,外力做功才可以写成下面的形式(例题2-6、习题2-13中的形式): W= Fl (5) 图4 弹性范围内载荷与变形的关系 面对上述结论的适用范围,自然就会问,单个杆件的变形与外载荷之间是线性关系,那么由杆件组成的结构中某节点的位移与外载荷之间是否依然保持这种线性关系呢?为了弄清这个问题,我们重新回顾例题2-6,研究A点位移A与外载荷P之间的关系。 图5 杆系变形几何分析 显然,在图5中,节点A的位移A=AA',而A'是分别以B为圆心,以BA1长为半径和以C为圆心,以CA2为半径的两个圆弧的交点,由几何关系可知: 略去高阶无穷小后,上式可化简为: 考虑到, 所以A点的位移又可以写为: 这就是外载荷与A点位移间的关系,它们并非简单的线性关系。进一步化简后发现: 化简过程中略掉了高阶微量A2,发现A点的位移与外载荷近似成线性关系,然而在例题2-6中直接默认了这种线性关系存在,所以不加讨论地使用公式W=PA/2进行外力功的计算,这也是例2-6与例2-5的结果完全一致的原因。从这里也可以发现,“材料力学”中的能量方法并不同于理论力学中的能量方法,它是一种工程近似方法。至此,一个疑问已解决。 如果不假思索地直接运用式(5)计算外力做功,这样容易给学生造成误导,误以为所有情况下式(5)均成立,因此,也就出现了习题2-13中用能量法得出错误结果的情况。那么,在习题2-13中,外力F与C点的位移之间是否也存在线性关系呢? 图6 钢丝变形几何关系 从图6中可以看出,有如下几何关系成立: 注意到,FN = ≈ = ,代入上式可得: 发现外载荷F与C点位移并不是线性关系而是三次函数关系,所以计算外力功时不可以直接使用公式W=F/2,而需要根据功的定义,先计算微功然后再积分得到外力功,亦即 所以,正确的功能原理应写为: 解得,F=96.56N。 此时,由功能原理求得的结果与受力分析获得的结果才能吻合。而且,容易看到,能量法的计算结果与受力分析的计算结果并不完全一致!至此,所有疑问均已解决。 (四)归纳总结 以上通过两个题目采用不同方法求解,然后提出疑问,组织学生深入讨论,最终引导学生解决疑问。这会让学生更加深刻地理解“材料力学”中的能量方法是一种小变形假定下的工程近似方法而非精确解析方法;应用能量法求解问题时,外力做功的计算不能一味的套用式(5),而需根据外力与位移间的关系具体对待,只有当外载荷与节点位移成线性关系时,式(5)才成立;当外载荷与节点位移间不存在线性关系时,需要根据功的定义,先计算微功然后再积分得到外力做功。 结合“材料力学”课程的自身特点,文章围绕如何提高学生学习兴趣和如何加深学生对理论方法的理解两方面问题,在课堂教学方面做了一些初步的思考和尝试。通过情理交融,融入人文情怀,让学生感受“材料力学”的美,培养其对“材料力学”的兴趣;通过随地取材的教学案例,让学生体会到“材料力学”既可顶天又能立地,培养学生观察生活、体味自然的习惯;通过提出疑问,组织课堂讨论,让学生更加深刻、透彻地理解“材料力学”中的理论方法,从而避免出现生搬硬套公式的现象。 材料力学论文:基于案例驱动式材料力学课程教学的探索与实践 摘要:材料力学是一门理论与实际紧密结合的专业基础课,为提高学生的学习兴趣,拓展学习的深度和广度,采用案例驱动式的教学。在课堂上结合工程案例讲解,并鼓励学生独立思考、自主建立力学模型,进一步通过分组合作完成案例的分析,并提出解决方案。这种教学模式以“研究性的学”代替“传统式的教”,有助于学生的理论与实践有机结合。 关键词:材料力学;工程案例;研究性教学;学生为中心 材料力学是一门理论与实际紧密结合的专业基础课,重在培养学生对工程设计中强度、刚度、稳定性问题的分析能力。在传统教学模式中,学生的学习以被动式为主,缺少分析讨论、综合概括、质疑发现等主动式的学习训练环节。另外,尽管材料力学课程内容本身与实际工程紧密相连,但学生不了解如何将实际工程问题抽象为力学模型和定解条件。因此,为了更好地培养学生的创新思想和创新能力,提高学生应用材料力学知识解决实际工程问题的水平,我们对传统教学方法加以革新和突破,探索案例驱动式的研究性教学模式在材料力学课程教学中的应用。 一、案例驱动式的教学理念及改革路线 案例驱动式的研究性教学是一种教与学相互统一、相互提高的过程。这种教学方法借助案例材料提供的信息,学生在教师的组织引导下,运用所掌握的基本理论来探究案例问题、提出解决方案。我们的教学理念包括:以学生为主体,以案例为教学载体,以多种教学模式为手段,以“研究性的学”代替“传统式的教”。 基于此,我们建立了如下的改革路线图,具体包括:(1)每章课程开始之前,引入适合课程教学的具有前沿性、基础性与交叉性的工程案例问题;(2)在研究性教学过程中,引导学生独立思考、自主建立力学模型;(3)课后,结合网络学习与团队学习等新的教学形式,激发学生的学习热情,扩展课外的自主学习空间;(4)课程结束时,用教学的全程考核来评定学生最终的课程成绩;(5)项目执行中,由组成员分工听课、发放调查问卷,对新型教学模式进行监控,必要时进行适当调整。 二、案例驱动教学的新举措 1.教学思路上,由传统的“知识点讲解型”转变为“案例驱动型”,从而将实际生活及工程实践中的材料力学问题融入学习中。如:讲拉压静不定时,引入“三个和尚没水吃”的寓言;在讲截面的几何性质时,结合古代“七根筷子”的故事;在讲动应力的概念时,引入飞针穿玻璃的例子;在讲解提高弯曲强度的措施时,结合桥式起重机改造和家庭用晾衣架的设计;在讲压杆失稳时,结合了脚手架倒塌和海洋石油平_失效等工程事故的案例等。通过案例驱动的教学,极大地提高了学生的学习兴趣,拓展了学习的深度和广度。 2.教学方法上,坚持启发式、参与式教学。根据具体情况有针对性地、循序渐进地提出问题,如:在讲轴向拉压杆横截面上的应力时,首先提示学生关键是正应力的分布;又提示应力看不见摸不着,学生可以想到分析“变形”,因此进行变形规律试验,且由表及里需要“平面假设”;进一步提示需要“应力―应变”的胡克定律获得应力分布规律;随后,由静平衡方程,推出正应力公式;当然,最后还需要学生考虑这个计算公式的适用条件,从而引出圣维南原理。这样,学生会对这一部分内容很有兴趣,并对知识的来龙去脉有了清晰的认识。同时,为节省出课时用于案例研究,教学内容上采用类比方法及框图的方式归纳总结各部分间的关系。 3.在教学形式上,选取一些具有承前启后性质的章节,进行翻转课堂教学,这个过程中学生之间可以互相质疑、纠错、指正。同时,案例教学过程中,将学生分成几个学习小组,进行分工讨论交流,并利用网络学习资源查阅资料,提出案例问题的解决方案、进行数据分析,并最终撰写总结报告、进行答辩。 4.课程结束时对学生进行了问卷调查,为进一步改进课程的教学积累了宝贵的资料。问卷设置问题包括:课程授课形式、教学重点难点内容、案例大作业难度、学生学习感受及意见和建议等方面。其中,关于“研究性大作业的设置频率”,大部分同学认为合适的频率为“每章一次”或“更少”。至于研究性学习过程中“最大的困难”,约10%的学生选择“没有时间完成讨论题”,约17%的学生认为“不知道如何解决”,超过半数的同学选择“不知道解决方案应该做到什么程度”,这表明大多数学生能够及时掌握课堂授课知识,并能学以致用,同时也正反映出案例的开放性,另有约7%的学生认为是“其他困难”,包括“不知道如何表述自己的解决方案”“无法拓展思路”等。关于案例驱动式教学的“课堂效果”,接近3/4的学生认为“好”,学生评价研究性课堂不仅能够提高他们的学习兴趣和热情,且增强了应用这门课的知识解决实际问题的能力。 三、结语 经过连续多个学期的改革实践检验表明,这种教学模式能够激发学生的学习积极性,拓宽学生的知识视野,增强学生的独立思考能力和创新能力,因而取得了较好的课堂内外教学效果。通过在此提出两点建议:(1)在教学过程中引入工程案例进行分析、讨论,势必占用课时,因此,为更好地保证教学效果,必须精心选取工程案例,同时合理划分学时计划;(2)为成功实现基于案例驱动的教学形式,需要重点研究如何对课程的期末总成绩进行有效评价,尤其是各组案例大作业成绩的给定,为保证在这一评价过程中做到公平、有效,我们认为需要多个案例大作业分阶段考察,且每组人数限制在2―3人左右,并明确每个成员具体的贡献。 材料力学论文:材料力学课程案例教学的实践与建设 [摘 要]案例教学是一种有效的教学方法。通过将案例引入材料力学课程的教学,课堂上的互动氛围活跃了,讲授理论时学员的注意力也更集中。在案例教学中要注意两点:一是教员选择讲解的案例要有典型性,分析方法要有一般性;二是案例的选择和难易度的把握,特别是由学员分析的案例要提前布置,而且难度不能太大。学员是从学校到学校,没有接触过工程背景的问题,需要讨论或查阅资料,所以要多给学员一段时间,更重要的是会打消学员的学习兴趣。 [关键词]材料力学;冲击载荷;案例教学 目前材料力学课程教材中的例题或习题,多是简化好的力学模型,学员看到的都是简图,而他们是没有任何工程背景的二年级学员,感到学习的理论和实际是脱节的,所以根据课程特点采用案例教学是一种有效的方法,可拉近课程和学员的距离。这不仅可以激发学员的学习兴趣,调动学习的主动性,更重要的是使学员对力学知识的用途有更深层的认识,可提高学员的力学建模能力。本文以冲击载荷为例,介绍案例教学的具体实施步骤,然后总结材料力学案例库的建设。 一、案例教学的步骤 冲击载荷是材料力学课程动载荷章节中的重点内容之一,采用案例教学法,分四步组织教学。 (一)案例呈现,激发学习兴趣 案例①:由于绳断裂,蹦极者落入鳄鱼河的水中。 案例②:绳没断,但蹦极者落入水中,被鳄鱼咬掉了头。 案例③[1]:2007年8月,位于大连星海公园的蹦极项目出现了一次“意外”:一个小男孩从55米高的跳台上跳下来时,一头扎进了海里!令人宽慰的是,落水孩子仍旧被保险绳牵引着,并且浮到了海面上。救生艇赶到把孩子救了下来。孩子上岸后连吐了很多口海水,由于获救及时,神志很清醒,经过全面检查,孩子没有大碍。 (二)提出问题,探索理论依据 问题:试建立力学模型,分析事故原因。 分析人和绳组成的系统,人为冲击物体,绳为被冲击物体。根据人与绳的特点,提出基本假设:①人抽象为刚体,即冲击物体的变形不计;②绳是变形体,其重量不计;③人自由落体运动时,对绳没有作用,当下落高度和绳的长度相等时,人对绳有冲击作用,认为人和绳共同运动,即冲击物体和被冲击物体接触后共同运动;④冲击过程中绳的变形保持弹性变形,即满足胡克定律,其弹性模量不变。冲击问题的特点是持续时间短,冲击力随时间的变化难以准确分析,其精确计算十分困难,一般采取近似方法,认为冲击过程中只有机械能和变形能的转换,忽略其它能量的损耗,如不发声、不发热,因此采用能量守恒原理解决冲击载荷问题,由于不计能量损耗,所以能量法计算偏于安全。 (三)建立模型,求解力变形 人与绳索相连,绳索另一端牢牢固定在平台上,开始人静止在平台上,然后自由下落。设人的重量为W;绳索横截面积为A,长为l,弹性模量为E,模型同材料力学教材中习题。[2] 如果人静止挂在绳索的下端时,绳索的变形是其原长的1/60,动荷因数Kd = 12,绳索的最大伸长量Δd = KdΔst = 0.2l。 (四)分析原因,提出合理建议 案例①中蹦极者坠河的原因:依据动应力的计算分析,说明绳索动应力超出允许范围,导致绳索断裂。案例②和案例③中,绳未断造成蹦极者落水的原因:可能选择了刚度偏低的绳索,因为Δst偏大,导致Δd增大;可能选择了刚度够,但偏长的绳索,导致ld增大;按报纸上对事件的描述,小男孩“胖乎乎”,属于体重比正常孩子偏大,导致绳索动变形过大(超过设定值),工作人员可能忽略此点,导致事件发生的原因。 建议:正规的蹦极设施具备不同规格的弹性绳索(一般按伸缩长度、拉伸刚度来标定),这些绳索事先经过专门测试并贴有规格标签。蹦极前要认真查看绳索的规格,选择与自己体重相适应的弹性绳。 二、案例库的建设 通过案例教学的实践,发现学员的学习兴趣高了,比如在看完蹦极者掉入河里,被鳄鱼咬掉头的视频后,都想知道其理论依据,避免今后亲身体验时出现同类事情。学员发现问题、提出问题的意识有所增强,比如讲授组合变形时,学员就提出丝锥攻丝时丝锥折断的问题,比萨斜塔不倒的现象,讲授压杆稳定时,提出银枪刺喉的杂技。学员建立力学模型、分析问题的能力有所提高,丝锥折断的例子在扭转变形时提出,讲到组合变形时,学员自己就想到当时分析的不足。学员提出切身体会的例子,如训练中有时会看到或听到学员骨折,班里某某学员提出训练时腿骨骨折的问题,通过分析学员真正感受到力学知识的学习可以使平时训练更科学。 因此通过调研、收集分析案例,将积累的案例建成案例库,供教员和学员应用。案例库中具体案例分为生活案例、装备案例、其他案例(工程、体育等)。[3] 案例库可以教员和学员的身份登录。教员登录可完成添加案例、管理案例、选用案例、评价学员、管理学员等功能,添加案例功能是教员完成案例上传,包括案例背景、问题提出、建模理论分析、事故原因、扩展内容或思考。管理案例功能是修改或删除;选用案例是为学员选择具体哪些案例供学习和参考,也可选择具体案例中的背景、问题,等学员分析上传报告后,再选择原因分析、扩展思考问题等模块,供对比和完善自己的分析报告。评价学员是对学员上传的报告,及时给予批阅,提出修改建议。管理学员是对授课班次中的学员,授予其使用案例库的权限。学员登录可完成查看案例、选择案例分析并上传,查看教员对报告的评价。查看案例功能是可看到教员选择好的案例和案例中的具体模块。 三、小结 通过将案例引入材料力学课程的教学,课堂上的互动氛围活跃了,讲授理论时学员的注意力更集中了,课下案例分析时也用心了,和教员探讨分析的次数也多了,总之学员的学习积极性提高了,这说明学员是愿意接受挑战的,因此教员要努力收集分析新的案例,不断完善案例库。 案例教学是一种有效的教学方法,通过实践发现,在案例教学中要注意两点:一是教员选择讲解的案例要有典型性,分析方法要有一般性;二是案例的选择和难易度的把握,特别是由学员分析的案例要提前布置,而且难度不能太大。由于学员是从学校到学校,没有接触过工程背景的问题,需要讨论或查阅资料,所以要多给学员一段时间,另外如果案例的难度偏大,不仅完不成,更重要的是会打消学员的学习兴趣。 材料力学论文:信息化环境下材料力学翻转课堂的教学实践 [摘 要]项目组依据建构主义学习理论,设计了信息化环境下材料力学翻转课堂的教学环节,开展了教学实践,并Ψ转课堂的实施效果进行了总结和反思,探索了在现代教育理论的指导下,如何充分尊重学生学习的主体性。 [关键词]信息化;材料力学;翻转课堂;教学实践 材料力学课程作为我校机械类各专业的重要学科基础课,学习的目的在于为后续课程以及未来的工作搭建一个扎实稳固的基础性支撑平台。随着现代教育技术的发展,教育信息化的普及,材料力学课程的教学模式应该转变为把学习的主动权放给学生,充分尊重学生学习的主体地位。 笔者依据建构主义理论,设计了信息化环境下材料力学翻转课堂的教学环节,开展了两次翻转课堂的教学实践,探索了在现代教育理论的指导下,如何充分利用信息资源,优化课堂教学,促进学生的自主协作学习和深度学习。 一、信息化环境下材料力学翻转课堂的教学实践 (一)信息化学习资源的建设 有丰富的网络学习资源作为支撑,才能更好地开展信息化环境下的自主学习、小组协作学习,保证翻转课堂的顺利实施。本课程搭建了在线网络教学平台和课程网站。 在网络教学平台上有24个一级栏目,包括教师授课的教学课件、教学日历、教学笔记、翻转课堂学习任务书、形成性评价成绩等栏目,并对全校学生全方位开放。另外平台上有教学邮箱、答疑讨论等栏目,实现了学生与教师之间、学生与学生之间及时的信息交流互动,充分营造了交流讨论的学习氛围,保证了教师能够及时发现学生学习过程中的问题,及时对学生学习的指引,使学生充分把握自己的学习进程与状态。 课程网站有17个一级栏目,有教师的全程授课录像、自学辅导系统、考研加油站等。两套网络资源彼此配搭,为学生的自主学习提供了信息丰富的网络学习资源。 (二)教学目标的设定 教学目标的设定以学生为中心,充分考虑如何引导学生积极主动地参与学习,帮助学生进行更高层次的学习,锻炼和培养学生的综合能力,促进学生全方位的发展。 各环节的教学目标设计: 1.基本概念知识点的教学目标设计:强化课程的基本概念,帮助学生建立学科基础。 2.建立知识点之间逻辑关系的教学目标设计:通过发现和探索各知识点之间的逻辑关系,培养学生的自学能力、洞察事物本质的能力、团队协作能力,帮助学生养成良好的思维习惯。 3.扩展知识点的教学目标设计:将已经内化为学生已有知识的知识点进行扩展、推广、延伸,培养学生的创新能力和解决问题的能力。 (三)信息化环境下的翻转课堂教学活动设计及实施 1.课前学习活动 根据学生平日里的课堂表现与作业完成情况,在充分了解学生过往的学习状态和目前的学习情况下,将学生进行分组。分组的原则基本上是自由组合,每一组4-5人。组内成员确定一位学,组长的职责是管理督促本组组员,并负责老师与学生之间的双向沟通。 教师将设定好的学习目标和学习任务单,连同学习资源指引一并公示在教学平台上,指导学生课前的自主学习。组长在课余时间组织小组同学首先学习老师设计的学习目标和学习任务单,清楚明白任务后,组织本组同学学习教师提供的视频资料、授课课件,并查阅相关的文献资料,形成小组学习报告,将小组在学习过程中遇到的疑惑、问题形成学习报告一同提交在网络教学平台上。教师审阅学生的学习报告,并针对学习报告反映出来的问题给出进一步学习的建议和指导。同时教师研究学生学习过程中遇到的疑惑问题并进行归类整理,找出共性问题以及需要特殊指导的个性问题。将个性问题在网络教学平台的答疑讨论栏目与小组成员进行交流讨论,教师一般是继续给出问题,指引学生查阅哪些资料,引起学生的思考,而不给出明确的解答。 小组同学针对老师的建议进行第二轮的学习,修改小组学习报告,重新梳理学习过程中的困惑疑问。小组整理第二轮学习报告提交。教师再一次审阅报告,梳理学生的疑问。在这一次的审阅中,教师基本上掌握了学生的学习状况,了解了学生的困惑,清楚明白应该向哪个方向引导学生的讨论,拥有了为下一步课堂交流活动进行设计的依据。 2.课中交流讨论 由于上课前教师将学生产生的疑问进行了整理,课堂交流讨论环节就能比较有针对性地引导学生解决疑问,帮助学生完成知识的内化,促进更高层次的推理思维的养成。 课堂交流环节按学习小组进行,教师根据学生的分组名单随机抽取一位学生登台讲课,讲课时间控制在8-10分钟。讲课完成后其他组同学针对学习过程中产生的疑问困惑、讲课过程中产生的新疑问、讲课组的学习效果和学习质量进行反馈,讲课组的全体成员随时解答问题。 书记员记录交流过程中学生提出的所有问题,以便老师课后反馈。所有小组交流完毕,由班长对全班同学的课堂表现、讨论情况、学习效果进行总结评价。 教师对本次翻转课堂的效果进行总结,并对学生提出的问题做进一步的分析、阐述、解疑。由于经历了课前两轮的学习以及学生之间的交流讨论,学生剩下的疑问也就很少了,再通过教师稍微的点拨学生的疑问就全解决了。 3.课后总结反思 课程结束后,教师问卷调查,让学生自己总结、反思在本次翻转课堂学习中有哪些收获,翻转课堂的学习形式锻炼了自己哪些方面的能力,对比其他同学,自己在哪些方面做得好,在哪些方面存在不足,在未来的学习与人生成长中,自己应该在哪些方面有所突破,应如何克服自己的弱项,如何提高自己与他人之间的交流、沟通、表达能力。 4.学习效果评价 开课起初成立翻转课堂评价小组,小组成员由两个班的班长、课代表、学习委员、学生代表组成。教师要求评价小组首先制订评价标准,提交给教师,教师提出修改意见,评价小组再进行改进,直到设计出能够全面评价学习状态与学习效果的翻转课堂评价方法。 材料力学论文:结合工程的材料力学课程大作业教学实践 摘要:为培养学生工程素质和应用能力,在材料力学课程教学中设计大作业,引导学生进行模型简化、分析计算、设计测试方案、测试数据处理等,与课程理论紧密联系,锻炼学生综合素质。以张弦桁架张拉分析为例,从大作业要求、简要分析和案例小结三个方面,细述大作业实施过程。最后对教学实践中的一些细节及大作业教学实践价值进行了总结。 关键词:材料力学;大作业;教学方法;工程应用 材料力学课程是工科院校机械工程等较多专业的专业基础课,该课程的特点是理论严密、逻辑性强并且与工程实际紧密联系,如何将材料力学课程教学与培养学生的工程应用能力和创新能力相结合具有重要意义。近年来,随着高校教育教学改革的不断深入与广大教师的不断实践,越来越重视学生的工程应用能力和创新能力的培养[1-6]。笔者在教学实践中将工程实践知识与学生动手能力和实际应用能力相结合,开发紧密联系工程的课程大作业,培养学生对材料力学课程知识的综合应用能力和工程素养。 一、材料力学大作业的教学设计 大作业的设计一般要求结合一定工程背景,提供相应图纸、参数、工作原理等,锻炼学生读懂图纸、提炼力学模型的能力;大作业的内容结合专业知识、工程实例或相关后续课程,列出一定的参考书及参考文献,需要学生学会阅读,自主学习;大作业的设计最好采取开放式的结论,给定设计参数让学生分析研究方案,或给定必要功能进行相关参数的设计。限于篇幅这里仅列举某张弦桁架张拉过程分析得工程案例案例。 1.某桁架结构张拉应力测试与分析案例。某体育馆张弦桁架屋盖结构,最大跨度115米,单榀最大重量约128吨。以某一榀桁架为例,可简化为由屋盖主桁架、撑杆和张弦等三部分组成的平面桁架,如图1b所示。屋盖组装完成后,通过张拉机构收紧张弦AB,使屋盖主桁架DABE起拱至设计高度,屋盖成形。 2.作业要求。①某一榀桁架简化为平面桁架,由设计图纸给定各节点坐标。在施工过程中,张弦AB两端同时张拉,撑杆上端与主桁架铰接,下端与张弦间可自由滑动,并能保证撑杆始终保持竖直。试分析该平面桁架的超静定次数。②求解该超静定结构。假设已知主桁架的抗弯刚度EI,轴力和剪力引起的变形忽略,重力均匀分布。③已知主桁架总重105吨,索重67.4kG/m,忽略撑杆重。各节点应力及跨中挠度由实测给定。试计算主桁架的近似抗弯刚度。 3.简要分析。由材料力学知识分析,该结构可简化为一次超静定结构,去除张弦得到其静定基如图2。 变形协调条件为重力和张力共同作用下U■点的挠度为零,即可求得张弦的张力与重力之间的关系。 4.案例小结。这是一个实际工程问题,考查了学生以下方面的知识和能力:(1)考查了学生对超静定结构的分析能力,和解决超静定问题的能力。(2)该案例是工程实际问题的简化模型,但实测数据来自工程,在理论分析与工程测试之间的关系上,考查学生综合分析解决问题的能力。(3)由于结构复杂,对于张弦结构、张弦施工、胎架等工程问题,学生没有接触过,考查了学生的学习能力和理解能力。 二、材料力学大作业的实践价值 材料力学大作业的教学实践引入了大量工程问题,引导学生在模型简化、设计图纸解读、试验方案等方面学习工程知识的同时,进一步加深理解了材料力学课程与工程应用的联系。材料力学大作业的实施让学生充分认识到材料力学作为基本理论分析手段在工程应用中的重要性。由于条件限制,不可能让很多同学参与工程项目研究;并且学生还没有有限元基础,分析手段略有欠缺,但通过对实测数据的分析与处理,同样起到锻炼学生分析解决问题的能力。在材料力学课程教学过程中,结合实践性教学环节锻炼和培养学生的综合素质是当代大学教育改革的一个显然趋势,很多教师和同行都提出了许多很好的方法。本文仅是教学过程中的一个小的实践,在结合工程实际合理选题、优化课堂教学内容与课外学习之间的关系、培养和调动学生参与积极性等方面还需要不断改进,作者希望通过本文起到一个抛砖引玉的作用,希望得到同行的批评指正。
沥青路面具有行车安全、舒适性能的特点,但是因为路面的质量会受到设计、施工、载荷等因素影响从而出现泛油、壅包、开裂以及车辙等病害,这对于行车的舒适度以及安全性都造成了很大的影响。本篇文章将对沥青路面车辙病害的影响因素、形成机理以及防治策略等进行思考讨论,尽可能减少车辙病害的出现从而延长路面的使用寿命。 1沥青路面原材料技术指标 沥青路面主要是由沥青、粗、细集料和矿粉以及抗车辙剂等浇筑而成的,接下来就对这几种原材料的技术指标进行试验从而获得相关数据,主要有以下几个方面。 1.1沥青 沥青的种类有很多种,本篇文章就其中的一种基质沥青和SBS成品改性沥青进行试验来获得相关数据,该过程中的沥青基本技术指标试验主要是根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》来开展的,工作人员严格按照相关要求进行测试。测试主要是针对其密度、针入度、软化点、延度、闪点等方面进行试验的,从试验数据中可以得出中海36-1沥青是满足《公路沥青路面施工技术规范》中A级沥青的技术指标要求,SBS改性沥青的各项指标也达到规定中的改性沥青Ⅰ-C沥青的规定要求。 1.2粗、细集料和矿粉 粗、细集料的技术指标试验主要是根据《公路工程集料试验规程》开展的,本次试验所用的集料是从附近的高速公路修建现场获得,粗、细集料是角闪岩,矿粉是磨细石灰石。试验主要是对其粒径、毛体积密度、视密度、亲水系数以及含水量等进行测试从而对于该地区的地质有更加深入的了解。 1.3抗车辙剂 从相关调查数据中可以发现抗车辙剂的应用是较为广泛的,其中国产的海川车辙王、法国的PRPLAST.S这两种占比较高,本次研究就采用这两种对其具体的技术性能进行测试。两种的抗车辙剂的外观颜色基本一致,在尺寸方面海川车辙王相对大一些,熔点和密度基本一致。聚酯纤维的性能在线密度、当量直径、断裂强度、断裂强力以及断裂伸长等方面的数据较为客观。 2车辙的类型 沥青路面车辙的形成的原因是不一样的,就其形成的原因可以将车辙分为四种,主要有以下几个方面。 2.1失稳型车辙 沥青路面在高温的状态下,因为车的荷载作用会使其内部材料发生横向流动变形从而产生车辙。该种类型的车辙是最为常见的,它主要是在轮迹处发生的,两侧有隆起,呈现出W形。 2.2结构型车辙 结构型车辙是因为路面结构在荷载的作用下产生整体的永久变形而形成的,它主要是因为路基的强度不足而形成的,车辙的宽度比较大,两侧没有隆起,其横断面呈现出浅盆状的U字形。结构型车辙在我国相对比较少见,这主要是因为我国一般都采用半刚性基层。 2.3磨耗型车辙 磨耗型车辙是因为沥青路面结构顶层的材料和车轮发生磨耗作用,加上自然环境的影响下造成的。汽车在使用了防滑链和突钉轮胎后会使得车辙更加容易形成,但是这种车辙在我国基本见不到,因为我国不允许使用埋钉的轮胎。 2.4压密型车辙 压密型车辙在我国十分常见,它是属于非正常的车辙。压密型车辙的形成原因有很多:1)沥青路面铺筑的过程中没有将其充分压实;2)因为平整度而在较低温度的环境中进行碾压从而出现压实度不足的情况;3)混合料的设计不合理。这三种原因是施工期间造成的,在施工完毕交通开放后,沥青的面层受到压实使其产生了变形。 3车辙形成的过程 从上述内容中对于车辙的类型有了简单的了解,主要有失稳型车辙、结构型车辙、磨耗型车辙以及压密型车辙这几种。接下来就对车辙的形成过程进行思考介绍。车辙的形成主要有三个阶段:1)开始阶段的压密过程,沥青胶浆和空气组成的松散混合物在碾压的时候会将高温的半流动状态下的沥青胶浆挤进矿料的间隙之中,它们因为受到力从而排列成为具有骨架的结构。路面开放后因为受到车辆的荷载作用会使得密实的过程进一步发展;2)沥青混合料的流动,高温下的沥青混合料是半固体,因为荷载的作用会使得它产生流动从而导致混合料的网络骨架结构失稳。它除了会填充混合料的空隙外还会随着沥青的混合量自由流动,这会使得路面受载处发生变形;3)矿质骨料的重排及矿质骨架的破坏,高温下的半固体的沥青混合料因为荷载作用会首先流动,这使得混合料中的粗、细集料组成的骨架被破坏,它们在荷载作用下会沿着矿料间接触面滑动,这使得沥青胶浆都向富集区流动然后流向混合料自由面。如果一些集料间沥青胶浆比较多会使得该过程更加明显。车辙主要是在车辆的荷载下因为压密变形和剪切变形引起的,压密变形是因为行车的荷载压实作用引起的,它一般会随着体积变化,有时候因为石料被压碎会使得沥青层出现垂直变形的情况;剪切变形是不存在体积变化的,一般只是表现在沥青混合料的横向剪切流动,这会使得两侧出现隆起。车辙形成最开始的原因是压密和沥青胶浆在高温下的流动,最终使得骨架失稳。 4沥青路面车辙病害的防治策略 上文对于沥青路面车辙的形成做了简单的介绍,接下来就结合上文的信息对于沥青路面车辙病害的防治策略进行思考讨论,主要有以下几个方面。 4.1沥青路面结构类型的选择 沥青路面结构类型有悬浮—密实结构、骨架—空隙结构、密实—骨架结构这三种。第一种结构有较高的粘聚力,较低的内摩擦角,它的密实和抗疲劳性较强,高温稳定性比较差;第二种结构粘聚力比较低,极高的内摩擦角,高温稳定性较好,抗疲劳性和抗水性以及低温性能比较差;第三种结构有较高的粘聚力,较高的内摩擦角,高温稳定性较好,抗疲劳和抗水损伤、低温性比较好。从这三种结构中,从路面配合比设计而言最好选择密实—骨架结构类型,该种结构的抗车辙能力比另外两种强1倍~3倍。 4.2材料的选择 沥青混凝土是由矿质材料、沥青胶结料、填料以及适当的添加料组成的,主要成分是矿质集料,它也是骨架结构的重要组成部分。高等级的路面有着抗滑、耐磨、舒适以及安全的特点,它们在材料的品种有着结构致密、密度大、强度高的特点,比如像玄武岩等。在选择材料的形状上尽可能选择形状规整、接近立方体的颗粒,尽可能使用锤击式二次破碎的生产工艺来保障其材料形状的科学性。就集料的来源、级配和组成数量上而言,一般就近选择,选取4档~6档不同粒径规格的材料,这可以保障矿料形成密实—骨架结构类型。沥青路面采用的沥青标号要根据公路的等级、气候条件、交通条件等来进一步确定,因为夏季的温度比较高,高温持续时间比较久,故采用稠度大的沥青,如A等级沥青,标号50~90。在寒冷的地区或者交通量比较小的公路,最好选择稠度小、低温延度大的沥青。 5结语 文章对沥青路面车辙病害防治策略进行思考讨论,沥青路面车辙病害是无法避免的,它会随着时间的变化越来越严重从而会对路面形成造成很大的影响,一方面会缩短路面的使用周期,另一方面会浪费资源,故相关部门需要采取合理的措施进行防治来保障车辆行驶的安全性,这在一定程度上也可以推动社会经济的发展。 参考文献: [1]夏川.刍议沥青混凝土路面施工质量控制与病害防治策略[J].建材与装饰,2015(23):260-261. [2]丁立亚,张金喜.基层类型对沥青路面车辙深度影响的统计学分析[J].中外公路,2015,35(3):71-76. [3]王维.沥青路面车辙病害的危害分析及预防对策[J].农家科技(下旬刊),2017(3):368. [4]韦明,余芳.广西高速公路沥青路面车辙病害原因分析[J].西部交通科技,2016(9):13-16. 作者:孔祥晶 单位:山西诚信市政建设有限公司
岩体力学论文:关于岩体力学参数水利水电工程论文 1一般方法 1.1岩石力学试验法 (1)室内试验。 通过钻孔岩芯取样,利用室内岩块的单轴压缩试验确定岩石单轴抗压强度、弹性模量和泊松比。通过岩体的三轴压缩试验确定岩体的抗剪强度-凝聚力和摩擦角。通过岩体卸围压试验研究岩体卸荷过程中的变形和能量变化特点,确定卸载时岩体的参数,如弹模、泊松比、凝聚力、摩擦角。 (2)现场试验。 现场抗剪试验获得岩体、软弱夹层、混凝土与岩石接触面抗剪(断)强度;现场变形试验(刚性承压板法、狭缝法)获得岩体变形模量、弹性模量及泊松比。还有现场声波测试评价岩体完整性等。现场试验是确定岩体强度参数最准确的方法,但由于通常不具备施作原位试验的条件,而且试验周期长、费用高,所以这种方法应用较少。试验法是一种直接又可靠的方法,可以较好反映岩石特性。室内试验得到的是完整岩块的特性参数,但存在“尺寸效应”。现场试验受条件限制,试件制备难免受到扰动,试验结果分散,不能直接采用。 1.2工程岩体分级法 工程岩体分级法主要有:国标《工程岩体分级标准》、水利水电工程勘察规范的坝基和围岩工程地质分类法、巴顿的Q系统分类法及比尼威斯基的RMR分类法。这些分类方法往往是定性描述与定量评价相结合,采用多参数综合指标分级法给岩体进行评分和划分岩体级别,根据岩体级别并结合经验公式,给出岩体参数的范围值。国标《工程岩体分级标准》选取岩石坚硬程度和岩体完整程度这两个因素确定岩体基本质量,将影响岩体工程特性的因素如地下水、初始应力、结构面走向与工程轴线方位等作为修正因素,实现工程岩体的分级,并提供了各级别岩体物理力学参数表和结构面抗剪断峰值强度表。《水利水电工程地质勘察规范》的附录V提供了坝基岩体工程地质分类表,主要分类因素也是岩石坚硬程度和岩体完整程度,此外还有岩体纵波速度和钻孔RQD值,并在附录E中提供了坝基岩体抗剪断(抗剪)强度参数及变形参数经验值表和结构面抗剪断(抗剪)强度参数经验值表,用于规划和可研阶段。应注意该表的注明是参数仅限于硬质岩,软质岩应根据软化系数进行折减。 1.3工程地质类比法 工程地质类比法是利用大量已建工程的成功经验确定拟建工程的设计参数,是工程地质研究的传统方法之一。类比法是应用相似原理,要求主要的工程地质条件基本相同或相似,这其中最主要的是岩性和地层时代(或层位),其余还有地质构造(岩体完整性)、风化状态、应力条件、地下水等等。实际应用时应结合具体工程的地质条件,在类比、分析、判断的基础上提出合理参数。同时,在施工过程中,根据工程实际进展情况和出现的问题,特别是根据现场观测结果,对设计进行必要的调整和修改。类比的资料可以参考《岩石力学参数手册》、《岩基抗剪强度参数》、《工程地质手册》、《水利水电工程地质手册》,以及地区工程经验(资料库、数据库)等等。类比法完全依靠地质师所掌握的工程实例资料和他对工程岩体的经验判断,人为因素比较大,有时仅仅通过少量个别因素相比较而得到的参数,其结果可靠性较差。然而该方法简单、方便、快捷,在中、小型水利水电工程中应用较多。 1.4反演分析法 反演分析法是利用现场所测得的位移等数值反求岩体力学参数,包括位移反分析、应力反分析、混合反分析等。其中位移反分析方法是根据现场实测的位移值,采用解析法、有限元等方法以及弹性、弹塑性等本构模型进行求解。位移反分析的方法主要分为两类:直接逼近法和逆过程法。由于围岩本构关系的复杂性,目前的逆过程方法的位移反分析研究计算大都采用了线弹性等假设,设岩体为均值各向同性,而天然岩体地质条件复杂,这样与工程实际情况相去甚远。反分析方法在边坡稳定分析中应用较多。反分析时稳定系数取值为:蠕动挤压阶段宜采用1.00~1.05,初滑阶段宜采用0.95~1.00。滑带土抗剪强度(c,φ)参数反演分析的方法分为单参数反演和双参数反演两种。前者假定一个参数已知的前提下,反算另外一个参数,通常选择对滑坡稳定性影响较敏感的作为未知参数。后者在反演中有两个未知的参数,通常选择两个距主滑动面等距的剖面建立极限平衡方程求解,此外,还可以做参数的敏感性分析。 1.5人工神经网络法及模糊数学预测法 人工神经网络法是通过完成输入与输出问题的映射,自动建立复杂现象(系统)的模型并指出其控制规律。该方法考虑了影响岩石力学参数的各种定性因素,应用人工神经网络进行训练,随着数据的积累不断地对样本集进行补充和完善,使参数取值结果不断趋于合理。缺点是学习样本的选取具有很大的主观性。模糊数学预测法是考虑到影响岩体变形强度参数的相关因素模糊不确定性,根据经验确定权重集及隶属度,在此基础上进行岩体力学参数预测。该方法实质就是把岩石与岩体力学指标之间的比例系数当作模糊子集,依据经验进行模糊综合评判确定一个最佳模糊折减系数的问题,从定量上考虑影响力学参数的各种模糊因素,但在运用上不是很成熟,仍借助于经验。 1.6其他方法 除上述方法外,还有一些其他方法可以用来确定岩体强度参数,如:计算机模拟、声波测试技术、岩体分形分维理论、断裂损伤力学、统计数学等方法。 2岩体力学参数综合取值 岩体力学参数取值方法有很多,由于岩体的不连续性、各向异性和非均匀性等特有属性以及岩体结构的复杂性,使各种取值方法存在局限性,至今还没有一种令人满意的取值方法。实际工作中应该综合应用这些方法,互相验证,取长补短。笔者基于上述岩体力学参数的取值方法,并结合工程的规模和地质条件的复杂程度,在满足规程规范的前提下提出了岩体力学参数综合取值方法。该方法针对地质条件简单的小型工程、地质条件复杂的中型以上工程、重要的大型工程和参数敏感的工程分为以下3个层次。 (1)第一层次。 对于地质条件简单的小型工程,或项目规划、可研阶段,可采用野外地质调查和钻孔取样室内抗压试验→进行岩体分级、查表→获得抗剪强度和变形模量范围值,通过相似工程类比,调整、修正取得地质建议值;或者采用RMR分类和Hoek-Brown经验强度准则公式计算,参考类似工程修正后得到地质建议值。 (2)第二层次。 对于地质条件复杂的中型以上工程,如重力坝、拱坝,结构面影响坝基、坝肩稳定,初步设计阶段应布置原位抗剪和变形试验,参考类似工程,结合现场地质条件进行调整,必要时由地质、试验和设计三方共同研究确定设计采用值。 (3)第三层次。 对于重要的大型工程和参数敏感的工程,应做专门研究,除运用上述方法外,还应开展计算机模拟试验、人工神经网络法、模糊数学预测法等,慎重确定地质建议值。在施工阶段可以利用监测资料进行反演分析,复核岩体稳定性,及时修改设计和施工方法,确保工程安全。总之,地质调查和岩石力学试验是基础,是岩体分级、经验估算及数值模拟的前提,因此应重视野外第一手资料的收集,并注意取样、试验成果代表性问题,使地质建议值符合现场实际。 3应注意的问题 反思多年来我们所做的中小型水利水电工程勘察设计,在岩石力学参数取值方面应注意以下问题: (1)在前期勘察时对设计意图不甚了解 设计方案不十分明确,加之勘察周期短,对地质条件的调查和分析不够深入,对试验只是要求做常规的内容,以室内试验为主,取样数量不足,成果代表性差,使得方案比选时难以取舍。按照有关规范,“小型水电工程岩土参数(取值)可在现场简易测试和必要的室内试验的基础上以类比为主。”“中型水电工程岩土测试以室内试验为主,必要时可采用大型野外原位试验。”对于拱坝和重力坝要特别注意,对影响坝基、坝肩稳定的岩土体及软弱结构面可视需要开展原位试验工作。尤其是软岩和完整性差的岩石,软弱结构面发育,且结构面对岩体稳定性不利,岩体稳定性的判别对工程影响很关键,这需要慎重研究,应在地质调查的基础上,布置适当的原位试验,并采取多种方法合理确定岩体力学参数。 (2)勘察报告中抗剪强度和变形参数仅仅根据室内岩石试验查规范,与现场地质调查结合不紧密。 抗剪强度和变形参数是混凝土坝稳定计算最重要的参数,对工程安全和造价影响很大。然而规范给出的值范围较大,勘察报告仅仅依据规范提供的参数表取值是远远不够的。中等规模以上和地质条件复杂的工程应进一步开展分析论证工作,结合现场地质条件调查,在岩体分级基础上,运用有关理论和经验公式,例如霍克-布朗(Hoek-Brown)经验强度准则公式等,并参考已建工程经验取值,必要时与地质、试验和设计专业共同会商,合理确定参数。 (3)在软岩地区建混凝土坝要特别注意 如页岩、千枚岩及白垩-第三系泥岩等,由于岩性软弱,构造发育,岩体强度较低,工程安全裕度小,岩体力学参数取值对工程安全和经济性影响大,甚至影响方案的成立。软岩地区一般不适合建中、高混凝土坝,万一要建,就应该投入一定的勘探和试验工作量,慎重研究和分析论证,并留有一定安全裕度。 (4)应考虑定值计算与可靠度问题。 实际勘察设计工作中,是由地质专业提供参数,设计人员进行计算。地质部门依据试验成果,结合地质条件和个人经验判断,提出地质建议值。设计一般直接采用地质建议值进行计算。问题是设计计算方法与地质模型是否一致,地质参数的可靠性或安全阈值是多少,即有多少安全储备。近十几年来国内外广泛开展了重力坝可靠度研究。结构可靠性分析是以概率理论为基础,采用极限状态设计方法,以可靠指标度量结构或工程的可靠性,比定值法不考虑参数的偏差有明显的优越之处。可靠度计算需要提供与大坝有关的各类荷载、材料和地基强度的统计特征值(均值、标准差、变异系数等)及分布类型,对地质参数的离散性进行评价。 (5)试验是基础。 如何看待试验成果,地质专业人员常常抱怨试验参数不准,造成的原因有几个方面,一是取样的代表性问题,或者原位试验选点问题,要考虑岩性、风化程度、构造等影响,对试验点做专门设计和布置;又譬如有的砂岩与页岩互层,页岩岩芯破碎取样困难,取样只能做砂岩的抗压强度试验,成果偏大;倾斜岩层抗压首先沿层面剪切破坏,成果偏小。二是试验中的误差,应采用数理统计法整理试验成果,在充分论证的基础上舍去不合理的离散值。对于原位抗剪试验,要了解试验点的岩性、构造、风化及地下水等因素对成果的影响。另外,试件制备时难免受到扰动,一般要求安排2组以上试验,以便对比和分析。 (6)确定参数时要处理好主观判断与客观评价的关系。 前述的岩体分级法、工程类比法及经验判据法(强度准则公式)都属于经验法,其取值时的人为因素和个人经验对结果影响很大,实际操作中应尽量避免人为因素干扰,从地质条件的客观出发,分别按不同因素对参数进行修正,减少取值的随意性。 (7)加强施工监测,利用监测资料进行“动态设计、信息化施工”。 由于工程地质条件的复杂性和不确定性,地质勘探、试验、计算分析方法的局限性,我们对工程岩体性状变化的认识有一定程度的不确定性。在施工中要加强岩体性状的监测,及时分析和判断,调整、修改设计和施工方法,以保证施工安全和工程安全。尤其是隧洞施工支护,要根据发现的新情况及时修改设计,即采取“动态设计、信息化施工”,既要确保工程安全,又不能造成浪费。 (8)利用已建工程进行类比确定岩体力学参数是我们常用的方法。 但是没有一个工程的地质条件是完全相同的,而我们个人掌握的资料有限,每个人的经验千差万别,往往仅通过少量个别因素相比较而获得参数,人为因素的干扰较大,其结果可靠性较差。应多参考类似工程,并不断积累工程经验。多年来笔者所在单位在湖北省水利水电工程勘测设计中做了大量的岩体物理力学室内外试验和原位测试,积累了丰富的实践经验。 4结论 (1)岩体力学参数的合理确定是水利水电工程中的一项基础工作 直接关系到坝基、边坡、地下洞室工程的安全性和经济性。由于岩体具有不均匀性、不连续性和随时间变化的特性,准确确定岩体力学参数是非常困难的。在研究了有关规程规范和各种取值方法特点的基础上,针对工程的重要性程度和地质条件的复杂程度提出了岩体力学参数的综合取值方法,分为地质条件简单的小型工程、地质条件复杂的中型以上工程、重要的大型工程三个层次。针对具体的工程应当选择合理的方法来确定岩体力学参数。水利水电工程岩体力学经验参数综合取值研究对水利水电工程坝基、边坡、地下结构稳定性研究和计算具有重要理论意义和现实意义。 (2)中小型水利水电工程具有规模小、设计周期短、勘察试验工作量有限的特点 在详细地质调查和少量室内试验的基础上进行岩体分级,参考已建工程的成功经验类比确定岩体力学参数是一种简单、快捷而有效的方法。结合工程经验指出了水利水电工程岩体力学参数取值时应该注意的问题,可以供相关的工程技术人员参考。 作者:陈汉宝 黄定强 彭义峰 熊友平 江妤 单位:湖北省水利水电规划勘测设计院 中国地质大学武汉工程学院 岩体力学论文:“岩体力学”结构体系及教学方法探讨 【摘要】“岩体力学”是高等院校工程类专业的一门重要专业课,具有很强的理论性、综合性和实践性,对于从未接触过程相关工程实践的学生来说比较难以接受。根据本课程的特点及教学要求并结合多年来的工程实践经验,作者首先对课程的特点及教学内容结构体系进行了总体分析,从而加强学生对课程特点的认识和内容的掌握;其次,结合本课程的一个重要特点——实践性强,提出了相应的教学方法。 【关键词】“岩体力学”;实践性;结构体系;教学方法;探讨 一、引言 “岩体力学”(有些学者也称为“岩石力学”)是地质、土木、建筑、交通、能源、水利水电等工科专业优秀的专业课程之一,在上述专业的大学课程教育中占有非常重要的地位。尤其是近年来随着我国经济的快速发展,西部大开发、南水北调、高速铁路等项目的深入实施,大量的地质工程、岩土工程及地下工程建设广泛兴起,这一方面为岩土工程技术人员提供了施展才华的广阔空间,同时由于新问题、新技术层出不穷,因而也充满了前所未有的挑战。所以,当前的工程建设也对这方面的人才培养提出了更高的要求和期望,既要具备比较扎实的理论基础知识,又要有比较丰富的实践经验。高校作为人才培养的重要基地,更要担负起这一重要的历史使命。岩体力学作为一个在实践基础上发展起来的学科,不但有较强的理论性和系统性,而且更有着很强的实践性,这也是明显其区别于理论力学、材料力学及弹性力学等经典力学的一个重要特点,如黄明奎和刘开云都提出了实践环节在岩体力学教学中的重要性。从字面上理解,“岩体力学”包括“岩体”和“力学”两个词汇,通过前面对多门力学课程的学习,学生都已基本理解力学就是研究物体对外力的响应,包括内部响应(产生变形甚至破坏)及外部响应(产生运动),而岩体则是经过长期地质作用形成的复杂地质体,具有很强的地域性和个案性,因此明显不同于在材料力学中经常介绍的低碳钢等材料。因此,初学的学生都会明显感觉到岩体力学在理论上没有理论力学和弹性力学那么严谨,会出现很多的经验公式。所以在岩体力学的教学中一定要牢固地树立“实践性”这一根本特点,这样才能使学生更好、更快地掌握这门课程,进而灵活地运用于工程实践、服务于工程实践。 实践性强的特点应该贯穿在岩体力学教学的整个环节,具体地表现在教学手段和教学内容上分别为:在教学手段上应该充分安排一定的实践教学课时,让学生能够有机会接触到工程实践,比如让学生参观岩石标本,从感性上认识什么是岩石、结构面及岩体等,让学生去试验室亲自动手做一些岩石力学试验,去施工现场让学生见识一下什么是岩石隧道开挖、岩石边坡支护等,让学生自己动手做一个岩石工程设计等等,这样不但可以让学生增强感性认识,而且还可以激发他们的学习兴趣。另外在教学内容上,应该选择一本比较好的岩体力学教材,但是也决不能局限于教材。因为岩体力学从大的研究内容上来说基本是不会有太大变化的,主要就是研究岩体在外力作用下的变形与破坏机理,但是随着科学的发展,研究手段却会有很大的进展,如刚性试验机的出现使我们可以了解到岩石峰后的强度曲线、塑性及流变本构模型的提出可以使我们了解到岩石更为复杂的力学响应特征、有限元、离散元甚至流形元等数值方法的出现使我们更直观、方便地了解到岩石的变形及破坏过程,等等。下面就从岩体力学产生与发展的角度对其课程特点进行探讨,然后以黄醒春主编的《岩石力学》为例,从课程内容的结构体系上阐述其主要内容及其结构框架,最后在此基础上对其教学方法进行探讨。 二、课程特点及结构体系分析 2.1 课程特点。 岩体力学是运用力学原理和方法来研究岩体的力学以及与力学有关现象的一门新兴科学,即研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学。目前其主要有两种不同的发展方向:一是从力学的一般原理出发,考虑岩体的特殊力学性质,运用逻辑演绎的方法进行研究,这通常称为理论岩体力学;二是从经验出发,在大量实践的基础上归纳出对工程问题有指导意义的规律,这通常称为工程岩体力学。因此,岩体力学既是一门理论学科,也是一门实践性很强的工程学科,它不仅与国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾有密切联系,具有重要的实用价值,而且也是力学和地学相结合的一门应用型基础学科。 岩体力学的研究对象是各类岩体,由于岩体是一种经过漫长而复杂的地质作用而形成的地质材料,具有很强的个案性和地域性,因此对其物理力学性质的了解,远比其他各类工程材料困难,而岩体力学服务的各类岩土工程,如边坡工程、地基工程、隧道工程等既以天然岩体为岩体结构材料,又以天然岩体为建筑材料,同时以岩体所处的环境为建筑环境,而这环境包括岩体结构和岩体构造、地下水、气象、地温等是随着时间推移处于不断变化之中的。因此,对岩体物理力学性质的认识显然比其他工程材料更重要。现在有不少学者提出了“岩体结构”的观点,认为岩体是由岩石和结构面组成的有机结构,这比早期的“岩石力学”观点前进了一大步,该观点的提出也正是基于大量的岩体工程实践而得出的,这也充分说明了岩体力学是一门实践性很强的学科,其很多的研究课题及新观点都是从实践中总结出来的,同时又必须经过大量的实践检验。 2.2 课程结构体系分析。 下面对岩体力学课程的结构体系进行分析,进而对其教学方法进行探讨。“岩体力学”的主要内容结构如图1所示。由图1可以看出,岩体力学的研究内容、研究方法与研究流程和我们已经学过的土力学基本类似,这主要是由于二者的研究对象都是地质体,并且土体从某种意义上来说就是岩石,它是由岩石风化而来的,粘结力很低的岩石。所以二者研究内容上都是首先对介质本身的物理性质进行研究,研究其组成成分、结构特征及分类方法等。然后是研究工程上最为关切的三个主要问题,即强度、变形及渗透性。岩体与土体的一个重要区别是岩体含有明显的节理面,所以一般属于非连续介质,而土体颗粒之间的差别相对较小,所以土体一般可以认为是连续介质。在研究方法上,二者都是采用理论分析、试验研究和数值计算三种方法,其中理论分析都是采用弹性理论或弹塑性理论进行研究,采用试验研究主要是由于岩体和土体都是经过长期的地质演化发展而来的地质体,所以其物理力学性质有很大的变异性,因此在确定其物理力学性质时一定要采用试验的方法,尤其是对于重要的岩土工程,我国现行的规范都明确要求要根据现场试验结果进行设计。数值方法是近年来针对岩土体的复杂性而提出的,目前应用最多的有限元法,而有限元法也是弹性力学中的一部分内容。所以,由前面的阐述可以看出,岩体力学和土力学在研究方法上有很多的相似之处,而且它们的研究都是以弹性力学或弹塑性力学为基础。另外岩体力学与土力学区别的另外一个重要方面就是对地应力的研究,由于土体都处于地球的表层,所以其地应力主要就是指自重应力,因此土体中的地应力就比较简单。而岩体则不仅仅出现在地表,而且还更多地出现在地球深部,那么随着埋深的增加,岩体内不仅仅存在着自重应力,更重要的还有构造应力,而且随着埋深的增加,构造应力在地应力中占的比重也会越来越大。那么对于深部岩体工程如深部采矿、深部石油开采的设计与施工就必须要考虑到地应力的影响。另外在岩体工程稳定性分析方法上,除了土力学中常用的方法如工程类比法、地质力学分析法、刚体极限平衡及弹塑性有限元法以外,在岩体力学中还引入了赤平投影法,这也主要是由于岩体中存在结构面的原因。 岩体力学论文:浅谈我国岩体力学问题的现状和发展 [摘要]本文描述了中国岩石力学在土木工程、地质工程、采矿工程、水利工程、交通工程等的领域出现的应用,同时应用所学的岩体力学知识探讨和处理这类问题的一些现状和特征。对于岩石力学的发展给出了简单设想。 [关键词]岩石力学 现状 发展 1 岩体力学的时代背景 岩体力学是介于地学与力学两门学科之间的边缘学科,虽然说不是一门系统的学科,但其能解决传统的土力学不能解决的岩石问题,因此它在各种工程的领域都有广泛的应用。随着现阶段的矿山开采的智能化和集成化,处理岩体的问题越来越需要应用岩体力学的问题来完成设计和施工。近几十年来,尽管国内的工程规模和复杂程度的不断加大,我国优秀岩石工作者经过不懈努力,已经累积了在复杂地质条件下修建多种岩石工程的丰富经验。使得岩体力学的研究工作有了飞速的发展。这为笔者对本文的编写提供了丰富的资料。但是从总体上看,与国际先进水平相比,尚有一定的差距。尤其在综合运用研究成果,并将成果转化为生产力产生效益这一方面,尚嫌不足。并且不少岩体力学出来的新科研成果,未能充分应用于工程实践中去,发挥出更大的效益。 2 我国岩体力学的发展历史和现状 在新中国成立前,岩体力学研究基本上属于空白的。尽管我们的祖先们曾创造过世界瞩目的工程建设,如长城和岷江都江堰。但是岩体力学作为一门单独的学科进行研究还是相对起步较晚的。在中华人民共和国成立之后,我国充分发挥社会主义制度的优越性,对岩体力学中的一些前沿课题,在全国范围内组织力量进行了一系列的科技攻关。即便是在期间,岩体力学业的研究工作遭受到极大的干扰,我国的科技人员仍然发挥自强不息的爱国主义精神,在很多的重点水电工程(如葛洲坝,刘家峡)、矿山(工程如金川镍矿)、铁路工程(如成昆线),做出了突出的贡献。并且在总结了一系列的成功的经验与失败的教训后,我国的优秀科研工作者解决了像葛洲坝和三峡坝区以及秦山核电站等重大的岩石施工的建设项目。这些成就都使得岩体力学的研究工作取得了重大成果。 在取得重大的实践成功的基础上,我国在岩体力学的理论的研究进行了系统的的集成。自1978年以来,我国陆续在全国性的学会上成立了专门岩体力学的研究机构。如中国煤炭学会岩石力学专业委员会、中国水利学会岩土力学专业委员会等。并成立了相应的专门期刊。 这些的工作和成就,大大提高了我国的岩体力学的水平。 3 我国岩体力学面临的问题 随着取得成就的同时,面临的问题也逐渐突出而来。经过许多学者的总结现阶段大致分三点。 ①岩体力学的理论与技术研究中的有3个优秀问题。这三个优秀问题是:时间不可逆,多层次了系统与非线性,以及不确定的原始数值(初值)。上述3个优秀问题构成了非确定性研究的必要性,但是,在生产实践中的经验告诉我们,开挖过程中存在着两种稳定状态:一种是稳定的,可以做出决定性的决策。另一种是不稳定的,具有不稳定性或明显的危险表征。这就构成了研究方法的复杂性。而我国在处理这些非确定性的问题上没有形成系统的系数,对生产设计存在着一些不稳定因素。 ②西部开发首先面临着的生存发展基础的建设,即基础设施和生态环境的建设。而西部地区环境恶劣而且岩体脆弱。环境如沙澳戈壁,冻土灾害,黄土侵蚀般恶劣,地质作用活跃,环境灾害频繁,基础工程建设极为艰难,风险度高。岩体力学的理论数据在这些环境上的应用还显得不足。 ③现阶段的工程的规模巨大,在处理上是岩体力学的系统与系统动力学的多种集成或多重综合集成,因此在面对工程的问题解决上,因素的增多表示着变数的增多。研究对象的多种因素相互作用,极大地增强了问题的不确定性和非线性。这就要求我们科学研究者处理程问题需要极大的数据库资料和数据运算。有人说:“岩石力学是数学力学游戏,解决不了工程问题”。这是便是极其不对的。 4 我国岩体力学发展的新途径和新方法 随着科技的不断攀升,生产的智能化将是时代的主题。综合智能分析方法及其在岩石力学与工程中的采用是将要攻关的课题。智能科学与岩体力学的结合将把岩体力学推向新的领域。这是对全球化的工业发展的必然要求,也是兴旺之路。 在这些课题中,一些学者前辈提出的人工智能(专家系统)和人工神经网络或智能采矿学以及处理岩石力学智能化问题,都是智能化的体现。 智能化发展的同时,必然的要应用新的数值方法。随着电子计算机科学的速猛发展,作为岩石力学分析的重要内容的数值方法,功能越来越强的数值法将不断长进。比如孙钧博士提出的几种有前景的新的数值方法:1半解析元法2分形块体力学法3非连续变形分析(DDA)法4非线性大变形问题有限差分((FLAC)法5流形元法。这些新型的数值方法已经在许多的设计中体现出来其优秀简捷的特点了。如实践已证明,半解析元法适应性强而应用范围广,可用于分析非匀质、变刚度、非线性,特别是多维问题由于采用了解析函数而能以收到降维的效果。在计算工作量和程序前、后处理方面都会有很大程度的节约。 结语 笔者相信随着我国社会经济向新的战略目标迈进,坚持走中国特色的社会主义道路,发展中国特色的工业化道路,我们振兴中华的理想会越来越显出光辉,希望年轻的岩体力学将会随着我们这些年轻科研工作者的不懈努力迎来岩体力学新时代的来临,能为祖国的工业大力发展做出贡献。 岩体力学论文:岩体力学在工程中的应用 【摘要】随着岩体力学学科的不断完善和发展,它与工程实践的联系越来越紧密, 必将会推动工程建设的不断深入. 本文简要介绍了岩体力学的发展情况, 然后从学科知识应用于实际的工程的步骤, 阐述了当前的进展并付以工程实例和新的理论, 最后对今后岩体力学在工程实践中的运用进行了展望. 【关键词】岩体力学; 工程实践; 分析方法;试验手段 前言 岩体力学作为岩土工程三大基础学科(岩体力学、土力学、基础工程学) 之一, 在工程设计和施工中, 岩体力学问题往往具有决定性的作用. 因此, 岩体力学的发展直接关系到工程开发的深度和广度. 1 岩体力学的发展 岩体力学的发展经历了如下几个阶段:(一) 连续介质岩石力学阶段. (二) 裂隙岩体力学阶段. (三) 岩体结构力学阶段. (四) 地质工程岩体力学阶段.而今的岩体力学与地质研究工作密切相关, 必须是多学科协同操作, 方能有所作为. 因此岩体力学的发展进入地质工程岩体力学阶段. 2 岩体力学的几种模型 要解决具体的岩体工程问题都得建立相应的模型. 等效连续介质模型与不连续介质模型是岩体力学中并存的两大模型 , 两者均反映了岩体的不连续性, 但对岩体的不连续性的处理方式是不一样的. 等效连续介质模型与不连续介质模型是从对岩体产状的处理方式来分析的. 而从岩体的力学性质角度来看, 则需要建立力学模型, 即本构关系. 岩体的力学性质可以用弹性、塑性、粘性或三者之间的组合, 如粘弹性、弹粘性、弹塑性、粘弹塑性、弹塑粘性等来表示. 值得注意的是, 出现了一种岩体的自适应本构模型. 其中的岩体本构关系表达不借用传统的数学公式和力学基本定律, 而是靠神经网络的自组织、自学习和自适应功能直接从离散的试验数据中提取和存贮岩体行为的知识来实现. 岩体的本构关系实质上就是应力状态和应变状态的关系. 对于自适应本构模型来说, 输入层可以是部分应力分量和部分应变分量, 而输出层也可以是另一部分应力分量和另一部分应变分量. 输入和输出什么要根据已有的知识而定, 同时也要考虑用这一模型解决的问题. 自适应本构模型的输入与输出模式之间的非线性关系是通过网络的连接权值表达的, 因此, 它可以表示线性和非线性本构模型; 自适应本构模型有自学习功能, 因此, 随着知识的积累, 它的可能性和适用性将越来越高; 岩土的应变软化本构模型的建立, 一直未有突破性进展, 自适应本构模型将为这一领域的开拓提供有效手段. 3 试验手段更新对岩体力学及实际工程的影响 无论什么岩体力学理论, 都是基于岩体本身的性状来模拟的. 而对于岩体的性质研究有赖于实际工程的积累和试验手段的更新. 如本构模型的研究要求进行岩石的应力应变全过程测试, 裂隙岩体在拉应力状态下的开裂机理分析要求进行岩体断裂韧度测试, 边坡岩体卸荷带范围划分及岩体性质“弱化”程度研究要求采用声波等综合测试技术等. 4 地应力――岩体工程一个重要影响因素 对于岩体力学与具体工程的结合, 除了考虑岩体本身的力学性质与产状外, 另一个无法忽略的因素是地应力. 地应力是各种作用和各种起源的力, 它主要由自重应力和构造应力组成, 有时还存在流体应力和温差应力等. 地应力状态与岩体稳定性关系极大, 它不仅是决定岩体稳定性的重要因素,而且直接影响各类岩体工程的设计和施工. 越来越多的资料表明, 在岩体高应力区, 地表和地下工程施工期间所进行的岩体开挖, 常常能在岩体中引起一系列与开挖卸荷回弹和应力释放相联系的变形和破坏现象, 使工程岩体失稳. 当然, 地应力并不是在任何情况下都是不利的. 如岩体中具有较高天然水平应力时, 对有压隧洞围岩稳定有利. 总之, 岩体的地应力状态, 对工程建设有着重要的意义. 为了合理利用岩体地应力的有利方面,根据岩体地应力状态, 在可能的范围内合理地调整地下洞室轴线、坝轴线以及人工边坡走向, 较准确地预测岩体中重分布应力和岩体变形, 正确地选择加固岩体的工程措施. 5 计算机技术在岩体力学中的应用 随着对岩体力学的要求越来越高, 现代计算机的飞速发展为岩体力学的进一步发展提供了有力的平台. 同时, 其它各学科的发展也为岩体力学的发展起到了促进作用. 为岩体力学问题的解决提供了先进的理论与手段.有限元法、无单元法、边界元法、人工神经网络、遗传算法以及一系列的程序设计为岩体力学问题的解决和掌握提供了便利, 如: 本文第二节提到的基于BP 网络的自适应本构模型就是一个很好的例子. 6 岩体力学参数的确定 在岩石力学的研究和发展过程中, 其难题之一是工程岩体的力学参数的合理确定. 该原因涉及到工程岩体的连续性问题, 即一方面人们认为工程岩体是非连续性介质, 另一方面所用的力学理论又属于连续介质力学, 这是一个棘手的矛盾. 要想合理的确定工程岩体力学参数, 首先要解决上述矛盾.建立工程岩体连续性的概化方法. 该方法不仅适用于微观力学和细观力学介质的连续性判别, 也适合于宏观工程岩体的连续性问题. 在此基础上, 提出的工程岩体力学参数确定方法, 即根据室内完整岩块实验参数, 结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟实验, 从而确定工程岩体力学参数的新方法, 它展示了新理论、新方法的广阔应用前景. 7 岩体力学的展望 当今, 岩体工程中的各种课题如工程选址、设计、施工及运营等方面的许多问题亟待解决,岩体力学的发展与完善必须重视对众多已建岩体工程实例的分析与归纳总结, 加强现场判断研究,并逐步建立便于推广应用的切合实际的专家系统. 岩体力学在工程上应用的经验总结及专家系统建立将是本学科一个重要的研究方向. 今后, 岩体工程进一步发展, 必然要求数值分析迅速发展. 但应指出, 数值分析方法的发展,一方面要求计算技术的发展, 另一方面要求大规模的实验提供数值分析的发展基础. 加强学科渗透; 促进理论更新, 这是今后应用科学发展的一个趋势. 总之, 随着人们对岩体认识的不断深入以及其它学科手段的进步, 岩体力学将不断完善; 同时, 也将推动人们的工程实践的不断深化。 岩体力学论文:地下水渗流对岩体力学性质的影响 【摘要】针对地下水通过物理、化学和力学作用于岩石并引起岩石破坏的特点,分析了岩石水损伤机理,从总体上深化了对水―岩作用机理的认识。 【关键词】地下水;岩体;作用机理 引言 作为影响岩体力学性质的一个活跃因素,水对岩石强度、弹性模量等方面作用的研究越来越受到人们的重视0。然而,水对岩石作用机理的研究是真正关系到能否解决以上诸多问题的关键所在。 1 机理分析 地下水是一种重要的地质营力,它与岩体之间的相互作用,一方面改变着岩体的物理、化学及力学性质,另一方面也改变着地下水的物理、力学性质及化学组分。运动着的地下水对岩体产生三种作用,即物理的、化学的和力学的作用0。 1.1 地下水对岩体的物理作用 这种作用主要是由岩石中的结合水产生的,结合水是由于矿物对水分子的吸附力超过了重力而被束缚在矿物表面的水,水分子运动主要受矿物表面势能的控制,这种水在矿物表面形成一层水膜,产生下述几种作用: 润滑作用0。由可溶盐、胶体矿物连结成的岩石,当有水浸入时,可溶盐溶解,胶体水解,使原有的连结变成水胶连结,导致矿物颗粒间连结力减弱,摩擦力减低。这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位上升到滑动面以上时尤其显著。润滑作用使岩石的变形性提高,摩擦角减小。 软化和泥化作用。束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧,起连结作用,这种作用对于被土填充的结构面的力学性质的影响很明显0 。由于岩体结构面中充填物随含水量的变化,发生由固态向塑态直至液态的弱化效应,使岩体的力学性能降低,粘土质岩石尤甚0。此外,当硬岩断层破碎带中含有大量粘土质填充物时需注意这种作用[6]。 结合水的强化作用0。处于非饱和带的岩体,其中的地下水是结合水,处于负压状态,按照有效应力原理,非饱和岩体中的有效应力大于岩体的总应力,从而增强了岩体的强度。 冻融作用0。孔隙、微裂隙中的水在冻融时的胀缩作用对岩石力学强度破坏很大。这种作用我国北方应特别注意。 水楔作用0。当有水分子补充到矿物颗粒靠得很近的矿物表面时,矿物颗粒利用其表面吸着力将水分子拉到自己周围,在两个颗粒接触处由于吸着力作用使水分子向两个矿物颗粒之间的缝隙挤入。这种现象称水楔作用。饱水岩石在受力过程中,水楔作用的影响更大,岩石强度的降低也较多。 以上几种作用都是与岩石中结合水有关,而岩石含结合水的多少主要和矿物的亲水性(由粘土质矿物含量决定)有关。水对岩石的上述几种作用往往是其中几种同时发生。且绝大多数都降低了岩体的力学性能。根据实验研究,对于多孔隙的砂岩,饱水后的弹性模量甚至降低到了干燥时的1/3。Colback和Wiid对石英质页岩和石英质砂岩的研究,饱水抗压强度仅为干燥时抗压强度的50%0。 岩石试件的含水量也显著影响岩石的抗压强度指标值,含水量越大,强度指标值越低。水对岩石强度的影响通常以软化系数0。 1.2 地下水对岩体的化学作用0 主要是指地下水与岩体之间的离子交换、溶解作用(岩溶)、水化作用(膨胀岩的膨胀)、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用等。 离子交换。地下水与岩体之间的离子交换是由物理力和化学力吸附到岩土体颗粒上的离子和分子与地下水的一种交换过程。通常富含Ca或Mg离子的地下淡水在流经富含Na离子的土体时,使得地下水中的Ca离子或Mg离子置换了土体中的Na,一方面由水中Na的富集使天然地下水软化,另一方面新形成的富含Ca和Mg离子的粘土增加了孔隙度及渗透性能,使得岩土体的结构改变,从而影响岩土体的力学性质。 溶解作用和溶蚀作用。天然的大气降水在经过渗入土壤带、包气带或渗滤带时,溶解了大量的气体,弥补了地下水的弱酸性,增强了地下水的侵蚀性。这些具有侵蚀性的地下水对可溶性岩石如石灰岩(CaCO3)、白云岩(CaMgCO3)、石膏(CaSO4)、岩盐(NaCl)以及钾盐(KCl)等产生溶蚀作用,增大了岩石的空隙率及渗透性。 水化作用。水化作用是水渗透到岩土体的矿物结晶格架中或水分子吸附着到可溶性岩石的离子上,使岩石的结构发生微观、细观及宏观的改变,减小岩土体的内聚力。 水解作用。水解作用是地下水与岩土体(实质上是岩土物质中的离子)之间发生的一种反应,该反应一方面改变着地下水的PH值,另一方面也使岩土体物质发生改变,从而影响岩土体的力学性质。 氧化还原作用。氧化还原作用是一个电子从转移到另一个原子的化学反应。地下水和岩土体之间常发生的氧化过程有:硫化物的氧化过程产生Fe2O3和H2SO4,碳酸盐岩的溶蚀产生了CO2。地下水与岩土体之间发生的氧化还原作用,既改变着岩土体中的矿物组成,又改变着地下水的化学组分及侵蚀性,从而影响岩土体的力学性质。 以上地下水对岩土体产生的各种化学作用大多是同时发生的,一般地说化学作用进行的速度很慢。地下水对岩土体产生的化学作用主要是改变岩土体的矿物组成,改变其结构性而影响岩土体的力学性能。 1.3 地下水对岩体的力学作用0 岩石中的自由水不受矿物表面吸着力控制,其运动主要受重力作用控制,它对岩石力学性质的影响主要表现在孔隙水压力作用和溶蚀、潜蚀作用。 地下水对岩体的力学作用主要通过孔隙静水压力和孔隙动水压力作用对岩体的力学性质施加影响。前者减小岩体的有效应力而降低岩体的强度;后者对岩体产生切向的推力以降低岩体的抗剪强度。孔隙和微裂隙中含有重力水的岩石突然受载而水来不及排出时,岩石孔隙或裂隙中将产生高孔隙水压,减小了颗粒之间的压应力,从而降低了岩石的抗剪强度,甚至使岩石的微裂隙端部处于受拉状态从而破坏岩石的连结。地下水在松散破碎岩体及软弱夹层中运动时对土颗粒施加一体积力,可将岩石中可溶物质溶解带走,在孔隙动水压力的作用下可使岩体中的细颗粒物质产生移动,甚至被携出岩体之外,从而使岩石强度大为降低,变形加大,前者称为溶蚀作用,后者称为潜蚀作用,在岩石中有酸性或碱性水流时,极易出现溶蚀作用,当水力梯度很大时,对于孔隙度大,连结差的岩石易产生潜蚀作用;在岩体裂隙或断层中的地下水对裂隙壁施加两种力,一是垂直于裂隙壁的空隙静水压力(面力),该力使裂隙产生垂向变形;二是平行于裂隙壁的空隙动水压力(面力),该力使裂隙产生切向变形。具体同时还应当指出,除了上述几种作用外,还有一些作用值得我们去研究,如日本学者中龙之进等人的实验研究发现了磨光了的花岗岩表面湿润状态时比干燥状态时内摩擦角高的罕见现象。此外,还曾发现,当正应力增加到一定数值时,沿湿润状态的花岗岩磨光面进行剪切,会发生剧烈的粘滑。对于上述现象,目前还不能充分合理地阐明它们的机制。 2 工程实例0 鉴于岩体中水的性状是多样性的,水岩相互作用是多式的,二者再一叠加,其情况就错综复杂,因而开展水岩相互作用的敏感性研究有很大的必要性。通过敏感性的研究,不仅可深化水在岩体中的地位和作用,而且可精细地识别水在岩体中多方面的具体影响。为此,我们以实例开道,以便得到真实的启示。 实例一――平庄西露天煤矿。它的第16次滑坡,滑体长395m,宽181m,高41m。滑坡体积为4.212×105m3,主要岩性为砂页岩和页岩,滑坡前的倾角为20°,滑后的坡角16º30',滑坡面的倾角为18º40'。在滑坡顶部由于降雨积水,形成一条长约300m的积水区,它浸泡着软弱岩层。采用SARMA法进行稳定性演算时,在有水的情况下,其安全系数为K=1.15~1.21;如边坡处于疏干状态时,其安全系数为K=1.50~1.56。 实例二――哈密三道岭露天矿。侏罗纪系中的煤层底板一套泥岩与粉砂岩组成,厚度为12~19m。其底部的灰色泥岩遇水明显变软。人用肉眼就能作出判断;浸水后不久发出“丝丝”的声音,2小时内即崩解成糊状,实质上是泥化,就谈不上有太大的强度。显而易见,有些岩石对水的敏感性很强,像这样的情况,在煤系地层中屡见不鲜。 3 结论 通过上述实例以及大量工程实际表明,水对岩体的作用是十分明显的,它与岩体之间的相互作用,一方面改变着岩体的物理、化学及力学性质,另一方面也改变着地下水的物理、力学性质及化学组分,有时对岩石的破坏起着决定性的作用,所以,重视地下水渗流对岩体力学性质的影响的研究是很有意义的。 作者简介: 安新豪(1983.7-) ,男,河南禹州人,硕士研究生,主要从事地下岩土及结构工程方面的研究. 岩体力学论文:离散单元法在岩体力学中的应用 摘要:岩体是一种地质材料,岩体的力学性质具有各向异性,高度非均质,不连续性等特点。为了解决工程中遇到的岩体力学问题,数值模拟是岩体力学中常用的手段。由于岩体中存在大量节理面,基于非连续介质理论的离散单元法更加适合于岩体力学。本文主要介绍了离散元法块体元的基本原理,以及其在岩石力学中应用范围和应用过程中的典型问题。最后,提出一些个人见解。 关键词:离散元,非连续介质,岩体力学,数值模拟 一.引言 当前,我国正处在一个基础建设的繁盛时期,在水利水电,核电,矿山,隧道,地下工程等各领域都会遇到地质环境复杂的岩石力学问题。为了解决工程中遇到的问题,对于岩体的力学性质有一个较为准确的把握,数值模拟是一个广泛应用的方法。 岩土力学中常用的数值计算方法可以分为两大类。一类基于连续介质的理论。如有限元方法,有限差分法,边界元法等。特别是有限元和有限差分法,应用极为广泛。连续介质方法对于处理断层、节理、裂隙这样的不连续结构面具有一定的局限性,只能处理为数不多的不连续结构面,例如,在有限元中,岩体中的节理被看作是特殊的节理单元[2];在有限差分中,岩体中的节理被看作滑移面;在有限元与边界元的耦合中,岩体中的节理被看作是边界面单元。在这些方法中,对于节理的处理都是小数量、小位移的,因此,对多结构面的不连续介质不适合用连续介质方法模拟,而应采用非连续介质方法进行模拟。于是离散单元法应运而生。 离散单元法是Cundall 于1971年提出的[3]。该法将结构面切割的岩体视为复杂的块体的集合体,允许各个块体平移或者转动,甚至相互分离。离散元法以受裂缝切割或分立的块体为出发点,块和块之间的相互作用在角和面上有接触,角点可以有较大的位移。在某些情况下如滑坡或冒顶时,岩块可以滑动甚至脱离母体而自由下落。 二.离散单元法原理介绍 离散元法的单元从几何形状上分类可分为块体元和颗粒元两大类,本文主要介绍块体元在岩石力学中的应用。 1.基本原理; 它的基本原理是牛顿第二定律,其基本思想是将岩体看成是由断层、节理、裂隙等结构面切割而成的一个个刚性或者可变形块体,块体与块体之间通过角、面或者边进行接触,块体可以平移、转动或者变形,节理面可以被压缩、分离、滑动,所有块体镶嵌排列,在某一时刻当给定块体一个外力或者边界位移约束,各个块体在外界的干扰下就会产生力和力矩的作用,由牛顿第二定律可以得到各个块体的加速度,然后对时间进行积分,就可以依次求出块体的速度、位移,最后得到块体的变形量,块体在位移矢量的方向会发生调整,这样又会产生力和力矩的作用,如此循环,直到所有块体达到一种平衡状态或者处于某种运动状态之下。因此,离散单元法比较适合于模拟节理系统在准静态或者动态下的变形过程。 2.基本方程[4]: 从力学分析角度上离散元对三大定律的满足上与有限元方法不同。从平衡方程上看,离散元采用牛顿第二定律来控制,按围绕各刚性块体形心的力平衡和力矩平衡来满足。 a.运动方程:每一个单元在任意时刻都应当满足牛顿第二定律 b.本构方程:从材料本构关系上看,离散元法避开了复杂的本构关系推导,采用在刚性块体间设置不同种类弹簧和阻尼(法向刚度和阻尼、切向刚度和阻尼)来反映材料的应力-位移关系。 c.几何方程:相对于有限元,从几何方程上看,各刚性块体间不再位移连续,而是允许大变形和断裂分开,可以模拟岩体不连续结构面的滑移与开裂。其位移联系为刚性块体间各接触点的相对速度关系。 在块体离散元中,假设块体为刚体,这样单元间法向和切向的相对位移的大小就反映了材料的变形和相互作用,这反映了材料在发生变形情况下的几何关系。岩体应力水平较低的情况下,这种假设是合理的。 上述的运动方程、本构方程以及几何方程构成了离散元法的基本方程。对于材料的塑性和破坏可以通过单元间连接元件进行模拟, 即可以用单元间弹簧的断裂来模拟材料的局部破坏或通过限制弹簧的变形和改变弹簧刚度来模拟材料的塑性行为[4]。 三.适用范围 归纳起来,离散单元法适用于节理岩体的应力分析,其适用范围为[1]:采矿工程、露天和地下的开挖设计、地震工程、隧道工程、地下核废料处理系统 四.发展趋势 离散单元计算方法仍属于“发展中”方法,该方法在工程中应用远不如有限单元法等方法广泛。从前面所述典型问题可以看出,离散单元法若想在岩体力学中推广应用,还有很多问题需要解决。 1.离散元理论的研究 从总体上来看,利用离散元法计算工程问题的应用文章占绝大多数, 而研究离散元法的理论和算法的文章却很少。而离散元法自它诞生的那天起就带有缺乏理论严密性的先天不足。有人说离散元法是经验计算。理论基础的欠缺在块体元模型中尤为明显, 运动、受力、变形这三大要素都有假设或者简化[4]。离散元理论和算法有待于进一步研究。 接触力学模型与块体力学计算结果有直接联系,在离散元中,块体之间的接触是通过弹簧来实现的.目前广泛采用的弹簧方法还不能满足计算精度的要求,且人为因素多。建立更切合实际、人为干扰因素少或没有的接触力学模型也是今后研究的一个重要内容。 节理的确定也是经过统计分析处理的,这也是不真实的,在这些假定前提下,模拟的结果有可能偏离实际很大,因此,如何合理地确定离散元中相关参数,如何尽可能地反应真实节理在岩体中的位置和作用,这些都需要理论上的完善。 加强离散元相关理论的研究,可以保持其在模拟散体介质整体力学行为和力学演化方面的优势,可以有效地反应模拟介质地应力和应变状态,使其建立的模型满足几何、物理、受力和过程仿真的原则。另外,还应加强数值模拟结果与试验结果的比较。从中寻找离散元方法的不足,对其有针对性地进行改进。 2.与其它数值方法的耦合 有限元法、边界元法等数值方法基于连续性假设适合于解决连续介质问题, 而离散单元法适合于界面弱连接的非连续介质问题或连续体到非连续体转化的材料损伤破坏问题。因此, 如果能将离散元法与有限单元法和边界单元法等有机地结合起来, 便能充分发挥各自的长处, 可以极大地扩大该数值方法的范围。对于离散元和有限元等其他数值方法的耦合计算问题,已经有很多人进行了研究探索。离散元能否与其他数值方法如无网格方法等新兴算法进行耦合也是一个有价值的尝试。 3.多相多场耦合 随着浅部资源的逐渐减少和枯竭,矿产资源地下开采的深度越来越大。同时,地下工程建设如复杂地质条件下的核废物料堆放、地下水电站、地下厂房等的建设及深部丰富地热资源的开发利用,迫切需要展开对深部岩体力学问题的研究。由于深部岩体多处于高地应力、高温度和高渗透压即多场、多相介质耦合作用,因此,深部多相介质、多场耦合作用及其灾害发生机理与防治成为当前研究的重点之一。由于该问题的复杂性和非线性,有学者认为离散元法将成为解决深部复杂节理岩体中多相多场耦合作用问题的一种有效工具。 五.存在问题 1.在块体离散元中,依据节理、断层等结构面将岩体切割成单元。要想真实反映岩体的地质特征,就要有详细的统计资料(节理的走向、倾向、倾角、间距等),然而实际中要详细的统计这些地质资料,工作量是巨大的。实际中对节理几何信息的简化处理,可能导致误差。这是一个问题。 2.在离散元中,对于块体有不同的假设方法。1种方法是把结构面切割的块体处理成刚体,变形和破坏只沿结构面发生;还有方法把块体假设为可变形体,岩块、结构面同时可以发生不连续的变形和破坏。具体选择应视所面对的问题而定。比如如果研究对象是地表或近地表工程的块体稳定问题,在坚硬岩石条件下,如果岩石的变形相对结构面的变形可以忽略,块体可以处理成刚体,就没有必要太多地考究块体的力学参数,重点应该分析结构面的变形和强度特征。而若是在高地应力条件下,岩块变形不能忽视,再假设岩块为刚体就有问题了。 3.无论是离散单元法,还是有限元,边界元,有限差分都是很好的工具。针对不同的情况,要选择不同的工具。比如,假如受小型结构面切割的大面积块体可以处理成连续介质,岩块的变形处于主要地位,结构面的变形处于次要地位,就可以应用有限元方法来模拟。 在岩土力学中,应用数值方法计算十分普遍。然而在实际工程中,数值模拟的结果指导工程实践的作用还很有限,很多情况下,还是依靠工程人员的经验来解决工程问题。究其原因,往往问题不在数值方法本身。岩体参数的合理选择是很大的问题。 岩体力学论文:采矿工程岩体力学教学改革初探 摘要: 本文针对采矿工程专业本科生专业基础课《岩体力学》教学现状存在的不足,提出了理论实践并重、优化教学内容、革新教学方法、培养学生兴趣、拓宽学生知识结构等为一体的优化改革方案,教学实践表明,效果良好。 关键词: 采矿工程;岩体力学;教学改革 一、《岩体力学》教学现状 《岩体力学》作为采矿工程专业的一门重要的专业基础课,其目的在于培养学生掌握岩石工程(井工开采、隧道、地下空间工程等)中一些力学现象的分析能力,使学生接受矿山开采和岩层控制基本理论和试验技能的初步训练,为学生学习专业课程及从事理论研究打下良好的基础。《岩体力学》一般在先修课程(高等数学、弹性力学、材料力学、理论力学等)完成后开设,在学生学习本课程时,不仅可对先修课程进行系统回顾,又可有效运用前期基础课程相关分析与计算方法分析宏观工程问题;同时,该课程的学习可为《采矿学》、《矿山压力与岩层控制》等主干专业课程的学习夯实理论基础。但是,随着科技水平的提高及分析方法的多元化,岩体力学所涉及研究范围及方法日趋复杂,这也要求高校教师对岩体力学知识掌握更加全面,推陈出新,与时俱进。传统教学过程中,有关《岩体力学》的教学多以课堂原理的讲授,已不再适用于本科生的教育及行业人才培养的发展需求。因此,结合现有条件对该课程进行教学改革,适应工科专业发展方向,培养学生实践与应用能力势在必行。 二、《岩体力学》教学中存在的问题 对于采矿工程专业的学生,力学基础相对较弱,即使之前已对相关基础课程进行了学习,但由于前期多为应试型学习,且理论性较强,导致学生对于基础知识的掌握多为“碎片式”,无法有效形成知识网络,导致学生学习《岩体力学》时非常吃力。此时,若依然按照传统教育模式采用灌输式讲授方法,则事倍功半。总结传统教学方法下存在的主要问题如下: 1.学生基础知识薄弱,易形成被动接受方式。《岩体力学》是对前期相关力学课程的延伸学习,若前期基础力学知识及运算方法掌握不牢,将导致学生学习过程形成停顿感,由于课程逻辑性较强,一个知识点产生卡顿,学生对于后续知识的学习将产生被动接受的局面,学习效率低下。 2.教师课堂讲授方法单一,不易于接受。资料显示,目前非力学专业教师采用的《岩体力学》课件大同小异,均是对课本一些原理及方法的罗列,讲授过程中多采用灌输式,导致课堂教学环节枯燥乏味,缺乏与专业特点的联系,学生不易参与其中,知识点也难以接受。 3.教学方法机械性较强,难以融会贯通。《岩体力学》主要采用的教学方法包括课堂讲授与岩石力学实验,对于实验部分,一般由实验老师授课,学生容易将理论知识的学习与实验独立开来,因此,实验作为揭示岩体力学现象的一种有效手段,无法让学生理解其独特含义。 4.传统理论讲授过多,新型技术所占比例少。随着科技发展,行业内涌现了大批岩体力学分析软件,这些软件借助于力学原理,在分析工程问题中得到了普遍推广应用。高校教师分析岩体力学问题时,可充分利用新型技术,将问题分析方法多元化,辅助学生学习力学,又可拓宽学生知识面。 三、课程教学改革方法初探 近年来,随着国家经济的发展,我国逐渐跻身世界岩土工程大国,存在较大的发展空间。因此,对于工程类学生,掌握岩体力学分析方法及相关理论,为以后从事相关工作及科学研究铺垫良好的基石至关重要。针对采矿工程专业《岩体力学》课程教学中存在的一些问题,初步提出了课程教学改革,具体包括以下几个方面: 1.注重课堂效果,激发学生兴趣。由于《岩体力学》内容相对枯燥,学生容易失去兴趣,因此,教师在讲授时应注重方法,提高课堂效果。讲授内容时应充分结合本专业工程实例,循序渐进,让学生理解所讲知识的来龙去脉。如讲授平面应变问题下巷道弹塑性分析时,可以具体教学实例进行切入,首先对弹性力学中平面问题进行回顾,进而对问题进行假设简化,最后引入弹塑性力学知识对问题进行分析,不仅对前期所学知识进行了复习,同时应用于解决现场工程问题中去,事半功倍。 2.注重基础,构建知识框架。采矿专业学生由于力学基础相对薄弱,甚至对一些专业术语掌握都不够准确,给课程后期学习带来了极大的困难。因此,教师需注重基础理论、基础知识和基本技能的讲授,讲岩体力学中复杂的理论知识及工程实践成果浓缩在有限的课时内。同时,注重课本知识的统筹规划,强调基础的同时,合理规划授课内容,突出重点,构建知识框架,促使学生对知识内容形成一个宏观的认识,利于融会贯通。 3.理论结合实践,加强学习感知。《岩体力学》具有理论复杂和实践性强的特点,理论复杂体现在不确定性上,实践性强则因与工程实践密不可分。岩石力学实验则是连接理论知识与工程应用的桥梁,因此,在教学环节应注重对实验的教学,同时,实验应在授课教师与实验教师共同参与下由学生独立完成,提高学生的分析问题能力,调动学生独立思考的积极性,培养学生应用创新能力。 4.做好通识教育,触类旁通。岩体物理力学特性受外界条件及自身结构影响极大,不同行业接触的岩体也存在较大的差异性,不同专业分析问题的角度不尽相同。因此,应结合专业特点,对讲授内容突出侧重点,例如,边坡工程、地基工程及地下工程所涉及岩体力学问题求解方法存在较大差异,因此,非专业知识课简单讲授原理,专业知识则重点讲授,做到触类旁通。 5.创新教学方法,未雨绸缪。在《岩体力学》教学过程,可适当引入一些新型分析软件和方法,如有限元、离散元及有限差分等软件,做到与时俱进,同时辅助学生理解一些复杂的原理,学生对于一些数值分析软件的理解可为工作及深造后岩体力学问题的分析提供新的解决路径,做到分析问题针对性强、操作应用快,理解容易,易于自身能力的提升。结合工科采矿类本科学生的实际特点,加强《岩体力学》课堂讲授与工程应用的联系,优化教学内容,革新教学方法,培养学生学习兴趣,拓宽学生知识结构面,让采矿专业学生掌握岩体力学问题中涉及相关理论及分析方法,综合运用所学知识,在实际工程问题中找到突破口,提高授课效果,培养学生独立发现问题及解决问题的能力,为学生后期工作及学习打下良好的基础。以上具体方案,经过教学实践,授课效果得到良好改善。 作者:王猛 单位:河南理工大学能源科学与工程学院 岩体力学论文:浅谈如何改进岩体力学教授方法 一、课程内容及教学安排 1.教材选择。 目前国内岩体力学教材比较多,侧重点也有所不同,通过对国内其他兄弟院校授课教材调研发现,基本上都是采用本校权威教授所编的教材或者是国家规划教材。结合我校地质学专业特色及课程教学团队经验,采用我校刘佑荣教授所编的,由中国地质大学出版社出版的《岩体力学》教材;2009年又再次对教材进行了重新编审,由北京化工出版社出版了修订版的《岩体力学》教材,对部分章节进行了合并,并增加了目前国内外研究方面的成果,例如结构面网络模拟等内容。近2年授课则是以这本修编教材为主,但在部分章节的授课中也兼顾了蔡美峰主编的《岩石力学与工程》教材,供学生课后学习,以满足本专业学生对岩体力学知识的需求。 2.课程内容优化。 结合教材的内容编排,主要从以下几方面的内容来进行重点讲解,包括岩体的地质特征,岩体的物理、地下洞室围岩应力重分布,边坡岩体稳定性分析等内容。在具体内容编排中也适当地增加了部分内容,如在岩体的地质特征章节,补充安排了工程岩体分类等内容;在岩体强度与变形性质方面,增加了地下工程岩体分级标准及体系的相关介绍;在内容编排上突出地下建筑方向的专业特点及需求。 3.教学学时安排。 本课程的课时安排在第三学年的第五学期,总学时为40个学时,2.5个学分,其中课堂教学34个学时,实验课6个学时。本门课程是在系统学习完理论力学、材料力学等力学基础课后进行开设的。 二、课程教学方法改革 1.围绕专业工程实例展开授课。《岩体力学》课本身就是实践性特别强的一门课,在进行每一章节的授课时,可以多以工程实例来展开,尤其是国内外比较知名的工程实例,多多采用照片、录像等生动形象的方式,来增加学生的感性认识,使学生投入其中,增强学生学习的兴趣及热情。例如,在讲第五章地应力的时候,可以结合水利水电工程中,如锦屏电站的高地应力问题来说明地应力研究的重要性;在讲边坡工程,可以选用大量边坡地质灾害的图片。由问题入手,来追根溯源找到解决问题的源头。 2.结合专业方向特色来授课。岩体力学作为土木工程、地质工程、采矿工程等诸多工程的主干专业课,面对的专业层次不尽相同,在授课的时候尽量能结合专业背景展开。针对地下建筑工程方向的学生,要从学生的专业方向特色及专业需求来阐述。作为土木工程地下建筑方向的本科生,《岩体力学》这门学科的发展都与地下工程的发展是密不可分的。从本质来讲,纵观岩体力学发展的几个重要阶段,从19世纪末~20世纪初的初始阶段诞生的静水压力理论、侧压系数,到20世纪初~20世纪30年代的经验理论阶段出现的普氏理论、太沙基理论,然后在20世纪30年代~20世纪60年代产生的围岩和支护共同作用理论及地质结构理论,这些重大理论及思想的诞生过程就是对地下工程认识实践不断深入的过程,并促进了岩体力学学科向前发展。在授课时,可以将这一发展脉络讲述给学生,并贯穿到后续的课程教学中,不仅大大地培养了学生对自己专业的自豪感,也加深了对自己专业的认识。 3.结合教师科研工作来授课。讲授这门课的老师,不仅有科研经历丰富的教授博导,也有刚走出校园的博士年轻教师,他们在长期的工作和求学中,完成和参与了大量的科研项目,也取得了一定科研沉淀。在授课时,可以将这些科研成果进行整理,在每章结束时,抽出专门的时间,做个与授课内容相关的小型专题讲座,丰富学生的专业眼界的同时,也可将岩体力学最新的研究方法、手段和技术介绍给学生。例如,在讲地应力一章,就曾经将参与过的地应力测试及地应力反演分析的课题成果向学生进行介绍;讲地下洞室稳定性时,就将参与的软岩隧道科研项目成果进行介绍;上课时的反响很热烈,大大激发了学生科研的热情,建立了专业教师和学生之间一座良好的沟通桥梁。尤其是对那些希望继续攻读研究生的学生,也为他们开启了一扇科研的窗户;此外,也让学生了解授课老师及其团队的专业方向及特长,为后续研究生报考提供了便利条件。 4.结合学生实践课来展开。我校《岩体力学》课程是安排在大三上学期,上这门课的学生仅仅经历的与此相关的实践环节就是大二结束时的地质学专业教学实习。虽然是地质实习,但也是与这门课的研究对象———各类岩体在打交道,例如各种岩石、结构面。在上课时,不妨将课程中提到的各种岩块、结构面等内容与实习中能看到的种类联系起来,使学生的认识更为深刻。例如,在谈岩块、结构面和岩体的地质特征时,便可列举实习线路中各类成因、不同类型、不同特征的结构面及岩石;在讲结构面的强度及变形性质时,可以将实习中遇到的各种断层、软弱结构面等现象作为实例来分析其性质上的差异。这些实例学生在实习中都亲自参与过,已经有了部分感性上的认识,重新回到课堂上学习其相关的知识,认识和教学效果也会更好。 《岩体力学》课程内容丰富,更要求我们在教学时进行一定的教学改革,要结合所教学生专业方向的特点以及未来需求,多采用先进的教学手段和方法,注重加强理论基础联系工程实际的教学模式,提高学生认识问题深度和广度,培养学生良好的工程专业素养和专业精神,为学生后续的发展奠定良好的基础。 作者:左昌群 孙金山 罗学东 单位:中国地质大学 岩体力学论文:采矿工程专业《岩体力学》课程教学改革初探 (河南理工大学 能源科学与工程学院,河南 焦作 454000) 摘要:本文针对采矿工程专业本科生专业基础课《岩体力学》教学现状存在的不足,提出了理论实践并重、优化教学内容、革新教学方法、培养学生兴趣、拓宽学生知识结构等为一体的优化改革方案,教学实践表明,效果良好。 关键词:采矿工程;岩体力学;教学改革 一、《岩体力学》教学现状 《岩体力学》作为采矿工程专业的一门重要的专业基础课,其目的在于培养学生掌握岩石工程(井工开采、隧道、地下空间工程等)中一些力学现象的分析能力,使学生接受矿山开采和岩层控制基本理论和试验技能的初步训练,为学生学习专业课程及从事理论研究打下良好的基础。《岩体力学》一般在先修课程(高等数学、弹性力学、材料力学、理论力学等)完成后开设,在学生学习本课程时,不仅可对先修课程进行系统回顾,又可有效运用前期基础课程相关分析与计算方法分析宏观工程问题;同时,该课程的学习可为《采矿学》、《矿山压力与岩层控制》等主干专业课程的学习夯实理论基础。但是,随着科技水平的提高及分析方法的多元化,岩体力学所涉及研究范围及方法日趋复杂,这也要求高校教师对岩体力学知识掌握更加全面,推陈出新,与时俱进。传统教学过程中,有关《岩体力学》的教学多以课堂原理的讲授,已不再适用于本科生的教育及行业人才培养的发展需求。因此,结合现有条件对该课程进行教学改革,适应工科专业发展方向,培养学生实践与应用能力势在必行。 二、《岩体力学》教学中存在的问题 对于采矿工程专业的学生,力学基础相对较弱,即使之前已对相关基础课程进行了学习,但由于前期多为应试型学习,且理论性较强,导致学生对于基础知识的掌握多为“碎片式”,无法有效形成知识网络,导致学生学习《岩体力学》时非常吃力。此时,若依然按照传统教育模式采用灌输式讲授方法,则事倍功半。总结传统教学方法下存在的主要问题如下: 1.学生基础知识薄弱,易形成被动接受方式。《岩体力学》是对前期相关力学课程的延伸学习,若前期基础力学知识及运算方法掌握不牢,将导致学生学习过程形成停顿感,由于课程逻辑性较强,一个知识点产生卡顿,学生对于后续知识的学习将产生被动接受的局面,学习效率低下。 2.教师课堂讲授方法单一,不易于接受。资料显示,目前非力学专业教师采用的《岩体力学》课件大同小异,均是对课本一些原理及方法的罗列,讲授过程中多采用灌输式,导致课堂教学环节枯燥乏味,缺乏与专业特点的联系,学生不易参与其中,知识点也难以接受。 3.教学方法机械性较强,难以融会贯通。《岩体力学》主要采用的教学方法包括课堂讲授与岩石力学实验,对于实验部分,一般由实验老师授课,学生容易将理论知识的学习与实验独立开来,因此,实验作为揭示岩体力学现象的一种有效手段,无法让学生理解其独特含义。 4.传统理论讲授过多,新型技术所占比例少。随着科技发展,行业内涌现了大批岩体力学分析软件,这些软件借助于力学原理,在分析工程问题中得到了普遍推广应用。高校教师分析岩体力学问题时,可充分利用新型技术,将问题分析方法多元化,辅助学生学习力学,又可拓宽学生知识面。 三、课程教学改革方法初探 近年来,随着国家经济的发展,我国逐渐跻身世界岩土工程大国,存在较大的发展空间。因此,对于工程类学生,掌握岩体力学分析方法及相关理论,为以后从事相关工作及科学研究铺垫良好的基石至关重要。针对采矿工程专业《岩体力学》课程教学中存在的一些问题,初步提出了课程教学改革,具体包括以下几个方面: 1.注重课堂效果,激发学生兴趣。由于《岩体力学》内容相对枯燥,学生容易失去兴趣,因此,教师在讲授时应注重方法,提高课堂效果。讲授内容时应充分结合本专业工程实例,循序渐进,让学生理解所讲知识的来龙去脉。如讲授平面应变问题下巷道弹塑性分析时,可以具体教学实例进行切入,首先对弹性力学中平面问题进行回顾,进而对问题进行假设简化,最后引入弹塑性力学知识对问题进行分析,不仅对前期所学知识进行了复习,同时应用于解决现场工程问题中去,事半功倍。 2.注重基础,构建知识框架。采矿专业学生由于力学基础相对薄弱,甚至对一些专业术语掌握都不够准确,给课程后期学习带来了极大的困难。因此,教师需注重基础理论、基础知识和基本技能的讲授,讲岩体力学中复杂的理论知识及工程实践成果浓缩在有限的课时内。同时,注重课本知识的统筹规划,强调基础的同时,合理规划授课内容,突出重点,构建知识框架,促使学生对知识内容形成一个宏观的认识,利于融会贯通。 3.理论结合实践,加强学习感知。《岩体力学》具有理论复杂和实践性强的特点,理论复杂体现在不确定性上,实践性强则因与工程实践密不可分。岩石力学实验则是连接理论知识与工程应用的桥梁,因此,在教学环节应注重对实验的教学,同时,实验应在授课教师与实验教师共同参与下由学生独立完成,提高学生的分析问题能力,调动学生独立思考的积极性,培养W生应用创新能力。 4.做好通识教育,触类旁通。岩体物理力学特性受外界条件及自身结构影响极大,不同行业接触的岩体也存在较大的差异性,不同专业分析问题的角度不尽相同。因此,应结合专业特点,对讲授内容突出侧重点,例如,边坡工程、地基工程及地下工程所涉及岩体力学问题求解方法存在较大差异,因此,非专业知识课简单讲授原理,专业知识则重点讲授,做到触类旁通。 5.创新教学方法,未雨绸缪。在《岩体力学》教学过程,可适当引入一些新型分析软件和方法,如有限元、离散元及有限差分等软件,做到与时俱进,同时辅助学生理解一些复杂的原理,学生对于一些数值分析软件的理解可为工作及深造后岩体力学问题的分析提供新的解决路径,做到分析问题针对性强、操作应用快,理解容易,易于自身能力的提升。 结合工科采矿类本科学生的实际特点,加强《岩体力学》课堂讲授与工程应用的联系,优化教学内容,革新教学方法,培养学生学习兴趣,拓宽学生知识结构面,让采矿专业学生掌握岩体力学问题中涉及相关理论及分析方法,综合运用所学知识,在实际工程问题中找到突破口,提高授课效果,培养学生独立发现问题及解决问题的能力,为学生后期工作及学习打下良好的基础。以上具体方案,经过教学实践,授课效果得到良好改善。 收稿日期:2016-11-25 作者简介:王猛(1986-),男(汉族),江苏徐州人,博士,讲师,研究方向:从事矿山压力与岩层控制方面的研究。 岩体力学论文:青岛地铁上覆岩层岩体力学参数研究 0引言 青岛坐落于大面积分布的燕山晚期花岗岩上,具有良好的地质条件,而且青岛市地铁一期工程,80%以上的线路处于花岗岩中,其余隧道处于第四系地层中。青岛市特有的花岗岩地质条件,对土建方面而言,将节约大量的投资,土建造价大大低于其他城市,所以对青岛地铁上覆岩层岩体力学参数的研究就有其重要意义!所以本文研究任务是针对现有规范对青岛地下工程设计不尽适应的问题,利用青岛地铁水清沟试验段的观测资料,对青岛地铁上覆岩层岩体力学参数进行验算和反演,为青岛地区岩体分类进一步研究打下基础。极限分析有限元法在边坡稳定分析中取得了成功[1-2],并逐渐在地基、基坑稳定分析中得到推广应用[3]。郑颖人、胡文清、张黎明等人[4-6]开始将有限元强度折减法应用于隧道,由此求得隧道的剪切安全系数。这就给我们提出了一个新的思路,通过安全系数反演岩体的力学参数,进一步修正岩体力学参数,最终得到适合青岛地铁上覆岩层的岩体力学参数。 1剪切安全系数的定义 安全系数是指剪切破坏面上实际岩土体的强度与破坏时的强度的比值。就是事先假定一滑动面,根据力(矩)的平衡来计算安全系数。将安全系数定义为沿滑面的抗剪强度与滑面上实际剪力的比值,如式(1)所示: 可见,极限平衡法是将岩土体的抗剪强度指标c和tanφ减少为和,使得岩土工程达到极限稳定状态时的ω即为安全系数,实际上就是强度折减系数。 2工程概况 青岛地铁试验段工程选取了地质条件具有代表性的区间(水清沟~国棉五厂),由1200m的区间隧道和218m的青纺医院站组成。 青岛地铁试验段区间隧道为双洞单线,双洞之间的距离为9m,区间隧道埋深为10~20米,横断面型式为直墙三心圆拱,跨度为4.86m,直墙高3.54m,拱高1.82m。计算选取三个不同埋深的截面,分别为10m、14m和18m。 岩体主要为花岗岩,处于微~未风化带,结构、构造清晰,岩体以整体块状结构为主,完整性好,根据国际《工程岩体分级标准》GB50218-94,分别属于Ⅱ、Ⅲ类围岩。 在节理方面:产状走向以NE~NEE向为主体,其次以NW~NWW向,倾角70~80度为主,部分50度左右,节理裂隙存在一定程度的未贯通岩桥,裂隙连通率统计在24~75%,结构面紧闭,岩块坚硬。结构面以闭合~微张裂隙为主,平面光滑,犹如刀切。 3均质岩质隧道围岩稳定分析 计算按照平面应变问题来处理,准则采用DP4准则,边界范围取底部及左右两侧各5倍隧道跨度[2],地面超载按照国家规范标准20KN/m2,按照《工程岩体分级标准》,各级围岩的物理力学指标标准值如表1,下标上下表示围岩的上下限。 经过ANSYS有限元计算,逐步折减强度参数,分别得到各种工况的剪切破坏安全系数见表2,分析发现:①安全系数随埋深深度减少,明显出现两侧直墙先破坏;②通过破坏时等效塑性应变图可找出最大应变发生在拱角和墙角处,而且根据围岩等效塑性应变发生突变时各断面中等效塑性应变最大点的位置,可以发现围岩的潜在破裂面。 在Ⅱ上围岩下、埋深18米的工况下,隧道的塑性区和应力应变图如图1、图2所示。 4节理裂隙岩质隧道围岩稳定分析和岩体力学参数反演 选取埋深18米的断面,因为埋深18米的跨度最长,且通过地质勘探发现大部分为微~未风化花岗岩,且所处断面最上面基本没有覆土层,分别属于Ⅱ、Ⅲ类围岩。为了简化模型,考虑如下情况:只考虑一组起重要作用的结构面(产状走向为NE~NEE向),倾角75°,间距2.5米,贯通率为75%。各级围岩参数见表3。 经过有限元强度折减,最终分别得到各类围岩下的安全系数见表4。 在Ⅱ上围岩下、埋深18米的工况下,隧道的塑性区和应力应变图如图3、图4所示。 所以在埋深18m情况下,通过均质岩质中给出的安全系数与节理裂隙岩质的安全系数比较,进行反演,最终在表5中,对一、二、三类围岩岩体的强度参数提出了建议值。 对表5中给出的各级围岩岩体的强度参数建议值研究发现:对II类和III类围岩的,值较规范值增大,这说明青岛地铁上覆岩层主要是花岗岩,岩性好,所以岩体强度参数建议值要大于规范中的给定值。 最后通过《青岛地铁第一期工程 水清沟――青纺医院试验段 施工地质、变形量测、环境检测总结报告》中的位移检测,验证了反演的强度参数建议值的合理性。 最终通过分析发现:相对于青岛花岗岩地区,规范中给出的岩体分类的强度参数偏低,按照规范中的参数进行设计就会偏于保守,所以针对青岛地区花岗岩的岩性特征,笔者对规范中给出的岩体分类的强度参数做了修正,为进一步确定了青岛地铁上覆岩层岩体分类打下基础。 岩体力学论文:浅述岩体力学参数监测在隧道施工中的重要性 摘要:采用新奥法进行隧道工程施工时,设计单位只能根据监控单位和施工单位反馈的监控数据和隧道开挖揭露情况对设计的合理性进行宏观判断,隧道设计时应把力学计算和实际背景岩体力学参数相结合,才能更科学、经济的按照新奥法的理念完成隧道工程的设计、施工。 0 引言 在现时的公路建设中,为满足线型、车速、里程、生态环境等要求,隧道工程已被大量采用。建设环境的不可预知性是隧道工程最大的特点,在施工中,开挖的围岩与设计不符的情况屡见不鲜。 鉴于此,新奥法(NATM)被流行地应用于隧道工程工作中。而施工监控量测则是新奥法施工方法中的重要工序之一。 施工监控量测是将施工过程中的围岩稳定性、支护结构承载能力、初期补强及二次衬砌合理的施作时间、开挖揭露岩体的力学参数等情况反馈给设计与施工以达到优化设计参数、优化施工方案及施工工艺目的的工序。 1岩体力学参数的重要性及其在新奥法施工中的现状 监控量测的内容在相关技术规范中已做了相关规定,着重于对揭露围岩情况的观察以及开挖洞室的净空变化、围岩的蠕变趋势、结构及围岩的应力、应变及位移大小量测等。由这些监控数据在指导施工中起到了很直观、重要的作用。但是对岩体的力学参数测试包括抗压强度、变形模量、黏聚力、内摩擦角、泊松比、围岩完整性指数、应力强度比等没有引起足够的重视。只有在少数工程中对力学参数进行了监测。在进行隧道的围岩基本质量分级和力学建模计算分析时,这些参数是必不可少的。 对于工程岩体这样复杂多变的隧道工程,为了选择一条正确的设计途径,一方面要使经验方法科学化;另一方面还要使设计中所进行的力学计算具有实际背景。 为了做到这点,现场的监控测试就应该提供更多的依据,这样才能把力学计算和实际情况更好的结合。 现在的勘察设计单位都存在时间紧、任务重的问题,勘察单位不能对隧道的地质情况做详细细致的勘察工作,而设计单位也只能根据勘察单位提供的有限的勘察资料更多的采用工程类比法进行设计。 然而隧道的围岩揭露情况与勘察情况有很大一部分不相符。在出现不相符时,设计单位只能根据监控单位和施工单位提供的资料进行设计变更。 变更时分两种情况,第一种,设计偏弱,设计只能根据有限的资料进行一定的补强设计;第二种,设计偏强,实际工作中,此种情况一般未变更设计。 第一种情况,在实际工作中影响施工进度,有时还给工程留下隐患,甚至造成质量安全事故;第二种情况,使工程不能体现其经济性,甚至造成不必要的浪费。要想隧道工程设计更加科学合理,设计方就必须要有足够的资料作为设计的背景。在施工过程中,监控量测作为提供设计资料背景方,应该不仅要为设计方提供净空变化、围岩的蠕变趋势、结构及围岩的应力、应变及位移大小等作为宏观判断设计合理性的依据,还应提供更细致的岩体的力学参数为隧道的力学计算提供直观依据,这样才能更为科学、经济的完成整个隧道的新奥法设计、施工。 2岩体力学参数测试和计算方法简介 2.1 抗压强度是指岩石单轴饱和抗压强度(RC),按照抗压强度试验的试件的尺寸、精度、含水率制作试件,以0.5~1MPa/s的速度加载直到破坏,记录试件破坏形态,逐级记录荷载及应变值,并绘制应力与纵向应变和横向应变曲线图,按照R=计算其单轴抗压强度,按照Eav=,μav=计算平均弹性模量、平均泊松比(σa,σb分别为曲线上直线段始点、终点应力值,εa-εb分别为σa,σb处纵向应变值,εda-εdb分别为σa,σb处横向应变值)。 2.2 黏聚力、内摩擦角可由原位试验得到。 2.3 围岩完整性指数可以由KV=求得,纵波、横波速度可以用岩石超声波参数测定仪、纵横波换能器测得。 2.4 应力强度比可由Sm=式计算得到,σmax为岩体的最大主应力。 3结论及改善建议 逐步的优化设计、施工参数,使隧道工程建设经济、科学、安全的完成,使新奥法施工广泛应用于隧道工程修建的主要原因,但此种施工方法只是更多的反馈于施工,在设计中其作用还未得到更好体现。 要想新奥法中的监控量测结果更好地反馈于设计,岩体的力学参数的监测在监控量测中的重要性就必须得到体现。 岩体的力学参数的监测在隧道施工监控量测中很少实施,原因是隧道工程实施的相关人员未意识到此项工作的重要性。为了新奥法能更好的应用到隧道设计、施工生产中去,相关人员应对此项工作的作用给予足够的重视,配备相应的人员和设备来完成此项工作。 岩体力学论文:岩体力学本科教学改革探讨 摘要:为适应当前勘察、土木、地质、石油等行业对相关专业本科毕业生的高要求,本文基于岩体力学的特点,详细分析了当前我国岩体力学本科教学的现状以及进行改革的必要性。在此基础上,从教学内容、试验环节、教学方法等方面提出了初步的改革措施。以期通过这些措施,提高岩体力学本科教学质量,培养适应社会发展和时代要求的复合型人才。 关键词:岩体力学;教学内容;试验教学;数值仿真;教学方法 岩体力学是土木工程、石油工程、地下工程、水利水电工程、地质工程、采矿工程、勘查技术与工程等专业本科生的重要专业基础课之一,是研究岩体在外界因素(荷载、水、温度等)作用下的应力、变形、破坏、稳定性与加固的学科,理论基础广泛,涉及地质学、固体力学、流体力学、计算数学、地球物理学等学科知识[1,2]。通过这门课程的学习,学生能够建立起有关岩体力学的基本理论体系以及相应的工程概念(如强度理论、工程岩体分类、稳定性分析),为后面的相关专业课(如基础工程、钻探工艺学、计算岩土力学、矿山压力与岩层控制)提供必要的知识储备,也为毕业后从事建筑、勘探、采矿、采油等相关工作奠定必备的理论基础。随着我国社会经济的快速发展,大量的岩土工程广泛兴起,复杂的岩体力学问题不断涌现,从而对高校培养的相关专业人才的综合能力提出了更高的要求:不仅要具有扎实的专业基础知识,还要有一定的分析和解决现场实际问题的能力[3]。 作为人才培育的主要基地,高校在岩土工程人才培养过程中,在培养模式以及相关的各类软硬件条件等方面已经远远跟不上社会发展的步伐及社会对复合型人才的需求[4]。因此,针对当今社会的实际需求,如何安排好岩体力学教学,培养合格的本科生,成为摆在各大高校相关教师面前的重要问题。 一、岩体力学教学改革的必要性 岩体在形成与存在过程中,长期遭受着复杂的建造与改造地质作用,最终变成一种被大量不同类型与规模的断层、节理、层理、片理、裂隙等结构面切割包围而成的材料,具有非均质、非连续、各向异性的特点。同时,岩体还赋存于复杂的天然应力状态和地下水中。这些使工程岩体的力学行为极其复杂,通常呈高度非线性。岩体力学问题大多是病态的、不确定的、多尺度的,很难找到一种解析或数值算法进行精确地求解[5]。从而,依托于岩体上的各类工程(如地下空间与地下隧道工程、岩质边坡工程、岩石地基与坝基工程、采矿工程以及钻井工程)的设计计算分析极为复杂,目前实际工作中,仍通过以工程经验、现场试验与监测为主,理论指导为辅来完成。可以说,岩体力学还很年轻,知识体系还不够完善,许多理论尚不成熟,自身发展速度远远落后于工程实践的要求。 随着中国能源、交通、水利、国防、城市建设等事业的发展,岩体工程建设越来越多,规模也越来越大,这些给岩体力学带来了新的机遇与挑战,也对相关从业人员提出了更高的要求。然而,作为培养高级人才的摇篮,高校在岩体力学本科教学方面还存在很多问题,比如教材陈旧、内容落后、试验教学不足、理论与实际脱节严重、课堂教学方法落后、教学手段单一,在很大程度上影响了本科生在实际工作中解决复杂问题的能力和创新能力。因此,开展岩体力学本科教学改革是十分必要的。通过教学改革,旨在既提高相关从业人员的基本素质与实践能力,又为培养高层次复合型人才打下坚实的理论基础。 二、岩体力学本科教学改革的主要内容 笔者认为岩体力学本科教学改革应从多方面着手:与时俱进地优化教学内容,以实际工程为教学案例密切联系实际,增加室内试验与数值仿真等试验教学环节,改革教学方法,从而探索满足当今社会快速发展条件下的岩体工程建设需求的复合型人才培育的教学方法。 (一)优化教学内容 目前国内高校岩体力学本科课程无统一教材,教学内容由任课教师自己掌握。相关教材也比较多,如沈明荣与陈建峰主编的《岩体力学》(2006),刘佑荣与唐辉明主编的《岩体力学》(2009),陈海波等主编的《岩体力学》(第2版,2013)以及阳军生与阳生权主编的《岩体力学》(2008)。各教材在基础理论方面的表述基本上是一致的,只是在工程应用方面侧重点有所不同。笔者认为各任课教师应根据其校本专业特点,依据教学大纲与学时安排,以一本教材为主、多本教材为辅的方针授课,在讲授岩体力学基本原理与知识的基础上,以实际工程进行案例教学,并适当向学生介绍当前的新概念、新技术、新方法等发展动态与学科前沿,提升学生的学习兴趣,拓宽学生的知识面。 本校地质工程专业(岩土钻掘方向)的岩体力学本科课程,根据国家学科组指定的教学大纲,编制授课计划,结合本专业的特色与发展需要,对大纲进行了适当调整与修改。教材以教育部地质工程教学指导分委会推荐的刘佑荣与唐辉明主编的《岩体力学》为主,以《Fundamentals of rock mechanics》、《岩石力学与工程》、《岩石力学与石油工程》、《钻井岩石力学》、《矿山岩石力学》等相关教材为辅,删除其他相关课程的重复性内容,同时补充隧道钻掘、地下工程支护、工民建勘察、大陆科学钻探以及石油钻井等方面的工程实例,根据本校本专业本科教学计划40学时左右的内容进行编辑,在满足本专业学生对岩体力学认知与掌握的需求的同时,实现专业基础知识扎实、知识面宽的复合型人才培养要求。 (二)增加试验教学环节 试验是岩体力学教学的重要环节,但是限于学时、设备、经费等原因,在本科教学过程中一般只能有选择地让学生动手做几种相关室内试验,难以很好地培养学生的动手能力,因此,增加试验教学环节势在必行。笔者认为可以从如下三个方面来解决这个问题: 1.通过与相关试验室相关人员协调,在课余时间借用试验,开展相关岩体力学试验,从而尽可能多地锻炼学生的实际动手能力;在不影响试验室正常运行的前提下,将学生划分多批次,参观有关科研项目的岩体力学试验过程,以实现尽可能多地感性认识岩体力学课堂上讲授的理论知识。 2.通过鼓励和指导本科生积极参与所在院系教师的相关科研项目、科技报告会项目、大学生创新基金项目等活动,在项目中实际运用岩体力学知识,进一步锻炼学生认识、分析与处理岩体力学问题的能力。 3.充分利用计算机仿真技术[6],采用数值仿真手段弥补试验场地和设备的不足[7,8],并初步培养学生运用数值模拟与理论相结合的方法,分析边坡稳定性、地下隧道与矿山开采围岩变形、地基岩体稳定性、井壁稳定性等实际工程问题。 通过以上措施实现室内试验与数值仿真试验教学环节的增加,使本科生在实践中体会所学知识,找到自己的不足,增强对岩体力学的理解与掌握,锻炼动手能力,提高分析问题、解决问题的能力与创新能力。 (三)改革教学方法 目前以多媒体电子课件为主、黑板板书为辅的教学方式已被广泛应用于高校教学中。岩体力学是一门理论性与实践性均很强的学科,教师应针对此特点开展教学活动。但是,限于学时、安全等原因,任课教师通常无法带学生到现场进行实地参观讲解。为了加强理论与实践的相接轨,就需要充分利用电子课件能够图文并茂、声像俱佳的优势,形象生动地向学生传递工程现场信息,从而弥补实践的不足。 对于理论方面,采用传统的板书教学方法补充多媒体教学,对重点、难点公式用板书一步步推导,便于学生理解与记忆。增加课上与学生互动环节,如让学生回忆上堂课内容,多多就知识点提问,增加课堂作业环节,添加学生分组演讲报告环节。增加课下与学生互动,如建立QQ群、微信朋友圈,在上面经常行业最新动态的图片、新闻、视频,发表小课题引导学生讨论,以及邀请学生参加自己的科研项目。改革考核方式,总成绩既包括期末闭卷考试成绩,又包括平时表现、试验报告、文献综述报告等。 通过以上种种手段,更好地调动学生的学习积极性,更好地培养学生的学习能力与解决问题的能力,更加公平地评价学生的课业表现。 三、结语 岩体力学内容丰富、知识复杂,给本科教学带来了挑战与机遇。笔者针对目前岩体力学本科教学方面的不足,从教学内容、试验环节、教学方法等方面提出了初步的改革措施。以期通过这些改革,既能促进学生更好地掌握岩体力学的基础知识与技能,又能培养学生的创新能力与实践能力,为国家培养满足行业需求的复合型人才。 岩体力学论文:岩体力学发展史与新技术展望的综述 摘要:本文阐述岩土力学发展历史和概貌,岩体力学的基本研究内容和研究方法,以及当今岩土力学发展存在的问题,对岩石力学研究提出的更高一个层次的要求,使岩石力学面临许多前所未有的问题和挑战,急需解决和提高岩石力学理论和方法的研究水平,以适应工程实践的需要。 关键词:岩土力学,发展,新技术,展望 引言岩体力学是近展起来的一门新兴学科和边缘学科,应用范围涉及采矿、土木建筑、水利水电、铁道、公路、地质、地下工程等众多的与岩石工程相关的工程领域,一方面它是上述工程领域的理论基础,另一方面正是上述领域实践促使了岩体力学的诞生与发展,作为地球科学的一个重要组成部分面临一系列新的机遇和挑战。 一、岩体力学的发展历史和概貌 (1)初始阶段(19世纪末~20世纪初) 这是岩石力学的萌芽时期,产生了初步理论以解决岩体开挖的力学计算问题。海姆提出了静水压力的理论认为地下岩石处于一种静水压力状态,作用在地下岩石工程上的垂直压力和水平压力相等;朗金和金尼克也提出了相似的理论。 (2)经验理论阶段(20世纪初~20世纪30年代) 该阶段出现了根据生产经验提出的地压理论,并开始用材料力学和结构力学的方法分析地下工程的支护问题,最有代表性的理论就是普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说,即普氏理论,该理论认为,围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形,作用在支架上的压力等于冒落拱内岩石的重量,仅是上覆岩石重量的一部分。太沙基提出相同的理论, 只是他认为塌落拱形状是矩形,而不是抛物线型。普氏理论是相应于当时的支护型式和施工水平发展起来的,进一步说围岩和支护之间并不安全是荷载和结构的关系问题,在很多情况下围岩和支护形成一个共同承载系统,维持岩石工程的稳定最根本的还是发挥围岩的作用,尽管如此,上述理论在一定的历史时期和一定条件下还是发挥了一定作用的。 (3)经典理论阶段(20世纪30年代~20世纪60年代) 岩石力学学科形成的重要阶段,弹性力学和塑性力学被引入岩石力学,确立了一些经典计算公式,形成围岩和支护共同作用的理论,岩体工程技术问题的解决,这些都说明岩石力学发展到该阶段已完成为一门独立的学科。在经典理论发展过程阶段,形成了“连续介质理论”和“地质力学理论”两大学派。早在20世纪30年代,萨文就用无限大平板孔附近应力集中的弹性解析来计算分析岩石工程的围岩应力分布问题,20世纪50年代,鲁滨湟特运用连续介质理论写出了求解岩石力学领域问题的系统著作,同时,开始有人用弹塑性理论研究围岩的稳定问题,导出著名的芬纳-塔罗勃公式和卡斯特纳公式,塞拉塔用流变模型进行了隧峒围岩的粘弹性分析。 20世纪60年代,运用早期的有限差分和有限元等数值分析方法,出现了考虑实际开挖空间和岩体节理、裂隙的围岩和支护共同作用的弹性或弹塑性计算解,使运用围岩和支护共同作用原理进行实际岩石工程的计算分析和设计变得普通,促进了中国早期的地应力测量工作的开展。 地质力学理论注重研究地层结构和力学性质与岩石工程稳定性的关系,由德国人克罗斯创立起来的,理论反对把岩体当作连续介质简单地利用固体力学的原理进行岩石力学特性的分析,强调重视对岩体节理、裂隙的研究和结岩石工程稳定性的影响和控制作用,1951年在第一届地质力学讨论会,形成“地质力学研究组”并广泛应用于岩石工程。 (4)现展阶段(20世纪60年代~现在) 此阶段是岩石力学理论和实践的新进展阶段,其主要特点是用更为复杂的多种多样的力学模型来分析岩石力学问题,把力学、物理学、系统工程、现代数理科学、现代信息技术等的最新成果引入岩石力学,20世纪60年代和70年代,原位岩体与岩块的巨大工程差异被揭露出来,岩体的地质结构和赋存状况到重视。20世纪70年代开始出现用于岩石工程隐定性计算的数值计算方法,主要是有限元法,20世纪80年代数值计算方法发展很快,有限元、边界元及混合模型得到广泛应用,成为岩石力学材料分析计算的主要手段,20世纪90年代数值分析终于在岩石力学和工程学科中扎根,岩石力学专家和数学家合作创造成一系列计算原理和方法。20世纪80年代和90年代,岩石工程三维信息系统、人工智能、神经网络、专家系统、工程决策支持系统等迅速发展起来,并得到普遍的重视和应用。20世纪90年代现代数理科学的渗透是非线性科学在岩石力学中的重要应用。 智能岩石力学涉及人工智能、神经网络、遗传算法、模糊数学、非线性科学、系统科学、固体力学和岩石工程等许多领域。 二、岩体力学的基本研究内容和研究方法 岩石力学服务对象的广泛性和研究对象的复杂性,对任何岩石工程领域来讲,下列基本内容是首要进行研究的。 (1)工程岩体的稳定性包括:1)各类工程岩体在开挖荷载作用下的应力、位移分布特征;2)各类工程岩体在开挖荷载作用下的变形破坏特征;3)各类工程岩体的稳定性分析与评价等。 (2)岩石的基本力学性质包括:1)岩块在各种力学作用下的变形和强度特征以及力学指标参数;2)影响岩石力学性质的主要因素,包括加载条件、温度、湿度等;3)岩石的变形破坏机理及其破坏判据。 (3)岩石的物理、水理与热力学性质。 (4)结构面力学性质内容包括:1)结构面在法向压应力及剪应力作用下的变形参数及其确定;2)结构面剪切强度特征及其测试技术和方法。 (5)岩体力学性质包括:1)岩体变形与强度特征及其原位测试技术与方法,2)岩体力学参数的弱化处理与经验估计;3)影响岩体力学性质的主要因素;4)岩体中地下水的赋存、运移规律及岩体的水力学特征。 (6)地应力分布规律及岩体规律及其测量理论与方法 (7)岩石、岩体的地质特征,内容包括:1)岩石的物质组成和结构特征;2)结构面特征及其对岩体力学性质的影响;3)岩体结构及其力学特征;4)岩体工程分类。 (8)岩石工程稳定性维护技术包括岩体性质的改善与加固技术等。 (9)各种新技术、新方法与新理论在岩石力学中的应用。 (10)工程岩体的模型、模拟试验以及原位监测技术,模型试验包括数值模型模拟、物理模拟等。 根据所采用的研究手段或所依据的基础理论所属学科领域的不同,岩石力学的研究方法可大概归纳以下四种: (1)工程地质研究方法;(2)科学实验方法;(3)数学力学分析方法;(4)整体综合分析方法。 三、岩体力学研究的主要问题 主要研究的问题有以下几种: (1)水利水电工程;(2)采矿工程;(3)铁道和公路建设工程;(4)土木建筑工程;(5)海洋勘探与开发工程。以上只是一些主要方面,随着岩石工程建设的发展,还会有新问题的不断提出。 四、岩体力学与工程发展趋势和前景展望 国际上岩石力学与岩石工程研究的最新趋势: (l)岩石工程对环境的影响越来越受到重视,这是同全球的环境保护意识增强离不开的。 (2)对岩石或岩体的力学和水力学特性与温度场、应力场等相关场的耦合问题的研究越来越多,不再是对简单环境下单一岩石力学性质的研究。 (3)对岩石力学特性及岩石工程的数值方法和数据模拟的研究一直是长盛不衰的。 (4)岩石或岩体特有的节理裂隙对其力学性质的影响的研究越来越深入和细致。 (5)原位测试及勘探。水压致裂及三维裂纹勘探受到重视,声发射致裂研究裂缝扩展及强度的破坏。 (6)越来越重视岩石力学的研究成果在实际工程中的应用。 (7)高科技在岩石力学与岩石工程中的应用开始崭露头角。 以下五个方面的问题应成为我们的主攻方向。 (1)岩体力学研究由局限的岩体走向解决山体和地体等大范围、大尺度的工程和资源开发问题。 (2)岩体力学由研究单一的固体不连续材料向多场耦合和多相运动研究发展。 (3)岩体力学从单纯的地球内动力驱动或外动力驱动模型向内外动力耦合作用模型的转变。 (4)岩体力学从工程岩体稳定性研究向极端灾害的非线性动力过程的预测及防治进军。 (5)从常规的岩石开挖的失稳防治到新型大规模暴力攻击的防护,以及人地关系的协调。 这些问题都是对岩石力学提出的更高的要求,使岩石力学面临许多前所未有的问题和挑战,急需发展和提高岩石力学理论和方法的研究水平,以适应工程实践的需要。 岩体力学论文:深部开采岩体力学研究的现状 摘 要:在深部开采工程中产生的岩石力学问题是目前国内外采矿及岩石力学界研究的焦点,“三高一扰动”的复杂环境,是深部开采面临的挑战性、高难度课题。虽然目前对于深部开采工程的研究已经取得了部分成果,但对深层次、注重个案、侧重技术的基础研究重视仍然不够。今后主要研究方向应集中在深部岩石力学基本特性、深部开采工程稳定性控制、深部开采地表环境损伤控制以及深部厚煤层综放开采基础理论研究等方面。 关键词:深部开采;岩石力学;三高一扰动 深部开采岩石力学,主要是指在进行深部资源开采过程中引发的与巷道工程及采场工程有关的岩石力学问题。目前,对能源的需求逐步增加,开采强度也不断加大,这些都造成了浅部资源的日益减少,因而国内外的矿山都相继进入深部资源开采状态。而开采深度的不断增加,工程灾害也随之增多,这对深部资源安全高效的开采造成了巨大威胁。 1 深部开采岩体的力学特点 1.1 开采环境 深部开采和浅部开采最明显的区别在于深部岩石所处的特殊环境,也就是“三高一扰动”的复杂力学环境。“三高”主要是指高地温、高地应力和高岩溶水压。“一扰动”主要是指强烈的开采扰动。当进入深部开采后,岩体呈现塑性状态,即由各向不等压的原岩应力引起的压、剪应力超过岩石的强度,并且对岩石造成破坏。 1.2 力学行为特性 深部岩石的“三高一扰动”复杂环境,对深部岩体的组织结构、基本行为特征和工程响应产生根本性的影响。主要表现在深部岩体动力响应的突变性,深部岩体应力场的复杂性,深部岩体的大变形和强流变性,深部岩体的脆性一延性转化,深部岩体开挖岩溶突水的瞬时性等五个方面。 2 深部开采工程中的岩石力学问题 目前对于深部开采工程的研究已经取得了一系列成果,但是对于侧重技术、注重个案的深层次基础研究始终没有得到足够的重视。深部开采“三高一扰动”的复杂力学环境,使深部岩石力学行为及其深部灾害的特征与浅部开采明显不同,因而在浅部开采基础上建立的传统理论不能适应现在的研究环境。 2.1 强度确定 深部开采时地应力水平比较高,因而工程开挖后的工程岩体在高围压作用下,一个或两个方向上应力状态的改变所表现出的强度变化并不是简单的表现在受拉或受压,而是复杂的拉压复合状态,即径向产生卸载,同时切向产生加载。所以深部开采时工程岩体的强度不能单纯用岩块强度来确定,必须建立符合深部开采特点的工程岩体拉压复合强度确定理论。 2.2 设计理论 深部开采时,由于工程围岩所表现出的非线性力学特性,在稳定性控制设计时不能采用简单的一次线性设计,因而必须建立采用二次以至多次非线性大变形力学稳定性控制设计理论。 2.3 稳定性控制理论 在深部开采环境下,工程开挖后工程围岩就会有不同程度的破坏,必须采用二次支护甚至多次支护才能够实现工程稳定性。因此,原有的稳定性控制理论不能适合新的环境,必须建立适合深部开采工程的二次(支护)稳定性控制理论。 3 今后研究重点 随着我国国民经济的提高和科学技术的发展,在复杂地质条件下一些长深铁路、公路隧道的修建,有了许多深部开采事故的预防应用,并由此发展了先进的科学技术和理论。我们认为对岩石力学问题,今后主要研究方向应集中在对深部岩石力学基本特性、深部开采工程稳定性控制、深部开采地表环境损伤控制和深部厚煤层综放开采基础理论研究等方面。 3.1 “深部”的概念及其分类体系 目前国内外对深部工程中所引发的岩石力学问题研究十分重视,但是在“深部”、“深部工程”等一系列概念上的差异较大,这些对该领域理论与技术研究的发展及交流有一定影响。因而,对“深部”的概念、分类体系以及评价指标进行科学的定义,是推动深部岩体力学的基础理论研究的当务之急。 3.2 深部岩石力学的基本特性研究 深部工程的“三高一扰动”复杂环境,使得深部岩体的组织结构、基本行为特征和工程响应都发生了根本性的变化,同时也导致深部开采中灾变事故的多发性和突发性。因而,深部资源开采面临的优秀科学问题正是采掘扰动表现出来的特殊力学行为。其中的深部高应力场成因以及多个应力场的耦合作用状态研究、深部复杂应力状态下岩体拉压复合强度确定方法及其灾变机理更是今后研究的重点。 3.3 深部开采工程的稳定性研究 深部开采工程的稳定性问题是研究围岩在开采破坏后与支护系统相互作用所达到的二次稳定问题。在深部条件下的工作面回采所形成的采动应力场与巷道掘进形成的开挖应力场相互耦合叠加,这些形成了复杂的三维应力场。同时,采动应力的分布与回采空间动态、多维的时空规律以及支承压力区的范围和峰值应力等也将产生很大变化。因此,应该结合深部岩体的非线性力学特性研究,在对深部采场以及巷道围岩采动的应力时空分布规律的深入分析基础上,探讨深部开采采场及巷道一体化的稳定性非线性力学控制对策。 3.4 深部工程灾害的发生机理以及控制对策的研究 在深部条件下,“三高一扰动”环境使深部岩体的基本行为特征、组织结构和工程响应发生了根本性的变化,这同时导致了深部开采中灾变事故的多发性和突发性。因而,研究岩体在地下水、瓦斯、高地应力、温度等作用下的稳定与非稳定变形,破坏状态以及转化机理、条件和规律,探索深部多相介质、多场耦合的作用下工程灾害频度和强度等特征,这些对揭示深部工程灾害的诱发机理和成灾过程,并对相应的灾害提出预测方法及控制对策具有重要意义。 在“三高一扰动”特殊地质力学的环境下,传统的理论、方法和技术已经部分或全部失效。因此,对深部开采工程岩石力学基础理论研究的大力开展,能够对深部资源开发提供可靠的理论基础,并为我国经济的可持续发展和国家安全战略的实施提供有效的能源和资源保证。 岩体力学论文:12081工作面煤岩体力学参数的选取及UDEC数值模拟分析 摘 要:由于12081采场围岩运移的复杂性,现场实测的数据反映的只是某一方面或者几方面的规律,对顶板活动难以有一个全面了解。研究方法采用相似模拟只能在部分方面取得较好的成果,但是会消耗较高成本。实验周期经较长,并且一次只能模拟一种状态。近年来,采用数值模拟方法能得到相似模拟所达不到的效果。 关键词:煤岩体 力学 参数 模拟 分析 由于12081采场围岩运移的复杂性,现场实测的数据只能反映某一些方面或某几方面的规律,难能对顶板活动有一个全面的了解。采用相似模拟的研究方法,虽然在某些方面能取得很好的效果,但是,模拟的成本高,实验周期经较长,并且一次只能模拟一种状态。近年来,采用数值模拟方法能得到相似模拟所达不到的效果。本次采用UDEC数值模拟方法,研究不同初撑力条件下,上覆岩层的稳定性。 1 煤岩体力学参数的选取 1.1 煤岩体力学参数的选取 关于岩体参数的参考值,其材料特性满足库仑—摩尔准则。确定模型材料参数如表1所示。 1.2 节理和角点圆弧化 可以将岩石块体之间的接触面认为是节理。根据不同的粗糙程度,个别的接触点构成接触面系,通常两个端点的接触可以代表,端点会在运动的时候发生相对的法向位移和切向位移。 块体不仅会有面接触还有点接触,不管是点还是面的接触,都会有数学上的奇异性,点接触会引起计算上的应力集中,但是实际情况是,尖角在力的作用下被折断钝化,因此还要将圆弧化处理加入到角点的计算中。 圆弧化处理角点之后,可以将圆弧的中心道边的垂线和边的交点作为边和角的接触点,节点的发现方向也就是垂线方向。两个焦点的接触点可以取两个圆弧中心的联机和圆弧交线的交叉点。经过圆弧化处理的角点增加了计算的时间,但是角点接触的奇异性被消除,这样的计算和实际接触点的物理图像更加符合。本次模拟时round取值0.2。 1.3 刚度系数 在UDEC中节理的法向和切向刚度系数kn和ks的正确选取是至关重要的。如果刚度系数取得太大,刚体块将连接成为一个整体,无相对运动可言;如果取得太小了,则刚体块将成为一盘散沙,相互间没有约束。作为一个经验的规则,刚度系数最大可取为刚度最大的邻接块体之间的等值刚度的十倍,即有: 式中:K为体积模量; G为剪切模量; Zmin为节理两侧块体单元的最小宽度。 如果取用太大的刚度系数,会将大幅增加计算时间,却不会改变物理图像。但是如果取用太小的刚度系数,时步会被增大,加快计算速度,但是节理“过软”,块体间“嵌入”太多,与实际情况不符。 刚度系数对于不同的岩石其变化是很大的。对于软弱粘土夹层可为10~100 MPa/m。而对于花岗岩或玄武岩等的致密节理,则刚度系数甚至可以超过100 GPa/m。 UDEC中的刚度系数不同于一般弹性体的刚度系数,它仅仅作为单元间传递力的因子。刚度系数应取足够大,以使计算结果趋于稳定值。同时考虑到计算费用的经济性,在满足精度和稳定收敛要求的前提下,宜尽量减小块体刚度,刚度系数一般取1010~1011 n/m较为适宜。计算中刚度系数取值1010。 2 UDEC数值模拟 2.1 低初撑力状态模拟 根据实测单体支柱平均支护力为13.8 kN,采用UDEC进行了数值模拟,按单体支柱平均支护力为90 kN,采用UDEC进行了数值模拟。 2.2 UDEC模拟结果分析 从模拟结果可以得出,低支护力状态下,顶板离层,平衡结构形成的层位相对较低,当地质条件发生变化时,遇断层或特殊地质结构岩体时,容易出现顶板事故。高支护力状态下,平衡结构的层位相对较高,对工作面的影响也较小,工作面变形量也较小,工作环境大大改善。 采场围岩运移是一个动态的过程,动态过程有两层内容,一是随着时间变化的动态过程;二是随支护力不同而变化的动态过程。如图1所示为低支护载荷条件下围岩运移状态,支护顶板距平衡结构8~12 m,平衡结构对采场的影响较大,由于支护力过小,顶板易发生离层,支护状态差。如图2为合理支护条件下围岩运移状态,平衡结构下方岩层厚度为15~19 m,距离支柱较远,支柱上方顶板发生离层的可能性较小,采场处于安全状态下。 2.3 FLAC数值模拟结果分析 从FLAC数值模拟可以看出,工作面的支护初撑力大小对工作面围岩应力分布有十分显著的影响。低载荷,应力峰值和高应力范围均显著增大,而导致顶板剪应力区显著扩大。而高载时,顶板剪应力仅在煤壁上方很小的范围出现峰值。 剪应力从煤壁附近向控顶区上方顶板的扩展是导致顶板破碎的主要原因,而顶板破碎范围与支架载荷有关。 随支护载荷的增加,煤壁前方的支撑压力明显减少。煤壁前方顶板应力减少。由于支架载荷较低,煤壁前方垂直应力增加,控顶区上方剪应力集中程度增加,范围增大。 控顶区上方的顶板铅垂应力随支架载荷的增加明显改善。支护载荷的增加,导致和围岩应力降低,从而改善围岩控制,避免顶板破碎。 随着支护载荷的加大,位移矢量也有所改变。位移矢量由低载垂直位移变为高载的水平位移。即控顶区围岩的稳定性有所增强。 在主应力图中低载时,应力矢量比较紊乱,很不规则。而高载时,主应力矢量在煤壁上方的顶板岩层,指向煤壁前方,显示了煤壁前方的应力集中效应和压力拱效应。 综上所述,选择合理的支护载荷(即高载荷)对工作面的围岩控制是非常重要而且有利的(如图3~4)。 岩体力学论文:12081工作面煤岩体力学特性与电镜分析及底板特性测试 摘 要:为更好的服务生产,保证12081工作面回采顺利,并探索一套能够指导类似工作面的技术,我们在12081工作面进行工业性试验,对煤岩体力学特性与电镜进行分析并对底板特性进行测试。 关键词:煤岩体 力学特性 电镜分析 底板特性 测试 为更好的服务生产,保证12081工作面回采顺利,并探索一套能够指导类似工作面的技术,我们在12081工作面进行工业性试验,对煤岩体力学特性与电镜进行分析并对底板特性进行测试。 1 12081工作面煤体特性和电镜分析 12081工作面所采煤层为山西组二1 煤,煤种贫煤,煤质以低灰、发热量特高热值、特低硫、特低氯、低磷为主要特征,为一级含砷煤。煤灰属较高软化和较高流动温度灰。二1煤中无烟煤和贫煤可做为动力用煤和民用燃料。开采煤层煤质特征见表1。12081工作面煤体电镜分析见图1。 二1煤煤类有无烟煤和贫煤,以粉状为主,粒状、鳞片状次之,块状少许,易磨碎。二1煤为黑色-灰黑色,黑-灰黑色条痕,以粒状为主,次为块状,粉状,可见鳞片状。 块煤为金刚—— 玻璃光泽,贝壳状、参差状断口,内生裂隙发育,可见镜煤条带,莫氏硬度2~3度。粉、粒状煤污手、质软,煤芯疏松易碎。二1煤层相对真密度为1.49t/m3,相对视密度为1.45t/m3。 与底板特性测试的结果相吻合。说明煤体软而且酥,极易风化。工作面可见底板煤层浸水后,踩上去似泥窝一样把矿工靴陷进去。 2 12081工作面顶板和底板岩体力学性能与电镜分析 二1煤直接顶板多为砂质泥岩和泥岩,砂质泥岩为深灰色薄层及中厚层状,裂隙不发育。泥岩多为深灰色块状。也有砂岩为灰白色,一般致密坚硬,裂隙不发育。有伪顶,岩性为泥岩及炭质泥岩,厚度0.43~0.95m。 从电镜图可见,岩体破坏的界面与煤层截然不同,煤层的界面就像小米粒一样处于松散的状态;顶板岩体的界面就像坚硬的实木裂口一样,处于相互嵌合的状态。 综上所述,12081工作面即二1煤层直接顶板,为砂质泥岩和泥岩,岩石抗压强度较高,属易管理顶板。12081工作面即二1煤层底板,为泥岩和砂质泥岩为不易变形中硬度底板,亦易管理。 3 底板比压特性曲线图谱显示 12081工作面底板比压测点分布,如图3所示,在工作面每测区距煤壁1~4m之间建测点,共建16个测点。按照上述计算方法计算每个测点的对应数值,并绘出底板比压特性曲线图谱。 图3中编号:左起第一为数字是指,按照距离槽头的距离排序的序号;第二位数字是指,1代表用采用BPN型内注式静压比压仪测定底板实体煤层的比压,2采用DZD40-A底板比压仪测定底板表层煤层的比压。最后一位数字是与井下记录的联系,没有具体含义。空心曲线代表底板比压。当底板比压仪的底模尺寸大于的油缸内径时,因为折算后的值小,如空心曲线所示。 4 结论 为全面掌握12081工作面支柱与底板的相互作用现状,必须测量和研究12081工作面底板的煤层或岩层抗压入特性,确定容许的底板比压值,以选定单体支柱的底座面积与合理支护密度,增强支护系统的刚度。对指导和加强回采工作面底板管理工作,搞好安全生产有重要意义。 岩体力学论文:如何依据岩体力学理论确定巷道锚杆支护参数 摘 要:浅析巷道围岩松动圈的基本理论、围岩分类与松动圈的测定方法、巷道锚杆支护机理,以及锚杆支护参数的合理选择。 关键词:围岩松动圈;锚杆支护;参数选择;煤矿巷道 一、引言 锚杆支护在煤矿巷道的支护中,是一种应用形式最多的支护方式。应用锚杆支护,关键的一个问题就是如何选择锚杆支护的参数,如何达到既经济合理,又能取得较好的安全支护效果,这才是最根本的目的。运用围岩松动圈理论,以锚杆支护机理为基础,合理选择锚杆支护的参数,能够取得较好的支护效果。 二、围岩松动圈的理论概念 矿井下的岩体,在开挖前是处于原始的应力平衡状态,当开挖后这种平衡状态就会遭到破坏和打破,使得由单向应力状态变为双向应力状态,并且在巷道周围产生了应力集中。而巷道周边变为单向应力状态,其径向应力σr下降为零,切向应力σt集中。当围岩集中应力σt小于岩体强度时,围岩处于弹性变形状态;当围岩集中应力σt大于岩体强度时,围岩就会产生破裂松动,并由巷道周边开始向深部发展。这种破裂松动,深入围岩深部的距离称为围岩松动区的厚度,这个破裂区则称之为围岩松动圈。 三、围岩分类与松动圈的测定方法 围岩松动圈是由围岩应力和围岩强度所决定的,所以各煤矿的地质条件不同,其围岩松动圈的参数也不尽相同。确定围岩松动圈的最好办法,就是进行现场实测。我们可以采用围岩裂隙探测仪,根据声波波速和振幅,从而做出巷道围岩岩体声速振幅变化曲线,就很容易地确定了松动圈的范围。而对于采准巷道来说,测站间隔可达到50m以上,每个测站可设置几条测线,每个测线布置6~8个测孔即可。顶板测孔要垂直顶板层理方向,其它测孔可沿煤层倾斜方向布置。测孔长度,按煤层柱状图来确定,一般为2~3m,其钻孔钻好后用水将孔冲洗干净,并将探头插入钻孔,注水封闭后即可测试(实例见图1、图2)。 在实际操作过程中,可以根据围岩松动圈支护理论,并结合单位实测资料进行围岩详细分类。一般情况下,都将围岩分成三类,即稳定围岩(松动圈LP ≤40cm)、中等稳定围岩(40cm <LP ≤150cm)和不稳定围岩(LP>150cm)。按此分类,制定具体的支护方案与措施。 四、巷道锚杆支护机理 一般在现有的支护条件下,试图采用支护手段来阻止围岩的松动破坏而是不可能的。支护的的主要作用就是限制围岩松动圈形成过程中破碎力所造成的有害变形。锚杆支护要达到较好的支护效果,其布置及参数必须充分考虑到松动圈内岩体的变形及破坏情况。利用锚杆支护的作用,就是通过巷道周边的数根锚杆稳固,使岩体互相挤压,形成一个接近原岩强度的组合承载结构,这样既锚固围岩的表层和防止冒落,又可利用岩体本身强度实现稳定的支护效果。因此,锚杆支护参数的选择,必须适应围岩松动圈岩体的特性,这样才是确定松动圈参数与选择锚杆支护的基本依据。如此施工方能达到应有的效果和作用。 五、锚杆支护参数的合理选择 1、稳定围岩 由于松动圈围岩的自重有限,锚杆将不起较大的作用。因此,对于整体性好、耐风化的围岩可不进行支护,必要时可用单一的喷射混凝土来支护。这种工程实践表明,其混凝土的最大厚度以不超过20cm为宜。在节省材料的同时,也能起到稳定的支护作用。 2、中等稳定围岩 通过现场的理论和实践表明,这时围岩碎胀变形比较明显,其围岩的收敛变形将使巷道岩体表层产生裂缝或破坏,因而必须用锚杆来控制其变形。锚杆锚固端为松动圈以外的岩体,锚固端位于塑性区。所以采用悬吊理论来合理确定锚杆参数,使得锚杆能充分起到拉伸、挤压、加固作用,从而使松动圈内岩体保持稳定状态。 3、不稳定围岩 在岩石松动圈大于1.5m 时,巷道围岩的收敛变形较大,这时支护除要有一定的支护强度外,还应具备一定的可缩性。从现场实践表明,此时可采用锚喷网支护结构,其锚杆参数选择原理与上述相同。如松动圈厚度较大,锚杆过长也安装不易,且承受较大的拉力,锚固效果可能不好。因此,在层状岩层结构下,选择较坚硬的岩层作为锚杆的锚固点,并在巷道表面布置金属网进行喷层处理,这样会取得理想的支护效果。 六、结语 在巷道进行支护时,应根据围岩松动圈理论,并通过测定来确定围岩岩石的稳定性与硬度情况,从而科学合理地确定锚杆及其相应的支护形式。这样,既能在现有的支护投资条件下达到安全支护的目的,又能最大限度地节省支护材料。
工程地质勘察中水文地质的影响:工程地质勘察中水文地质的影响分析 摘要:文章分析了水文地质对工程地质勘察的影响,探讨了如何提高水文地质勘测的措施。 关键词:工程地质勘察;水文地质;影响 1 工程地质勘察概述 工程地质勘察指的是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作。所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造:地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质,自然(物理)地质现象和天然建筑材料等。这些通常称为工程地质条件。查明工程地质条件后,需根据设计建筑物的结构和运行特点,预测工程建筑物与地质环境相互作用(即工程地质作用)的方式、特点和规模,作出正确评价,为确定保证建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。 2 水文地质对工程地质勘察的意义分析 一个地区的地下水、地质以及水文地质条件探索与研究的过程是通过水文地质调查而确定的。水文地质勘探要对区域水文地质条件加以充分把握,将基本资料提供给农业和建筑业;特殊水文地质勘探的主要目地就是对有关的实际问题和生产中的地下水进行解决研究,如矿床水文和工矿企业、城镇的供水水文以及土壤改良水文等地质勘探。 工程地质勘探工作和施工区地质条件是由工程地质勘察确定。各种工程地质情况工程建设的评估是其主要任务;对使地质条件产生变化的影响进行预测;提供可靠的科学依据保证设计、施工和正常运转工程。工程地质勘察工作,因地质情况具有不同程度的复杂性,混凝土建筑具有的类型各不相同,工程条件形式、建筑结构也不相同,可能存在的和要求的工程地质问题也各有差异,其勘探内容和项目是有很大区别。勘察水文地质和工程地质十分必要。 3 岩土工程中水文地质的勘察要求 第一:自然地理条件 这里面包括气象水文特征和地形地貌等内容,气象水文特征是指工程所属地域,是属于亚热带还是热带、季风气候与否,拥有的湿润程度与热量等,地形地貌是指工程区域周围的水系、平原或高原特征、地形开阔平坦与否、地貌侵蚀和堆积情况如何等。 第二:地质环境 包括工程所在区域的地质构造特征、基底构造及其对第四系厚度的控制、地层岩性、新构造运动等方面的内容。 第三:地下水位情况 包括近2~5年最高地下水位、水位变化趋势;地下水补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响等。地下水位的变化对岩土工程的影响巨大,是工程勘察的重点内容。 第四:各含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度 主要含水层的分布、厚度及埋深;通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数等;场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。 3 工程地质勘察中的水文地质的应对措施 3.1 制定完善的岩土工程勘察报告 工程地质勘察所得出的最终成果为岩土工程勘察报告,它能够为建筑工程地基基础设计起到重要的参考作用。岩土工程勘察报告中包含很多方面的内容,如地下水类型、含水层分布状况、地表体与含水层间的水利联系、水文地质参数、地下水补给、径流及排泄、地下水位季节变化趋势等。因此在工程地质勘察工作中必须要确保岩土工程勘察报告的科学性、准确性与全面性。 3.2 查明情况、结合实际 工程地质勘察中主要包含水文地质、地形地貌及岩土物理性质等工程地质条件,在具体的工作中查明工程地质条件之后必须要充分结合项目的实际情况并对工程地质所带来的影响给出客观评价,从而为工程项目设置良好的安全防护措施提供重要参考依据。 3.3 运用高科技手段进行勘查 对水文与环境地球物理勘探进行调查,如地质、水文地质情况以及地下水分布状态。需要注意的是,重点应该放在地面调查较为困难或是难以解决问题的地段进行物探工作,条件允许的情况下还可以将高密度电法勘探和激发极化法电法勘探加以结合,从而保证工作能够达到深度、分辨率要求。 3.4 预防因地下水动水压力作用引起的岩土工程危害 在自然状态下,地下水动水压力的作用十分微弱。但是在建筑工程活动当中,由于地下水天然动力平衡的条件被改变,在动水压力作用下也会导致一些后果严重的岩土工程危害。 当建议采用桩基时,应评价采用桩的适宜性;对桩的类型、平面布置、直径、长度和桩基持力层,提出建议;对桩尖持力层的选择进行论证;提出桩的侧摩阻力和端阻力;提出单桩承载力的建议;在大面积堆载及欠压密地区,尚应分析桩周土对桩的负摩阻力;对预制桩或沉管桩的沉桩可能性,进行论证;挖孔桩、钻孔桩、冲孔桩的成孔工艺,成孔过程可能出现的问题及施工技术措施,桩的施工质量控制方法和要求;对桩基工程设计、施工、检测、监测的其他建议;一般应提出以桩的静载荷试验验证或确定单桩承载力的建议。 3.5 预防因地下水升降而引起的岩土工程危害 地下水位的升降超过一定程度有可能造成粉土以及粉细砂饱和液化而出现流砂、管涌等问题,也可能导致土壤盐渍化、沼泽化而腐蚀建筑物。因此在水文地质勘察工作当中要密切注意并调查掌握地下水位的条件以及升降变化的情况。在自然环境中,地下水位往往是季节性变化,旱季水位下降而雨季水位上升,这种变换幅度小,并且是渐变的、区域性的。 城市中由于人为因素导致的地下水位局部地区的升降变化往往要比自然变化的幅度大,导致的岩土工程危害也更加严重,需要引起高度警惕。对岩土的主要物理力学性质指标、原位测试数据进行分析、统计,并对岩土参数的可靠性、适用性进行评价,说明采用的试验方法和取值标准、不同测试方法所得结果的分析比较,分层提供各项统计指标的范围值(最小值、最大值)、平均值、标准差、变异系数、样本数(参加统计的数据的个数)、岩土参数的标准值或设计值。 3.6 预防地下水位对岩土物理力学性质的影响 地下岩层分为很多种,但是其中一些风化较为严重的受到岩层物理力的影响较大,而岩层物理力与水文状况之间的关系较为密切,因而从某种层度上来说水文状况之接影响着地下岩层物理力的变化,也就是直接影响着地下岩层的变化,其对于建筑施工的安全有着很大的影响。 4 地质勘查中水文地质勘测注意事项 首先:重视水文地质工作 地质勘查工作具有非常重要的意义,高质量的地质勘查工作,不仅能为工程提供设计和施工的科学依据,同时对工程质量的提高也能起到积极的作用,因此地质勘查工作不仅要对水文地质问题进行深入研究,同时还水文地质问题放在重要的位置上,从而保证地质勘查质量的提升。 自然地理条件。这主要包括工程所在区域的季风、气候湿润程度、所处水系、平原和高原、地形、地貌特点及堆积物等;其次,地质环境。工程区域的地质环境应该包括该地区的地质构造、基底构造、底层岩性以及新构造运动等等内容。 地下水位情况。水文地质勘查中的地下水位情况应该主要对近些年地下水位的最高值以及其变化趋势、地下水的补给排泄条件、地下水与地表水之间的补给关系等内容进行科学有效的分析。 含隔水层的情况。这一部分内容应该对这两个水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位等内容进行勘查。另外对含水层的实际分布情况以及其厚度和深度等进行研究。对该区域的地层渗透系数、地下水赋存以及渗透的影响以及地下水对建筑材料的腐蚀情况等等。 其次:确保水文地质参数测定的准确性 在地质勘察工作中,会涉及到对地下水水位进行测定,为了保证测量的准确性,应该先确定是静止的水位还是多层含水层,根据不同的情况选择不同的测量方法。如果是静止的水位,则需要在稳定的时间内进行,如果是多层含水层,在测量时就需要采取隔离措施。 在对地下水的流向进行测定时,可以采用几何法,与此同时,对孔内的水位进行测定,最终测出地下水的流向。 压水试验也是水文地质勘查中的一个重要试验。压水试验与工程地质测绘和钻探资料结合起来,根据工程实际要求,将试验孔位确定下来,试验段按照岩层的渗透特性来进行划分,按照实际需要对试验的起始压力、最大压力和压力基数进行确定,并将压力与压力入水量的关系曲线及时绘制出来,将试段的透水率计算出来,进而确定p-q 曲线类型。 工程地质勘察中水文地质的影响:探究工程地质勘察中水文地质问题的危害 摘要:本文分别从工程地质勘察中水文地质评价内容、岩土水理性质测试以及地下水引起的岩土工程危害三个方面阐述了水文地质问题在工程勘察中的危害,并指出了相应的解决措施。 关键词:地质勘察;水文地质问题;危害 引言 水文地质勘察是工程地质勘察的重要组成部分,二者间存在着不容忽视的相互作用关系,若工程地质勘察的设计和施工过程缺乏水文地质资料作为参考,工程建筑的安全将面临严重威胁,因此,水文地质的研究和评价工作是避免工程地质勘察出现障碍的必须环节。此外,对水文地质问题的研究不仅可以为工程地质勘察设计和施工提供准确的资料,也能够针对预测结果制定相应的危害预防措施,最大限度上降低水文地质问题对岩土工程的危害,防止地质环境恶化。 1.工程地质勘察中水文地质评价的内容 现阶段,我国工程地质勘察因忽视对水文地质问题进行科学评价而造成危害的案例屡见不鲜,我们要从失败中觉醒,吸取经验,制定全面、系统的水文地质评价方案,包括评价哪些指标、如何进行评价等方面的具体工作细则,最终形成规范的水文地质评价报告。通常来讲,对水文地质评价可以从以下几个方面进行: (1)在充分了解施工地区水文地质条件、岩土体性质的基础上,评价地下水可能对工程及岩土体的影响程度,对地质灾害及工程危害进行科学的预测,若危害等级较高,要结合以往经验制定行之有效的预防措施。 (2)根据工程的基础类型进行有针对性的水文地质勘察,获得准确的参数数据和基础材料,为工程的设计提供安全防线和参考资料,重点在于既能实现工程的预期成果,又能有效预防地质灾害。 (3)水文地质条件勘察的基本目的是获得地下水自然分布情况,更为重要的目标是辨识地下水对人为因素的敏感程度,预测施工过程可能对地下水造成的影响,以及变化趋势和结果,进一步分析出岩土体和建筑工程可能产生的变化。 (4)对于地质环境资料不完整的地区,应成立专业的水文地质勘察工作小组,对当地的地质情况进行有针对性的勘测,获得实时、完整的数据资料。同时,要谨慎区别地下水水位以上和以下部分对工程建筑的影响,结合实际情况对水位的高低进行具体分析,实现平价内容的逻辑性和全面性。 2 岩土水理性质测试 2.1 岩土水理性质 岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时表现出来的软化性、崩解性、胀缩性、透水性和给水性等性质。软化性是指岩土体的力学强度在水的浸入后发生减弱的特征;崩解性是指地下水浸入岩土体后导致其内部的胶结物溶解,形成于土块颗粒表面的水化膜削弱了土颗粒的连结强度,导致岩土体内部结构连结被削弱甚至被破坏;胀缩性是指岩土体根据吸水和失水的程度而产生相应的膨胀和收缩的特性;透水性是指地下水在自身重力的作用下可以通过岩土体的内部结构渗透出来的性质;给水性是指在重力作用下,少量的水由岩土体缝隙流出的现象。然而,通常情况下人们给予岩土物理力学性质测试过多的关注,忽视了水理性质勘察对水文地质评价的重要性,造成评价内容过于片面,缺乏可靠性。 2.2 地下水在岩土中的赋存形式 岩土的水理性质是否发生改变受地下水赋存形式的影响,地下水在岩土中的赋存形式有结合水、毛细管水和重力水三种。结合水是主要存在于粘土中的不受重力影响、不传送净水压力的抗剪切水;毛细管水多存在于砂土和粉土中,在毛细管力和重力的作用下对岩土的物理力学性质产生较大影响;重力水即狭义的地下水,其特性与结合水恰好相反,在岩土中渗流活跃,是岩土水理性质的重要影响因素,即通常在水文地质勘察中所说的地下水。 2.3 岩土主要水理性质的测试方法 岩土的崩解性与矿物成分等有很大关系,在不同的地质条件下其崩解时间和崩解量不近相同,要结合具体的崩解方式对其崩散、解体的时间和数量进行有针对性的勘测;岩土的胀缩性严重影响其表层的稳定性,是裂缝产生的关键因素,通常用自由膨胀率和收缩系数等对其进行衡量;透水性通常用渗透系数表示,可通过抽水试验结果进一步计算取得;给水度是岩土给水性的表示方式,是影响到场地疏干时间的重要水文地质参数,可通过试验的方法取得。 3 水文地质问题的危害探讨 水文地质问题的危害通常是指地下水引起的岩土工程危害,可归纳为地下水位升降变化和地下水压力作用两个方面的因素。 3.1 地下水位变化引发的岩土工程危害 地下水位的变化有上升和下降两种形式,各自对岩土工程产生不同类型的危害,水位的频繁升降也同样会产生不良后果。 3.1.1 地下水位上升引发的危害 在气象、地质以及人为因素的单独或综合作用下,潜水位会出现上升现象,从而对岩土工程产生多种危害。若土壤质量不佳,出现盐碱化等特征,则地下水会对工程产生腐蚀性;即使岩土质量良好,具有特殊性质的岩土体内部结构也可能出现崩坏,造成岩体崩塌,降低工程的稳定性;此外,处于地下的洞室面临着被淹没的危险,工程建筑物的部分基础物也有上升的可能性,严重威胁工程安全。 3.1.2 地下水位下降导致的危害 人们在日常生活中肆意浪费水资源,在社会生产和建设中过度开采水资源,使得地下水位明显下降,从而引发了一系列地质问题,例如地面沉降、塌陷等。对建筑物的稳定性产生重要影响,从而波及人们的居住和工作环境。若此种情况得不到有效控制,人类面临的不仅仅是水资源枯竭问题,还面临着工程建筑坍塌的危险,生命健康受到挑战。 3.2 地下水压力导致的岩土工程危害 地下水在不受外界因素干扰的状态下动水压力几乎不会对岩土造成危害,但工程建筑过程扰乱了地下水的天然动力平衡,移动的动水压力会对岩土工程产生不容忽视的影响,基坑突、流砂等危害发生的概率大大增加。 4 工程地质勘察中水文地质危害的对策研究 首先,工程地质勘察是为建筑工程提供设计和施工依据的重要环节,关系到建筑工程的质量和人员安全,因此,工程地质勘察报告的内容必须同时具备系统性、全面性和可靠性,尤其是对水文地质部分的要求更为严格,需注明精准的岩土厚度、水力坡度等指标;必须包含水文地质评价相关的软化系数、渗透系数以及膨胀率等参数。 其次,水文地质情况并不是工程地质勘察中的唯一工程地质条件,因此要从全局的角度出发,综合考虑岩土的物理学性质、项目的结构特点、施工方式以及预计成果等,全方位的预测工程地质因素可能带来的危害,并且做出客观、科学的评价,制定综合性的工程地质勘察报告,为整个建筑工程项目提供合理的建议,以确保工程建设的进度和质量。 最后,要注重新技术的引进和方法的融合创新,加强人才队伍建设。利用先进的勘察、测量设备开展水文与环境地球物理勘探,系统的调查水文地质情况和地下水分布状态。其中,可以将高密度电法勘探和激发极化法电法勘探结合起来,对地质条件复杂、重要程度高的地段进行物探,同时实现深度和分辨率的严格要求。在地质勘察的实际工作中,应注重现有方法、设备的改良,不断地探索新思路,最大限度地提高勘测精度,降低水文地质危害等级。 工程地质勘察中水文地质的影响:论工程地质勘察过程中水文地质的研究 [摘 要]水文地质研究在工程勘察中有着十分重要的地位,本文全面分析其对工程施工建设的影响,并分析介绍了相应改善措施, [关键词]工程地质;工程勘察;岩土;水文地质;危害 随着科学技术的不断进步,我国工程地质勘查工作的发展取得了一定的进步,但是水文地质在工程地质勘察中占有重要地位却往往容易被忽视。因此,工程勘测中水文地质问题日渐显现,给地质勘测工作带来一定的影响。据大量事实统计,地下水与岩土相互作用所造成的地质灾害具有:类型的多样性、机理的复杂性、分布的广泛性、灾害的严重性和可控性等特征。因此,做好这方面的勘察工作可以客观地评价地下水对建筑工程的作用及其影响,并根据资料提出预防及治理措施的建议,保证建筑工程基础的耐久性和稳定性,进而切实提高工程的安全性。 1 影响工程地质勘察的主要水文因素 1.1地下水类型。地下水按照不同的分类方式可以分为不同的地下水,根据地下水的的性质可以分为松散岩类孔隙水、火山岩裂隙孔隙水以及基岩裂隙水等,地下水的侵蚀强度、膨胀强度以及流砂的含量等等都会直接改变水文地质勘察的结果。尤其是在一些水文条件较为复杂的地区,由地下水而引发的工程问题更为严重。 1.2水位的变化幅度。水位变化幅度与建筑的地基建设有着很密切的关系,所以在建筑施工之前一定要对水位的变化幅度有精准的测定,充分利用抽水孔检测方式的优势,保证检测结果的科学性和合理性。水文地质问题是工程建设地质勘查至关重要的一个环节。地下水位的上升、下降以及由此带来的孔隙水压力的变化都会对工程建设带来较大的影响。 1.3岩层的渗透性。水在重力作用下,岩土容许水透过自身的性能。松散岩上的颗粒愈细、愈不均匀,其透水性便愈弱。坚硬岩石的裂隙或岩溶愈发育,其透水性就愈强。在地下水位以下开挖基坑,应进行渗透和富水试验,并评价由于人工降水引起土体沉降、边坡失稳进而影响周围建筑物稳定的可能性。 1.4地下水的活动。对选用软质岩石、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土体作为基础持力层的建筑场地,应着重评价地下水活动对上述岩土体可能产生的软化、崩解、胀缩等作用。在地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂、粉上时,应预测产生潜蚀、流砂、管涌的可能性。 2 全面勘察场地的水文地质需要注意的问题 2.1针对该地区的自然气候条件进行调查,主要包括降水量、气温变化、地下水位变化、河流水位变化含水层的分布以及具体厚度等等因素,“通过现场测验测定地层渗透系数等水文地质参数”,[2]第二,对地区附近的地下水是否遭到污染以及污染程度进行勘察测定,对河流水库、水坝对水位的影响进行考察等。要注意做到考察的全面性,充分把握各种可能性因素对水文地质的影响。 2.2在对地区的水文地质特点做出全面考察后,邀请相关的地质专家等专业技术型人才做出全面分析,并对各种因素的发展变化做出科学具体的预判,对各种因素可能对施工带来的影响进行分析,以便于提前做出预防措施,调整施工方案;对今后可能对岩层建筑带来的影响及时做出技术层面的预防工作,最大限度的减少安全隐患以及任何威胁工程质量的因素。 2.3对于水文条件相对复杂的地区来说,在充分勘察、预测的基础上,还要采取各种措施进行实时监测,例如邀请水利技术人员进行地下水位的监测,要求气象人员进行降水量的监测等等,充分把握该地区的各种水文地质问题,密切关注各种数值的变化,以便于及时防范,保障岩层工程建设的顺利进行。 2.4必须加强对水文地质问题的认识,在工程地质勘察过程中加强对水文地质问题的重视,不仅仅要查明与工程建设项目相关的水文地质特点,还要针对其有可能对工程建设产生的各方面影响进行全面的分析、预测,并针对其存在的危害提出合理可行的治理措施,从而在最大程度上减少水文地质问题对施工建设的影响,避免对建筑物造成危害。 2.5不同岩性对于地下水的评价重点也不相同,例如强风化岩、软质岩石等就要考虑地下水对建筑物的软化以及膨胀的作用;当建筑物基层存在流砂时,通过预测流砂的侵蚀程度来采取措施;当建筑物的基层含有积水层,需要评估积水层可能会给建筑物带来的伤害。从各方面考虑地下水可能造成的危害,保证建筑物的质量和安全。 2.6为了避免建筑再次出现下沉的情况,工程地质勘察部门的工作人员一定要加强水文地质勘察工作,重点评价地下水对建筑可能造成的影响,保证勘察数据的真实性,为下阶段的施工提供有利的条件。当建筑物出现质量问题时,根据水文地质勘察的数据以及建筑物本身的特征来制定相应的补救计划,尽可能将损失降到最小。 3 解决工程地质勘察水文地质问题的有效措施 3.1加强地下水的研究。相关的工作人员只有加深了对地下水的认识,才能为工程项目提供科学合理的建议,减少地下水对建筑物的伤害。地下水实验基地的建立,可以将地下水研究项目列入正式的研究工作中,引起社会各界的关注。地下水实验基地可以针对我国不同地区的地下水实施研究计划,根据地下水特有的性质来分析地下水可能会对建筑物造成的危害以及危害的程度,为工程地质勘查工作创造良好的条件。 3.2加强地下水的监测工作。在水文地质勘察工作中可以利用网络技术的优势来实现地下水的监测工作,全天24小时监控地下水的变化情况,将监测到的数据直接发到数据库中。这样的监测方式不仅能够大大提高监测的效率和质量,还能减轻监测人员的工作压力。我国传统的工程地质勘察方式不能很好地保证数据的精确度,监测结果存在一定的片面性。监测效率的提高,可以及时根据地下水的变化情况来制定相应的应对措施。 3.3推行新技术、新理念的发展,提高水文地质的勘察质量随着科学技术的发展,各种有关水文地质勘察工作的先进技术开始出现在人们的视野中,但是在实际的勘察工作中这些技术并没有得到很好地利用。很多的工作人员不能很好地掌握这些技术的使用方式,给实际的勘察工作带来一定的影响。这需要相关的部门加强员工的培训,提高员工的专业技能,加大新技术的宣传力度,让员工真正接受新技术,这样才能真正发挥技术的优势。员工树立进步的观念也十分重要,员工要改变传统的勘察观念,正确认识水文地质勘察工作的重要性,在新理念的指导下开展自己的工作。新技术和新理念得到很好地推广和发展,才能真正解决水文地质存在的问题。 3.4建筑物在设置地基的深度之前要计算砂土的液化情况以及膨胀土的膨胀深度,保证地基的稳定性。基层的压力计算、地下涌水量的计算都需要水位变化的数据,有效地把握地下水变化才能制定出最合理的施工方案。在勘察地下水水位变化时,要考虑到当地的地形、气候以及人为造成水位变化的情况,还要适当的扩大勘察的范围,不仅要加强当地的水文地质勘察工作,还要对临近地区的水文地质有详细的了解,动态把握水位的变化,查清地下水水位发生变化的根本原因。在不同季节,地下水的水位有很明显的区别,在建筑施工中要尽量设置高的地下室底板,避免在雨水季节中出现地下水渗透的情况。 4 结语 通过上述分析,可以了解到水文地质问题对工程建设的意义十分重大,容不得半点马虎,因此,在工程地质勘察的过程中我们要认真采取措施解决水文地质问题。工程地质中的地下水问题是不可忽视的重要问题,切实做好水文地质勘察工作,掌握水文地质的相关理论知识,正确运用各种方法准确地测定各个重要的水文地质参数,提高资料的可靠性,对于建筑工程的基础设计、持力层选择以及防治工程地质灾害等诸多方面都有着举足轻重的意义。 工程地质勘察中水文地质的影响:工程地质勘察中水文地质问题及对策探究 摘 要:随着工程施工数量的增加和气候的异常变化,近几年地质灾害发生的概率也越来越大,给人们的生命、财产安全造成了极大的威胁。本文从工程地质勘察中水文地质的基本内容着手进行论述,接下来以岩土工程为案例,分析了岩土工程中水文地质的条件、现状以及存在的问题,进而指出了应对问题的具体策略,希望对改进工程地质勘察工作有所帮助。 关键词:工程地质勘察;水文地质;问题;对策1 水文地质工作的基本内容 所谓的“水文地质工作”就是指对地下水的变化、运动情况进行分析研究的一项工作。通过研究地下水的运动、变化规律,了解地下水的化学成分与物理性质,从而能够实现对地下水的合理利用,并且能够有效地预防工程建设中出现的不利因素[1]。 在工程建设当中,有时会因人为或者自然的原因导致地下水位下降或者上升,致使地下水位的压力发生很大的变化,进而引发地基内的孔隙水压力发生变化,严重情况下还会导致地下水的越域渗流、地基的承载力降低或者地下水浮力增大等问题,这些问题的发生会对工程建筑的地基、地下室等地下建筑造成很大的破坏;更严重的是,地下水的腐蚀性对建筑物的安全性与稳定性造成很大的损害。由此可知,地质水文工作在工程勘察中意义重大[2]。 2 岩土地质工程勘察中水文地质的条件研究 岩土工程勘察的优秀问题就是水文地质的情况分析,针对具体问题,开展水文地质工作,需要制定严密的防范维护策略,从而保证岩土工程勘察符合相关的质量标准。地下水属于岩土本体的重要组成部分,因此,其一定会对岩土的建筑物质量产生很大的影响。地下水的情况会对建筑设施的稳定性、可靠性与持久性产生非常大的影响,但是,在实际的施工过程中,地下水因素却很容易被人们忽略,这是因为在施工开始之前,岩土工程勘察工作没有将水文测验数据作为勘察工作的依据,只是将水文地质工作当作一种表面性的工作开展,这也导致水文地质工作的价值无法实现。 3 岩土工程中水文地质问题研究分析 3.1 地下水环境对岩土工程勘察的影响 岩土工程勘察工作的进行会受到自然环境的影响,通常情况下,地下水环境的动水压力对岩土工程勘察的影响比较小,只是如果这一因素受到人的作用的影响,就会使得地下水的自然条件发生变化,进而很可能会导致地下水的动水压力失衡。一旦发生动水压力或者动水压力过大,就很可能会引发大量的恶劣情况发生,像基坑突涌、管涌等问题。 3.2 地下水位变动对岩土工程勘察的影响 地下水位下降大部分都是受人为因素的影响,而且会给工程勘察工作带来极大的影响。举个例子来说,如果地下水附近有大量的地下水被抽取,或者采矿的过程中,出现矿床疏干的情况。这些都会使得地下水位的补给发生不足的情况。而如果地下水位下降太大,就会导致地质灾害的发生,很可能会导致地面开裂、塌陷等地质灾害发生;更严重的可能导致地下水的水源枯竭、水质恶化等,从而对岩土的稳定性与安全性产生了很大的不利影响。 地下水位的下降会对岩土工程造成很大的不利影响,这并不意味着地下水位的上升对岩土工程有利。事实上,地下水位的上升也会对岩土工程造成不利的影响。一方面,致使地下水位上升的因素有很多,当然最主要的还是受地质因素的影响,水文因素也会对地下水位的上升产生影响。地下水位的上升极易使建筑物发生腐蚀,从而加大了斜坡、河岸土体出现崩塌的情况。除此之外,地下水位的上升也会使得土体的结构变得比较软,从而在很大程度上降低了土层本身的承载能力。 4 岩土工程勘察中水文地质工作的现状分析 地质勘察工作的开展主要是为了对建筑物的基础进行设计、对地基进行有效的处理,同时为施工提供一些详细的工程地质资料。但是由于很多的地质勘察单位在工程施工之前没有对所需的工程建设的基本资料进行有效的勘察、分析、研究,特别是在水文地质方面,勘察工作做得非常不到位,这也是无法保证勘察质量的主要原因,从而影响到工程的施工和质量管理。 我国工程勘察的相关规范对勘探点的规定非常地清楚、明确,但是很多的单位并没有按照规定的要求进行勘探,对勘探点的设置非常的随意,也没有沿着建筑物的周边线进行布置,这样的勘察工作所收集到信息资料肯定是无法对工程施工提供有效的帮助的,也使得勘察工作存在了很大的缺陷。 5 应对岩土工程勘察中水文地质工作存在问题的具体对策 5.1 水文地质的准备工作要充分 为有效地提高水文地质工作的质量,必须在开始水文地质工作之前对岩土工程进行积极的勘察,对场地的地形地貌、地质构造、地层结构等进行详细的分析,进而对场地的含水层进行深入的了解,从而为开展水文地质工作做好必要的准备工作。 5.2 严格按照水文地质工作的要求开展工作 为确保工程勘察的质量,必须严格地按照工程建设的要求进行水文地质工作。这就需要对工程建筑的设计资料进行全面的掌握,熟知建筑物的构造类型、建筑物的基础以及建筑物地下室的地下结构、埋藏的深度与规模等。只有这样,才能尽早地发现水文地质存在的问题,并及时地解决问题,确保水文地质工作的调查、测量以及试验工作能有效地进行,为工程施工提供详细的资料,从而确保工程施工的质量。 5.3 严格依照相关的规定开展水文地质工作 随着技术的进步,我国的水文地质规范已经相当的成熟,为保证工程勘察工作的质量,工程技术人员应该对相关的技术标准与规范进行认真的学习,掌握与工作相关的技术规范与标准,在工程勘察工作的开展过程中,严格地按照相关的要求开展地质水文工作,从而圆满地完成工程勘察的水文地质工作,为工程的施工奠定基础。 5.4 做好水文地质的调查、试验与测量工作 为保证水文地质的工作质量,必须对施工现场的水文地质情况进行详细的调查、试验与监测,在进行此项工作的过程中,必须运用精确的计量工具进行测量、调查工作,从而确保所测量数据的准确性,同时需要在水文地质中对所收集的数据进行试验、记录,从而为进一步的水文地质计算打下坚实的基础。 6 结语 综上所述,水文地质工作在岩土工程的勘察过程中起着非常重要的工作,对保证工程的施工质量至关重要。通过研究,我们也认识到影响水文地质的条件既包括自然因素,也包括人为因素。因此,为了保证工程的顺利施工,必须在工程的勘察过程中,重视水文地质工作,对影响水文地质的各项因素进行调查分析,保证水文地质工作的成效,从而为确保施工质量奠定基础。 工程地质勘察中水文地质的影响:谈工程地质勘察中水文地质勘察 【摘要】在工程地质勘察和设计施工过程中,水文地质的问题一直是至关重要的环节。由于地下水是岩土体的组成部分,它直接影响着岩土体的工程特性,也是基础工程的地质环境,因此,在一定程度上影响着整个建筑物的耐久性和稳定性。 【关键词】工程地质;水文地质;勘察;措施 1 岩土水理性质在工程勘察中的重要性 岩土水理性质指的是, 岩土与地下水互相作用时所显示出来的相关性质, 其结果并不单一。岩土水理性质与岩土物理性质两者都是岩土重要的工程地质性质,这些资料在工程地质勘察中有着不可或缺的重要性。岩土水理性质不仅会对岩土的强度和变形起到影响作用, 而且有一些性质还可能直接对建筑物的稳定性产生影响。在过去的勘察中, 对岩土物理力学性质的测试相对重视, 而对岩土水理性质却存在忽视,因此在这种情况下,对岩土工程地质性质的评价是没有达到最佳效果的。首先我们应当了解地下水的赋存形式以及对岩土水理性质的相关影响, 因为岩土的水理性质是岩土和地下水两者互相作用所显示出来的性质, 地下水按照其在岩土中的赋存形式可以分为:结合水、毛细管水、重力水这三种形式,其中的结合水又可细分为弱结合水与强结合水两种。岩土所存在的主要水理性质以及测试它们的方法有以下几种: 软化性、透水性、给水性、崩解性、胀缩性等。 2 地下水的分类 地下水分类的方法有很多种, 但归纳起来主要有两种,其一是根据地下水的某一因素或某一特征进行分类; 其二是根据地下水的若干特征综合考虑进行分类。如按照地下水的来源、水温、化学成分等特征分类属于前一种分类方法。这种分类方法有很大的局限性, 不能反映各特征间的内在联系。后一种分类方法即综合分类, 它是根据地下水的某一主要特征, 同时也考虑到其他特征来进行分类的。它能够比较全面的反映出不同类型地下水的规律和特征。综合分类主要考虑地下水的埋藏条件和含水介质( 空隙) 类型。地下水按照埋藏条件分为上层滞水、潜水和承压水; 按含水介质( 空隙) 类型分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。 3 认识地下水引起的岩土工程危害 地下水引起的岩土工程危害,主要是由于地下水位升降变化和地下水的动水压力作用两个方面的原因造成的。 3.1 地下水升降变化引起的岩土工程危害 地下水位变化可由天然因素或人为因素引起,但不管什么原因,当地下水位的变化达到一定程度时,都会对岩土工程造成危害,地下水位变化引起的危害又可分为三种方式:水位上升引起的岩土工程危害。潜水位上升的原因是多种多样的,主要有人类活动因素如工程建筑施工、工业废水和生活污水的渗透等影响;水文气象因素如降雨量、气温等;地质因素如含水层颗粒大小、总体岩性水平变化等。有时往往是几种因素的综合结果。 ①土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。 ②斜坡、河岸等岩土产生滑移、崩塌等不良地质现象。 ③一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。 ④引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象。 ⑤地下洞室充水淹没,基础上浮、建筑物失稳。 ⑥引起坚硬岩土软化,水解、膨胀、抗剪强度降低。 3.2 地下水位下降引起的岩土工程危害。 地下水位的降低多是由于人为因素造成的,如集中大量抽取地下水、采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下游地下水的补给等。地下水的过大下降可能引起岩土工程的危害主要体现在以下几个方面: ①常常诱发地裂、地表塌陷、地面塌陷等地质灾害,对岩土体、建筑物的稳定性产生重大影响并直接威胁人类生命财产安全。 ②地下水源枯竭、水质恶化等环境问题,对人类自身的居住环境造成很大威胁。 ③施工降水等活动中产生水头差导致动水压力的产生,使粉细砂、粉土层中的土颗粒受到冲刷,将细颗粒冲走,使土的结构遭到破坏。 3.3地下水动力作用引起岩土工程危害 地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱,一般不会造成什么危害,但在人为工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件,在移动的水压力作用下,往往会引起一些严重的岩土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等,造成安全隐患及影响工程质量。 3.4 地下水频繁升降对岩土工程造成的危害 地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形,当地下水升降频繁时,不仅使岩土的膨胀收缩变形往复发生,而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大,进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的积极交替,会将土层中胶结物铁、铝成分淋失,使土层失去胶结物而变得松软,孔隙比增大,含水量增多,压缩性增大,强度降低,给岩土工程基础选择、处理带来较大的麻烦。 3.5 基坑地下水对工程的影响 基坑工程一般位于地下水位以下, 地下水问题突出, 地下水对基坑工程的主要影响有以下几点: (1)恶化基坑开挖施工的条件。地下水渗入基坑, 淹没工作面,将严重影响开挖施工的质量和效率,同时坑内排水会造成基坑周围地面沉降、变形, 导致周围建(构)筑物下沉、变形、开裂、倾斜等破坏; (2)造成流沙、管涌等不良现象。在颗粒细小的非粘性土中开挖基坑, 由于坑内外产生水头差, 导致地下水向坑内渗流, 甚至产生流沙、管涌等破坏作用, 严重影响基坑工程及周围建( 构) 筑物的安全; (3)软化基坑周围的土质, 降低坑壁、坑低岩土体的强度,产生侧壁变形、底鼓等。 (4)增大支护结构上的压力。由于地下水的存在, 设计挡土止水结构上的水土压力增大, 相应地增加基坑支护的费用和施工困难。 4地下水控制采取的措施 地下水对工程的影响主要表现在以下两个方面: 地下水与岩土相互作用, 使岩土的强度和稳定性降低、性能变差, 从而产生各种不良的后果, 诸如滑坡、流沙、地基沉陷、隧道涌水、坝基渗漏等, 给各种土木工程的施工和运用造成不良的后果, 甚至带来灾难性的后果; 地下水中的有害化学成分,例如CO2、SO4- 2、CI-等, 对水位下的混凝土结构和钢结构产生侵蚀、破坏作用, 缩减建(构)筑物的使用寿命。基坑工程的地下水控制方法主要有明沟排水、降水和隔渗等几种类型。 (1)明沟排水。明沟排水时在基坑内设置排( 截) 水沟和集水井, 用抽水设备将地下水从集水井内排出, 达到坑内无地下水的目的。明沟排水适用于潜挖基坑, 地下水位高出坑底不多, 且坑壁土层不易产生流沙、管涌或坍塌。 (2)井点降水。井点降水是利用井( 孔) 在基坑周围同时抽水, 把地下水降低到基坑底面以下的降水方式。常用的井点降水方式主要有: 电渗法、轻型井点、喷射井点和深井井点。 (3)隔渗。基坑隔渗方法包括侧向隔渗和封底隔渗。侧向隔渗方法非为截水墙、截水帷幕和冻结法等。基坑侧向隔渗设施应穿过透水层底且应进入下卧隔水层一定深度。当透水层埋藏深、厚度大, 侧向隔渗设施穿过透水层难度大或不经济时, 也可采用悬挂式侧向隔渗( 未穿透透水层) 与基坑封底隔渗相结合的方法。 5.结束语 随着工程勘察技术的不断发展和人们对水文地质勘测重要性认识的不断提高,如何采取合适的方法对水文地质参数进行准确的测量,充分利用水文地质条件已经成为我们共同关注的问题。切实做好水文地质勘察,有效消除水文地质条件对建筑的危害,是不容忽视的重大问题,明确工程勘察中水文地质问题分析研究的内容及采用的方法,以消除或减少地下水对岩土工程的危害。
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钢结构使用寿命在于防腐管理,它在延续钢结构使用长短时间中发挥着极大的作用。因此,要求在对钢施工时,保证质量到达最好效果,必须加强对钢结构防腐施工质量的管理与控制。比如在进行每一层涂抹时,必须要做好外观的准备工作,保证涂抹均匀、平整,防止有鼓包、裂纹、针孔、分层脱落等情况的出现,湿膜厚度需要通过仪器进行测试工作,在漆膜晾干之后,使用测试仪来测定干膜厚度,可以进行湿膜厚测量工作,如果没有达到要求的需要马上返工进行修改。运用科学的施工技术方案,可以顺利提升钢结构在防腐涂层施工质量上的发展,钢结构生产周期,工艺以及材料上与传统的施工方法有很大的差异,但是,在总体的的要求上不会存在大的出入。 1加强防腐施工管理和质量管理与控制的重要性 (1)影响工序质量的主导因素和次要因素进行分析的是在工序质量控制之前。重点控制的是主要因素,对次要因素则是一般控制。以唐山为例子,主导因素的确认一般是在工序中进行,为了质量管理能从技术上得到很好的认识,可以采用扩大安装单元平移法施工。高空安装工作量的减少可以采用扩大安装单元平移法施工,既提高工作效率有保证了安全,在起重设备能力构件具备足够强度和扎实稳定性的前提下,尽力在地面上组拼成扩大安装单元,再升吊装至安装位置。依据专业技术进行指导分析,包括工艺上分析,技术和工艺是工序质量分析的最基本方法同时任何工序质量问题都离不开这两个基本要素。采用喷砂,抛丸的方法可以控制构件的摩擦面,对摩擦面进行加工,安装前需要对摩擦面按照规定要求进行验收。摩擦面加工之后,采取随机抽样的方法,抽取试件送到试验部门进行抗滑移系数试验,试验合格后才可以进行的大批量生产。若适合设计要求,应找出存在问题的原因,重新加工试件进螺栓应用时,需要进行质量验收。 (2)严格遵守工艺规程,严格执行施工质量是遵守工艺规程的首要前提,不得有违犯的情况出现。主动控制工序活动条件的质量以及工序活动条件包括的内容比较多,施工操作人员、施工机械设备、施工方法以及施工环境是影响质量的四大重要因素。例如钢结构框架安装中的立柱安装以及钢立柱的垂直度矫正。立柱安装时钢柱吊装,采用15t吊车两点绑扎吊装,距地脚螺栓大约30~40cm时扶正,达到准确安装的效果。使底部中心线与基础轴线重合,开始校垂直偏差在20mm之内,拧紧螺栓临时固定可以脱钩。在柱子邻近两侧的底部以及上方标出中心线的位置,在用两台经纬仪从两个方向找到定位轴线,然后仰视中心线,调整中心线与脚轴线一致后,就表明钢柱以垂直。 (3)施工质量控制的难点是质量控制点,实施重点控制质量控制点的内容可分为施工内容和三个新。其中关键技术、影响大和经验欠缺是主要的施工内容,而三个新主要包括新材料、新设备以及新工艺,例如,钢结构的焊接施工大多数在冬季完成,根据有关建筑钢结构焊接技术规程规定,环境温度低于0℃的时候,焊接作业必须根据钢材,焊材制定有关的防护措施。对焊接造成的影响是低温环境,可以从几个方面来说,冷裂纹敏感性增加的原因是因为焊接接头冷却程度的增加,相同的热源,相同的时间低温环境下不能达到需要的预热效果,会使预热效果变差,当焊接残留应力的作用下加剧,导致环境温度会影响焊工的操作,给其带来不利的影响。具体施工质量的控制点可以将施工项目的基本程序与特点结合在一起,制定有关的计划以后,工程人员找出对局部和总体质量有影响的项目是非常重要的。经过对质量控制点的制定,使质量拧制的目标和工作重点能够更加清析的展示出来,也能够更加明确的加强事前预控的方向,其中事前预控包括几个大的方面,要明确控制目标参数,从而确定检查项目的数量、批量检查方法、跟踪检查等方面,也可以更加明确的看出检查结果的判断标准以及信息反馈的要求。在施工过程中,施工质量控制点的管理是动态的,在工程开工设计交底和图纸会审的时候,首先需要确定一批整个项目的质量控制点,施工过程中随着工程的施工条件的逐渐变化,随时调整或者对控制点范围进行更新,从而能够始终保持重点追踪的控制情况。 2加强防腐施工管理和质量管理与控制的方法 (1)高强螺栓长度,以拧紧后丝扣露出2~4扣为基准,在采购前,做好计划,通过精准的计算确定每种螺栓的长度以及规格,螺栓的初拧值和终拧值螺栓的开始拧值与最后拧值要通过精确的计算,并确定他的间隔时间以及条件施工时要用专用工具对它进行固定拧紧,再人数上也要固定,不能出现差错。开始拧紧与最末端拧紧之后要由专业人员进行抽查拧紧,并且每一次完成之后做好标记,便于以后检查。去过在专业人员没有进行抽查之前,不能用其施工,避免出现安全隐患。在工厂加工、现场组装以及构件吊装这三个阶段进行完毕之后才可以进行除锈与涂层工作,现场组装后除锈不彻底就刷漆就出现在就是这类工序存在的质量问题,构件表面生锈严重,是因为施工过程中运输安装方面没有进行除锈涂装,导致构件损坏。施工时刷漆只刷可以看到的地方,而结构的表面与腹部这些地方会漏刷,安装墙板是没有对钢托以及拉结螺栓进行除锈,用于固定在梁柱上的防火板连接件以及在焊接时没有进行刷漆和隐蔽安装,这些都是导致质量问题的出现。 (2)在符合相关规定的基础上进行电弧喷涂施工,对电弧喷涂涂层的施工需要在喷砂完成之后立即进行。如果因为某些原因告知喷涂过程,在天气良好的情况下超过6h进行喷涂工艺,如果空气湿度在60~70%之间时,喷砂与喷涂之间能超过3h,当湿度在70~80%之间时,两时间间隔不要超过2h,当相对湿度高于相关规定是的时候,需要立即停止喷涂作业。否则,会导致喷砂表面被空气中的二氧化碳氧化,对空气中的灰尘以及水进行吸附,在这种情况下需要重新对喷砂进行处理。自动电弧喷涂使用在大面积喷涂以及圆杆件喷涂方面,喷涂时掌握喷涂距离和喷枪移喷砂的时候,喷砂枪与钢结构表面成一定的角度,操作方向为71~83°。在对钢结构喷砂完成以后,专业人员应全面的检查表面的喷砂质量,如果发现有的地方漏喷或者是没有彻底清理干净,则需要马上它进行补喷或重喷。在喷涂的过程中,专业技术人员要做好监管喷涂的全部过程,根据相关得标准,做出符合标准得工件。对全部的工件进行外观质量的检查,如果发现涂层出现了表面粗颗粒、起皮或者裂纹的问题,需要立刻停止喷涂,查找问题的根源,及时做好返修处理。 (3)孔隙率是因为钢结构在做封孔处理的时候因为图层中产生的客观因素,如果没有马上做好封闭处理,会很大程度的影响图层的使用长短,因为腐蚀的因素会通过空隙穿过直接对母材产生腐蚀,减少了图层的厚度,影响图层的寿命。所以,喷涂工作结束后需要马上做好封孔的处理工作。完善相关的科学质量检测机制为了在进行施工时保证优质的质量,这是钢结构防腐施工管理的重要作用。有关的部门必须要做好自己本职工作,加强对质量监管,这是对整个防腐图层层量的一个保证,对质量的一个负责的态度。在施工的过程中,在进行施工的过程中要做好三个检制制度,分别自检、互相检查和专项检查的三检制度,认真负责的落实检验制度。是对钢结构防腐施工管理质量的一个提升,在钢结构的制作完成结束之后,在没有经过相关标准的验收与签字之前,防腐施工作程序不能开始,这是为了防止以后出现因没有检验而带来返工,浪费材料以及延误工期的问题。在收到上一工序交过来的钢结构部件,在喷砂处理之后及时做好喷砂质量检查工作,如果没有达到相关规定标准的要求,就要及时的对部件进行返工。要及时对电弧喷涂图层完成后的外观检验,使用涂层测量仪器,根据有关的标准来进行涂层厚度的检验是否达到标准要求。 3结束语 有了相关的制定的质量保证体系,不但构件的质量得到了严格的控制,而且还对运输堆放以及吊装的质量得到了控制,运用了可靠的保证方法,通过实行全数编号和抽查来保证主要钢构件的质量。因为影响到钢结构安装质量的是钢结构的基础轴线和尺寸,因此不只对定位轴线的反复验查外,还要严格控制精度,采取一步到位的方法,使操作更加方便快捷,更加保障了安装质量。因为在钢结构施工过程的环节中,大大小小都可能会出现质量问题,我们只有通过有效的控制,采取更好的施工技术方法,及时发现问题,及时解决问题,才能有效保证工程质量。 作者:黄炳光
软件设计毕业论文:软件设计专业毕业生自我评价 转眼间,已临近毕业。蓦然回首,以前那位无知的青葱少年在大学里就像一个初生的牛犊,不怕苦不怕累的去追寻。再照一下镜子,眼前的我成熟稳重了,做事都多了一份思考。因为自己清楚地知道要面临的机遇和挑战。 作为一名软件专业的大学生,从不懂不爱程序,到喜欢并热爱上编程,这是个很大的转变。读文科上来的我曾认为自己的脑子会跟不上那逻辑的转动。但勤能补拙这是真理。更何况我并不笨,一个勤奋好学的我在大学的学习、生活和工作中都能给自己一个满意的评价。 大学四年,自身专业从基础课程到重点课程,不仅理论上能完成合格通过,而且在实践动手上能结合理论,使自己在一定程度上提高动手创造能力和逻辑思维能力。并在专业团队协作工作中,学到沟通和协调能力。深入专业课程的同时不忘拓宽自己的知识面,培养自己其他方面的能力。 身为班级干部的我,在完成本职工作的同时能很好地协助老师和其他班干部完成班级的大小事务,为管理好班级尽自己最大的努力。生活上,作为一位乐观向上的大学生,本人生活俭朴,责任心强,办事沉稳,适应性强,具有良好的心理素质。兴趣广泛的我,能与同学融成一片,能积极参加各种有益的社会活动,踊跃参加学校和班集体活动。 在校期间,我在XX公司技术部门进行了近一年的见习工作磨练,培养了我良好的工作作风和团队意识,多角度了解和掌握软件技术的前沿应用,全方位协助团队开发新产品,埋头苦干的求实精神以及主要配合的协作观念等。相信在今后的工作中,我会任劳任怨的工作,成为一名称职的软件设计工程师。 大学,美好的记忆。一个新旅程的起点,我相信在以后的人生道路上我能走的比现在更好! “人生没有彩排,每天都是现场直播!”如今毕业在即,我相信,经过自己的勤奋和努力,一定能使我在将来的工作中实现自己的人生价值。 软件设计毕业论文:项目导向教学方式软件设计论文 一、TRIZ理论与项目导向教学方式在软件 1.TRIZ理论在软件设计类课程教学中的作用 TRIZ是俄语теориирешенияизобретательскихзадач的英文音译缩写,其中文全称是发明问题解决理论。TRIZ理论是由前苏联以阿列赫舒列尔(G•S•Altshuller)为首的研究人员在研究了近250万件涉及各学科领域的发明专利的基础上总结出来的。TRIZ理论成功地揭示了发明创造的内在规律和原理,它是一种创新方法理论体系,运用TRIZ理论可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。运用TRIZ理论的工具和手段改进教学方法,将TRIZ理论与学生创新能力培养相结合,最终用以进行软件设计类课程创新性教学的实践。这些都将为学生未来的专业发展提供广阔空间,以应对激烈的行业竞争。 2.项目导向教学方式对软件设计类课程教学的作用 项目导向教学方式是在案例教学法之上发展起来的。只不过单纯的案例教学法中案例零散,相互之间没有联系或联系不大。而项目导向教学方式则在整个课程体系中以统一的项目进行引导,对课程内容体系中涉及的所有知识点作为小项目整合入大项目开发中。类似的教学法均属于建构主义理论指导下的教学方法。因为建构主义的观点认为,学生是学习的主体,知识获得的方法主要依靠学生去发现,教师为学生获得知识创设情境,引导和帮助学生通过意义建构获得知识,让学生在意义建构的过程中进行创造。在软件设计类课程中项目导向的教学方式较好地模拟了真正软件项目开发的全过程,能够给学生以任务的刺激,将帮助学生提高学习兴趣,增强主动学习意识,同样有助于学生创新意识的培养。 二、TRIZ理论与项目导向教学方式在软件 设计类课程中的应用对于学生软件设计能力的培养,高等学校计算机相关专业通常都有较为完整的课程体系。一般包括三个层次,即软件工程方面的基础理论课、培养学生软件设计思维的基础语言课、当前流行的软件设计开发工具课程(java、MyEclipse、NET等)。笔者所在院系的教研团队在计算机相关课程中一直采用项目导向的教学方式,并且,通过自己所承担的课程针对TRIZ理论在相应教学环节中进行了一定的实践应用,取得了一定的成果。TRIZ理论与项目导向教学方式在教学中的综合应用对教师教学思维的拓展,对学生学习兴趣、自主学习能力、创新意识和创新能力的培养都起到了较为积极的作用。其相应的应用不仅要具体建立在某门课程中,更应自始至终贯穿在所有的教学与学习环节中。 1.TRIZ理论与项目设计思维在教学中的引入 (1)软件项目的开发过程与重点。任何项目的开发与市场应用均离不开“解决问题的意识”、“针对问题的思考”、“围绕问题的设计”、“具体环节的实施”、“成形项目的市场运作”、“市场反馈与项目支持”以及“对应问题的继续关注”等多个环节的内容。目前的项目教学重点以关注“具体环节的实施”这一步骤为主,从人才系统培养这一角度上来讲显然是片面的、较低级的。因为人才的培养贵在具有解决问题的意识和设计上的创新思想,然后才是通过软件设计类课程中所设计的软件来解决实际的问题。因此,教师在课堂中要不断引导学生在生活中发现问题的习惯。通过TRIZ理论的问题解决策略对问题进行梳理整合,运用软件工程等方面的理论知识进行软件系统的设计,通过相应的语言来实现。这样不仅培养和锻炼了学生创新的思维,同时对学生创新能力的培养起到了推动作用。(2)问题的叠加与解决对学生创新思维的影响。学生学习兴趣与创新意识的引导源头在于“问题”。学贵有疑,小疑则小进,大疑则大进。TRIZ理论与项目设计思维对于学生的影响应该建立在自入学开始的学习与生活中,针对地方高校理工类学生的特点,相应思维方式与意识的引入更应贴进学生生活。例如,在入学第一学期的“计算机文化基础”课程教学过程中,通过与学生日常生活的交流,会发现学生常常抱怨课间时等待电梯时间过长这一情况。那么,教师就可以引导学生进入对这一问题的思考,即你知道电梯的工作原理是什么吗?以及对这一问题最简单的创新解决方法是什么?此时,就可以给出“操作系统的工作原理”以及“TRIZ方法论中的发明原理、冲突矩阵、物场分析等工具”。通过这些内容具体地引导学生了解他们的专业可以解决的问题,深化学生对于其专业知识的理解和应用。 2.软件设计类具体课程中项目的构思与设计过程 (1)项目设计对学生能力的促进。通过有针对性的引导与训练,学生发现问题的主动意识与创新的能力将会有很大程度的提高。此时,教师就可以在相应的软件设计类课程中给出某些不太复杂但针对性较强的项目。项目应符合复杂的现实环境,与实际生活紧密相关,只有这样才能真实反映出完整项目所包含的事件本身、其产生的原因、目前所存在的问题、挑战解决的途径以及资源限制等。学生通过项目必将真正了解工程师在实际设计中所面临的复杂境地以及艰难的抉择。这种项目式教学,既可以增强该课程的整体教学效果,可以运用TRIZ的相关理论进行训练和巩固。学生有针对性的对项目进行分析研究,经过对项目的分析、讨论、决策等环节,进而建立起系统的实践方案。在对项目的构思与设计过程中,学生学习了相关信息的搜集、整理,以及运用TRIZ方法对解决方案进行评估和最终决策的知识。这样的学习有助于训练和提高学生在复杂环境下运用TRIZ来解决实际工程问题的能力。(2)设计团队的组建对学生创新能力和学习效果的影响。现阶段的学生个性差异较大,类别明显,主要分为不同的两种类型:第一种学生思维活跃,易于接受新事务,但与计算机相关的理工类基础知识薄弱。第二种学生思维习惯传统,但相关基础知识掌握的较为系统。目前在地方高校中,第一种学生所占比例为多。教师通过实验教学过程很快就能够掌握学生的不同特性,在软件开发实践环节就可以将不同类型的学生进行整合。由于TRIZ理论来源于大量的专利,对各种场、参数和原则等概念能够真正理解的人才能更好运用TRIZ理论解决实际问题。因此,每个设计小组都由小部分“第二种”学生和大部分的“第一种”学生组成,根据任务的大小进行人数的分配。通过这一方式的应用,学生在系统设计的实践环节所完成大作业的创新性、可转化程度以及设计的质量较之以前按学号分组等情况都有了很大的提高。(3)合理划分项目工作以刺激学生参与意识。地方高校中学生自主学习意识较弱,对项目不能积极参与。针对这种情况,在对指定项目的实施过程中需要按设计小组中的每个人为单位对项目进行合理的划分与整合。例如,在教学楼里排课系统的设计中,小组成员为10人。首先,要选定设计小组长。小组长不一定在技术上全面或某项技术上突出,但应该具备良好沟通能力,并对本小组成员的特点非常了解,这样才能协助教师作好分工协作与管理。然后,通过组长的协助,将项目不同设计周期的任务进行划分。为自主学习意识不强的学生划分简单、技术性不强但非常重要的工作,如对教学楼中的教室面积、桌椅数量、是否是多媒体教室、所属院系等内容进行统计,或者将统计的数据录入数据库、建立数据表等基础且重要的工作。其他成员可根据其特长和能力对项目工作进行划分。通过项目合理的划分就可以使学生在学习的过程中,充分利用现有专业知识选择有效的方法和技术,以项目为对象有兴趣、有责任参与到项目开发和研究的全过程中。学生在参与项目的过程中,运用TRIZ理论的知识方法,从系统的角度处理好整体和局部,集体和个人的关系。(4)积极选取突出的项目设计案例进行成果转化。培养学生发现问题和创新思维意识以及对软件项目设计的能力,其主要动力来源应该是积极促使团队设计成果的转化。可以联系相关部门试用产品,对软件进行市场跟踪。相应的学生对软件工程中软件的整个生命周期会有更深入的了解。 3.注重课程实践对学生创新思维和开发能力的培养 (1)整合课程内容为加大实践课时占比做铺垫。对计算机专业课程,尤其是软件设计类课程的课程内容进行的大胆整合,将整合后让出的理论课时替换为课程实践。例如,原有的C语言、C++和Java分三学期连续讲授。讲的多练的少,学生的思考仅为片段式思考,对三个软件之间的连续性没有深刻认识,对学生创新意识、创新思维和创新开发能力的培养效果并不突出。为此,我们尝试了课程内容的整合,将三学期的教学内容压缩为两个学期。在学生基本掌握了程序设计的思维方式与相应软件的设计方法后,就给出课程设计的任务。只在实践教学引导中给出软件的特色、优秀以及需要注意的内容即可,这样不仅加强了课程实践,为学生到企业实训倒出时间,更重要的是能够引发学生自主思考,突出了学生创新能力的培养。(2)教师在课程设计中注重培养自身与学生的创新思维和能力。青年学生思维活跃,作为软件设计专业任课教师一定突破年龄,保持积极活跃的思维才能够在教学的各个环节,尤其是课程设计的环节中有效地发现和引导学生的创新思维和能力。在更高一层次上,教师可以结合教学经验,通过对TRIZ相关内容的不断学习实践,进而合理有效地在实践课中穿插使用TRIZ理论中ARIZ算法等教学工具,引导部分学生在实践过程中对理论内容进行总结与验证,对教材中的现有内容及项目案例进行改进与创新。 三、结语 上述我们探讨了软件设计类课程中TRIZ理论与项目导向教学方式的应用。总之,在软件设计类课程教学中就是要不断拓展教学思路,把培养学生的有效创造性作为首要教学任务。首先,注重TRIZ理论与课程的结合。在教学环节中将TRIZ理论与课程的结合作为贯穿教学内容始终的任务。加大发掘和利用TRIZ理论所揭示的发明创造的内在规律和原理。根据课程的具体情况运用对应的TRIZ理论的工具和手段改进教学方法,将TRIZ理论与学生创新能力培养相结合,拓展教学思路用以培养有创造性思维和创造性能力的学生。同时,以项目驱动教学方法作为教学的基础。将项目导向作为软件设计类课程中最主要的教学方式。项目驱动教学方法是在简单的案例教学法中发展而来的。毋庸置疑的是,软件设计类课程的教学过程时刻伴随着大小案例。我们已论证了这一教学方法对学生学习兴趣以及创造性能力培养上的作用。因此,在软件设计类课程中应全方位、多层次的使用这一教学方法并不断进行了改进和创新。近年由于校企间的密切合作,使得软件设计类课程的教学也与企业进行了对接。即由企业给出任务(通常该任务来源于真实的客户合同需求),此等任务具体驱动整个教学与实践实训过程。在项目导向教学方法的应用前提下,不断更新教学思路,将培养学生的有效创造性作为软件设计类课程的首要教学任务。软件设计人员一般会选择一线城市作为就业地点。地方高校的计算机相关专业毕业生在第一次就业时,考虑技术水平、机会以及发展等原因往往也会选择一线城市作为就业地点。但地方高校所培养的人才应该优先服务于地方经济,这就需要在进行软件人才培养时加入地方特色产业的实践内容,以此为地方战略新兴产业发展做出应有的贡献。 作者:单位:伞颖 陈秀玲 陈井霞 哈尔滨广厦学院 黑龙江职业学院 软件设计毕业论文:导航信号软件设计论文 1测试方法的理论基础 在现代雷达应用中,为了提高雷达信号的抗干扰能力,提高雷达的距离分辨率,有种方式是采用伪随机噪声序列产生的二相编码雷达波形,这种雷达波形带来的好处是当匹配滤波器时域波形与雷达波形匹配时,在匹配滤波器输出一个尖锐的峰值,一旦失配,则匹配滤波器输出峰值快速跌落[8]。导航信号均采用伪随机码序列调制,具有良好的自相关特性和互相关特性,因此,采用基于匹配滤波器接收机模型实现载波相位估计。在本地产生一系列不同初始相位的载波调制信号,与待测试载波调制信号进行相关积分,在输出波形的最佳采用时刻提取幅度,只有到本地载波调制信号的初始相位与输入待测试载波调制信号的初始相位一致,两个波形完全匹配时,最佳时刻的匹配滤波器输出信号幅度最高。由于QPSK导航信号存在正交的两路载波调制信号,在估计其中一路信号的载波相位时,另一路信号则被视为多址干扰。 2测试系统的连接 导航信号IQ正交性测试系统的设备连接如图1所示。测试设备主要包括控制和处理计算机、网络设备以及高速数字示波器。控制和数据处理计算机通过网线和网络设备实现对高速示波器的控制。高速数字示波器的本振设置为外参考,其外参考输入为导航信号发生器的基准频率参考10MHz信号,保证高速示波器和导航信号发生器同源。控制和数据处理计算机控制示波器通道1进行采样触发,通道2对导航信号进行采样。 3开发平台及软件功能 3.1软件的开发环境和体系结构 导航信号IQ正交性测试软件的开发和运行完全基于Windows操作系统运行,虚拟内存至少需要512MB,需要安装Matlab2009或以上版本,软件基于Matlab2009版本的GUIDE用户界面设计。 3.2软件的主要功能 3.2.1测试设备通信功能。用于网络设备TCP/IP接口的参数设置,建立高速数字示波器与控制处理计算机之间的网络连接。3.2.2仪器设置功能。通过网络,设置示波器的采样率、采集数据长度、通道数目、各通道序号示波器显示幅度范围、触发方式和触发电平。3.2.3秒脉冲触发点搜索功能。对载入的卫星秒信号采集数据处理,获取秒脉冲变化沿对应的时刻。3.2.4导航信号参数选择功能。根据导航信号体制,设置导航信号的中心频率,伪随机码码率,本地伪随机码的生成。3.2.5导航信号频谱显示和功率标定功能。对采用的导航信号进行频谱分析,显示导航信号的频谱,并进行导航信号的功率计算,得到示波器通道输入导航信号的功率电平。3.2.6载波相位粗估计功能。从0~2π的范围内用大的步进量,生成一系列的本地伪随机噪声序列调制的波形,与输入波形匹配滤波,确定最佳匹配的本地波形对应的载波初始相位。3.2.7伪随机码相位同步功能。根据载波相位粗估计结果及本地伪随机码,实现输入导航信号的相关捕获,从而确定导航信号的伪随机码相位,实现伪随机码相位同步。3.2.8载波相位精细估计功能。完成伪随机码同步后,以载波相位粗估计值为中心,在粗估计步进量为上下限的范围内,以小的步进量,生成一系列的本地伪随机噪声序列调制的波形,与输入波形匹配滤波,确定最佳匹配的本地波形对应的载波初始相位。3.2.9IQ正交性计算功能分别完成I支路和Q支路的载波相位精细估计后,得到I和Q支路的载波相位,计算得到IQ正交性结果。4.2.10测试结果显示保存功能。将测试过程中生成的频谱曲线、匹配滤波输出曲线图用指定的文件名保存到指定目录。 3.3输出参数 输出参数包括:(1)控制计算机与高速数字示波器的通信连接状态的界面显示;(2)信号频谱特性的界面显示;(3)载波相位粗估计中各不同载波相位匹配滤波器输出结果曲线;(4)导航信号伪随机相位估计的相关曲线;(5)载波相位精细估计中各不同载波相位匹配滤波器输出结果曲线;(6)测试结果的图形文件。 4测试程序流程 在完成设备的连接、被测件和测试设备加电,被测件工作正常并预热到规定时间后,执行测试软件。导航信号IQ正交性测试软件的整体设计和工作流程如图2所示。其中图2(a)是整个测试程序的流程图,在测试流程中包含两个复杂算法的载波相位估计模块和导航信号伪随机码同步模块。载波相位估计模块的详细流程如图2(b)所示,该模块适合载波相位粗估计和精细估计,伪随机码的同步可以采用多速率码同步或部分相关同步技术[9,10],这里采用部分相关的码同步方法,具体实现的详细流程如图2(c)所示。 5仿真结果 以GPS卫星导航系统IIF系列中的L5C信号作为参考,模拟生成一定长度的导航信号,导航信号的仿真参数如下:(1)中心频率:1176.45MHz;(2)调制方式:QPSK;(3)伪随机码速率:10.23MHz;(4)伪随机码长度:10230;(5)伪随机码周期:1ms;(6)I支路载波初始相位:3.2°;(7)Q支路载波初始相位:95°;(8)信号幅度:1mV。高速数字示波器的设置参数:(1)采样率10GHz;(2)存储深度8M。通过导航信号IQ正交性测试软件对模拟生成的导航信号进行处理。导航信号频谱显示和功率标定模块完成信号的频谱显示及功率测试,其结果显示如图3所示。在模拟的QPSK信号中加载白噪声,当载噪比为典型值45dBHz情况下,对I和Q支路进行载波初始相位估计,并计算IQ正交性,其中连续仿真20次,所得的模拟测试结果如表1所示。I支路和Q支路载波初始相位估计的平均误差约为0.045°和-0.11°,IQ正交性设定值为95-3.2=91.8°,仿真测试结果平均值为91.735°,平均测试误差为0.065°。IQ正交性的测量不确定度为0.4833°。 6结束语 导航信号IQ正交性测试软件利用计算机通过网络设备控制高速数字示波器,对导航信号源秒脉冲信号和导航信号进行高速采样,软件对采样后的数据进行数字信号处理,实现导航信号IQ支路载波正交性的精密测试。软件设计和实现带来的好处如下:(1)对导航信号进行直接微波采样,避免了传统导航信号质量评估中首先下变频到中频后采样的方式所附加的非线性失真,测试结果准确度更高;(2)采用波形匹配的雷达信号相关接收技巧,降低了传统导航信号软件接收机相关捕获跟踪处理的复杂度以及对样本数据长度的需求;(3)提出算法依靠数字信号处理,实现简单。在典型的载噪比情况下,IQ正交性测量的随机误差小于0.5°;(4)采用可视化软件的主界面设计,测试处理过程直观,测试过程和结果等相关数据保存方便,软件操作简单,界面友好,效率高。 作者:崔小准 郑育红 付林春 聂欣 李懿 单位:中国空间技术研究院总体部 中国空间技术研究院通信卫星事业部 软件设计毕业论文:CAN总线软件设计论文 1单一主节点下位机CAN总线通信应用软件设计 1.1总线中断处理程序设计 硬件的设计架构[7]如图3所示.由于控制分系统下位机外部中断只有5个,其中定时、星敏感器、GPS秒脉冲、应急中断占用了4个外部中断,因此两路CAN中断信号经过FPGA进入CPU的同一级中断.星务中心计算机为主节点,控制分系统计算机为下位机.星务中心计算机发送轮询控制序列,被选择的从节点收到后,向星务中心计算机发送信息数据包.星务中心计算机接收数据校验正确后,本次轮询应答过程结束[2].下位机CAN应用软件设计为帧中断接收、发送方式.当SJA1000接收到来自CAN总线上的一个有效的报文后,系统将在INT引脚上产生一个硬件中断信号(低有效,接收中断).此时应用软件进入接收中断接收星务数据;应用软件将应答第一帧写入发送缓存器并置位命令寄存器的发送请求TR标志,使能SJA1000发送后退出接收中断,在总线数据发送成功时CAN控制器会产生下一个发送中断.CAN中断寄存器的状态[5]如表1所示,其中D1位(发送中断)当发送缓存器状态从逻辑0到逻辑1(释放)后,发送中断位被设置为1,D0位(接收中断)当接收缓存器状态非空,接收中断被设置为1.CAN总线的帧中断(包括接收和发送)经过FPGA处理进入CPU中断后,应用软件需要在中断处理函数中分别查询CAN1和CAN2中断寄存器的状态,确认是发送中断还是接收中断,并调用相关处理函数.控制分系统下位机中断处理函数的流程如图4所示. 1.2总线数据接收程序设计 在控制分系统下位机的中断处理函数中,如图4所示,若查询中断寄存器为接收中断,则调用接收函数.下位机需要接收星务发送的单帧/多帧数据,并根据协议发送单帧/多帧应答数据.根据协议,星务单帧发送,控制分系统下位机单帧/多帧应答.星务多帧发送,控制分系统下位机单帧应答.对于广播数据(单帧或多帧),则只接收,不应答[2].控制分系统下位机采用帧中断接收、帧中断发送方式,所以在接收星务多帧发送数据时,需要多次进入CAN总线接收中断,多帧数据接收完成并通过校验后,才能发送应答数据.同样,在控制分系统计算机发送多帧应答数据时,也要多次进入CAN发送中断,多帧数据发送完成后,结束发送.从图5可以看出,控制分系统下位机单帧应答和多帧应答的第一帧是在CAN接收中断中完成的. 1.3总线数据发送程序设计 当发送缓存器中的一帧数据在总线发送完成后,SJA1000会产生发送中断,只有需要发送多帧应答数据时,才会利用发送中断发送后续数据.当控制分系统下位机接收星务轮询(单帧),需要应答多帧数据时,在接收中断中(如图5所示)写入需要应答的第一帧数据到发送缓存器,启动发送请求后,退出接收中断.每一帧数据发送完成后,会产生发送中断.如有后继帧数据需要发送,在后继发送中断中将后继帧数据写入发送缓存器,启动发送请求后,退出发送中断.最后一帧数据发送完成后,直接退出发送中断,完成本次轮询. 2在CAN总线并发通信情况下应用 软件设计在图3中,主节点只有一个星务计算机,但是在某些系统中(如图3虚线部分所示)GPS接收机能以主节点方式广播整秒时间数据(单帧数据),和星务计算机完全异步,并可能同时出现在CAN1和CAN2总线上[7].在两个主节点同时发起通信的情况下,可能会产生如图6故障时序.图6中由于①或者④事件的发生,假设①比④靠前,通过FPGA运算,CAN_INT在⑥产生上升沿,根据软件设计,CAN_INT设置为上升沿触发中断,因此CPU在此时刻登记(PENDING)CAN_INT.假设CPU在⑦时刻进入CAN的中断处理函数,根据软件流程,在②时刻读CAN1的中断状态寄存器,因为CAN1发生中断,所以进入CAN1中断处理分支,在⑤时刻读CAN2的中断状态寄存器,因为CAN2发生中断,所以进入CAN2中断处理分支,最后在⑧时刻退出中断.但是由于某种条件的存在,⑤事件发生之前产生了③事件,这样导致CAN_INT在⑥时刻产生有效的上升沿后一直为高电平,致使在⑧时刻退出中断后无法产生有效上升沿,从而导致无法进入CAN中断.导致上述故障模式发生的两个条件:1)两个CAN必须都产生中断,而且④必须发生在②之前.如果GPS和OBDH各占用1个通道,这样的条件是很容易满足的.2)③必须发生在②与⑤之间.在连续接收多帧数据的情况下,如果在⑥和⑦之间发生了其他高级中断,导致⑥和⑦之间的时间较长,则多帧数据会存储在SJA1000的接收FIFO中;如果在②和③过程中释放接收缓存器,SJA1000就会立即产生接收中断;在连续发送多帧数据的情况下,如果在②和③之间发生了其他高级中断,导致②和③之间的时间较长,则1帧数据发送成功后会立即产生发送中断. 2.1总线中断处理程序重新设计 虽然控制分系统下位机外部中断可能丢失,但是SJA1000的中断寄存器的状态仍然可以查询,所以在中断处理函数设计中,通过重复查询表1中断寄存器的状态,避免控制分系统下位机外部中断丢失情况.重新设计的流程图如图7所示. 2.2总线数据接收程序重新设计 当GPS秒脉冲校时广播数据在多帧接收或多帧发送之间到来,原应用软件记录的帧序号发生错误,导致本次接收/发送通信失败.因此需要将GPS秒脉冲校时广播数据单独处理,即在图5接收程序读取CAN接收缓存器接收完本帧数据后,软件不再将发送帧序号清零.在A分支中,若识别为单帧数据且是GPS秒脉冲校时广播,只记录数据内容,不置发送帧序号为零.若识别为单帧数据且需要应答单帧或多帧数据,增加帧序号清零. 3结论 国内小卫星采用CAN总线作为星上网络数据传输总线.为解决主节点(星务)CAN总线与控制分系统计算机采样自身下位机如各种姿态敏感器和执行机构之间的中断及通信冲突的矛盾,控制分系统下位机采用了中断接收、中断发送的方式.针对接收主节点(GPS)数据引起的CAN并发通信中断冲突的问题,应用软件在控制分系统计算机外部中断程序处理中多次查询CAN中断寄存器,同时在CAN接收程序中识别不同的主节点数据,解决了两个主节点情况下CAN总线的通信问题.对于可能出现的两个以上主节点的情况,同样可以通过重复查询CAN中断寄存器的状态,避免CAN总线中断丢失.CAN接收程序需要根据具体的协议层数据协议重新设计.控制分系统下位机CAN总线通信应用软件设计,已经形成标准的软件模块,在多颗小卫星实际应用,满足总体提出的各项性能和功能指标. 作者:谢晓兵 董筠 周新发 李鹤 单位:北京控制工程研究所 软件设计毕业论文:并发服务器软件设计论文 1并发服务器的算法 将并发引入服务器中的主要原因是需要给多个客户提供快速响应时间。如果构造要求有相当的I/O时间的响应的情况下,允许服务器并发地计算响应意味着,即使机器只有一个中央处理器,它可以部分重叠地使用处理器和外设。当处理器忙于计算响应时,I/O设备可以将数据传送到存储器中,而这可能是其他响应所需要的。如果各个请求所要求的处理时间变化很大,时间分片允许单个处理器处理那些只要求少量处理的请求,而不必要等待处理完那些需要很长处理时间的请求。如果服务器运行在具有多个处理器的计算机上,服务器在具有多个处理器的计算机上并发执行,这可以允许一个处理器为一个请求计算响应,而同时另一个处理器为另一个请求计算响应。 2并发的、二种连接服务器的算法 并发无连接服务器的最简单的版本遵循着主服务器线程接受传入请求(数据报)并为处理每个传入请求而创建一个从线程(可能在一个新进程中)。尽管创建一个新线程或进程的精确开销依赖于操作系统和下层的体系结构,但这个操作可能是非常昂贵的。在无连接协议中,我们应该考虑到并发性的开销与速率上的获益谁更大。其实,由于创建进程或线程的昂贵性,在无连接服务器中很少使用并发实现。面向连接的服务器在多个连接之间(而不是在各个请求之间)实现并发性。在很多情况下,服务器与客户之间的连接将处理不只一个请求:协议允许客户重复地发送请求和接收响应,而不必终止这个连接或重新创建连接。并发服务器使用着面向连接协议的特定步骤:主服务器线程接受传入连接,并为每个连接创建一个从线程或进程以便对其进行处理。从线程处理完毕后,它就会关闭这个连接。 3如何获得表面上的并发性 由于某些操作系统创建线程或进程的开销非常昂贵,以至于服务器无法承担为每个请求或每个连接创建一个新线程或进程的重担。因此,使用单个执行线程来处理客户的请求也很有意义。更加重要的是,很多应用都要求服务器在多个连接中共享信息。尽管可能通过共享存储器的线程达到期望的并发性,但如果出现在服务器中的全部请求没有超过服务器处理它们的能力,那么可能会获得表面上的并发性。为此,服务器作为单个执行线程来运行,使用select系统调用进行异步I/O。单线程服务器要处理多个连接所要采取相应的步骤:服务器线程等待下一个准备就绪的描述符,这个新的描述符意味着一个新的连接到达,或是某个客户在已有的连接中发送了一个请求。 4并发服务器死锁的问题 服务器死锁是许多服务器实现都有的一个共同缺陷。当操作系统不能满足一个系统调用时,会因调用程序的阻塞而产生死锁。如果客户不能正常工作是由于不能处理响应,那么服务器也有可能会以一种更加微妙的方式产生死锁。如果服务器使用了与客户通信时可能会阻塞的系统调用,一个不能正常工作的客户可能会引起单线程服务器死锁。在服务器中,死锁是一个严重的问题,因为它意味着一个客户的行为会使服务器不能处理其他客户的请求。 5结束语 为达到有效性,服务器往往通过同时处理多个请求来提供并发服务。面向连接的服务器为处理每个新连接创建一个线程或进程,它通过这种方法,在各个连接之间提供了并发性。无连接的服务器通过为处理每个请求而创建一个新线程或进程而提供并发性。但如果是一个单线程实现,且又使用了同步系统的调用,那么它就可能会被死锁。 作者:王立静 软件设计毕业论文:Android软件设计论文 1安全软件的功能分析 根据Android的特性及安全现状,可从功能性需求和非功能性需求对安全软件进行分析。就软件功能需求来看,主要包括查看网络流量信息,其需求时序为:用户点击进入检测界面获取系统应用信息调用数据库查询流量信息并返回处理数据并将其展现在界面上反馈给用户;检测和处理恶意软件,其需求时序为:点击进入检测界面将检测结果传送给处理模块存入数据库并返回给用户;控制软件权限细粒度,其需求时序为:在用户进入管理界面前初始化配置用户进入管理界面后获取配置信息对数据信息进行处理并显示给用户重新配置权限并将信息存储到数据库将更新后的数据显示给用户界面;短信和来电过滤设置,其需求时序为:根据短信或来电数据初始化数据库过滤短信和来电号码将拦截下来的信息存入日志数据库并将过滤结果反馈给用户。就软件非功能需求来看,主要包括性能需求、数据库需求和外部接口需求等内容,在此不作过多列述。 2安全软件设计及实现 2.1恶意软件检测模块设计及功能实现 恶意软件检测和处理功能需要网络流量信息监测、异常识别、响应处理以及关键信息存储等模块的相互配合来实现。其一,网络流量信息监测模块的设计,为提高流量信息捕获效率,将该模块放置于Linux内核中,采用LKM开发模式,开发流程如下:模块初始化(钩子函数注册和初始化)关闭模块(钩子函数注销及模块卸载)编译内核模块;其二,异常识别模块的设计,根据Android移动终端的特点以及恶意软件对该系统流量信息的影响情况,采用SVM分类算法,通过构造特征向量,提取进程ID、数据包发送/接收时间、上/下行流量、源/目的IP地址等特征来反映系统网络流量的特征,再通过Netlink方式从监测模块中获取待识别数据,改进交叉编译后移植给Android平台;其三是响应处理模块设计,根据安全策略对被检测软件进行相应处理,主要包括对访问通信录、恶意软件联网、发送和读取短信等权限进行控制,将可疑信息上传云储存服务器供监测系统分析使用。 2.2深度短信和来电拦截模块设计及功能实现 深度短信和来电拦截功能需要短信和来电过滤与关键信息存储模块的相互配合来实现。其一,短信和来电过滤模块的设计,该模块在Android的Framework层进行开发,通过修改系统源码来添加短信和来电拦截功能,短信和来电过滤模块的函数调用流程如下:初始化时序通知函数调用时序监听注册函数时序过滤处理函数调用时序;其二,关键信息存储模块的设计,按照设计的数据库表来创建数据库,主要包括模型数据表、训练数据表、关键信息表、权限管理表、操作日志表、过滤表、信任名单表、模块设置表和安全策略表,对外提供数据库表的操作接口,接口定义在DBsql。 3结论 Android智能终端的广泛应用,人们对来自Android平台的各类安全问题越来越重视,提出针对Android终端的安全防护解决方案,设计Android平台下基于流量监测的安全软件,具有一定的指导意义。 作者:肖贺 软件设计毕业论文:仪器软件设计论文 1通过FPGA实现软件设计的仪器 测量领域的另一个重要突破是基于FPGA的测量硬件的出现。未来,传统意义上的“仪器”将不再是功能单一的测量设备,而是演变成测量系统,认识到这一点是非常重要的。此外,工程师们正在寻求的不仅是设备测试仪器,而且还包括用于设计和原型更大型系统的仪器。FPGA这一重要技术将下一代仪器的性能推向一个新的高度。FPGA提供了出色的处理能力,如图1所示。由于FPGA的出现,现在硬件可实现基于软件的测量功能。目前许多射频仪器采用功能固定的FPGA来执行平整度校正、ADC线性化、IQ校准和数字下变频等任务。NIPXIe-5644R矢量信号收发仪(如图2所示)等软件设计的仪器以一种全新的方式受益于FPGA技术,因为FPGA可帮助用户实现定制化。例如,将仪器控制和决策任务从PC转交给FPGA可以大大减少复杂测量系统的测量时间。此外,该功能与先进的基于FPGA的信号处理相结合,可使仪器应用于更广泛的嵌入式应用。 2系统设计软件:软件设计仪器的优秀 如果要将计算和测量技术集成到当今的模块化硬件中,正确的系统设计软件工具是不可或缺的。LabVIEW已经从仪器控制软件演变成一个全面的系统设计平台,使工程师能够创建复杂的高性能测量系统。工程师可以在处理器和FPGA上使用一套通用的工具和语言开发应用,从而无需掌握不同的语言和工具。LabVIEW提供了更高层次的系统级抽象,这也使工程师能够实现更底层的优化来满足非常高的性能需求或其他复杂需求。 3多模式RF设备特性化 美国高通创锐讯公司在测试新的802.11ac产品时,需要在比以往更多的操作条件下测试其设备,从而导致测量复杂度大幅增加。使用基于FPGA的NI矢量信号收发仪和LabVIEW后,他们设计的测试系统可实现数字DUT控制与RF测量的同步。该测试系统大大降低了整体测试时间,使得工程师能够在多种工作模式下观察设备的行为。从图3可以看出,传统的测试仪器(左)仅可获得一组迭代测量数据。由于测量非常耗时,测试工程师不得不选择部分工作点来进行特性研究,从而导致实际上只能大致猜测设备的工作特性。但是,通过采用基于FPGA的仪器方法,他们将测量性能提高了200倍,能够在单次测试扫描中采集所有模式下的30万个点数据。图3中的右图显示了所得到的特性曲线图,提供了更多有关该设备的信息。 4嵌入式应用的仪器 软件设计仪器的第二类应用是嵌入式通信和信号处理。过去我们通常认为仪器就是测量设备,但是模块化软件设计的仪器却可让工程师将射频仪器应用于嵌入式领域中。今天,越来越多的工程师正在使用模块化PXI仪器进行嵌入式应用开发,比如频谱监测、被动雷达系统(类似于图4中的系统),甚至是通信系统的原型设计和软件无线电。这些应用需要仪器更加小型化、模块化,并且能够更好地访问确定性信号处理终端。通信系统设计软件必须能够抽象日益复杂的系统,使工程师能够发现新的通信算法并在处理器和FPGA上部署算法。 5RF设计和测试的未来展望 软件设计的仪器以前所未有的程度模糊了设计和测试之间的界限。其中一个更可行的方式是在设计和测试之间共享IP——无论该IP是在处理器还是在嵌入式FPGA上运行。借助LabVIEW等系统设计软件,工程师将能够使用统一的工具来创建新的通信协议,并将协议部署到基于FPGA的硬件上进行原型开发。今天,由于开发算法所使用的数学软件和设计工具种类繁多,实现这一目标变得非常具有挑战性。如果要使工程师完全实现设计、实现与测试之间的无缝过渡,则多个计算设计模型之间的更高层次综合和集成是必须的。最后我们注意到在测试和测量领域,软件已经不再是最初用于实现各种独立式仪器自动化的简单工具。相反,软件已经成为仪器本身的优秀——使得仪器能够解决测量和系统设计中更高难度的挑战。实际上,自动化已经成为工程师应对复杂测量需求时一项必不可少的功能。当前的软件设计测量系统仅仅是一个开端,未来它们将彻底改变RF设计和测量。 作者:Mike Santori 软件设计毕业论文:微机记录仪软件设计论文 1主程序设计 本设计主程序主要完成的目的有:将系统初始化,定义单片机的I/O控制寄存器,芯片配置寄存器,中断控制寄存器定义等。数据采集程序系统将A/D采样设计为外部中断处理程序,并且设置为中断最高级别就是保证采集记录为重要地位。AD采集流程如图2:数据处理程序具体的流程图3: 2通讯程序 本系统的通讯系统包括RS485通讯和USB接口与优盘之间的通讯。串口和上位机之间的通讯,设置为中断法通讯即当控制中心计算机发出对微机记录仪进行通讯命令请求的时候,CPU在没有其他高级中断在执行的情况下,中断当前正在执行的程序,来响应控制中心计算机的通讯要求。和USB之间的通讯设置为移位寄存器方式即有CPU在扫描到有键盘输入命令后,在没有任何中断程序执行的情况下,立即进行将历史数据存入优盘的工作。和上位机的通讯波特率在本系统中设置了2400,4800,9600和19200四种通讯特率。用户根据自己的实际情况可以选择不同的波特率进行通讯。由于单片机的波特率由16位寄存器(BAUD_REG)中的内容决定,具体的公式在前面已经讲过,在实际运用时BAUD_REG取值的最高位为1,表示选用XTAL1作为频率源,低15位才是计算的波特率值。设置好工作方式和波特率后在单片机中还必须明确一下几点:使用串口发送数据时,首先要将IOC1.5设置为1,表示选择了TXD/P2.0引脚的TXD功能,在接收的候,应将SP_CON寄存器REN设置为1,即选择RXD/P2.1。波特率寄存器BAUD_REG在片内特殊功能寄存器(SFR)区域内虽然用同一个字节地址(0EH)表示,但实际上它是16位寄存器。因此,在设计串口波特率时,应将波特率常数用字节传送指令分两次写入片内0EH单元中。直接读SP_SATAT寄存器时,TI和RI标志读出后都会被清除,为了避免这一点,可对其进行间接读出,例如先把寄存器中的内容拷贝到某个通用的寄存器中,然后在判断此寄存器中TI和RI对应状态位的值即可。串口发送和接收中断共用一个中断向量,因此进入中断服务程序后要进一步的测试SP_SATAT寄存器的内容,确定系统是需要发送还是接收。进行USB接口程序的通讯时首先要从新对单片机进行串口设置,将串口方式设置为0,即串口既可以送出数据又可接收数据。ORBIOC1,#20H;选择P2.0引脚的TXD功能。LDBBAUD_REG,#01H;波特率低字节。LDBBAUD_REG,#80H;波特率的高字节,波特率设置为1.5Mbps。LDBSP_CON,#00H;方式0,关接收,不检测。然后就可以向USB接口模块实现数据传输.当USB接口模块之间的通讯结束以后立即将通讯方式设置1为中断方式,即保持与控制室接收信号的状态.进行上下位机之间通讯的时候前单片机设置为:ORBICO1,#20H;选择P2.0的TXD功能。LD30H,#低字节波特率存放地址。LDBBAUD_REG,[30H];将30H中对应地址位中的波特率低字节取出存放在波特率寄存器中。LDBBAUD_REG,#80H;波特率的高字节。LDBSP_CON,#09H;方式0,关接收,不检测。LDAX,#中断向量地址。STAX,200C[0]STBSBUF,20H;清串口缓冲器。LDBINT_MASK,#40H;允许串口中断。当有控制信号发来的通讯请求时自动实现了接收中断,发送的时候还是采取查询的方式。 3结论 根据以上理论依据设计出的微机记录仪运用效果很好,证明了设计的合理性。同时可以通过对信号采集、信号处理、软/硬件设计的加强,提高微机记录仪在现场工作的稳定性、可靠性和先进性。 作者:谭荆 单位:重庆工商大学计算机与信息工程学院 软件设计毕业论文:四天线读写器软件设计论文 1初始化设备 初始化通讯端口与数据结构是设备初始化的优秀。UHFRFID读写器优秀模块采用串口与USB2.0通讯,将通讯端口设置为自动搜索连接。串口通讯波特率为115200波特率,无检验位,数据位为8位,停止位1位。UHFRFID读写器优秀模块的串口工作状态,是通过串口命令改写模块ARM7芯片中寄存器的值来控制的。通过对串口发送结构体数据完成MAC寄存器的值修改操作。设计结构体如下:structpc_reg_req{INT16Uaccess_flg;INT16Ureg_addr;INT32Ureg_data;};结构体共8个字节,3个成员变量。其中,ac-cess_flg是MAC寄存器读写标志位,0x0000为读操作,0x0001为写操作;reg_addr是MAC寄存器地址,不同的地址代表着不同的读写器功能;reg_data对应MAC寄存器地址的值,不同的值,对应读写器相应功能中不同的状态。完成了UHFRFID读写器优秀模块的通讯端口初始化与结构体初始化之后,必须对模块进行天线配置,才能使模块进入四天线工作模式。 2天线参数配置 使用UHFRFID读写器优秀模块天线,必须对所有天线的参数进行配置,天线参数数据结构如下:在天线参数结构中,定义了物理天线号、天线功率和延迟时间等天线工作必须参数。在使用天先前必须对天线的参数逐个进行赋值,然后才能进行天线工作模式配置。 3配置天线工作模式 UHFRFID读写器优秀模块采用了Impinj公司R2000芯片配套固件,设备上电初始化后默认双天线工作,设置四天线工作模式,必须通过修改OEM寄存器值使能4个天线端口。地址为0x00000087的OEM寄存器控制天线使能。寄存器值如表1所示。由表1可知,使能四天线,必须将OEM寄存器地址为0x00000087的区域值设置为0x00000000。 4四天线轮询访问标签 天线轮询访问标签软件流程如图3所示。使能四天线之后,可在任一时刻选用任一天线进行标签访问,在某一个天线对标签进行访问期间,必须关闭其他天线的使能。天线在工作期间,会自动搜索匹配使能的天线。如果多个天线同时使能,则读写器优秀模块始终会使用最小号天线进行标签访问。采用四天线轮询访问标签,必须根据访问标签的数量设置天线轮换时间。如果标签较多,天线轮换频率过快,则标签读取率低;如果标签较少,天线轮换频率低,则会造成时间的浪费。依据每个天线访问的最大标签数量,选取天线轮换时间。 5测试与应用 UHFRFID读写器优秀模块射频前端工作在925MHz,使用频谱测试仪对软件配置结果与硬件设计进行测试,测试结果如图4所示,横轴为输出频率,纵轴为射频前端输出功率。由图4可以看出,UHFRFID读写器优秀模块工作在925MHz时,输出功率为31.6dBm。使用UHFRFID读写器优秀模块对2个标签进行轮询访问,实际访问率达到100%。经过测试与现场应用,四天线UHFRFID读写器模块优秀软件能有效地控制读写器优秀模块对标签进行准确访问。 6结束语 四天线UHFRFID读写器模块优秀软件能够有效控制四天线UHFRFID读写器模块,有效读取远、近距离标签数据,读写范围广,标签读取率高。较以往双天线读写器模块而言,四天线读写器软件更智能,并且能够控制使用多个天线进行标签访问,增加了读写器覆盖范围,标签读取率也有显著提高。四天线UHFRFID读写器必将成为RFID读写器优秀模块设计趋势,四天线读写器优秀模块控制软件将会有非常广阔的应用前景。 作者:陶怡 张亚军 胡建晨 单位:西安航天自动化股份有限公司 软件设计毕业论文:DSP程序下载软件设计论文 1硬件设计 1.1DSP芯片 本文所选用的DSP芯片为TMS320C6713,其时钟频率高达300MHz,是浮点运算能力最强的一款32位高速浮点型DSP芯片。HPI-16是HPI接口的升级增强版,是该芯片的主机口,最重要的特征是DSP的整个片内空间可以被主机访问。HPI接口与主机的数据通信主要通过HPI控制器(HPIC)、地址寄存器(HPIA)、数据寄存器(HPID)和HPI内存块来实现。 1.2USB芯片 本文所采用的USB芯片是CYPRESS公司的EZ-USBFX2系列芯片CY7C68013,特点是主机上就存储这其芯片固件,这样容易使代码直接通过网络升级。它的休眠模式比较特殊,具有低功耗的效果,减少资源的损耗,有利于更好的保护器件,避免长时间通电遭到损坏。2.3硬件电路连接本设计采用CY7C68013-128PVC与TMS320C6713的HPI模块接口相连接,工作模式设置为GPIF模式。 2软件设计 2.1USB固件程序设计 固件程序的开发环境选择KEILC51。固件函数库提供了许多函数,该函数都与USB协议相关,可以在不熟悉USB协议的情况下,利用固件框架进行所需功能的程序编写。寄存器初始化、电源管理、重枚举等功能已经设计完整,可以直接使用。整个执行过程是一个相对简单的循环过程。第一步,优先初始化内部变量;然后,调用TD_Init()函数进行寄存器的初始化工作;TD_Init()函数执行结束之后,使USB接口处于位配置状态,并开中断,检测端口0是否接受到一个SETUP包,否则端口0执行延时重枚举操作。初始化函数TD_Tint()函数负责完成初始化芯片的寄存器,设置适当的参数,通常在固件运行时开始调用。 该函数首先CPUCS寄存器进行初始化操作,设置48MHZ的时钟频率;然后分别配置端点2作为IN输入bulk状态、端点6使其工作于OUT传输状态,而端点4、8暂时没有使用,所以设置为无效状态;之后调用GpifIint()函数,以初始化GPIF的相关寄存器,进入工作模式。调度函数TD_Poll()函数在固件代码中循环执行,以负责完成用户指定的功能。该函数首先判断检测传输是否完成、CY7C68013的GPIF的接口是否处于空闲、端点2缓冲区是否为空闲状态,当这些条件均成立时,将马上启动GPIF写传输。另外,在USB高速传输状态时,GPIF能够一次读取4096字节的数据,适合处理庞大的数据;而在USB全速传输时,GPIF一次只能读取64字节数据,处理速度比较慢,适宜处理数据量比较小的情况。TD_Suspend()函数,从固件框架中可以看出,该函数只有在USB处于空闲状态是,才执行。在例程当中,只有简单的一句returnTRUE代码,开发者可以根据实际需要,添加相应的代码以完成相关的功能,还可以配置设备的工作状态,一般设置为低功耗状态,以减少对电源的消耗,其最终结果返回真值,反馈给用户。TD_Resume()函数,当执行完TD_Suspend()函数之后,若返回的是真值,程序会进入挂起状态,然后开始执行TD_Resume()函数,该函数也只有returnTRUE一句代码,当外部需要执行唤醒中断或者USB总线需要执行数据传输等操作,就会对处理器进行重新启动,开始下一个循环。 2.2应用程序设计 使用LabWindows/CVI支持的VISA的库函数和堪比VC++的控制件库能够轻松设计出美观且符合用户要求的应用程序界面。用LabWindows/CVI设计的应用程序界面,。按钮是界面设计中常用到的控件,该应用程序主要由打开设备、复位和程序下载三部分组成。 3总结 本文设计了USB接口与DSP系统的结合使用,设计出一套基于USB接口的DSP程序下载软件,提供了一种新的数据传输解决方案。总体上,整个软件基本能完成打开设备、复位和代码下载的功能。 作者:蓝雷波 毕艺飞 莫锦河 单位:中国海洋大学信息科学与工程学院 软件设计毕业论文:线测试设备软件设计论文 1线测试设备硬件结构 该测试系统采用一台工控机作为测试控制主机,工控机具有网络端口、GPIB板卡、RS485串口卡以及继电器板卡。按照测试工作流程,依次与GPIB测量仪器、网络示波器、串口测试设备等进行通信,分时控制这些设备进行数据采集和测试,然后从这些不同总线设备获得测试数据后进行数据处理和分析达到测试目的,其硬件主要结构如图1所示。 2线测试设备软件结构 软件采用C/C++语言编程,软件总体结构。软件主要功能包括:设备自检、设备参数设置、自动测试控制、波形显示及数据处理、参数回放及打印等功能。设备自检部分主要完成继电器板卡及通道自检、GPIB板卡端口及设备通信自检、与网络示波器通信自检以及串口端口自检等功能;设备参数配置主要完成测试记录(测试设备编号、测试项目、操作人、测试时间等项目)填写、按照不同试验项目选择不同的测试项目、预先设定测试项目阈值用于作合格判据;自动测试控制程序部分采用了多线程设计技术,将测试流程里的测试项目作为串行处理测试节点,按照测试流程分时完成各测试节点的通信测试;波形显示及数据处理部分将读回的示波器波形进行显示,将读回的数据进行处理获得最大值、最小值和均值,将每次测试记录填写到由CBCGP⁃GridCtrl派生的Grid控件表格,最后输出数据到报表中;参数回放部分与Grid控件联系紧密,参数回读后数据显示在Grid控件表格,通过点选Grid控件中的每次测试记录,将对应的每次测试存储记录包括波形和数据进行回放,并能通过报表进行参数打印。 3线测试设备关键编程技术 3.1读GPIB设备编程技术 通过GPIB总线接口设备可以对快速测量信号或高压信号进行测试,这里采用数字万用表3410A通过GPIB总线接口设备完成测量任务,测试系统软件首先申明GPIB端口地址等属性,打开相应端口地址后,通过自检GPIB⁃IEEE488.2通信接口查询找到对应的GPIB设备。在自动测试流程线程,当程序运行到GPIB参数读取测试节点时,测试系统软件将测试数据从GPIB测试设备读回,通过Windows窗口消息机制返回到窗口界面显示测量数值。 3.2读网络示波器编程技术 通过示波器设备可以直接对测量信号进行精细化测量,可以达到纳秒级的测量精度,测试设备采用泰克DPO4054B示波器进行测量。软件设计时在头文件中包括了Visa.h头文件,在库链接中链接了Visa32.lib库文件,同时结合AgilentIOlibary接口库软件,运用Visa编程技术,查找到TCP网络示波器后打开示波器进行通信。软件启动后通过自检网络查询找到对应的示波器设备,在自动测试流程线程,当程序运行到示波器参数读取测试节点时,测试系统软件将测试数据从示波器读回,随后运用一定的算法处理数据,可以获得示波器无法直接测量的数据值。 3.3RS485 总线串口编程技术软件串口编程技术比较成熟,通常设计方法为应用程序开启即打开所有串口,在应用程序退出时关闭所有串口,不推荐在应用程序内不停打开或关闭串口,这样存在与硬件兼容性的风险,也不容易排除故障。本应用程序在设备自检打开端口后,在自动测试流程线程,当程序运行到串口设备参数读取测试节点时,通过读/写串口端口完成数据读/写。 3.4界面设计编程技术采用 BCGControlBar界面库设计软件总体界面,软件显示采用OutLook模式,左侧一列显示主窗口操作按钮,按钮操作允许对设备进行自检;在测试界面和报表显示界面进行切换;进行参数设置及参数回读操作。软件居中采用ProEssentials绘图软件控件设计波形曲线窗口,既可用于测量时显示波形曲线,又可在参数回读时显示波形曲线。软件右侧采用基于CBCGPGridCtrl类派生基类生成的参数报表,可以用于显示每次实验数据。每做完一次试验则在报表显示一列数据,记录一次试验波形数据,方便使用者在一个时间段观察试验记录。 4软件可靠性设计 测试系统软件设计中采用了一定的可靠性设计方法保证测试设备的软件健壮性,首先在软件启动的自检阶段确保与所有端口设备连接正常并通信正常,确保后续自动测试流程前软硬件通信正确无误;软件采用Windows消息机制,避免线程内对Windows窗体进行操作;对返回的波形数据软件采用一定点数的平滑滤波处理技术,防止读回的数据异常影响软件边界。 5结论 经过实验验证,该测试系统软件可以很好地完成连续性试验任务,能很好的适用于实时性要求不高但需要连续测试记录的试验场合。证明采用多线程分时控制技术可以很好地将多种总线接口测量设备结合在一起测量不同类型的信号,从而达到一个测试系统完成多种测量任务的目的。 作者:林立杰 耿涛 单位:中国工程物理研究院 软件设计毕业论文:计算机系统工程软件设计论文 1计算机系统工程方法的内容 1.1系统工程方法的概述 系统工程方法作为现代科学决策方法,主要将相关问题及情况分门别类,确定边界,侧重各门类之间内在联系,确保处理方法的完整性,采用全面和运动的观点、方法分析主要问题及整个过程。其具有综合性、科学性、实践性等特点。利用系统工程理论指导软件开发和维护,主要使用工程化概念、原理、技术及方法开展软件开发、维护的工作。当前,软件开发方式主要存在三种方式:自顶向下的结构化方法;基本要素为对象、类、继承等的面向对象方法;简单的形式化方法。采用系统工程方法是用系统的原理、方法研究系统的对象,立足整体系统,制作出科学的工作计划及流程,有效地完成任务。 1.2系统工程方法的基本内容 系统工程方法依从系统全局观点,从系统与要素、系统与环境之间相互联系、相互作用出发研究相关对象,实现最佳处理问题的目标。其基本内容有:全面调查研究有关资料和数据,提取有效信息,系统了解相关问题信息,进一步确定完成任务所需条件;提出相关方案,展开定性和定量的理论分析,进而进行实验研究,客观评价系统技术性能、经济指标,注重社会效果,为最终方案在理论和实践上做铺垫;经由系统分析与综合,比较和鉴别出最优系统设计方案进行实施;依据系统设计方案,制定有效计划,将开发研究出的系统投入使用,并对系统的性能、工作状态及社会反应作出相关评价和检验。 2系统工程方法在计算机软件设计中的应用 2.1提出任务 计算机软件开发交办单位针对软件开发系统向开发人员提出要求,布置相关开发软件任务。在提出任务阶段,交办单位下达任务书,并与开发人员签订合同,同时,对项目有直接管理权限。开发人员需对任务书认真研究、分析其内容。 2.2论证和批准 开发人员对需开发的软件系统进行可行性研究,从而提出有效方案,后由专家学者做评审工作,并通过主管部门的批准,再进行系统的开发工作。这是软件系统开发的首要前提,需开发人员经过精心搜索有用信息做储备资源,调查市场行情,综合考虑经济可行性、技术可行性以及法律可行性等问题。 2.3需求分析 可通过网上调查问卷的形式,了解用户在软件系统方面的期望,从而对开发软件系统的功能、性能、运作速度、设计限制等进行总体分析,制作出严谨的规格说明书,以支持后续软件的开发进程。 2.4概要设计与详细设计 软件的概要设计与详细设计是软件开发的重中之重。软件概要设计依据上述准备工作,建立起目标系统软件的整体架构及总体结构与模块间的互相联系,设计完整的数据结构,从而定义各接口和控制接口。同时需要对相关部分进行审核。而软件的详细设计则是对概要设试,以便用户使用手册的编写及完善。 2.5成果鉴定与推广应用 最后,开发人员需将开发设计出的系统软件,在用户实际使用环境中试安装,并在责任时间里运行,在通过正式鉴定后交付用户,并提供指导用户使用与在用维护服务。同时,在用户使用阶段,开发人员需关注软件运行进程,并对软件系统进行维护。 3结束语 综上所述,系统工程方法在计算机软件设计方面应用较广,同时起着重要作用。结合系统工程方法的特点,在计算机软件设计阶段可规范其流程,促使计算机软件设计进程加快,同时提高开发人员的工作效率,为软件系统研发速度的提高打下基础。 作者:王应邦 孔春丽 单位:保山中医药高等专科学校 软件设计毕业论文:水厂监控软件设计论文 1监控系统组态软件功能 水厂监控系统组态软件主要包括数据采集显示、保存、报表查询和参数异常报警等功能[2],确保值班人员通过组态监控界面实现对水厂各个环节的监控。水厂监控系统功能框图如图2所示。1)数据采集显示功能。水厂监控系统通过与PLC的通信,在监控界面上实时显示数据,使工作人员了解生产环节的情况。2)数据保存和报表查询功能。管道压力、电机电流、水池水位及供水流量等重要数据实时保存在数据库中。报表上显示中心水厂向各分水厂供水流量、管道压力、水池水位及时间等。工作人员能够查询实时或历史数据,为自来水厂的合理生产提供参考。3)参数异常报警功能。水厂生产过程中出现某一环节参数异常时,监控系统能够及时报警,提醒工作人员处理,提高生产的安全性。 2软件设计 2.1系统登录界面 登录界面添加水厂地理位置图像,界面显示整个供水管线的分布。界面左上部分设置“系统菜单”按钮,单击选择下拉项中的“登录”,输入密码进入水厂监控系统。登录界面上设置的矩形框分别代表水源地基站、中心水厂及3个分水厂。单击矩形框进入对应监控界面,如要进入中心水厂监控界面,单击画面中的“中心水厂”矩形框跳转到中心水厂监控界面。矩形框中的蓝色部分高度表示各水池水位情况。 2.2水源地监控 水源地7口机井负责将地下深层水抽取输送至水源地清水池,泵房内3台30kW的变频泵(1台备用泵)从清水池内抽水加压后输送到19km处的中心水厂。主控室值班人员远程监控水源地基站运行状态,负责7口机井的开启/停止、变频泵频率的设定,维持清水池水位处于安全区间。清水池水位的安全区间为1.5m~3.5m,当水位值高于3.5m或者低于1.5m时,值班员停止或启动部分机井,以减少或增加进入水池的流量;同时通过改变变频泵的频率来增加或减小出池流量,维持清水池水位值恢复至安全区间。夏季用水高峰期7口机井24h常开,用水淡季只需开启部分机井。冬季水源地清水池和泵房不需要工作,打开旁路电动阀,关闭主线电动阀,源水从机井抽取通过旁支管道直接送至中心水厂。水源地监控界面上方设置“去井群”按钮,单击进入井群监控界面,如图3所示。界面上显示7口机井泵组电流、电压,水井水位及管道压力等参数。监控人员通过对每口机井的“开启”、“关闭”按钮远程控制机井的启停。使用STEP7MicroWIN编程软件编写PLC程序。图4为1号井PLC与STC-201数据采集程序中的部分梯形图,完成读取从站保持寄存器的数据功能。建议每一个读写功能(即MBUS_MSG)都用上一个MBUS_MSG指令的Done完成位来激活,以保证所有读写请求必须使用脉冲触发。RW位读写操作,0表示读,1表示写。注意:开关量输出和保持寄存器支持读和写功能;开关量输入和模拟量输入只支持读功能。Count通讯的数据个数,Modbus主站可读/写的最大数据量为120个字(是指每一个MBUS_MSG指令)。DazaPra为数据指针,如果是读指令,读回的数据放到这个数据区中;如果是写指令,要写出的数据放到这个数据区中。 2.3中心水厂监控 源水进入中心水厂处理后经管道进入2个1000m3的清水池,泵房中的3台变频泵(其中2号变频泵为备用工作泵)负责将清水池中的水加压供给3个分水厂。主控室值班人员主要负责监控2个清水池水位,变频泵的启停状态、工作电流和分水厂管道流量计的数值等。清水池4m深,监控系统在水位高于3.5m或低于1.5m时报警,值班人员接到报警提示后,手动改变中心水厂变频泵频率,增大或减小自来水出厂流量。同时改变水源地变频泵频率,改变进厂源水流量,使中心水厂清水池水位恢复到安全区间范围。监控界面上显示当前清水池液位值、泵组电流、电压值等参数,并在“历史曲线”中实时显示数据动态曲线[5]。 2.4分水厂监控 自来水从中心水厂出厂分流供给3个分水厂,如图5所示。每个分水厂设置有2个1000m3的清水池。值班人员远程监控各分水厂水池水位,通过控制中心水厂出水量和分水厂电磁阀的启停状态,控制水池水位处于安全区间。 3结语 本文根据组态软件KingView开发周期短、系统配置灵活及可靠易操作等优点,开发了莫索湾水厂自动监控系统上位机软件。监控界面简洁,清晰。运行结果表明,有效地降低了工作人员劳动强度,提高了水厂供水的可靠性和经济效益。 作者:马强 李江全 李彬 单位:石河子大学 软件设计毕业论文:机车显示器软件设计论文 1架构设计 该软件采用程序与协议无关的设计思想,将整个软件分割成界面、界面数据接口、数据中间处理模块、通信接口几部分(如图2),减少程序对协议依赖性和相关性。界面程序部分主要完成界面的绘制和图形显示。界面数据接口为需要实时更新和变化的数据变量和数据结构,并与界面上的各种控件相关联,从而实现界面的动态变化和显示。数据处理模块负责完成与各种通信接口的数据交换和处理。通信接口传送的数据为从各种通信方式(MVB、Lonworks、RS485、CAN等)传递过来的原始数据,该数据的传递方式与内容和协议保持一致。上述分层的设计思想,使显示器应用程序与传输协议相分离,不会因为协议的变动而牵涉到界面显示部分程序的修改,从而软件架构更加清晰,也方便后期的维护,增强了软件的可重用性和可移植性。 2软件功能模块 DDU作为司乘人员与机车的人机接口,应全面实时为司乘人员提供必要的信息和更多的帮助来指导司机操作;同时也提供必须的测试诊断信息,有利于司乘人员对机车进行必要的测试诊断,所以在软件设计时,目录结构必须清晰明了,界面设计更加人性化,更加直观。下面从功能模块、界面设计、重要功能模块几个方面介绍该软件。 2.1功能模块 该软件的功能模块主要包括主要数据、维护与诊断、机车设置等(功能模块结构如图3)。主要数据包括机车的一些实时的运行状态信息,如网络模块工作状态、辅助系统状态、主电路状态、手动切除信息、列车状态信息、牵引系统信息、WTD状态数据等;维护诊断模块主要包括轮径设置与校正、实时监测数据(I/O状态数据)、版本信息、系统时间、故障信息、故障处理信息等;机车设置主要包括机车长度设置、低恒速设置、车顶隔离开关设置、2/3功率设置、内燃机控制设置、车次设置等。 2.2界面设计 界面是直观展示机车信息的平台,友好清晰、更加人性化的界面显示方式将对司乘人员提供更多的指导和帮助。界面以黑色为主要背景,本着直观、形象、醒目的原则进行设计,采用图标、数字、控件、图形相结合的显示方式。譬如,在DDUA的主界面上显示相关内容:①利用大小为52×58像素的不同颜色的图标醒目直观地提示机车所处区域的信息(交流区、直流区、分相区)、空转、撒砂、停放制动、故障等级等信息;②通过柱状图动态显示当前编组机车的牵引制动力之和与弓网电压、电流以及本机车的各个电机所发挥的实际牵引/制动力;③通过仪表控件和加速度控件显示机车的当前速度和加速度,并且在低恒速工况下,仪表盘的刻度会随之改变,并同时显示当前低恒速下机车的实际速度和设定速度,使之更加人性化;④在界面底部,实时显示编组机车所发生的最新故障,并用不同底色标识不同等级的故障,严重故障用红色,中等故障用白色,一般故障用白色,在有钥匙信号的条件下,司机也可通过按“ACK“键进行故障的确认。DDUA主界面示意图如图4。在DDUB主界面中,利用控件显示编组中各个机车的当前状况,包括受电弓状态、钥匙信息、当前工况(2/3功率、正常模式、低恒速度)、机车编号、当前发生故障项目缩写等,同时可以通过选择查看具体某台机车所发生的某条故障信息。故障信息显示在界图2软件架构设计面底部的故障信息显示栏,通过控件显示,可以清晰地了解当前编组各台机车的运行状态。DDUB主界面示意图如图5。 2.3重要功能 与国内的其他机车显示器软件相比,该软件增加较多新功能,如编组节点反向、手动切除、手动覆盖、内燃机车控制、主控制校正等。下面重点介绍编组节点反向、内燃机车控制和显示器数据同步功能。编组节点反向功能。节点反向处理逻辑如图6。即在重联编组中,当主控机车为实际编组中最后一台机车时,则需要将整个编组的所有与重联相关的信息进行反向显示(主要包括机车重联编组的状态信息,如故障信息、运行条件信息等),并且当主控车节点变化时(包括编组数量变化与主控车位置变化),首先对先前获取的数据缓冲进行清零操作,再根据当前处理后的节点信息获取数据。内燃机车控制功能。该技术为国内首次应用。通过与内燃机车最邻近的电力机车完成对内燃机车的控制。首先在显示器上完成内燃机车设置,根据当前的实际情况设置内燃机车类型和数量,内燃机车设置界面如图7,在内燃机车设置有效后,根据当前的机车运行工况和各个内燃机车牵引制动特征曲线完成对内燃机车的牵引制动力的计算,并在主界面显示内燃机车相关信息,内电重联主界面如图8所示。显示器数据同步功能。南非机车为单司机室结构,2个DDU设备位于司机控制台正中间(分别命名为DDUA、DDUB),由于2个显示器在网络中所处地位等同,任一显示器都可进行数据设置,而当2个显示器数据不一致时,网络则无法判断从哪个显示器获取数据,此时则需要将2个显示器发送的数据进行同步,保证2个显示器对网络系统发送的数据保持一致。同时由于在其中一个显示器中操作而引起显示器界面发生变化,则需要通知另一显示器,使得另一显示器显示界面发生同样的改变,此时需要对另一显示器发送同步显示数据。例如故障确认,当在DDUA显示器中进行确认,故障显示发生改变后,则需通知DDUB显示器该故障的显示也发生改变。显示器数据同步数据通信流程如图9所示。 3结语 目前南非双流制电力机车有40多台完成无故障考核,已经被南非业主签收并投入商业运行,截至2014图9数据同步流程图年12月已累计运行约61万km。显示器应用软件已在现场完成了各项功能性测试,通过2期共半年的客户验证测试与调试,运行状况良好;该软件架构设计与国内机车相比有明显改进,同时目录结构层次更加清晰,具有友好美观的人机交互界面,受到客户的一致好评。 作者:饶天贵 李宇锋 谭军祥 李锐 单位:株洲南车时代电气股份有限公司 软件设计毕业论文:风门控制系统软件设计论文 (1)控制要求 系统上电后,风门处于关闭状态,系统周期检测传感器信号,人车运动过程中会触发微波传感器输出信号,系统则根据传感器信号执行开关风门和风门互锁。人车接近风门时,两侧风门的微波传感器检测到有效运动速度信号,首先进行信号竞争,根据竞争结果开启某一风门。2个风门入口信号4选1采取竞争方法进行选择,即微波移动传感器输出信号A1、A4、B1、B4处于竞争状态,一个检测周期内,只有一个信号有效。2个风门各2个方向。 (2)控制策略 控制系统风门互锁的控制要求并不复杂,关键是有效判断风门区域人员车辆的状态,并根据状态进行开闭风门。人员在巷道内行进过程是随意的,系统需要根据人员在微波传感器检测区域内的最终状态,对人员行进完成状态估计。如图3所示,根据人员的位置和传感器有效信号可以把人员行进的状态和风门控制策略分成9种,如表1所示。风门控制策略是控制系统的优秀,策略制定的优劣直接影响着风门控制的可靠性。表1中根据人员行进的最终位置分为不同的状态估计,结合定时器对人员状态进行状态估计和制定控制策略。 (3)实现方法 有限状态机(FSM)理论是本风门自动控制系统状态转换和控制策略的理论基础。FSM包含有限的状态,但在任一给定时刻必须而且只能处于其中的一个状态,系统的状态变化受事件的驱动,事件是系统的活动或外部输入信号,它受当前状态约束。因此,研究有限状态机的关键就是在其状态空间中找到状态转换的轨迹,这要求在每个状态下全面分析驱动状态转换的事件(包括系统的活动和输入信号)和转换的目的地(即转换后的状态)。每个状态都有其特定的输出(系统的各项功能和性能指标),即系统状态转换伴随着系统的性能指标随时间的变化。风门自动控制系统的动态特性就是通过状态转换表现出来,巷道风门检测区域内人员行进过程中的每个有效位置都相当于一个状态,在任何时刻风门只能处于一个工况状态,工况间的转换受传感器信号即事件的驱动。当传感器信号满足进入某一工况的条件时,风门立即进入该工况下运行,一旦外部事件不受该工况下条件的约束时,风门立即离开该工况寻找另一个工况。每个风门区域可以作为一个对象,该对象有微波传感器和定时器属性,属性取值为开或关。2个操作开门和关门。根据人车通行过程和风门对象属性值的不同组合,可以把工作流程划分为5个状态:初始态,状态1,状态2,状态3,状态4。用统一建模语言中的状态机视图表达,如图4所示。图4风门状态转移示意图该视图中对不同区域设置不同传感器配合定时器对人车运动状态进行分类。从初始状态开始,当人车运动速度满足最低传感器1阈值接近区域入口时,风门开启,进入状态1,此时开启定时器1;若在定时时间到后区域检测不到信号则判断为人车退出风门区域,返回初始状态;若传感器2信号有效则进入状态2,同时开启定时器2,此时判断人车进入风门,人车的行走不会影响状态的改变,直到传感器3信号有效。状态2和状态3的人员已经进入风门,系统处于等待人车通过风门区域。传感器4有效时进入状态4,此时人车前端已经通过风门,系统等待其他部分通过风门区域。此时如果传感器没有信号则进行短暂延时后关闭风门。下一步就是根据状态机视图为PLC编写梯形图程序了。程序中使用了置位指令SET和复位指令RSET进行状态的切换,有些型号的PLC没有提供置位和复位指令,但都有实现置位和复位指令功能的变通方法,可以根据常开常闭寄存器切换,因此利用该状态机视图编程序具有很好的通用性。 (4)结语 风门自动控制系统采用了最小PLC系统,利用微波传感器信号对人车进行区域状态的信号检测,借助于FSM的分析与设计理论,对人车行进状态进行状态估计和分类,用状态机视图描述风门控制系统的静态结构和动态行为,既提高了风门控制系统的自动化水平,也改善了风门控制系统的可靠性。 作者:武超 赵颖 刘瑞国 单位:山东科技大学 山东省泰安市泰安二中 软件设计毕业论文:定速巡航控制系统软件设计论文 1车速的采集 车速传感器可以发出一定占空比的方波信号,设计采用单片机的脉冲模块来捕捉可以用来测量信号的周期。车速采集的程序流程如图2所示。步进电机的转动不但代表汽车的行驶速度,还代表节气门的开度,每转动一定角度就相当于节气门的开度。因此,当输入的实际车速A等于目标车速B时,步进电机将不转动;当输入的实际车速A大于目标车速B时,步进电机会反转,减小节气门开度,从而使实际车速降低至目标车速;当输入的实际车速A小于目标车速B时,步进电机会正转,加大节气门开度,使实际车速升高至目标车速,汽车进入定速巡航控制。 2软件可靠性措施 为了提高软件系统的稳定性和可靠性,采取以下措施:(1)封锁。实际系统中最强的干扰来自自身,如被控的负载电机的通断、状态的变化等,在设计软件时应适当采取措施避开这些干扰。如:当系统要断开或接通大功率负载时应暂停数据采集,等到干扰过去后再继续进行;在适当的地方封锁一些中断源;几个通道互相封锁。这些都是避免或减少干扰的有效方法。(2)程序的失控保护措施。在控制系统中,一般情况下干扰都不会造成计算机系统硬件损坏,但会对软件的运行环境造成不良影响。表现在:数据码和指令码的一些位受到干扰而出现跳变,使程序出现错误,最典型的是程序计数器发生跳变,可能把数据当作指令码。这种程序盲目执行的结果,一方面造成RAM存储器的数据破坏,另一方面可能会进入死循环,使整个系统失效。因此,应采取有效措施避免程序失控。 3Proteus仿真验证 3.1定速巡航控制系统总体仿真电路设计 设计中定速巡航控制系统的主要参数是车速值及节气门开度,因为进行实物测试有设备要求,设备比较复杂,而且测试结果不够直观,所以设计最终结果通过Proteus仿真来实现。仿真电路如图3所示。Proteus软件的元件库中拥有AT89C52单片机、ULN2003驱动芯片、步进电机等元件,可满足设计研究仿真需要。Proteus软件中的车速采集信号可通过改变脉冲而改变车速,电动机的转速可直观地显示出来,还可体现节气门开度的大小。 3.2试验结果与分析 在Proteus仿真平台上分别对4种情况进行仿真,即实际车速A等于目标车速B、实际车速A大于目标车速B、实际车速A小于目标车速B及实际车速大于120km/h、小于40km/h,仿真结果分别如图4~7所示。从图4~7可看出:当输入的实际车速A等于目标车速B时,步进电机不转动;当实际车速A大于目标车速B时,步进电动机反转,节气门开度减小;当实际车速A小于目标车速B时,步进电动机正转,节气门开度加大;当实际车速A超过120km/h、低于40km/h(即脉冲频率低于100Hz、高于999Hz)时,巡航控制系统会自动退出,步进电机不转动。表明所设计的软件能实现简单的巡航控制系统指令,满足预定要求。 4结语 该文使用AT89C52单片机作为微处理器,通过车速传感器采集实际车速信号,与预先设定的速度进行对比,运用PID控制方法,调节节气门的开度,从而达到设定的车速,使汽车可以恒速行驶;并对所设计的定速巡航控制系统的硬件电路及软件进行了仿真试验,以保证系统设计的可行性与稳定性。 作者:黄宝山 包凡彪 单位:北京理工大学
铁路信号论文:铁路信号系统中无线通信技术论文 1铁路信号系统简介 由于普通的计算机控制系统安全性差,无法对外部输入信息的准确性进行判断。当系统产生故障时,无法保证系统安全的能力,这些因素都限制了计算机控制系统的应用。当前,我国干线铁路上使用的计算机连锁系统主要为国外铁路信号公司的容错计算机控制系统,成本较高。所以,我国铁路科研院逐渐将安全、铁路信号控制系统作为主要的研究工作来开展。 2铁路信号系统无线通信的基本要求 2.1通信结构 铁路信号系统远程控制技术在保证铁路信号系统安全运行方面具有重要意义。相较于继电连锁系统来说,计算机连锁系统的综合性能更好。所以,车站连锁系统也逐渐从继电装置专变成了计算机系统。事实上,计算机连锁系统是一个满足安全、故障信号的连锁逻辑运算系统。而逻辑上,可以将运算系统分为监控层、控制设备层和关联系统三个模块。其中关联系统主要包括调度集中、联锁机、模拟屏、调度监控、复显等内容;监控层主要是指计算机联锁系统对调度机车信号和站场状态进行监测和控制的设备;控制设备层主要控制电源屏无线通信、I/O、PLC和电源屏的无线通信、I/O的通信。 2.2通信设计 2.2.1控制设备之间的无线通信 控制设备主要是用来对现场的多个I/O设备进行控制,常规的方法将多路器布置在现场,然后将输入/输出模块和端子排连接,并利用现场总线技术,在工业现场放置I/O模块。所有的现场子站都可以利用一根电缆连接起来,从而把所有的现场信号简单方便的传送到控制室的监控设备上。 2.2.2控制设备和监控站的通信 监控站通信主要传递安全信息数据,利用PLC和联锁机之间的串口和监控站连接实现信息的传递。因而PLC和联锁机之间使用CCM传输协议进行传输。为了屏蔽外界的干扰,提升数据的准确性,将读取的PLC数据作为有效数据,向联锁程序提交。此外,该通信程序还可监督PLC和联锁机运行状态。由于每次通信时,联锁机都会对PLC的约定内部寄存器进行检查,此寄存器只可以利用联锁机置位PLC进行复位。在检查的过程中,如果PLC置位时间不对,就表示PLC工作异常。同理,如果PLC发现联锁机置位不按时,证明连锁机的也不能正常工作,为了确保系统安全运行,会立即发出报警信息,并会进行安全处理。 2.3关联系统之间通信技术 关联系统主要是计算机之间利用互联网进行通信,可以利用RS-485和RS-232达到通信目的。而局域网中的通信可以利用Socket的接口实现,局域网中电脑可以通过拨号的方式和互联网机械通信,也可以连入专网进行通信。 3无线通信技术的特点 目前,无线通信技术主要有433Hz频段、2.4Hz频段、蓝牙、红外等。在高速行驶高速铁路上,如果距离小可以使用这些无线技术。但是如果距离很远的时候,无线通信的距离也就相对较远,利用无线通信可以避免使用中继设备。铁路信号系统作为指挥铁路运行的系统,在运行的过程中,可以利用信标和全球定位系统来保证铁路的位置和速度。车站在收到设备信息后,会经过信息发送到执行控制计算机中。在铁路信号系统中,无线通信技术主要有以下特点:(1)可以对铁路的运行情况进行更加稳定的控制,不仅可以防止列车运行情况下速度过快或者多次发动,并且可以有效地节省资源。(2)在一些关键的控制系统中,列车按照操作状态和自身情况进行调节,利用计算机对列车进行辅助调整,进而提高铁路信号系统的管理水平;(3)省去地面上的信号设备,降低了信号系统设备的维护资金;(4)无线信号适应能力强,可以提高列车的行进速度,可以对系统中的相关参数进行远程调节。不过,在使用无线通信技术时,铁路信号系统中也有一些问题存在,例如一些设备的成本较高、高速铁路列车的运行速度和电码传送速率不符合。 4无线通信技术在铁路信号系统中的应用 4.1集中调度中的应用 在集中调度系统中,调度中心科员按照车站的区段闭塞情况和法线占用情况了解列车的运行,并根据收集到的信息对进路进行排列。但是,使用无线通信技术可以使控制系统详细了解列车的运行速度和位置,并根据沿线信号系统的基本情况,向列车传递控制信息,确保列车稳定、安全、快速地运行。通过利用无线通信技术,可实现控制中心和列车之间的双线数据传输,为列车的运行提供了便利,达到自动指挥的目的。 4.2微机联锁中的应用 在微机联锁中应用无线技术,可以将信号机的闭锁状态、道岔情况等发送至主控中心,并使用道旁接口单元对主控中心传达的控制命令进行接收,达到控制信号机动作和道岔的目的。此外,道旁接口单元可以使用无线信道和控制中心取得联系,然后利用电缆和现场设备进行连接,达到控制、检测辅助子系统的目的。当前,无线通信技术在微机联锁中的应用需要增加运营成本,并且一些比较大的车站对无线信号干扰比较大,还没有得到广泛的推广和应用,不过在微机联锁中应用无线技术的前景是非常不错的。 4.3无线通信技术在中继器中的应用 在铁路运行过程中,想要实现每一个铁路都设置通信基站难度是比较大的。这样设置不仅会导致设备投资增加,并且会使无线通信铁路信号系统丧失意义。而利用中继器,基站可以使用中继器进行射频信号的发送和接收,进而实现基站同时,管理线路、车辆以及基站区域范围中的站区。 4.4使平交道口的通过率提升 通过在铁路信号系统中使用无线通信技术,主控中心可以根据时间间隔对道口的运行情况机械能查询,并将查询到的信息及时向接近道口的列车反馈。此外,主控中心在接收到列车速度信息和列车位置信息时,可以对列车从道口通过后的时间进行计算,并且可以按照具体情况对累成运行路线和允许最大速度进行参考。保证了列车从平交道口经过时候的安全性,提升了道口的通过率。 作者:李克定 单位:中交机电工程局有限公司 铁路信号论文:铁路信号机检修课程改革论文 1研究目的 1.1为铁路输送合格的电务工作人员 黑龙江交通职业技术学院是一所面向铁路,为铁路运输系统各个技术部门提供专业技术人员的高等职业院校,培养的毕业生也主要是面向全国18个铁路局(公司)的各个技术领域,铁道通信信号专业作为学院的特色专业,主要为铁路运输系统电务维护部门培养信号工作人员。进行教学改革的目的就是为了使学生能够适应铁路运输电务维护部门的工作要求,让学生在毕业时具备一定是专业技术能力,培养学生严谨的工作作风,能够使学生在短期内适应铁路运输电务维护部门的工作要求和工作氛围。 1.2激发学生的学习兴趣 教师教学的目的是让学生学习一定的文化知识,锻炼学生的专业技能,培养学生的职业素养和综合素质。教师本身具备的专业素质能否全部或者大部分传授给学生,学生是否愿意并且真正学习到教师教授的所有知识,这是完全不相关的两个方面,但是教学的目的是希望学生能够将教师所教转化为自己所有,那么着两者之间就又是相互矛盾的了。传统的教学方法已经完全不能适应现在的高职学生,那么如何将学生从发呆、玩手机或者睡觉之中解脱出来,去踏实的学习教师所讲就是每一名专业教师必须去研究探索的问题。教学改革的最初目的也应该在此,就是改变传统的呆板的教学方法,用一种更容易让学生接受并且的喜爱的方式去教学。当学生们心甘情愿的放下手机、不再对老师讲的内容昏昏欲睡,那么教学改革的目的应该就基本达到了。当学生能够充满激情的去学习每一节课教师所教,教师和学生之间达到了一定的和谐程度,那么教师就不用再为了组织课堂教学而发愁了。 1.3提升教师自身的职业素质。 牛顿第三定律告诉我们:力的作用是相互的。笔者认为这一定律同样适用于情感交流。如果一个学生喜爱一名教师,那么他对这名教师所讲的课程也会感兴趣,反之,如果一名教师没有得到学生的肯定,那么他的教学效果也应该不甚乐观。在高等职业教育高度发展的今天,一名教师的教学改革水平也是衡量一名教师职业能力的重要依据。作为高等职业教育的教学工作者,我们不仅应该具备坚实的专业能力,如何将自己的知识能力传授给学生也是不容忽视的,所以,教学改革不仅仅是为铁路输送人才,也不仅仅是为了学生,更是为了教师自身。 2研究内容 本次教学改革主要运用了理论联系实际的科学方法。在上一学年,笔者有幸参加了一次戴世宏教授的关于高等职业教育教学改革的讲座,在讲座中,戴教授系统的介绍了教学改革、课程改革的意义与方法,使笔者收获颇丰。为这一年的教学改革工作提供了理论依据。在实践的过程中不断学习和思考,用理论指导实践,用实践效果验证理论,使笔者教学改革水平有了很大的提高。 2.1课程标准的确定。 课程标准简单来说是一门的课程的大纲,在课程标准中应确立本门课程的教学内容与教学目标、教学方式与教学方法、考核方式与考核标准。传统的教学方法为讲授法,教学目标以记忆性内容为主,考核方式比较单一。如要进行课程改革,改革的优秀是改变教学方法,那么教学手段就需要革新,教学目标就要从传统的知识目标变为能力技能目标,考核方式也要向多元化发展。 2.2课程的整体设计。 在本轮教学改革中,将教材内容进行了更加系统详细的整合,形成“一个目标,两条主线”的教学线索。一个目标:是指本门课程的教学目标,本次教学改革主要突出能力目标的培养,最终的能力目标就是能够对信号机进行维护和简单的故障处理。这一目标其实还包括了信号机的识别等相关的简单能力目标,这是说在单元课程教学过程中的小目标都是为了这一个最终目标的服务的。两条主线:一条是指信号机的识别与维护,另一条则是指信号机的设置。前者侧重于技能的培养,后者则侧重于分析问题解决问题能力的培养。 2.3单元课程设计。 一门课程包含数量不等的学时和不同的教学内容,将整门课程按照教学内容或认知结构的不同分成多个教学单元,将每个教学单元进行合理的设计,按照教学内容的不同确定每个教学单元的教学目标、教学手段、教学方法。教学目标的确定重点考虑学生能力目标的培养,通过教学和练习能够让学生练就某种专业技能,这是高等职业教育教学的首要目的。根据教学内容的不同确定不同的教学手段,尽可能贴近铁路电务工作实际,如果有信号机设备,尽可能利用实景教学,若没有实际设备则尽可能使用图片或多媒体教学方式,让学生能够在直观上了解自己所学。高等职业教育教学改革主要是教学方法的改革,在教学中应以学生为中心,以项目为载体,改变传统的以教师为中心,以内容为载体的讲授教学方法,采用“教、学、做”一体化的方式,使用任务驱动、头脑风暴等先进教学方法,提高学生的学习兴趣,促进学生发挥主观能动性,主动去学习和练习,掌握专业知识的同时,锻炼专业技能。 2.4考核方法的改革。 传统的课程考核方式就是“一纸定江山”,学生在考试前一周甚至更短的时间突击背题,就可以通过考试甚至获取较高的分数,通过期末考试试卷决定一门课程的成绩,这是极不客观公正的考核方式,在课程改革中如果不改革考核方式,那么过程的改革将失去意义。针对《信号机检修》课程,制定如下考核方法:课程考核包括过程考核和期末考核,学生成绩由学习过程成绩、实作考核成绩和记忆性考核成绩组成。过程考核包括教师教学过程监测考核和分析问题解决问题能力考核两部分。教学过程监测占比较少量的成绩,由教师根据学生课堂表现和课后作业成绩综合给出,大约为总成绩的10%左右。分析问题解决问题能力考核是在期中进行,考核方式是一张试卷,但是试卷内容不包括记忆内容考核,均为主观题目,题目内容包括信号机的设置等内容,题目没有统一答案,符合信号机设置原则均可获得相应分数,此项考核约占总成绩的10%左右。期末考核包括实践技能考核和记忆能力考核。其中,记忆能力考核为机考,事先将已经做好的题库写入计算机,学生在考试时直接进行机考即可,考试完毕即可知晓自己的分数,这样的考核方式既不需要教师阅卷,又增加了公平性,基本不会出现徇私舞弊的情况,此项内容成绩约占总成绩的40%左右。高等职业教育教学的目的是培养高端技能型人才,那么教学改革的目的则是要培养学生的专业技能,那么作为考核学生学习情况的期末考试就要包括专业实践技能考核,本门课程名为《信号机检修》,那么学生经过一个学期的学习就要能够对信号机进行检修,期末考核的实践技能考核部分就要考核学生对信号机的点灯参数进行测试,对信号机的故障进行处理,教师根据学生是否按照铁路电务维修标准操作进行评分,此过程要全程录像,以达到公平公正的目的。此项内容成绩约占总成绩的40%左右。考核方式的改革配合教学方法的改革,形成一条线,使得教学改革不会虎头蛇尾。 3结论 此次课程改革是自开始进行本门课程的教学以来最深入彻底的一次教学改革,跟以往喊口号式的改革不同,是真正将学到过的理论纳入到教学实践当中,虽然只是系级的课程改革课题,但是从教师自身的感觉来说,教学过程是令人享受的,教学效果是令人欣慰的,在进行课程教学的总结时,感觉自己是有发言权的,不再像以前的教学总结,不知道从哪些方面入手。这也从另一个方面证明了实践是检验真理的唯一标准。本次研究的结果表明,课程改革的确能够提高教师的教学水平,同时能够改善目前全国大学生客观存在的一些不良的课堂状态,对教师自身职业素养的自信培养有很大益处,还能让学生从手机和发呆中解脱出来,真正学到一些技能,真正提高自身的各种能力,为以后在工作中的良好表现打下坚实的基础。另外,一门课程的教学改革的成功与否并不重要,重要的是一个专业乃至一个学科体系的课程都能够充分激发学生的学习热情,这样,学校培养的毕业生才能够更加符合企业的要求。 作者:白玉娟 单位:黑龙江交通职业技术学院 铁路信号论文:铁路信号工程建设论文 1铁路信号工程施工质量控制要点分析 铁路信号工程施工质量控制是非常重要的,它影响着列车的运行安全性。在铁路信号工程施工的过程中,监管工程师要分清主次,抓住工程的重点,制定科学合理的质量控制方案,明确质量控制程序和检查工作。在必要的地方设置质量控制点,这样可以有效的进行防控工作,在安置的过程中要依据质量特征的不同性,以及危害程度的不同来确定控制点的位置。铁路信号工程施工流程是检验工程各个项目的重要阶段,高质量的铁路信号工程可以更好的保证列车的安全运行,避免不必要危害的发生,所以要秉着安全第一的原则,全方位的考虑可能影响安全的因素,提高施工的效率和质量。 2实现工程项目建设的目标要对人进行控制 工程项目的施工大多是人为操作的,所以铁路信号施工的进度控制,可以通过对施工组织者、指挥者的控制来实现,而铁路信号施工的质量控制,可以通过对实施者和操作者的控制来实现。为了有效避免人为的失误,保证工程的质量,施工方要积极调动施工者的主观能动性,增强施工者的责任感,此外还要加强对施工者的政治教育、职业道德教育,以及专业知识、技术的培训工作,以保证工程质量为目的,本着扬长避短的原则控制对施工者的使用。铁路信号的施工技术水平高且复杂,特别是电气集中、微机连锁等方面的工作,所以,应选择既有丰富经验又有实践技术的人员来完成,保证工程的可靠性,提高工程的效率。这样一来,就要在铁路信号施工前对施工人员进行安全操作的专业指导,重点培养操作者的技能,并通过考试的形式进行考察,针对不同人出现的不同问题一一指导,发现每个施工者最擅长的技术,科学合理的分配施工项目。 3工程施工方案主要控制施工方法 控制施工的方法简单来说就是,对铁路信号施工项目的技术方法、操作流程、检查手段、以及施工人员组织设计等方面进行控制。铁路信号工程的施工过程能否顺利,施工方案的制定是关键,如果施工方案不周全,就会影响施工的质量,拖延施工的进度,不能按时完成任务,进而会增加建设的投资。所以工程项目的负责人要制定健全的方案,根据实际情况,对施工技术、管理手段、操作流程、经济状况等方面进行系统的分析,尽可能的保证施工方案的合理性和可行性,完成目标的控制。例如,在站场旧设备换新的过程中,要考虑每一次设备更换阶段可能给列车带来的影响,在更换的过程中采用什么样的指挥方式,工作人员如何分配,发生意外怎么解决都要进行科学的分析。铁路信号是指挥列车正常行驶的神经中枢,所以在设备更换期,要选择熟悉这些设备的维修人员,以及精通专业技能的技术人员进行操作。 4如何提高铁路信号工程的质量 4.1重视对人员素质的控制 要想保证铁路信号施工的质量,首先对人员的素质控制很重要。施工团队如果整体素质好,经营作风正,工作经验丰富,协作能力强,那么施工的效果就会好,此外,施工人员的技术水平会直接影响工程的质量,特别是一些高难度的施工技术的操作。 4.2铁路信号工程的选材质量控制 随着科技的发展,一些高端的机械设备逐渐的被应用到工程建设中,现代化的机械设备在铁路信号施工中发挥着巨大的作用。工程机械化的实现需要机械设备的应用,所以在铁路信号工程的施工阶段,要重点考虑施工场地的条件、结构,以及设备的性能,这样才能有效的发挥机械的功能,从而提高工程的效率,获得更高的经济效益。要想保证施工的质量,就要对机械设备的型号、性能和操作方法进行控制。高质量的材料是保证施工质量的基础,所以在材料的选购时,要牢牢的掌握材料的质量、价格,选择好材料的供货商,用最少的资金采购最优质的材料。其次,把握好材料质量标准,在材料的选购时严格验收,用适当的方法检查材料的质量。最后,要加强对材料的运输与管理,制定完善的材料管理制度,避免材料损坏、变质的现象发生。 5处理好铁路信号质量控制和进度控制的关系 铁路信号质量控制和进度控制是工程施工项目的重点,二者之间相互制约又相互依存。如果一味的要求工程施工的速度,一定会影响施工的质量,在修补的过程中又会耽误很多时间,这样反而会影响工程的进度,所以,施工方要在保证施工质量的基础上提高施工的速度,提高列车的运行效率。 6结束语 总而言之,随着社会和科技的进步,对铁路信号施工的要求更加系统化和规范化,越来越多的高端机械设备运用到了工程建设中,这不仅提高了列车的运行速度,也提高了运行的安全性和可靠性。铁路信号是列车安全运行的重要依据,在建设的过程中,不仅要控制施工的进程,还要控制工程的质量,确保列车高效运行,从而提高经济效益。 作者:徐立军 单位:通号工程局集团有限公司天津分公司 铁路信号论文:铁路信号项目修建的质量管理研究论文 论文关键词:铁路信号;工程质量;控制 论文摘要:铁路信号是指挥行车的大脑和神经,因此铁路信号工程建设的质量至关重要。文章指出对人、材料、机械、方法和环境5大因素进行控制,是保证工程质量的关健。 铁路是国民经济的大动脉,而铁路信号是指挥铁路行车的大脑和神经。为了使这个大脑和神经安全、可靠、灵活、高效地为运输生产服务,必须在关系到影响上述功能形成的铁路信号工程的建设阶段把好工程质量关,这是铁路信号工程建设监理工作的一项重要内容,而严格地对“人、材料、机械、方法和环境”这影响工程质量的5大因素进行控制,就抓住了保证建设项目工程质量的关键。 1对人的控制 大家知道,从事建筑工程行业内的人,可以作为工程建设的决策者、组织者、指挥者,也可以是施工工序的实施者和操作者。所以,充分调动人的积极性,避免产生失误,是首要的问题。 为了避免人的失误,调动人的主观能动性,增强人的责任感和质量意识,达到以工作质量保工序质量、促工程质量的目的,除了加强政治思想教育、劳动纪律教育、职业道德教育,进行专业技术知识培训,健全岗位责任制,改善劳动条件,实行公平合理的奖励外,还需要根据工程项目的特点,从确保工程质量出发,本着量才使用,扬长避短的原则来控制对人的使用。人对质量的影响,主要有以下几个方面。 (1)领导者的素质。在对设计、施工承包单位进行资质认证和优选时,一定要考虑领导者素质。领导层的整体素质好,必然决策能力强,组织机构健全,管理制度完善,经营作风正派,技术措施得力,社会信誉高,实践经验丰富,善于协作配合。这样,就有利于合同执行,有利于确保质量、投资、进度三大目标的控制。 (2)人的理论、技术水平。人的理论技术水平直接影响工程质量水平,尤其是对技术复杂、难度大、工艺新的建筑安装工序的操作。铁路信号是技术含量较高的一个工种,尤其是电气集中、驼峰自动集中、区间自动闭塞、微机联锁等技术比较复杂,应选择既有丰富理论知识,又有实践经验的工程技术人员承担,以保证建设项目安全、可靠、顺利投产,还应选择有较高的施工工艺水平的技术工人,以保证工程的优良率。 (3)人的生理缺陷。在信号施工中,有高血压、心脏病的人,不能从事高柱信号机上的高空作业,视力、听力差的人不宜参与校正、测量和在运营车站上作业,否则,将影响工程质量,甚至引起安全事故。 (4)人的心理行为。人的劳动态度、注意力、情绪、责任心等在不同地点、不同时期也会有所变化。例如:某个人的某种需要未得到满足,或者受到批评处分,或者由于家庭关系不和睦,或者由于人际关系紧张,思想沉闷、心情抑郁,这种不稳定的情绪极易诱发质量、安全事故。所以,对某些需确保质量万无一失的关键工序和操作,一定要分析和掌握人的心理变化,做好人的思想工作,在合理的前提下为人解难,稳定人的情绪。 (5)人的错误行为。人的错误行为是指人在工作场地或工作中产生的错听、错视、误判断、误动作等。例如在信号过渡及新旧设备倒接过程中,线头的错焊、仪表的错视,以及对使用中设备的误动都极易发生行车事故。所以更应加强人的责任心,尤其在容易引发行车事故的工作环节应配备确认、监督人员,以防由于一个人的失误造成行车或设备事故。 (6)人的违章违纪。人的违章违纪行为有以下各种表现:粗心大意、漫不经心、注意力不集中,不懂装懂、不履行安全措施,安全检查不认真、随意乱放工具材料,不按规定使用防护用品,碰运气、图省事、玩忽职守,有意违章,只顾自己、不顾他人等,对这些行为必须严加教育,及时制止,否则,将造成难以估量的损失。 2对材料、构配件的质量控制 材料是工程施工必需的物质条件,材料质量不符合标准,工程质量便无从谈起。 (1)掌握材料信息,优选供货厂家。要掌握材料质量、价格、供货能力等信息,选择好供货厂家,以获得质优价廉的材料资源,从而为保证工程质量、降低工程造价奠定物质基础。为此,主要材料、设备及构配件在订货前,必须要求承包单位申报,经论证同意后,方可订货。 (2)加强对材料的运输、仓储、保管工作。健全材料保管制度,避免材料损失、损坏、变质。 (3)确定材料质量标准,加强材料检查验收,严把材料质量关。材料质量标准是用以衡量材料质量的尺度,也是作为验收的依据。工程所用的主要材料,必须具备正式的出厂合格证与材质化验单,如不具备或对检验证明有怀疑时,应补作检验。 (4)运用适当的方法进行材料质量的检验。材料质量检验方法有书面检验、外观检验、理化检验和无损检验4种。书面检验是通过对提供的材料保证资料、试验报告等进行审核,取得认可方能使用。外观检验是对材料从品种、规格、标志、外型尺寸等进行直观检查,看其有无质量问题。理化检验是借助试验设备和仪表仪器,对材料样品的化学成分、机械性能、电气特性等进行科学的鉴定。无损检验是在不破坏材料样品的前提下,利用超声波、X射线、表面探伤仪等进行检测。 3对方法的控制 所谓对方法的控制,是指工程项目建设周期内对所采取的技术方案、工艺流程、组织措施、检测手段、施工组织设计等的控制。 工程建设项目的三大目标(进度控制、质量控制、投资控制)能否顺利实现,关键在于施工方案的正确与否。施工方案如果欠妥,就会影响质量,拖延进度,增加投资。因此,在参与制定和审核施工方案时,必须从工程实际情况出发,从技术、组织、管理、工艺、操作、经济诸方面进行全面的分析,综合考虑,力求方案合理可行,顺利实现三大目标的控制。 4对施工机械设备选用的质量控制 施工机械设备在现代化的工程建设中发挥着重要的作用,它是实现施工机械化的重要物质基础。为此,在工程项目的施工阶段,必须考虑施工现场条件、结构形式、机械设备性能、施工工艺和方法、施工组织与管理,充分发挥机械设备的效能,力求获得较好的综合经济效益。从保证项目施工质量的角度出发,应着重从机械设备的选型、主要性能参数和使用操作要求等3个方面予以控制。超级秘书网 5对环境因素的控制 (1)影响工程项目质量的环境因素有:工程技术环境,如工程地质、水文、气象等;工程管理环境,如质量保证体系、质量管理制度等;劳动环境,如劳动组合、劳动工具、工作面等。 (2)环境因素对工程质量的影响具有复杂而多变的特点,往往前一道工序就是后一道工序的环境,前一分项分部工程也就是后一分项分部工程的环境。因此,根据工程特点和具体条件,应对影响质量的环境因素采取有效的措施严加控制。 (3)对环境因素的控制与施工方案和技术措施紧密相关。如在雨季和在运输繁忙的线路上打电缆过道时,不能采用大开挖方案,因为下雨后土质松软易坍塌,又因过往车辆频繁,产生震动易使路基坍塌,危及行车安全。 6工程案例 在审核6502旧站场进行电气集中设备的施工方案时,亦存在着旧的联锁设备逐步过渡到6502电气集中设备施工方案的问题。着重考虑了每一次过渡对行车运输影响的范围和时间,临时采用什么方式指挥行车,发生意外情况时的应急措施,施工总指挥及其余人员的分工,工具、材料以及通信器材的准备,施工程序步骤、工务人员配合等问题。车站信号联锁是指挥行车运输的神经中枢。因此,在施工过渡时,须配备熟悉既有设备的电务维修人员,精通业务技术的施工技术人员,有组织能力、经验丰富的指挥人员和熟练技术工人。 铁路信号论文:铁路信号工程建设论文 1更新高速铁路信号标准规范编制模式 为服务大规模高速铁路建设,借鉴欧洲铁路标准先规划标准体系再分别研究实施的先进模式,确定了系统方案及装备研究以标准先行为原则。依托先期建设的武广、郑西高速铁路系统的研发和实施,首先制定了涵盖研发、设计、测试、生产、施工、维护等各个环节的标准规范,形成一整套高速铁路信号系统技术标准体系,以此来指导系统研发、集成、工程建设及调试运营。 2铁路信号工程建设标准工作存在的主要问题 铁路信号是铁路运输的基础设施,是保障行车安全、提高运输效率和运营管理水平的重要装备。铁路信号技术的发展和铁路行业的发展密切相关,和科技进步紧密相连,铁路信号的发展水平是铁路现代化的重要标志。近年来,大规模、高标准铁路建设高潮是中国铁路信号发展的重要时期,CTCS-2级列车运行控制系统日趋成熟,CTCS-3级列车运行控制系统研发成功并推广应用,为高速铁路的发展提供了可靠的技术支撑,技术水平达到世界先进水平,铁路信号工程建设标准水平也有了长足的进步。与此同时,建设安全、质量与效率、效益并重的优质铁路网络,为国家深化改革各项举措的大局服务,给铁路信号建设标准制定工作提出了更高、更迫切的要求。面对这种形势,当前的铁路信号建设标准还无法完全涵盖和满足全部工程建设的需要,尚存在一些不足之处。 2.1技术标准体系不健全 随着“四纵四横”铁路客运专线干线及一批城际铁路的建成,我国物流业的迅猛发展,中国铁路总公司的货运组织改革,以及货车装备的更新,繁忙干线逐步实施客货分线运输是大势所趋。一批以货运为主的铁路通道和工业企业专用铁路已投入建设,如晋中南运煤通道、蒙西至华中铁路、工业园区及物流园区专用铁路等。而我国铁路目前建立起来的铁路信号工程建设标准体系还不够完善,例如,具备自动驾驶功能的城际铁路、开行万吨大列的重载铁路、快速货运专线铁路、工业企业专用铁路等标准研究,有的刚刚起步,有的虽几年前已开展研究,但尚未出台有针对性的信号标准规范;一部分高速铁路信号工程建设标准还是暂行或试行规范,有待修订完善;铁路信号子系统标准规范还不完善,如250km/h铁路、无砟轨道客运专线铁路设置区间信号机的标准,道口信号标准规范等,尚缺失相关内容。 2.2通用图编制不完善 通用图是贯彻铁路主要技术政策和中心任务的有力工具,是实施标准、规范的可靠手段。通用图在铁路勘察设计中发挥着重要作用,有利于加快设计速度、保障设计质量。同时,通用图也是系统维护维修的重要基础资料。目前,铁路信号通用图的设计及数量少,覆盖范围小,更新改进速度慢,不利于工程设计及运营维护管理。例如,2006年原铁道部文件要求“ZPW-2000A区间小轨道电路不再纳入闭塞控制,仅完成报警、表示功能并纳入微机监测”,但至今尚未修订后的通用图,这就造成工程设计做法不统一,不利于信号工程施工和信号设备的运营维护。 2.3科研成果转化为标准规范不及时 制定铁路信号标准规范先进成熟的模式,是先规划标准体系,再分别立项研究实施,同时对建设、运营维护过程中所暴露出的具有普遍性的问题进行攻关研究,制定解决方案,进而形成标准规范。但现实情况是,立项研究的多,形成标准规范的少,且时效性较差。例如,电弧灼伤钢轨及胶结绝缘节的问题曾在多条高铁线路出现,铁路行业主管部门立项进行了专题研究,取得一些研究成果和解决措施,但解决方案至今未纳入铁路信号相关标准规范。 2.4信号标准规范管理机制有待进一步改进 从现状来看,铁路信号标准规范的部门主要为国家铁路局和中国铁路总公司。中国铁路总公司内的建设管理归口单位、运营管理归口单位、科技管理归口单位、工程管理归口单位等,信号标准规范及技术文件数量多、更新快,但内容零散、协调统一性差。各个单位有时仅针对本部门的管理职责制定标准规范及技术要求,疏忽了涵盖工程设计、工程施工、运营及维护、产品设计及生产等领域的执行单位的可操作性,文件执行困难,效果不佳。因此,有必要改进信号标准规范制定和的管理机制。 3铁路信号工程建设标准工作的改进 3.1改进原则 为实现构建具有中国特色的先进、成熟、适用的铁路信号建设标准体系的总体目标,必须以国家有关法律法规为基本准绳,以铁路行业规定为基本依据,总结国内铁路建设积累的成功经验,积极借鉴国外先进建设标准体系及管理策略,紧密围绕我国铁路信号工程建设和技术创新工作的发展规划与现实需求,全力推进铁路信号工程建设标准体系创新研究。改进铁路信号建设标准编制工作,应该把握以下主要原则。(1)立足我国路情,以科学发展观为指导,使建设标准具有良好的可拓展性和可持续性。(2)始终坚持“先进、成熟、经济、适用、可靠”的既定技术方针,使建设标准全面适应不同等级、不同类别的铁路线路,全面促进运营管理方式现代化,全面改善维护管理手段人性化。(3)充分体现建设标准的先导作用、指导作用和促进作用,及时修订和完善铁路信号工程建设标准。 3.2改进内容 3.2.1构建健全的铁路信号工程建设标准体系 应针对客货共线铁路、客运专线、重载铁路、城际铁路、工业企业专用铁路等不同等级、不同类别的铁路工程,全面建立涵盖系统研发、工程设计、试验测试、装备生产、施工工艺、运营维护等各个环节的铁路信号工程建设标准体系。 3.2.2完善铁路信号通用图 将一些普遍性、通用性较强的铁路信号标准图定型化,提高工程设计的统一性,为运营维护创造有利条件。 3.2.3推动科研成果及时向标准规范转化 坚持系统引进与自主创新相结合,吸纳最新科技成果,加强基础科研工作,不断修订和完善标准体系,建立开放、科学、动态的管理机制,突出标准规范制定的针对性和时效性。 3.2.4改进铁路信号标准规范的管理机制 加强铁路信号标准规范的顶层设计,标准规范的制定及单位应形成协调联动机制,提高铁路信号标准规范制定的科学性、系统性、协调性,注重标准规范的可操作性和执行效果。 3.3当前应重点关注的问题 近些年来,铁路建设迎来了黄金期、高峰期,每年都有大批铁路项目立项、开工、竣工,铁路信号建设标准存在的问题逐渐显现,甚至存在与当前建设形势不匹配、不利于运营维护的问题,亟待解决。 3.3.1重载铁路、工业企业专用铁路建设设计规范 需尽快出台大秦、朔黄等重载铁路已运营多年,并积累了较丰富的运营维护经验及科学试验数据,一批新的重载铁路即将开工建设,如蒙西至华中铁路。因此,需要尽快编制出台重载铁路信号建设标准规范,以满足铁路建设领域的迫切需求。随着我国经济运行持续向好,工业企业园区、物流园区等专用铁路建设需求如雨后春笋般大量涌现,该类型铁路具有用途单一、线路短、标准低、需与国家铁路接轨等特点。企业修建铁路往往以经济效益为主要衡量标准,强调低投入、高产出。因此,现行国家铁路有关标准规范不太适应工业企业铁路需求,有必要研究出台针对工业企业铁路的行业标准。 3.3.2尽快形成具备自动驾驶功能的城际铁路信号标准体系 目前,国内各大城市群已规划了较为密集的城际铁路,如珠三角、长三角、中原城市群等,该类型铁路具有行驶速度高(一般为200km/h~250km/h)、车站密、运输组织灵活多样、具备自动驾驶功能等特点。但目前针对城际铁路的自动驾驶功能仅出台了较少的方案指导性文件,尚未形成一整套信号建设标准规范。大批城际铁路的开工建设,亟需建立城际铁路信号标准体系。 3.3.3制定信号系统综合布线标准 铁路信号系统内CTC中心系统、信号集中监测中心系统,大量集中设置各类高性能服务器,电源、数据布线量大。传统方式均为设备之间直连布线,主机房内布线杂乱,强、弱电线电缆隔离防护困难,存在电磁干扰安全隐患,系统维护、扩展困难,故障排除时间长,对运营干扰大。综合布线方式可使中心系统强、弱电线电缆隔离防护更安全,光电缆布置及径路更合理、更集约,从而消除电磁干扰安全隐患,提高系统的可扩展性和可维护性。因此,铁路信号建设标准需要引入综合布线理念,并制定配套的标准规范来解决此类问题。 3.3.4加大科研力度,积极探索新一代列控系统建设标准 通过多年的工程建设和对运营维护经验的总结,我国铁路信号列控系统已经形成CTCS-0,2,3序列框架,形成一定的技术储备。研究开发基于无线车-地安全信息传输、卫星导航安全定位、移动闭塞(或虚拟闭塞)等技术的新一代CTCS-4级列控系统,以及适用于速度160km/h及以下庞大路网的CTCS-1级列控系统的条件已经成熟,因此应加大科研力量投入,尽早开展相关标准规范体系的研究制定工作。 4结语 总结铁路信号建设标准制定的成功经验,创新铁路信号工程建设标准编制方法,是提高铁路信号工程建设质量和运营维护管理水平的重要举措。应从标准设计源头抓起,积极探索创新,既要做好铁路信号标准顶层设计,又要系统研究适应机械化、工厂化、信息化需求的配套工装、工艺标准,不断提高我国铁路信号工程建设标准水平。 作者:梁朝辉 单位:中国铁道科学研究院研究生部 铁路信号论文:新型铁路信号测试系统的特征论文 摘要:随着铁路技术的飞速发展,铁路信号系统越来越复杂,设备间和信号间的相关性越来越大,这使得实际中出现的故障呈现复杂化和多样化。为了更好的发现和诊断故障,保障铁路安全、高效运行,因此研究开发一种新型铁路信号测试系统是十分必要的。 关键词:铁路信号测试系统安全 引言 铁路信号系统,通常是由多种机电设备组成的复杂控制系统,对铁路运行的安全、高效、快捷起着重要作用。为了更好的发现和诊断故障,保障铁路安全、高效运行,因此研究开发一种新型铁路信号测试系统是十分必要的。信号设备是铁路运输的耳目,对行车安全关系很大。它分为信号、联锁设备和闭塞设备三类。为了保证设备质量,铁路信号设备所命名用的器材和配件,必须符合部颁标准。当变更设备结构时,须经铁道部批准。 一、对各类信号设备安全的共同要求 各种信号均须符合下列各项要求:①除与机车车辆发生直接相互作用的设备如车辆减速器、限界检查器等以外,信号设备的任何部门不得侵入现行国标GB146-59规定的建筑接近限界(包括曲线部分的加宽)。②所有信号设备的安装,均须符合批准的安装标准图和设计图的要求。③信号设备的联锁关系,必须与批准的联锁图表一致,并满足《铁路技术管理规程》的要求。④各种基础或支持物不应有影响强度的裂纹,安装稳固,其倾斜限度不得超过10mm。信号机柱应垂直安装,其倾斜限度不应超过36mm。⑤各种信号设备的机械部分和电气特性,都应符合规定的技术标准。⑥对设有加锁、加封的信号设备,均应加锁、加封或装设计数器。⑦铁路信号设备及其电路,应保护在发生故障时导向安全,以免出现危及行车安全的后果。⑧凡与交流电源引入、架空线(包括架空线电缆接入)及轨道电路等外线连接的信号设备,必须设置外部防护设施(雷电防护、安全地线等)。⑨在交流电力牵引区段的防护要求:a为了保证人身安全,信号设备外缘距接触网带电部分的距离不得少于2m;b距接触网带电部分5m范围内的金属结构如信号机构、梯子、安全栅网以及继电器箱箱体、转辙握柄等均须接地。c同一设备接地时,严禁既接向牵引轨条或扼流变压器中点,又接向专用地线。 二、对各类信号设备的具体安全要求 2.1对信号(装置或显示)的安全要求:①对信号的基本要求是显示明确,有足够的显示距离,当发生故障时能给出最大限制的显示,保证行车安全。②信号机(含表示器,下同)的显示方向,应使接近的列车或车列容易辩认信号显示,并不致被误认为邻线的信号机。信号机的显示,均应使其达到最远。曲线上的信号机,应使接近的列车能尽量不间断地看到它的显示。③各种信号机及表示器的显示距离,在正常情况下应符合下列规定:a.进站、通过、遮断、防护信号机,不得少于100m;b.出站、进路、预告、驼峰、驼峰辅助信号机,不得少于400m;c.调车、矮型出站、复示信号机,容许、引导信号机及各种表示器,不得少于200m;在地形、地物影响视线的地方,进站、通过、预告、遮断、防护信号机的显示距离,最少不得少于200m。④各种信号机开放后,均应按《铁路技术管理规程》规定的条件,在列车或车列运行的适当时期及时关闭,若恢复定位状态。⑤进站、出站、进路、通过和防护信号机的灯光熄灭、显示不明或显示不正确时,均应视为停车信号。⑥色灯信号机的机构及灯光配列形式,应符合规定的标准。以两个基本灯光组成一种信号显示时,应在一条垂直线上,并应有一定的间隔。由两个同色灯光组成的一种信号显示时,其颜色一致。⑦同一机柱上有几块臂板时,各臂板的显示方向应一致,动作角度互相偏差不得超过5°。在关闭状态时,主臂板和通过臂板应水平,上下误差均不得超过2°角。开放信号时,臂板开放角度为40~70°。2.2对联锁设备的安全要求:为保证站内的列车运行、调车作业安全,站内正线、到发线上的道岔,及联锁区范围内的道岔,均须与有关信号机联锁。区间内正线上的道岔,也必须与有关信号机或闭塞设备联锁。①各种联锁设备均须满足下列安全、要求:a.当进路上的道岔开通位置不正确、或敌对信号机未关闭时,防护该进路的信号机不能开放;信号机开放后,该进路上的有关道岔不能扳动,其敌对信号机不能开放。b.正线上的出站信号机未开放时,进站信号机不能开放为通过信号;主体信号机未开放时,其预告信号机不能开放;色灯复示信号机应保证不间断地检查主体信号机的开放条件。c.装有转换锁闭器、电动或电空转辙机的道岔,当第一连接杆处的尖轨与基本轨间有4mm及其以上间隙时,不能锁闭或开放信号机。②电气集中联锁设备还应保证下列要求:a.当机车车辆通过道岔时,该道岔不能转换。b.向有车占用的线路排列列车进路时,有关信号机不能开放。c.能监督道岔是否被挤,并能在挤岔的同时,使防护该进路的信号机自动关闭。d.在控制台上应能监督线路和道岔区段是否占用、进路的开通与锁闭状态,复示有关信号机的显示等。③电锁器联锁设备应保证:车站值班员能控制与监督接、发车进路的排列、信号机的开放与关闭等。 三、对闭塞设备的安全要求①区间内正线上的道岔必须与闭塞设备联锁 当区间道岔未开通正线时,两端站不得开放有关信号机。②当列车或后部补机需由区间返回原发车站时,自动闭塞或半自动闭塞应设钥匙路签。在钥匙路签未放入原设备以前,掺有钥匙路签的列车或后部补机占用的区间,不得解除闭塞,出站信号机不得开放。③自动闭塞设备应保证:当闭塞分区被占用或轨道电路失效时,防护该分区的信号机自动关闭;当进站及通过信号机红灯灭灯时,其前一个信号机应自动显示红灯;当闭塞设备中任何元件或部件发生故障时,不得出现信号的升级显示;在站内控制台上应有相应的区间情况的表示。④继电半自动闭塞设备应满足下列要求:①出站(或通过)信号机开放的条件是,单线区间在得到对方站的同意接车信号后,双线区间在得到对方站的列车到达信号后。②电锁器联锁的车站,操纵发车手柄(或按钮)后,电气集中联锁的车站,出站信号机开放后,均不能按正常办法取消闭塞。③列车从发车站进入区间后,出站信号机应自动关闭,并使双方站闭塞机处于闭塞状态,在列车到达接车站以前不能解除,有关出站信号机,不能开放。公务员之家 四、基于ARM9的通用铁路信号测试系统的研究 一种基于ARM9的通用铁路信号测试系统,用以帮助工作人员发现和分析诊断故障。整个系统分为两大部分,即基于单片机的前端采集部分和基于ARM9的主板部分,两部分之间通过双口RAM进行双机通信。前端采集部分选用SST公司的89E58RD单片机做主控制器,主要完成信号采集、数据存储等功能。主板部分采用三星公司ARM9系列的S3C2440A处理器作为优秀处理器,并采用Linux操作系统,实现对双口RAM数据读取、处理、显示、存储、传输和前端采集路数控制及存储数据二次处理分析等功能。系统设计实现了对通用铁路信号量的多路采集、处理显示、带时间信息的大容量数据存储、组成柔性多点测试网络和对存储数据简单二次分析处理等功能。本文在对系统采集量、功能要求、关键技术进行了分析基础上,给出了系统总体设计方案。对于基于单片机的前端采集部分,设计了采集板硬件电路,并给出了相应信号采集和存储等软件程序。对于ARM9主板部分,设计了主板硬件电路,在此基础上建立软件开发环境,移植Bootloader和Linux操作系统,然后设计了双口RAM驱动程序和相应应用程序,并进行基于QT的用户图形界面设计。本文实现了对两路牵引电流的测试、存储和对存储数据的片上二次处理分析,满足基本功能要求,证实了系统可行性。为了完善系统对测试信号的分析能力,本文又采用了基于最小二乘法的曲线拟合对系统存储的带时间信息的测试数据进行了后期处理分析,得出了测试信号的基本规律,完善了系统功能。最后对本文所研究内容进行了总结并指出系统的不足和改进方法。 铁路信号论文:铁路信号导通故障处理论文 论文摘要:铁路信号付列车运行安全和时间疏导起到重要保障作用,信停期间应从制定严密的施工方案和做好配合工作两方面来做好铁路信号施工方案的组织工作。对铁路信号导通中的故障处理进行分析,提出故障处理措施,该方法能达到缩短信停时间,优化施工组织的目的。 论文关键词:铁路信号施工组织电路导通 随着铁路建设的高速发展,作为铁路运输生产基础之一的铁路信号设备也发生了很大变化,主要体现在设备组成部件及器材产品中的科技含量逐年增加,表现为技术条件复杂、标准要求高、试验项目多、测试技术指标精确的特点。铁路经过6次大提速之后,对既有线铁路信号设备的维修和施工质量要求越来越严格,对信号设备更新、改造和大修及新旧设备更替时间的要求也越来越短。信号设备更新、改造与运输需求之间的矛盾越来越突出,因此优化施工组织,缩短信停时间已成为铁路信号工程中的当务之急。 1信停期间的铁路信号工程施工组织 信号工程的优秀工作就是信、联、闭、停、用期间的施工组织,是一个系统工程,直接关系到信号工程安全、质量和工程指标的实现。 1.1制定严密的施工方案 项目经理组织有关工程技术人员进行现场调查,征求车务、电务、工务及上级主管部门意见,了解既有设备的使用情况,确认好信停影响范围,明确信停前及信停中施工内容,确认具体的工作项目、工程数量、相互关系和工作顺序,使每项工作都围绕关键项目来进行。 同时,要对每个作业项目提出具体的作业时间和安全措施、质量标准及所用材料和工具等,并以作业单形式进行细化分解,提前两天发到作业小组,使每个人都明确自己所负责的工作。主管工程的技术人员要通过新、旧图纸核对,了解施工中的每一细节及新设电路与已有电路的不同。落实好需要电务、车务、工务、房产、铁通和供电等部门配合的项目,综合各方面因素,编制出详细、准确、具有可操作性,与实际工作相符的施工方案。 项目指挥长、项目经理、主管项目安全的负责人及项目总工程师中的每一个人必须明确信停期间的作业项目和主要工程数量及影响范围,掌握关键路线,运用好网络计划技术,组织好流水作业和平行作业。 信停期间参加施工的所有管理干部必须实行分工负责和逐级负责制,分片包干,明确自己的责任、任务,完成项目的时间和应达到的标准。这样才能确保信停施工安全稳定、质量达标、施工进度有序可控,使工程能够按期或提前完成,因此,编制切实可行的施工方案是实现工程施工的前提。 l.2信停期间的配合工作 信号设备停用期间的施工配合工作是缩短信停时间的重要条件。在此期间的施工是以工程单位为主体,电务、车务、工务、机务、通信和供电部门密切配合,互相支持,团结协作。 1)首先,铁路局所属的施工所在地或车站在信停前根据施工等级不同,由专人负责主持召开施工协调会,对工程与运输、通信、工务、电务、供电之间的相互配合提出明确要求,对关键问题抓好检查落实工作,防治不必要的推诱,为施工顺利进行提供可靠的保证。 2)其次,信停期间的运输组织必须为施工部门创造条件,落实施工单位的合理要求。运输部门必须正确认识施工与运输的关系,只有为施工中的测试、试验项目创造条件,施工部门才能按期或提前开通,缩短无联锁状态时间,从而确保行车安全。 3)电务段在施工过程中的全面参与及密切配合也发挥着重要作用。电务段从施工开始到工程竣工要给予全方位的配合,如电缆敷设、箱盒配线、设备安装、电气特性测试、更换转辙设备等应派专人参加,这样可以做到有问题及时协调、协商解决,主动参与工程质量监督和验收,将问题解决在信停之前,使出现问题的概率降到最小。信停前请电务段进行初验,尽量减少信停期间可能出现的问题,为信号工程的开通创造良好的条件。 4)信停期间的工务、通信、机务、供电部门的配合也是重要的组成部分。信停前施工单位必须及时把涉及到上述单位的配合工作以书面形式写明,进行沟通,听取意见,配合单位也要指定专人落实好配合工作,确保行车设备正常投人运营。 2铁路信号电路导通施工 铁路信号导通质量的好坏关系到联锁关系是否正确及信号设备的正常使用。铁路信号的导通丁一作可分为3个部分进行,即:导通前的准备工作、导通中的故障处理及模拟联锁试验。结合工程实践,本文重点阐述铁路信号在电路导通中的故障处理。 2.1导通前的准备工作 导通前准备工作主要包括:①核对配线,此项工作分室内、室外两个部分同时进行,也可以根据施工的规模情况分别进行;②对电源屏做空载试验,电源屏空载试验是电路导通前必不可少的一项试验工作,要符合标准和《铁路信号施工规范》要求;③检查组合架的架间零层电源环线、侧面电源环线、控制台电源环线等相互间有无短路及混线等错接现象,各条配线对地绝缘及线间绝缘电阻是否达到《铁路信号施工规范》要求,确定无误后方可与电源屏连接;④通电检查电源屏及组合是否有熔断器熔断;⑤在完成上述任务后,就可插装继电器,最好是在带电状态下进行,这样可以同时观察到各部分熔断器是否保持完好;⑥最后对室外设备做检查;⑦在做好前6项工作的同时,还要按轨道电路的站场布局,做好轨道电路模拟盘,大站可做信号机模拟及道岔模拟操纵盘。 2.2导通中的故障处理 在完成前期准备工作后,此时进路还不能排列,还不能进行联锁试验。要使所有单元电路恢复到定位状态后,才能进行联锁试验。 1)使各个单元电路恢复到定位状态。此项工作要使室外信号机的定位灯光都能点亮,室内相应的灯丝继电器(DJ 吸起:电动转辙机能正常转动并有定、反位显示,且与室内相应的道岔组合中的1DQJ,2DQJ,DBJ,F13,相对应,所有轨道继电器(GJ)能可靠吸起,这些单元电路都比较简单,可分组同时进行。处理故障时应本着先内后外、先近后远、先易后难的原则,即先处理室内故障、再处理室外故障;先处理距信号楼近的故障,再处理距信号楼远的故障;先进行简单容易处理的故障、再处理复杂的故障。对于较复杂的电路故障,要尽可能缩小故障范围。 2)当上述工作完成后,即可对控制台盘面上的按钮、表示灯进行对照。要使盘面上的表示灯与此时的电路相一致、显示正确、光带熄灭,按钮按下后,对应的按钮继电器有所反应。 3)排列进路。依照联锁表中给出的进路类型,按先短后长、先易后难的次序进行排列进路,先办理短调车进路,逐个办理,逐个核对,做到操作、电路动作及表示完全符合联锁图表的要求,不放过任何一个细小的故障及隐患。短调车进路全部排出后才可进行长调列车进路的排列,再进行调车进路的正常解锁、故障解锁、中途返回解锁等联锁试验内容,最后进行列车进路,列车进路的办理程序与调车进路的办理程序相同。 4)接口电路的导通,接口电路往往不定型,因此,对接口电路一定要试验彻底。如64D继电半自动闭塞电路、区间自闭结合电路、场间联系电路、与机务段联系电路等。 5)轨道电路送电端要接在箱盒引接线上,受电端反送电,使室内轨道继电器吸起。 2.3模拟连锁试验 模拟联锁试验过程是前期准备工作及导通试验工作的延续和总结,也是对工程设计质量、施工质量的一个全面的检验过程。所以在模拟联锁试验前要充分熟悉现场设备的布置、联锁图表等主要施工设计图纸,对与站场相关联的有关设备的联系应全面掌握,做到心中有数,然后方可进行模拟联锁试验。 3结束语 从信号施工的准备阶段就应该和线路及信号楼的施工单位紧密联系、相互配合。在信停期间做好各方面的施工准备和优化施工方案是缩短信停时间的重要保证,在信号的施工和收尾过程中更要加强联系、相互沟通,配合、保证施工优质、高速的进行。 铁路信号论文:铁路信号工程质量控制探索 一、加大相关人员的教育培训力度,实现铁路信号工程项目建设目标 基于铁路信号施工对技术水平要求较高、涉及流程相对复杂的特性,对于相关人员操作水平、职业素养的要求也相对较高。对电气集中、微机联锁等技术难度较高的环节而言,更需要相关人员具有一定的专业技能,才能够满足施工过程中的技术需求。工程项目的施工是一项主要以人为操作为主的工作,施工组织者与指挥者的操作可对施工的进度进行有效控制;实施者与操作者的操作可对施工的质量进行有效控制,两者相辅相成,缺一不可,是整体工程质量的可靠保障。因此,为尽量避免人为产生的失误,对工程的质量形成保障,施工方应该采取相应的措施来调动施工人员的操作积极性,加强施工人员专业技能、职业道德教育等方面的培养,最大限度地提高施工人员的操作技能水平,从而确保施工项目得以有效、稳定地开展。 二、有效控制施工方法 对施工的方法进行控制,简要来说便是对铁路信号施工项目的技术方法、操作流程、检查手段等环节进行控制。在施工方案缺乏全面性的情况下,施工的进度、质量等因素均会随之受到影响,进而对建设的投资产生不良影响。因此,在进行施工方案制定时,应该由工程项目的负责人根据施工的实际情况而定,对各项相关流程做出具体分析,以对施工方案中的合理性及可行性形成一定保障。以站场旧设备换新的过程为例,应当对每一次设备更换阶段对列车所造成的影响予以充分的考虑,并对各项工作的分配进行合理的指挥,以实现控制工作的有序性。 三、确保铁路信号工程质量 首先,要对施工人员进行有效控制。人员的素质控制是保证铁路信号施工质量的一大前提。要实现有效的人员素质控制,首先应当对施工团队的整体素质进行有效的协调与训练,从根本上重视整体施工团队作风,由此实现施工效果的优化。除此之外,对施工人员进行专业技能培养也是至关重要的一个环节,由于对于难度较高的施工技术而言,施工人员的专业技术水平可对工程的整体质量产生决定性的影响。其次,对选材质量进行有效控制。在当前的铁路信号工程建设工作中,现代化的机械设备是对铁路信号施工质量及进度产生重要影响的一个部分,因此,设备及材料的选择也应作为质量控制及进度控制工作中的一个重要环节。一是在铁路信号工程的施工阶段,应对施工场地的结构、条件及设备的性能等因素进行综合考量,使机械的功能可得以发挥至最大化;二是为对施工质量形成一定保障,在进行材料选购的过程中,应对材料的价格、质量等因素进行明确的掌握,尽量以最少的资金购买最优的材料;另外,还应对材料的质量标准进行严格把握,确保入场材料的质量与相关标准规定相符;三是应对材料的运输与管理工作加大投入力度,确保材料管理制度的完善,尽可能地降低材料损坏、变质等情况的发生率。 四、处理好铁路信号工程进度控制与质量控制的关系 进度控制是铁路信号工程施工过程中的一项重要而复杂的任务。控制好进度有利于维持良好的经济秩序、有利于尽快发挥投资效益、有利于提高企业的经济效益;施工阶段的质量控制是铁路信号工程建设项目质量控制的重点。合理的施工质量控制有利于促进建设单位和施工单位共同做好质量控制活动;有利于健全和完善施工组织设计和施工单位质量保证体系。然而,作为铁路信号工程项目的两个重点,进度控制与质量控制两项工作之间存在着相互关联与相互制约的关系。在施工中如果一味地追求施工工期,就会使质量目标难以操控,进而产生质量问题,严重的还可能导致返工问题,降低施工企业经济效益,影响建设单位投资效益的尽快发挥;为了保证施工质量,片面的精做细干又会使工期延后,也会造成成本增加。因此,做好质量控制和进度控制的均衡、协调是保证建设工程如期、保质完成的最有效的手段。具体而言,就是要认真仔细做好施工设计方案,把施工进度控制和质量控制的任务落到实处,在合理的工期内完成合格的施工项目;另外,为避免施工质量受到影响,防止在修补的过程中造成不必要的时间消耗,施工方应在保证施工质量的前提下,尽可能地加快施工的进度,但不可一味的追求效率而忽视质量管理,以确保对列车的运行安全形成根本的保障。 五、结语 综上所述,在铁路信号工程建设施工中,进度控制及质量控制是两项相互联系、相互影响的工作,也是铁路安全运行的重要保障。因此,在对铁路信号工程进行进度控制及质量控制的过程中,便应结合各项实际因素进行综合考量,使两项控制工作可得到均衡处理,由此实现铁路运行效率与运行质量的根本提升。 作者:刘广 单位:中铁电化局西安电务工程公司 铁路信号论文:论计算机联锁铁路信号系统构造与维护 计算机联锁系统特点及优势 1.联锁模块采用三取二容错方式,任意一个CPU故障通过三取二比较能被立即发现,并被屏蔽,发送到联锁总线的控制命令始终是正确和一致的。各环节通过自诊断功能,将错误控制在各环节内部,保证整个系统具有高度的安全性。 2.全面采用硬件冗余,提高了系统的可靠性。联锁控制CPU板、联锁总线、电源等关键模块采用三重冗余结构,任何的单点故障不影响系统工作。控制机采用双机同时工作的方式,取消了双机切换电路,从而减少了故障点。电路出现故障后,能自动切换到备用板,保证系统连续工作,提高了整套系统的可靠性。 3.具有全面的自诊断功能,能迅速诊断到故障点,每块模板由工作状态显示。所有模块包括电源可以带电拔插而不影响系统的正常工作,缩短故障恢复时间。单点故障不影响系统的正常运行,系统具有带故障运行的能力。如果有热备板存在,系统能完成自动切换,作出故障报警并停止故障板工作。 4.故障——安全功能方面采用新的技术达到安全的目的。(1)执行模块控制总线和控制电路采用双路逻辑“与”电路,任何一路控制总线或控制电路发生错误都不会产生错误的输出。(2)执行模块采用动态控制技术,当两路微控制器(MCU)中任一路故障或控制电路中任一开关器件故障都会自动切除控制电源,保证不产生错误的输出。(3)信号执行模块在通讯故障、MCU故障和开关故障时自动转为禁止信号。 5.电路防护功能方面执行机根据现场情况作了特殊设计。(1)电子短路防护电路,执行模块对设备在维修、施工和故障状态下产生的线间短路可以迅速切断电源,现场恢复后自动复原。解决了现场熔断器频繁更换的问题,也对室外信号设备和执行模块做到了有效防护,执行机因此取消了所有熔断器。(2)道岔表示电路的防护,执行模块由于采用了MCU的逻辑判断功能和监测功能,对道岔表示电路混线、开路、表示二极管的反接都能作出判断、给予警告,并及时上传给联锁机。 6.执行模块内单独设立了第三个MCU和第三通道专门负责信号设备开关量及模拟量的监测并上传至监测计算机。可以监测控制网络、道岔状态、道岔电流、轨道电源、电源屏开关状态以及电源的各种开关量和模拟量参数。 与继电器联锁相比较的劣势 1.计算机联锁系统性强,与继电器联锁相比较,局部问题影响更大。联锁机故障会造成全站信号设备瘫痪;执行机柜故障可造成半个站场瘫痪;执行机单个模块故障可造成多台室外设备瘫痪。信号机模块控制8个灯位,轨道模块控制4个区段。 2.全电子计算机联锁系统全部采用微电子器件,对防雷的要求提高。继电器联锁的接地电阻值要求不大于10Ω,计算机联锁的接地电阻值要求不大于4 Ω。 3.对电源的要求也有较高的要求。UPS应设双套,互为备用。 计算机联锁的维护、检修要点 1.日常巡检中,加强对联锁机、执行机、电源各种板块、模块状态灯的检查,通过状态灯的变化及时发现处理设备存在的问题。例如执行机道岔执行模块状态灯的变化及表示意义:(1)POWER指示灯:电源指示灯。通电亮,断电灭(绿灯)。(2)TX1指示灯:联锁A通道通信状态指示灯。闪烁表示通信正常,否则表示通信故障(绿灯)。(3)TX2指示灯:联锁A通道通信状态指示灯。闪烁表示通信正常,否则表示通信故障(绿灯)。(4)DB指示灯:道岔定位表示指示灯(绿灯)。(5)FB指示灯:道岔反位表示指示灯(黄灯)。(6)ERROR指示灯:道岔模块故障报警指示灯(红灯)。此灯亮表示模块已经故障。(7)道岔转动状态:DB灯和FB灯以1HZ的频率同时闪动。(8)道岔四开状态:DB灯和FB灯以2HZ的频率交替闪动。 2.加强对电源、UPS监控,每日对电源电压、电流进行在线实时测试,每季度对UPS进行充放电及容量检查。通过对电源的实时测试,发现了二路电源的不稳定性,出现停电次数较多。为避免单电源运行可能带来的对现场运输作业的安全威胁,制订了《信号电源停电应急预案》,提出了突发停电状态下现场运输作业的注意事项等建议。 3.定期进行上位机、电源、UPS、通讯板等切换试验。为避免长期运行造成死机、通讯异常等问题,在尽量减少对现场作业影响的情况下,定期进行切换试验、重新起机测试等工作,保证设备长周期运行。 4.充分利用计算机联锁系统的电务维修机和监测机的数据记录,通过站场运行情况回放、各种电流电压值的记录检索,准确分析电源供电状态,联锁机、执行机模块状态,通讯状态等,把握系统的整体运行趋势。重点对执行机模块状态进行分析,找出执行模块发生问题时的状态、发生的原因,提出对执行模块维修的建议。 5.用计算机联锁记录分析数据,指导室外设备的调整、维修,解决部分时有时无的疑难问题。轨道电路调整状态值和分路状态值作为室外轨道电路调整的依据,转辙机工作电流和调整状态电流作为室外转辙机调整的依据,为下一阶段将轨道电路、转辙机由计划修转为状态修提供技术依据。通过对计算机联锁关键部位的精检细修,对电务维修机、监测机记录数据的充分分析和利用,计算机联锁信号系统一定能安全、长期、稳定地运行,保证铁路运输安全生产之需要。 本文作者:魏华强 单位:洛阳中国石油化工股份有限公司洛阳分公司铁路运输部 铁路信号论文:无线通信对铁路信号的影响 1概述 在列车的信号控制系统方面,因为轨道的信号所处的环境比较差,因此它的传输速率会比较低,还不可以支持高速铁路的快速发展。其中信号系统指能够保证高铁列车的安全和加快运行的速率。而信号系统是指控制着列车指挥与运行的设备,虽然它的投资总额在整个高速铁路工程中占的比率比较小,然而在一些方面有着十分关键的作用,比如加强通行力度、确定高速铁路的安全和提高工作者的坏境等。 在80年代,国外就着手于开发利用无线通信技术的高速铁路信号系统,并且能够经过无线通信可以实现一些功能,比如可以减少系统的成本、降低能源的利用、减少高铁列车的时间间隔、提高高铁的管理职能。在高铁的列车速度加快以后,要想确保高铁的安全,一定要增多信号的数量,必须加大资金的投入。而在高速铁路的交通之中运用一些十分先进的信号系统会是一种积极的方法,还有在全球的一些发达国家中的交通运行方面可以表明:在高铁中仅仅具有着比较好的信号系统才会十分好的来实现另外的技术设备能力。 2无线通信技术的高速铁路信号系统中的特征及问题 当前先进的无线通信技术为:红外、蓝牙、2.4GHz以及433MHz频段,在速度比较高的高铁列车上,当距离比较小时,就能够利用以上这些无线通信技术;然而假如距离比较远的时候,那么同时也要无线通信的距离比较远,这样就能够实现少用或者不用中继。 高速铁路信号系统可以作为列车指挥的控制系统,在高铁列车运行的时候,能够经过全球定位系统和信标来完成高铁列车中速度与位置的保证,当高铁车站中的无线接收设备得到信息之后,可以把这些信息送到执行控制的计算机中完成任务,那么在利用通信技术的高铁信号系统的特征有: (1)在重要的控制系统中,高铁列车能够根据本身及其操作状态来调节,从而完成电脑的辅助调整,加大高速铁路信号系统的管理职能。 (2)在重要的控制系统中,能够更加稳定地控制高铁列车的运行,这样不仅可以避免高铁列车在运作的情况下进行多余的发动及加快速度,而且还能够节约资源。 (3)去掉了一些地面上的信号装备,从而减少了信号系统中装备的维护以及修整的资金。 (4)信号系统具有极强的适用能力,能够加快高铁列车的速度,可以调节软件系统中的一些参数。 然而在利用了无线通信技术的高速铁路信号系统中,也存在着一些问题:(1)在信号系统中使用环线设备和应答器件来得到一些数据资料,但是它的缺陷是:只有在高铁列车运行过接下来的应答器之后,其中一些信息获取更新,此时时刻上的延迟可能会为高铁列车的运作带来非常不好的影响。(2)利用轨道之间的电缆电线来完成高铁列车与地面之间的双向传输,其缺点在于存在着较为困难的防盗系统、一些装备具有较高的成本费用。(3)在高铁信号系统中利用轨道电路的缺陷有:比较差的传送环境、很小的传送频率,比较小的传输量,因此使得电码的传送速率与高速铁路列车的运行速度不太符合。 3无线通信在高铁信号系统中的实际应用在实际中的一些应用有: (1)自动实现通话组之间的变动。由于经过工作站来实现通话组之间的变动,所以在移动台中的通话组变换可以自动完成。目前,当高速铁路中的一些列车台属于列车运行的范围内时,会管理这个列车范围段,但是如果它处于正规的路线范围内时,就应该作为高速铁路列车的调度管理范围,所以高铁列车中的通话组列车台就能够实现变换。 (2)中继器。首先将无线基站设置在所有的高速铁路中,这样就能够增多成本,还有这样一点意义也不存在,所以最后可以运用中继器来实现基站能够管理一些路线及车站。其中基站不仅能够管理该基站区域里面的场强,而且能够经过中继器可以将一些射频的信号送到管理的站区,反之也可以实现。 (3)经过移动的终端把在维修处的一些系统中用到维修部与防护部,在重要的控制系统中把一些数据存储在高速铁路的列车上面。只有在高速铁路中的列车与这些点比较相近的时候,他们经过一些地面上的系统,将重要的一些报警信息传入移动的终端。 (4)在高速铁路中的列车定位中涉及到了无线通信技术,比如应答器、GPS以及雷达等实现定位的方法。 (5)自动实现高速铁路中列车次号的改变。要想完成通过通知高铁列车来改变车次号,该系统必须有车次号及其机号的情况,将这些情况传送到集群系统。之后该系统能够依据以前保存的车次号及其机号的情况,因此这些就可以自动完成车次号及车机号交换,这些使得客户的呼叫有了很大的好处。 (6)实现集中的调度。在系统的调度之中,仅仅依据一段区域中的闭塞分区以及高铁列车车站的使用状况,多数情况下要了解高铁列车的运作状况。但是在无线通信技的重要控制系统中能够比较准确的了解所有高速铁路列车的速度及其位置,根据线路的信号系统情况,能够与所有的高铁列车实现双向的数据通信,并且传送一些控制指令,从而能够控制着高速铁路的列车速度,且能够实时的来掌握高铁中的列车情形,也确保了高铁列车能够在最短的时间间隔内实现安全、稳定且快速地来运作。 (7)实现微机的联锁。通过一些接口单元来接收全部从重要的控制系统中发来的操作执令,首先约束着道岔以及一些在信号机中的行为,然后再把获得的道岔和信号机的情况传递给重要的控制系统。再经过无线的信道、装备与电缆之间的连接以及控制系统中的关系,这样就能够约束一些具有辅助作用的系统。其中无线通信技术能够用到微机的联锁中,首先在正在使用的装备处必须要安置无线的接收以及发送设备,而且这样就会加大资金投入,然后由于大型高速铁路列车车站内的信号机及道岔的数量比较繁多,而且还具有很多的障碍物和干扰物,因此这些对于无线控制方面十分不利。#p#分页标题#e# 结束语 如果能够在高速铁路中的列运用无线通信,这样就不仅可以降低工作力度以及很好的减少费用,而且还能够使得建设高速铁路信号系统的步伐加速。现在高速铁路中对于无线通信的运用仍然处于初期,然而由于高速铁路信号系统在列车信号系统以及系统安全等领域的要求越来越高,因此无线通信将会十分好的用于高速铁路信号系统之中。 铁路信号论文:铁路信号远程计算机检测控制系统分析 摘要:铁路交通具有一定特殊性,尤其是近年来逐渐向高速重载方向发展,对机车运行安全性有着更高的要求,需要设计检测系统,结合实际情况对铁路信号进行管理,并根据运行状态确定控制措施,减少各类运行问题的发生,提高铁路运行安全性。本文结合铁路发展现状,远程计算机检测控制系统的设计进行了简要分析。 关键词:铁路信号;远程计算机;检测控制系统 0引言 近年来铁路系统建设日益完善,各线路段间的交叉复杂度更高,一般会存在多个道岔连接多条路段,这样就对道岔以及信号机的控制性能提出了更高的要求,通过有效的控制,来提高调车与行车的安全性。铁路信号控制水平比较高,但是在实际应用中,控制水平十分有限,并不能完全满足实际发展需求,还需要就铁路信号远程计算机检测系统的设计改造做更进一步的研究。 1铁路信号控制分析 铁路信号即利用特定物体颜色、位置以及形状等信息,或者音响、仪表等设备向铁路人员传达机车车辆运行状态,确保工作人员能够及时了解行车指示与命令,并以机车实际运行状态为基础,采取相应的控制措施,确保车辆行驶的安全性。铁路信号为行车安全技术与设备重要部分,从技术上进行分析,可以将其看做为铁路上信号显示、联锁、闭塞设备的总称[1]。现在随着而铁路系统的快速发展,铁路信号技术也在不断完善,对于提高铁路区间与车站通过能力,以及改善铁路工作条件具有重要意义,铁路信号控制逐渐成为了一种现代化科学管理手段。 2铁路信号远程计算机检测控制系统设计要求 对于铁路信号远程计算机检测控制系统的设计,主要目的是提高机车运行的安全性,即通过计算机系统,来实现信号机、排路控制、道岔控制以及反馈信号显示与记录等功能,确保铁路工作人员能够及时获得各项机车运行状态信息,并根据需要来完成相关操作[2]。在对检测控制系统进行设计时,可以在原有系统的基础上进行改造,确保新系统与老旧设备的兼容性,控制改造成本,提高系统技术性。以某企业铁路为例进行分析,系统控制台为上世纪70年代产品,现在已经不能完全满足实际要求。为满足企业生产需求,需要在原有系统的基础上,进行改造优化。要求取消旧站段内信号控制楼,将新控制台设置在新控制楼内,可以利用原有的连锁控制系统与配线,减少改造资金的投入。其中,对新操作系统设计方式进行分析,控制硬件设备安装在旧信号楼内,操作台在新控制楼内,中间站段需要进行装卸油品,为高等级防爆场所,不能铺设长距离电缆,可以就此机会进行资源的重新配置,对生产工艺流程进行调整,为改造控制系统提供已铺设好的内部电话线作为通信传输介质。另外,为降低后期维护难度,控制系统主机应选择用通用组态软件,并完善数据库设计,完整保留操作数据。且要降低操作系统难度,且设置好防护软件,提高系统运行安全性,在具有优良运行状态的同时,可以及时反映现场动态信息,如站线信号机状态、道岔状态、路牌以及指示灯状态等。 3铁路信号远程检测控制系统改造设计 3.1系统设备选型 3.1.1系统通信方案 系统改造技术要点即提高现场控制设备与主机间信号传输效果,具有无线数传与电话线有线通信两种方式。其中无线数传需要设置电缆,传输过程中存在较高概率的误码率,且所需成本投资较高。现在众多PLC与现场控制模块已经满足基于CAN总线以及RS-485总线通信现场总线标准软件协议,因此本系统最终选择用电话线有线通信技术,企业提供的原有电话线,将其作为系统通信介质,既能保证通信质量,同时也可以降低成本。 3.1.2数据采集与控制设备 本系统中数据采集主要为开关量状态,存在少量模拟量,完成道岔启动电流信号的采集,输出信号全部为开关量,对道岔与信号机进行控制。对本系统采集控制对象进行分析,最终选择用满足远程控制的PLC,设备主要分为CPU、底座、功能模块等。如SSX-MXX系列数据采集控制模块,各模块均带有CPU,可以构成相互独立的系统,能够构成检测控制点相对分散的系统,在实际应用中具有较高的灵活性[3]。 3.2系统软件组态 系统操作平台选择应用Synall2000工控组态软件,操作简单便利。系统设计主要分为主控操作面、交接班操作面、历史记录操作面以及报表操作面等,其中以主控操作面为主。另外,本系统对历史数据的记录存储需求较低,最终设计了Access数据库,还可以满足数据查询要求。其中,主控面负责排路、信号指示以及道岔控制功能,其中为提高机车运行安全性,排路操作设计为多间连锁输入配合鼠标选择路段的方式,来提高系统操作的严谨性,且系统还具有自动纠错功能,最大程度上来避免系统操作失误。系统主控操作界面中,还隐藏了各种现场信号状态,可以根据实际操作需求,逐渐转变为显性状态,提示不同路段铁路信号的实际状态。另外,在完整整个检测控制系统改造设计后,还需要对其进行实际验收,检测通信线路的数据通信质量,并要在行车间隙中对系统进行调试,确保计算机系统能够正常运行。 4结束语 铁路信号是保证机车行车安全性的一种手段,为提高对其控制的有效性,需要根据实际需求,建立完善远程计算机检测控制系统,确保系统操作灵活性与便利性,能够通过可靠的操作管理,来提高铁路信号控制效率。 作者:罗卫 单位:济宁信号车间 铁路信号论文:探析如何完善铁路信号质量管理 在联锁安全预控管理中,首先可以先建立立体控制网,使施工流程与控制时间保持紧密的联系。在每个工作岗位,设置控制轴,在每项施工的时段与安全点都可以实行三维坐标方式。其次是形成异体监督网,针对施工申请项目、地点与月度计划对照、施工机具撤出限界、开通命令、防护设置等方面采取及时的监控措施。最后是采取分级与分层监控操作,使每个车间、班组都可以明确预控重点与职责。 1从源头上控制联锁安全预控管理质量 1.1落实图纸校核工作 首先是严格控制设计图纸的反复核对工作,积极开展设计、选型和前期施工验收等方面的工作,在源头上控制联锁安全预控管理质量。无论是结构比较复杂多样的电路,或者是具有难度的中心项目,都需要组织相关的工作组到实地进行勘察,并共同研究图纸中存在的各项联锁的错漏点,及时向设计单位反馈。 1.2完成项目审查工作 在进行施工之前,联锁工程师可以提前到施工现场进行勘察,根据施工设计图纸,全面调查设备状态、施工进展以及开通条件等方面,并保证收集信息的准确性和完整性。针对联锁试验,并制定有效的方案,正确经过联锁安全管理委员会的审查和确认。最后是提升责任体系和记录反馈体系水平,使联锁试验方案更具有执行力度。 1.3控制施工验收工作 施工验收最重要的是按图验收,在整个核对过程中,需要设计单位、施工单位、生产厂家等方面进行验收联锁问题。在验收工作中认真执行国家制定的安装质量验收标准。加强对运行设备的看护、检查和维修;进行常规巡视,对异常现象要及时处理,对已发生过事故的设备要增加巡视次数,有故障的设备要及时维修,消除设备的 2健全联锁安全预控保障机制 2.1使联锁安全应急管理流程更加常态化 根据日常工作中出现的各种障碍处理方案,并总结出在长期工作实践中得出的联锁安全管理经验和做法。常态化工作流程的步骤具有体现如下:风险识别、系统评估、卡控措施以及反馈信息等。在出现信号设备的障碍后,各级联锁管理人员在第一时间赶到现场,遵循制定的工作流程,并找出故障原因,采取及时的修复措施。明确联锁试验范围、名称以及项目等,在处理完故障后,并将相关的表格上报上级部门。 2.2与科研机构供应商达成互赢合作机制 为了提高硬件设备方面的规范性与通用性。针对计算机联锁车站区段故障解锁中所应用到的各种解决方式,电务段将操作程序打印在一张纸上发给车站值班员及信号工,对各家厂家上道设备,积极配合积极协助路局业务部门的工作,使设备制式保持一致,实现接口、界面、操作等方面的统一。 3建立联锁安全教育培训机制 3.1加强工作人员的专业素质 首先进行相关的培训项目,提高工作人员的主动性,从事故中总结与落实各项管理制度,操作人员要认真执行铁路信号运行管理制度,学习掌握处理各种事故的能力,缩短处理事故的时间,以确保信号设备运行的安全,避免事故的发生。 3.2落实规章制度和安全生产责任 加强培训操作人员的思想教育,进行安全教育,使工作人员更加注重安全操作;同时,制定完善的可实施的安全生产责任制度及优胜劣汰的奖罚制度,将制度落实到每个人与每个工作组中,使每项工作都有专人负责,激发运行人员的安全工作责任心。 3.3完善技术管理 经常组织员工进行技术岗位培训,有计划的进行操作规程学习,学习新技术、新方法。重点学习安全生产法、营业线施工安全管理办法、联锁试验标准等。使操作人员能够熟练掌握设备的具体构造、工作原理、位置、故障处理、操作程序、保养日期等;积极开展快速抢修突发事故的训练,用以提高工作人员处理事故的应变能力。 4结束语 总而言之,可以综合采取健全和完善联锁安全管理组织、构建信号新设备联锁安全预控体系、从源头上控制联锁安全预控管理质量、健全联锁安全预控保障机制、建立联锁安全教育培训机制等各种措施,以强化现场预防控制为重点,不断健全和完善联锁管理的规章制度,使得铁路信号设备保持正常高效的工作状态,能满足高速列车正常运行的要求,从而促进我国经济的可持续发展。 作者:吴宝全单位:通号工程局集团有限公司天津分公司 铁路信号论文:铁路信号电源屏产品技术标准的缺陷 铁路信号电源屏是为铁路运营车站的站内、外信号设备提供电能的重要设备,是铁路信号系统运行的心脏。因此规范铁路信号电源屏产品的标准十分必要。目前涉及铁路信号电源屏产品技术标准要求的文件有3个,分别是《铁路信号电源屏系列标准》TB/T1528.1-7(以下简称TB/T1528),2005年铁道部运输局的《铁路信号智能电源屏技术条件(暂行)》运基信号〔2005〕458号(以下简称458号文),以及2008年铁道部科技司的《客运专线铁路信号产品暂行技术条件》科技运(2008)36号文(以下简称36号文)。其中458号文主要针对的是铁路信号智能电源屏,36号文针对的是高速和客运专线上使用的电源屏,并且这2个法规性文件都是以TB/T1528为基础。例如458号文在第1章范围中明确写到:“本技术条件规定了铁路信号智能电源屏的术语和定义、产品分类、主要技术要求……等”,并在第5章技术要求中写到:“铁路信号智能化电源屏应满足TB/T1528系列标准中的技术要求”。而36号文在其前言部分写到:“客运专线铁路信号电源屏是在TB/T1528.1-7标准的基础上,针对客运专线信号系统的要求进行适应性设计……适用于200km/h及以上客运专线”;在5.1条、5.8条、5.9条等多达15条中均有:“除满足TB/T1528中XX条的规定外,……”的描述;在第6章试验方法中更是明确:“电源屏试验方法应按照TB/T1528.2-2005执行”。因此458号文、36号文虽针对性不同,但以TB/T1528为基础是勿容置疑的。这样作为基础性文件TB/T1528,其正确性及适宜性就更显重要。下面就从3个方面来阐述整合修订TB/T1528文件的必要性。 1、TB/T1528文件中部分条款存在的问题 1.1针对智能电源屏的适宜性TB/T1528中共有5个部分颁布于2002年,2个部分颁布于2005年。其中TB/T1528.1-7对电源屏产品进行了详细的分类,明确了技术要求,规定了详细的检验方法,在当时对规范电源屏企业的生产、用户的使用、质检部门的检验都起到过十分积极的作用。但随着铁路信号技术装备的迅猛发展,原有的一些规定已经不能满足发展的需要,更不能对已广泛应用的智能电源屏进行系统化地规范。如:针对当时电源屏智能化的趋势,在TB/T1528.1的5.21智能化监测条款中,仅对“基本监测功能、传输技术、接口”进行了简单的描述;在5.24寿命与可靠性条款中,虽对“关键部件、变压器、UPS电源和高频开关电源”等进行了规定,但在TB/T1528.2中没有相应的验证方法。另外,对智能屏的定义、总体的技术要求、相应的试验方法也没有阐述。 1.2针对客运专线铁路信号电源屏的适宜性TB/T1528中针对客运专线铁路信号电源屏完全没有涉及。 1.3供电方式的适宜性TB/T1528.1中5.2.1规定:“b)两路同时供电方式:两路电源同时向电源屏供电。当任一路断电时,另一路自动承担全部负荷供电。”经多年理论论证和实践证明,此项规定的供电方式可靠性差,不适宜推广,应删除。 1.4悬浮供电和隔离供电的适宜性TB/T1528.1中5.5指出:“电源屏的交、直流输出电源应采用对地绝缘的悬浮供电。”对室外设备,考虑到传输电缆的线间电容等因素的影响,采用对地绝缘的悬浮供电是适宜的,但室内设备随着大量新设备、新系统的使用,特别是一些非传统、非安全信号设备的使用,是否全部采用对地绝缘的变压器隔离供电方式,需要调研和论证,以确保产品的安全。因此在很多方面TB/T1528的适宜性已经满足不了目前铁路信号电源运用的实际需要。 2、458号文中部分条款存在的问题 2.1轨道电路电源分束及相位要求5.3.1原文:“轨道电路电源应按标准合理分束;所有分束必须保证相位一致。”轨道电路实施分束送电的原因是为了减少电源故障时的影响程度。但针对25Hz轨道电路相位必须保持一致的要求是必须和正确的,目前轨道电路形式较多,是否一定要保持相位一致则要根据不同的轨道电路形式来确定,因此该写法对有些形式的轨道电路并不适用。 2.2导线的选择5.12原文:“1)绝缘导线应采用耐温105℃及以上的阻燃多芯铜导线;”该描述应以满足相应国家标准更明确。 2.3电子器件寿命7.2原文:“电子器件的寿命为10年。”此条对电子器件寿命做出了规定,但其验证的可操作性几乎没有,不如对具有一定功能的单元模块做出规定更恰当。 2.4电磁兼容性5.17原文:“电源屏的电磁兼容性应按TB/T1528.1中5.22规定执行”。“TB/T1528.1中5.22.1则要求含有监测系统的电源屏”,应符合GB/T17618、GB/T17626.2、GB/T17626.3、GB/T17626.4、GB/T17626.5、GB/T17626.6的要求。而客专36号文中也对电磁兼容抗扰度进行了规定,如“5.24.1电磁兼容抗扰度限值”如表1所示。显然这2个技术标准无论在检测项目、试验水平、判定准则上均有非常大的差别,主要原因是两者的依据不同。36号文中依据的是TB/T3073-2003《铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》的要求。但在部运输局2011年初公布的铁运〔2011〕2号文,针对通信信号企业认定的文件附件3的注1中又规定:信号相关产品还应符合《轨道交通电磁兼容第4部分:信号和通信设备的发射与抗扰度》(GB/T24338.5-2009)的标准规定。这样看来电磁兼容项目出现了3个依据,无论是年代还是其他什么因素,标准统一是最重要的。 3、36号文中部分条款存在的问题 1.产品组成。4.3原文:“电源屏有两路输入电源……智能监测系统等部分组成。”未将高铁及客运专线目前广泛采用的前置不间断电源UPS列入。 2.模块插接件。5.4.3原文:“模块采用专用矩形电连接器(适用于输出额定电流150A及以下模块)的DL-37,……。”考虑到标准的适宜性及排除歧视性原则,应该将符合技术要求的兼容连接器列入。 3.雷电防护。5.10原文:“在电源屏的输入端和向室外信号设备供电的输出端设置……防雷器件”。客专用信号电源屏,2套UPS前置,防雷器件通常要设置在UPS前端,而不是电源屏的输入端。 4.交流稳压设备。5.5.8原文:“当输入电压在5.1的规定范围内……交流稳压设备的稳压精度绝对值不大于3%等。”建议取消。原因是目前在高铁信号电源系统中设置了双套UPS电源,现场使用中往往不再配置另外的交流稳压设备。 5.高温贮存。5.29.1原文:“高温贮存工艺……如表2所示。”从表2中可以看到:高温贮存要求主要是针对“器件”,作为铁路信号电源屏设备层面的技术标准去强调器件的贮存工艺要求,显然是不妥及有待商榷的。随着电力、电子学科的迅猛发展,器件的种类及要求发生着日新月异的变化,表中的要求显然是无法满足实际需求及起到真正的规范作用的。 6.关于系统架构。36号文作为指导客运专线铁路信号电源的技术标准,除了未将前置不间断电源UPS列入外,也未对UPS前置后电源系统整个结构如何搭建进行任何的规定。作为电源系统的第一级:是采用前置UPS并接即双母线方案,还是采用2个UPS各带半载的单母线方案没做任何的规定。作为电源系统的第二级:交流模块单元是采用交流输出并接方式,还是采用主、备模块切换方式也没做任何交代。作为铁路信号电源尤其是客运专线用的信号供电系统,选定哪种系统结构方式及给出何种相关规定,对整个信号电源系统的稳定性、可靠性至关重要。 4、总结 从上述3个技术标准部分条款中存在的问题可以看出,问题的产生一方面源于铁路建设高速发展,早期起草的标准与高速发展的铁路,尤其是信号新技术运用间的适宜性;另一方面源于针对同类产品3个技术标准间的相互协调及条款间的科学严谨性。从现场运用的角度来讲,技术标准的清晰、易查同样有重要的现实意义,如果每次查询都要同时在3个标准中来回寻找,这显然不能满足现场运输日益繁忙的现实情况。铁路信号电源标准中暴露出的问题,需要系统性的分析及有步骤地加以解决,设计部门、生产单位、现场运用、产品检验等使用标准的各方人员都希望从当前标准多(同类产品3个标准)、部分条款不一致、适宜范围不满足需要等困惑中尽快解脱出来。因此对铁路信号电源标准的整合、修订是十分必要的。 铁路信号论文:新型铁路信号电源系统的原理和性能 铁路信号设备是不间断供电设备,25Hz、直流24V继电器、闭塞系统等电源在使用中一旦出现故障,现场很难尽快解决。另外,突发雷击、火灾、地震等自然灾害的袭击往往也会导致系统瘫痪。由于现场电源种类较多,一般很难及时修复,处理时间较长。《铁路信号维护规则———业务管理》中虽有“电务段应至少备用一套电源屏”的规定,但电源屏往往不是整屏瘫痪,而是局部支路输出故障。如果把整屏运往现场,操作复杂,不但耗费大量的人力和时间,也起不到抢险的作用。为此,郑州电务段开发研制了缩短抢险时间、方便现场操作、保障运输安全、节约成本开支的便携式铁路信号应急电源系统。 1系统特点 系统体积小、重量轻、方便储存,装有把手及万向轮,方便抢险运输。采用先进的电力电子技术、功率因数校正技术等,降低谐波成份,减少无功功耗,提高输出电压稳定度。标识清晰易见,控制器件简单便捷,还可将易发事故电源进行分类、总结,方便记录。 2系统主要性能指标 1.外型尺寸:456mm×565mm×700mm。2.重量:PYJ-1型65kg;PYJ-2型45kg;PYJ-3型45kg。3.输出电源种类:PYJ-1型输出25Hz轨道-局部电源;PYJ-2型输出继电器、电码化、区间轨道、区间继电器、站间联系电源;PYJ-3型输出直流转辙机、表示灯电源。4.在165~275V范围内进行老化测试,高于铁标规定的要求,可以保证在现场更为严酷的环境中使用。各支路输出的容量如表1所示。5.所使用模块经过陕西省电子工业产品质量监督检验站四项电磁兼容检测,满足电磁兼容的要求,抗干扰能力强。 3系统原理 下面以PYJ-1为例来介绍系统的结构和原理。PYJ-1电源系统方框图、电源系统原理图分别如图1、图2所示。 3.125Hz模块工作原理25Hz电子变频器模块(简称25Hz模块)为PYJ-1便携式铁路信号应急电源系统提供25Hz相敏轨道电路所需要的局部电源和轨道电源。25Hz模块是25Hz相敏轨道电路专用供电模块。它利用电力电子技术将50Hz交流电转换成符合要求的25Hz电源。该模块应用了先进的有源功率因数校正技术(APFC),使功率因数高达0.99,有效降低了谐波成份,减少了无功损耗,使整机的满载效率达到90%以上。功率输出部分采用了最新器件(IGBT)组成的逆变器(DC/AC)。1.辅助电源。输入电源经软启动电阻和主整流桥整流后,加至开关变压器原边给开关管送电,激励脉宽调制器起振,输出调制脉冲,开关管受脉冲调制导通和截止,辅助电源进入正常工作状态。该电源属单端反激式开关电源,可输出多路电压,工作稳定,可靠性高。2.有源功率因数校正(APFC)电路。有源功率因数校正的目的,就是让输入电源的电流波形跟踪电压波形保证功率因数接近于1。其优秀控制器件是集成电路UC3854,该器件16脚输出的脉宽调制信号,包含了对PFC控制的全部信息,此信号控制着开关管的导通和截止,输入强制电流波形跟踪电压波形;并控制着输出电压稳压,使其稳定在DC400V上。当集成电路UC3854和元件组成的检测电路,检测到PFC电路出现过流、输入过压、欠压、输出过压、过热等故障现象时,均会切断软启动继电器,同时封锁16脚的调制脉冲,使该端无信号输出,直至故障排除后APFC自动恢复正常工作。3.逆变电路DC/AC。为了提高变频器的可靠性,变频器应用全桥逆变技术,关键器件采用最新器件(IGBT)进行逆变,逆变后的SPWM波(正弦波)经过滤波还原为2路交流电压输出。且通过同步电路使局部电压恒超前轨道电压相位90°。原理见图3。利用数字电路(EPROM)产生SPWM调制脉冲来实现DC/AC变换。首先由数字电路分别产生基准的正弦波及所对应的三角波,并将2种波形进行比较,产生DC/AC变换所需的SPWM调制脉冲波,再经过逻辑控制驱动电路,将调制脉冲加到逆变功率管的控制栅极,逆变后的SPWM波经过滤波还原为交流电压输出。由输出电压取样,经放大、比较、调整基准正弦信号电压,从而保证输出电压的稳定。当保护电路检测到输出过压故障时,控制逻辑电路封锁SPWM调制脉冲,使该模块无电压输出,同时发出报警信号,故障排除后模块需重新开机工作。 3.2PYJ-1电源系统操作步骤步骤1.闭合1QF,相应电源模块上电;模块上相应上电表示灯亮,模块面板上的工作表示灯亮了以后,模块工作正常。步骤2.闭合2QF~11QF,分别供出各回路电源。 4系统应用领域 将铁路信号电源中最重要且现场难以较快解决的几种电源整合在一个系统内部,可以提供多种电源输出。输出电源种类涵盖面广,可广泛应用于国铁、高速铁路、地方铁路、铁路专用线、城市轨道交通系统等不同的轨道系统当中,适合铁路中、小站通信信号电源在突发遭受雷击、火灾等自然灾害袭击,导致系统瘫痪和野外临时架设通信基站,以及铁路抢险等异常情况下的应急保障使用。 5系统的社会、经济效益系统 有3种不同型号,分别控制不同的输出电源种类,当现场某些支路输出故障时,可方便选择合适型号的设备来抢险,从技术上解决了长期影响行车安全的一个问题,弥补了安全生产的漏洞,为铁路运输安全提供稳定、可靠的信号电源设备,保证行车安全,具有较大的社会效益。该应急电源系统每套9万元,可以节约大量的电源屏采购费用。我国正处于铁路、地铁、城轨建设的高峰期,每年还有多个外资项目的建设,该项目有良好的市场空间和广泛的使用前景。该系统通过了郑州铁路局技术鉴定,于2010年3月在郑州电务段上道运用,并在处理圃田站、许昌站、淇县站故障中发挥了积极作用,缩短了抢险时间,保障了铁路运输安全。 铁路信号论文:铁路信号远程控制通信技术思考 摘要:铁路信号系统对于保障铁路的安全运行有着重要作用,其经过机械联锁、继电联锁的阶段以后,随着容错技术、电子技术的快速发展,计算机连锁系统的应用越来越广泛,其利用远程控制通信技术实现远程通信、故障分析和诊断等功能,因此应加大对远程控制通信技术在铁路信号系统中的应用研究。本文简要介绍了铁路信号系统,分析了铁路信号系统的远程控制通信设计,阐述了远程控制通信技术在铁路信号系统中的应用,以供参考。 关键词:远程控制通信技术;铁路信号系统;应用 远程控制通信技术主要是利用被控端和主控端的计算机程序,通过一台主计算机远程控制被控端服务器,实现对铁路信号系统的远程控制操作,减轻工作人员的工作量,降低人为操作失误率,可以极大地提高铁路信号系统的安全性和稳定性。 1铁路信号系统概述 远程控制通信技术对于实现铁路信号系统的稳定、可靠运行有着重要影响,和继电联锁系统相比,计算机联锁系统的各方面性能更加成熟,所以当前计算机联锁系统被广泛地应用在铁路信号系统中,其通过利用远程通信、现场总线、控制计算机等设备和技术,采用专门的软件系统和硬件设备实现铁路各个道岔、进路和信号之间的连锁关系,其以信号安全准确为原则,本质上是一个逻辑联锁运算模块。本文重点研究远程控制通信技术和计算机联锁系统的配合运行,该系统包括关联系统、监控层和控制设备层,关联系统用于实现计算联锁系统的复显、模拟屏、监督调度、集中调度、联锁机等功能;监控层用于监测各个信号控制设备和站场状态;控制设备层用于实现电源屏、I/O、PLC、电源屏等设备之间的远程通信[1]。 2铁路信号系统的远程控制通信设计 (1)关联系统通信设计。关联系统通信设计重点在于互联网和局域网内部计算机系统、局域网内各个计算机系统之间的远程通信,其主要通过RS485、RS232等通信形式来实现,互联网和计算机局域网之间利用socket接口进行远程通信,互联网与单机计算机利用Internet专网连接、ADSL或者串口拨号等形式来实现。 (2)控制设备层和监控站通信设计。铁路信号系统监控站中的PLC设备和联锁机利用串口进行连接,用于传输大量的安全数据,由于PLC和联锁机之间签署有CCM传输协议,这种协议的可靠性和安全性较高,以联锁机为主,PLC定时向联锁机发送数据。同时,为了保障传输数据的安全性和可靠性,可以利用两次相同的数据发送给联锁机,用于屏蔽铁路信号系统中的各种干扰,这种通信流程还可以有效监督PLC和联锁机的运行状况。首先对PLC中寄存器进行检查,利用联锁机位键对寄存器进行复位,如果PLC没有及时置位,则可判断PLC出现问题或者异常;如果联锁机没有及时置位,则可判断联锁机运行异常,根据报警信号及时进行解决处理,确保铁路信号系统的可靠性和安全性。 (3)控制设备层通信设计。控制设备层通过利用现场总线技术,在工业现场合理设置各个I/O模块,利用智能型分布式I/O模块将输入信号转换为数据信号,现场各个子站通过一根电缆线路进行连接,控制室监控设备快速、稳定地接收现场信号,如图1所示。在计算机联锁系统中,I/O远程通信模块和主控模块为从主结构,主要利用现场总线的PROFIBLS网络实现通信[2]。 3远程控制通信技术在铁路信号系统中的应用 (1)在平交道口的应用。远程控制通信技术在铁路信号系统中的应用,结合时间间隔,主控中心可以实时查询铁路道口运行状况,通过整理和分析大量查询信息,选择有价值信息反馈给距离道口较近的列车,并且主控中心采集列车位置信号和列车行驶速度信息时,按照列车通过道口以后的时间,结合列车最大行驶速度、累积运行线路和实际列车运行情况进行计算和分析,利用远程控制通信技术及时获取列车通过道口的信息,确保其运行的安全性,提高列车在平交道口的通过率[3]。 (2)在中继器的应用。近年来,我国铁路事业快速发展,但是通信基站在每个铁路上的建设比较缓慢,而铁路信号系统的利用可以发通信基站在铁路的重要作用,并且有效减少设备投资费用,通信基站通过中继器可以接收和发送射频信号,还可以利用远程控制通信技术实现对基站区设备、车辆和线路的信息通信,加强基站的管理。 (3)在微机联锁的应用。远程控制通信技术在微机联锁中的应用,主控中心接收道岔情况信息和信号机闭锁状态信息,通过道旁接口单元来接收主控中心发出的控制指令,实现对道岔和信号机的有效控制。同时,通过远程控制无线通信信号,实现道旁接口单元和控制中心之间联系,通过电缆线路实现接口单元和现场设备之间的连接,从而有效地辅助、检测和控制子系统。另外,对于一些大型车站,各种影响因素较多,容易对无线通信信号造成较大干扰,而通过利用远程控制通信技术可以有效解决这个问题,因此为未来发展过程中应加大对远程控制通信技术在微机联锁中的应用研究。 4结束语 近年来,现代化科学技术快速发展,铁路信号系统作为整个铁路工程的重要组成部分,远程控制通信技术在铁路信号系统中的应用,应积极优化铁路信号系统中各模块的通信设计,充分发挥远程控制通信技术的应用优势,提高铁路信号系统的安全性和可靠性,保障列车的安全、平稳运行。 作者:罗卫 单位:济宁信号车间 铁路信号论文:我国铁路信号工程施工管理分析 1铁路信号工程施工管理的重点 在实际的铁路信号工程施工中,监管人员应该分清各个施工工序的主次和轻重,抓住施工的重点进行重点监督,同时还应该制定科学合理的施工质量管理的控制方案,并根据各个工序的特点编写详细的工序流程以及质检规章制度。如果有特殊需要监管人员还可以设置铁路信号工程施工过程中的质量控制点,对其进行预控制,并分析确定该控制点对整个工程的影响范围和重要程度,从而确定对其进行控制的力度。对铁路信号工程进行质量控制的基本单位就是每一个施工工序,确保每一个工序的施工质量都能达到行业标准是列车能够安全运行的保障,在对铁路信号工程的施工进行管理时,其首要原则就是安全,尽可能地排除一切可能会给列车安全运行带来困扰的障碍。在监管过程中,工作人员还应该合理安排工序流程和工程项目的工期,以确保该工程能够在规定的时间内高质量地顺利完成。 2提高铁路信号工程施工管理水平的措施 2.1加强对工程工作人员的管理控制 这里所说的工作人员主要是指工程施工中的领导人员,另外还包括具体施工人员。加强对他们的管理控制力度就要提高管理人员的综合素质和施工人员的技术水平、理论知识、专业素质等等。在铁路信号工程施工管理中首先要进行的就是对人的控制,因为人是整个工程中影响最大的变量,也是施工的主体。技术人员、操作人员、管理人员协同工作才造就了一个铁路信号工程顺利完工。在加强对工程工作人员的管理控制时首要任务就是要提高其安全和质量意识,应该在这些人员上岗工作之前进行一定考核和培训,确保他们的头脑中紧绷质量这根弦,将质量至上、预控为主、服务用户、经济效益以及用数据说话等观念真正落实到实处。另外,还要注意提高领导人员的综合素质。如果铁路信号工程的管理人员有较高的管理能力,那么他所作出的命令科学性和合理性就高,在执行的时候可操作性就强,能为具体施工提高较多的项目规划、技术操作、目标控制以及质量检查的指导;此外一个优秀的管理人员能够根据实际的施工现状和施工要求制定出科学合理的管理制度,并且严格按照制定的规章制度对施工现场进行管理,确保铁路信号工程的施工质量。铁路信号工程的施工操作人员应该具有数量的操作技术和一丝不苟的工作态度,在具体的施工工艺中严格按照规章制度和行业标准执行建设图纸上的要求。施工现场的后勤人员应该为其他工作人员提供上乘的生活服务,凭借其优秀的工作质量间接保证铁路信号工程的施工质量。要想提高工作人员的素质也以对他们进行培训,通过日常的学习提高他们的综合能力;也可以制定详细合理的奖惩制度,充分调动工作人员的积极性,通过公平合理的制度执行在无形之中培养他们的质量意识和责任感,从而确保铁路信号工程的施工水平能够明显提高。在选择和分配工作人员时还应该本着扬长避短的态度针对工作人员的工作水平和特定为其安排合适的工作岗位,并加强对工作人员的日常监督管理,一旦发现违反规章制度的行为要立即采取措施制止并按照制度要求进行惩罚。 2.2加强对施工材料的管理控制 施工材料是铁路信号工程施工的必要物质条件,如果施工材料达不到质量标准就会使该工程的施工质量受到影响。在实际的铁路信号工程施工中,应该重视材料的管理。管理人员在调配施工材料采购人员时应该综合考察他的能力和道德水平,确保他们的政治素养和选购能力能够胜任这项工作,尽量选用那些专业水平过硬的采购人员任职。在采购施工材料时采购人员应该事先考察材料市场,全面掌握材料信息,和那些信誉良好、产品质量上乘的厂家合作。在施工过程中,现场工作人员应该合理组织施工才材料的供应工作,不能出现材料紧缺的情况,也不能出现材料的过度浪费情况,充分保证施工材料的合理利用。最重要的是监督人员应该加强施工过程中对施工材料使用和质量的监督工作。据统计在铁路信号工程的施工过程中仅仅施工材料一项的资金投入就占了总投入的70%左右,这样大的利益诱惑经常会使承包商作出偷工减料谋取灰色利益,这也是造成铁路信号工程质量不合格的主要原因之一。为了谋取更多的非法利益,承包商常常不按照要求的质量和规格进行材料采购,或者由于采购人员的能力欠缺而造成采购的材料质量得不到保障,因此在进行大规模施工之前,应该提前对这些施工材料进行质量检查,按照国家标准和相应的技术规范对各类材料的具体施工工艺进行监督,确保材料施工的质量。 2.3提高对施工方法控制的水平 要想顺利地实现铁路信号工程的施工质量、进度、资金这控制,关键就在于其施工方案是否合理。如果施工方案内内使用的方法不能和实际的铁路信号工程施工契合,那么该工程的质量、进度和成本都会受到一定程度的影响。所以在制定审核该工程的施工方案时,工作人员应该以铁路信号工程的目标要求为基础,综合考虑各项因素从工艺、工序、工期、人员、经济、技术、管理、组织等方面制定合理的施工方案,确保该方案的可行性和水平。 2.4提高对施工设备控制的水平 随着科技的发展,铁路信号工程施工中所用到的施工设备越来越先进,其发挥的作用所占比重也越老越大。在选择施工设备时,工作人员应该综合考虑施工现场的面积、环境、结构以及该设备的性能等多想因素,确保所选择的施工设备是最合适的。在实际的使用过程中,工作人员应从设备的性能、选型以及操作技术这3个方面对施工的设备进行控制管理。 3结束语 科技的进步给铁路运输行业注入新的血液,铁路信号工程被广泛应用。在铁路信号工程的施工中,存在很多因素对其产生不利影响,这就要求管理人员和施工人员在实际操作中本着质量第一的理念对各个施工环节进行管理控制,同时加强自身专业水平的训练,以丰富多样的形式提高铁路信号工程施工的管理水平。 作者:彭欢 单位:中铁十一局集团电务公司 铁路信号论文:风险评估技术在铁路信号系统的应用 【摘要】以风险评估技术在铁路信号系统中的应用为主题展开论述,首先对论文的背景进行了简要介绍,然后重点对危害识别以及铁路自动站闭塞系统定性风险评估进行了分析。对于前者,包括HAZOP方法简介以及HAZOP方法实施过程,对于后者,则包括系统危害识别、接口危害识别、风险分析和评价等三部分。 1引言 铁路信号系统的建立为列车的安全、准时、舒适等方面提供了良好的保障,而风险评估是为了确保信号系统的正常运行。具体而言,风险评估技术在铁路信号系统的应用过程中,首先需要进行前期的安全评估,通过这一阶段的评估,对可能存在的安全隐患进行分析,并做好记录,然后通过对系统的监测,从而实现对安全隐患的有效控制,由此可见,风险评估技术对于铁路安全的保障有着重要的意义。针对风险评估技术在铁路信号系统中的应用,发达国家的研究比较早,而且在研究过程中,已经促使风险评估技术的应用逐渐走向成熟,论文则通过对国外风险评估技术研究的借鉴,对我国铁路信号系统中风险评估技术的应用进行探讨。 2危害识别———HAZOP方法 2.1HAZOP方法简介 危害识别是风险评估技术应用的第一阶段,HAZOP方法是进行危害识别的主要方法,在这一方法的应用过程中,重点工作是通过组织会议并对相应的实践操作细节进行分析,在具体工作开展时,要求各类专业工作者深刻分析每一个单元的内容,通过上述活动的开展,找出存在的偏差,并且对所查找偏差可能会导致的严重后果进行分析,在分析过程中,往往需要借助引导词来引出偏差。在整个过程中,专业人员通过对所出现的偏差进行锁定,然后深层次地分析偏差产生的原因及可能会造成的后果,然后对现有的安全防护进行重新评估,最后再通过必要的措施进行完善。HAZOP是整个系统的一部分,其主要作用是用来识别系统的本质特征,在HAZOP方法运用过程中,会涉及材料的调取、人员的调查以及相关设备的使用。为了充分发挥HAZOP方法的作用,在具体使用过程中,首先需要对系统进行单元划分,单元划分的主要目的在于能够使HAZOP方法所发现的偏差更加准确,如果单元划分不合理,则很容易导致评估结果不准确,进而影响到安全防护工作,在一些铁路信号系统中,可以从宏观角度考虑实施单元划分,例如,监测机、计轴设备、4050智能1/0模块、交换机及站间通信等,因此把每个组成部分作为一个单元进行分析。[1]而偏差的确立是HAZOP的优秀部分,在偏差确立过程中,会使用到三种方法,包括偏差库筛选法、知识确立法以及引导词确立法。 2.2HAZOP实施过程分析 HAZOP方法在具体实施过程中主要包括四个主要步骤。第一阶段,作出定义。整个工作的开展,首先应该获得项目经理的批准,然后针对HAZOP的实施选定组员并任命组长,接着在组员的讨论下,对研究的范围进行确立,通常情况下,研究范围所涉及的内容包括系统设计表现、系统生命周期、系统物理边界等。第二阶段,进行准备,研究小组的组长需要根据此次研究工作提出相应的引导词初始清单。第三阶段,审查阶段。在这一阶段需要进行审查会议,在会议正式开始之前,需要对整个审查流程提前熟悉,其主要目的在于使研究小组的全体组员都能够熟悉研究目的和范围,在会议中,需要对所使用的引导词进行明确解释,而且要对具体操作中可能存在的问题以及应对方法进行讨论。第四阶段,文件记录和跟踪阶段。这一阶段需要对会议中讨论的结果进行整理和记录,并且做好存档工作,还应该将讨论到的内容进行完整记录,而且需要对整个会议的讨论内容进行汇总,并提炼出结果,以此来形成HAZOP的报告文件。 3铁路自动站闭塞系统定性风险评估 为了确保风险评估结果的准确性,评估人员主要依赖于HAZOP技术,在具体操作过程中,还应该结合风险矩阵法,在评估过程中,包括两方面的内容: 3.1系统危害识别 在危害识别过程中,首先应该进行单元划分,单元划分主要是为了明确每一个模块的具体内容。其次,将偏差和引导词的确定因子予以明确,其中,包括多个方面的内容,如材料、操作活动以及设施设备等,设备的正常运作是系统运行的重要保障,这就意味着在危害识别过程中,在整个系统中,设备单元要素的体现,必须依赖于设备自身的功能。在闭塞机单元中,使用了双机热备,所以,在设备运行过程中,会进行主闭塞机和备闭塞机切换,切换过程中主要存在的问题有两个,第一是备闭塞机的功能失效,在这一问题的影响下,被确立的引导词包括两类,即间隔的和永久的,当偏差出现后,要素和引导词会进行合并,在这种情况下,所出现的偏差包括两种,分别是闭塞机永久失效和闭塞机间隔性失效。对于监测机单元而言,其与闭塞机单元的偏差确定方法基本一致,所存在的偏差也包括两种,即闭塞机永久失效和闭塞机间隔性失效。使用同样的偏差确定方法来对4050智能1/0模块进行偏差确定,最终确立的偏差内容则分为控制台亚当ADAN405O模块失效和组合架亚当ADAN4050模块失效。针对站间通信部分,其主要包括两个因素,其一为通信终端,其二为通信误码。针对前者,其引导词同样可以进一步分为间隔性问题和永久性问题两种,间隔性问题指的是站间间隔性中断,而永久性问题指的是站间通信永久性中断。针对后者,所产生的偏差则使站间通信信息误码,同样,这一方法也可以被用到闭塞机和计轴设备、闭塞机和检测设备的偏差确定方面。 3.2接口危害识别 在风险评估过程中,所涉及的微机化自动站间闭塞系统及其附属系统的接口包括其与连锁系统相联系的接口、与计轴设备相连接的接口、与控制系统连接的接口等,针对上述接口,则需要根据相应接口的组成部分进行划分,而且使用危害识别中同样的方式对引导词和偏差进行确立[2]。 3.3风险分析和评价 在系统的最初设计阶段,则需要通过全面的风险评估活动,对系统中的各类风险进行等级划分,最终确立的不同等级风险中,有四类风险不能够被接受,此类风险的存在很容易对系统产生较大的负面影响,如果不及时防范,则很可能引发巨大的损失,所以,为了确保铁路信号系统的正常运行,必须将此类风险降到最低。对于接口危害而言,被认为是不可接受的四类风险分别是事故复原按钮操作失误、到达复原按钮操作失误、模式切换按钮操作失误以及计轴复零按钮操作失误等,对待此类危害,应该慎重对待,并且尽可能降低风险等级。例如,在地铁风险评估过程中,采用HAZOP分析法进行危害识别,根据类似危害记录和专家观点对危险信号进行判断,其中,最为严重的危害是“DTG模式下运行权限错误”,然后借助故障树进一步查找“DTG模式下运行权限错误”的原因(见图1)。之后需要根据事件的后果进行损失分析,分析结果通常包括安全、出轨、人员伤亡等,其中人员伤亡可以进一步分为列车撞人,人员伤亡;撞车,人员轻微伤害;撞车,人员伤亡。 4小结 综上所述,风险评估技术在铁路信号系统的应用中,首先应该利用HAZOP方法进行风险识别,然后在此基础上进行风险评估,并且根据评估结果采取恰当的方法将风险降到最低,从而确保铁路信号系统的正常运行。 作者:单铎年 单位:中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司 铁路信号论文:铁路信号设备故障诊断方法分析 进入新世纪后,我国铁路运输行业获得极快的发展,作为人们出行的主要工具,铁路运输扮演着重要的角色,因此在速度不断提升的背景下,保障其安全运行就显得极为重要。其中保障铁路运行安全的主要设备之一为铁路信号设备,其在机车运行中发挥着无可替代的作用,更是提升铁路运行效率以及能力的重要基础,从此我们可以看出探讨和研究铁路信号设备故障诊断方法显得具有较强的现实意义。当前,国内出现的铁路信号故障种类较多,对其进行诊断的方式也多种多样。在此背景下,我们必须深入研究和分析常见的故障诊断方法,笔者在本文中以实际角度对铁道信号诊断的方法进行阐述,以期进一步提升国内铁路信号设备故障诊断的水平和质量,为铁路安全运行奠定良好的基础. 【关键词】信号设备;铁路;诊断方法 由于质量以及不科学的维修等因素导致铁路信号设备在运行过程中经常出现故障,严重影响铁路系统的安全运行。事实上,在实践中有很多原因都会导致铁路信号设备出现故障,种类繁多的原因不仅需要我们结合处理人员的工作经验,还需要强化模拟和演练信号设备现场故障,保障工作人员具有较强处理分析故障的能力,不仅如此,还需要全力推广新的处理诊断方式、技术。在实际工作中,诊断铁路信号故障的方法有多种:传统诊断法、解析模型法等等。究竟是用那种方法技术需要结合现场实际情况以及相关影响因素加以决定,以进一步提升铁路信号设备平稳运行,提高铁路运输效率和质量。 1铁路信号设备故障处理方法 充分研究常用的诊断处理铁路信号设备故障的方法,有助于实际工作质量的提升,并且进一步完善和丰富科学的管理、养护手段。正如上文中所述,诊断和处理铁路信号设备故障的方法有很多,但是由于越来越复杂的铁路设备系统,构成设备的组件越来越精细,因此我们必须有针对性的选择诊断故障的技术,尽可能提升故障的解除率,保障铁路运输部门顺利运行。不仅如此,置身于信息化社会,我们要强化计算机技术、人工智能技术在实践工作中的应用比例,保障工作效率的提升,为稳定的铁路信号设备奠定良好的基础,在下文中笔者对其进行深入的探索和研究。 1.1传统铁路信号设备故障检测方式 所谓传统的故障检测方法指的是依托工作人员扎实的工作经验,经过分析和研究发生故障的部位,经过细致的了解设备发生故障的经过,根据现场的实际情况进行全方位的处理。在此过程中常用的方法有对比法、逻辑法、代换法等等,在日常工作中这种方法具有广阔的市场,人们经常使用。技术人员首先全方位的检查铁路信号设备的故障,能够把故障的性质、部位等良好的呈现,借助良好的实验操作,能够科学的断定铁路信号设备发生故障的大致位置以及其严重程度。不仅如此,通过计算机硬件以及软件技术,还可以系统化处理常见的故障,在故障检测过程中使用传统技术,最重要的为保障正常的电路,保障电力的需求得到满足,细致化的检测设备的运行情况,最终明晰发生故障的确切部位。 1.2铁路信号设备故障信号处理技术 作为排查和研究设备故障的重要技术,信号处理法依托相关数学、函数模型,对信号进行直接的分析,最终得出相关结果,得出信号的特征值,把信号设备故障使用科学的措施和途径予以解决。对比其他铁路信号设备故障处理的方法,其优势显著,不需要构建故障模型,因此此技术具有较强的适应性,使用范围较广。信号检测方法不仅易于操作且能够把故障部位准确的检测出,但是其也有一定的缺点,外界信号和声波对其造成一定的影响,干扰故障部位正常、准确的检测,因此其比较依赖信号,对各种环境以及类型下的铁路信号设备故障难以准确的进行检验。也就意味着,信号处理技术的使用范围比较独特,这一点我们应该有清醒的认识。由于我们只能在特定的故障检测之中使用信号检测处理技术,因此在特定对象之外的故障类型不能使用。近些年来,通过不断的探索和研究技术,已经开发出很多具有较高科学性能的检测技术和系统,因此在发展当前信号处理技术的过程中需要我们对新的技术不断发掘,有效的结合新的手段和存在的问题、矛盾,统筹各种节点型问题,借助更具科学性的检测技术、技巧以保障铁路信号设备的正常运行,最终落实在保障铁路顺利运行之中。 2铁路信号设备故障诊断方法 2.1铁路信号设备故障解析模型技术 我们所说的解析模型法指的是依托数理统计、解析函数等相关方法综合处理信息的方法。这种方法的基础为解析数学模型,然后对此进行诊断。依托解析模型法对数学模型进行科学的建立是一种行之有效且实用的方法。所以当铁路信号系统出现故障后,系统的输出、输入关系随之而改变。在此方法中使用的高科技技术比较显著,很多具有较强研发能力和较高水平的人员参与系统的研发和建设,能够在复杂环境下的突发故障模型进行科学的处理。在检测和处理故障的过程中应该对这种方法多加考虑和使用,以便于科学的拔除故障。在检测铁路信号故障的时候,使用这种方法能够为解决措施提供有效的途径。在这种方法中体现出显著的数学思想,数学运算方法体现的比较明显,人类的智慧也体现的淋淋尽致。 2.2人工智能铁路信号设备故障检测技术 专家控制系统诊断铁路信号设备故障的时候主要是对人的思维逻辑进行模拟,然后经过复杂的罗辑思维把需要诊断的问题予以解决,此方法在实践中表现出显著的优点。依托符号可以把此方法和知识良好的表现,科学的处理知识细节,有效的模块化需要处理的问题,这种方法依托专业的知识给出我们对实际故障进行解决的措施和步骤。依托国内车站微机监测的实际情况,有效的结合实践和此方法,在解决问题过程中使用人工智能方法,可以有效的排除和解决信号设备中存在的故障。同时,要想保障解决故障的效率和水平,还可以结合传统的故障处理办法,由于此方式非常新颖,能够准确的定位故障并科学的解决。所谓的模糊性指的是我们没有十足的把握某一事物的定义,没有确切的规定数量以及其内涵或者含义。在排查过程中迷糊逻辑的优势十分突出,所以在实际工作中使用的比较广泛。在铁路信号设备故障检测领域引入思维逻辑方法是未来的发展趋势,其比较适合对模糊知识进行表达,以符合人逻辑思维的方式进行推广和普及。根据上文的论述我们可知,检测和维修铁路信号设备故障过程中人工智能技术是今后的主要措施,更是检测技术发展的重要方向,我们应该对工作的重点、难点进一步明晰,以全面发展技术为指导,最终实现铁路信号设备的稳定运行。 2.3专家诊断分析法 所谓的专家诊断法指的是在系统中把某一领域专家的知识和经验纳入,但是这种方法使用的领域较少,和人工智能诊断方法具有一定的相似性,其主要是综合的使用多种诊断技术进行诊断,实际运行的时候主要以专家的思维进行问题的考虑,以专家的思维进行问题的解决。此方法主要是对专家的思维进行模拟,依托这种方法能够把人为因素的干扰降低到最低,从而保障结果的精确性。但是由于使用范围较窄,所以需要我们继续探讨和研究。 2.4人工神经网络分析法 由于铁路信号设备故障具有较强的独特性,这为人工神经网络分析法的形成奠定良好的基础,这种方法指的是依托人脑思维和处理问题的方式,把人性化的思维赋给机器,然后对故障进行寻找,在使用这种方法的时候不需要把信息知识库建立,也不会因为处理对象具有较强的复杂性而在运算处理问题上出现问题,保障具有较高的处理效率。 3结束语 事实上,铁路信号故障类型比较多,其中涉及的种类很多,而且其故障外在表现种类多,导致故障的原因多且具有非常复杂的形式,一些故障的模糊性和偶发性较强,因此我们在诊断故障问题的时候具有突出的半结构化或者非结构化性质,所以,我们必须借助行之有效的故障诊断方法、系统,对分析故障类型以及做出相应的决策奠定良好的基础。根据上文的论述,传统的铁路信号设备故障诊断方法对个人的工作经验、能力等极为推崇,客观实际情况反应的不真实,今后,智能化的诊断系统是系统发展的主要趋势,这就要求我们必须强化建设铁路信号系统力度,不断深入研究和探索,在最新研究成果的辅助下,对诊断故障的技术、方法和系统不断完善,实现稳定高效的铁路信号设备故障诊断,保障其能够稳定的工作,促进铁路运输顺利的进行。 作者:刘富钱