瑞利波预测煤与瓦斯突出

瑞利波勘探是近年来发展起来的一种新型的岩土原位测试勘探方法。笔者重点对瞬态瑞利波相速度的算法进行了研究。提出了对信号进行预先调制 ,随后再对所求得的相位进行修正的方法 ;另为还须考虑其仪器采集信号时的时间差影响。根据以上算法求得的相速度更接近瑞利波真速度 ,从而提高了相速度的分辨率和精确度。把瞬态瑞利波勘探法运用在矿山生产中 ,利用平面瑞利波的频散特性 ,根据瑞利波的传播速度与煤岩的物理力学性质具有相关性 ,提出了一种新型的预测煤与瓦斯突出的方法。为矿井安全生产预测预报瓦斯突出提供了一种新的手段 ,同时对突出煤层掘进前方突出危险区和安全距离的分析判断提供了一种新的方法     

基于广义概念的城市燃气管道泄漏精确定位

为了准确地检测城市燃气管道泄漏,提出了一种基于广义概念的管道泄漏检测定位方法。声发射技术对于管道泄漏的检测、定位是一个极好的工具,但由于泄漏源的传播容易受到周围背景噪声以及复杂工况的影响,其定位误差较大。基于时延估计的互相关信号处理方法被广泛用于管道泄漏检测定位,但由于泄漏应力波传播通道的动态特性,使得源信号在传播过程中会产生波形变化,给互相关函数峰值位置的确定带来困难。由此引入广义相关分析方法,通过对信号进行前置滤波,在一定程度上减少了传播通道动态特性因素对泄漏点定位的不利影响,得到了更为准确的时延估值。在此基础上,通过模拟实验,编写Matlab神经网络代码,构造GRNN模型,进一步预测定位。结果表明,GRNN预测的声发射检测值、互相关定位值以及广义相关定位值,相比之前定位精度分别得到提高,其中基于广义相关的延时估计方法定位最为精确,将该方法用于工程实际中,可以更加精确地定位出泄漏点。     

油气储罐罐壁焊缝静载拉伸检测试验研究*

为建立磁记忆信号与罐体焊接缺陷演变的对应关系,获得以非接触方式检测焊缝处的磁记忆信号来实现对罐体的早期预警和无损检测技术,开展罐壁焊缝试样静载拉伸试验,研究油气储罐在静载拉伸过程中焊缝的磁记忆信号变化规律,并结合有限元模拟仿真进行磁场分布规律的分析。结果表明:磁记忆信号梯度值会在焊缝缺陷处产生突变;随着裂纹深度的增加,磁记忆信号梯度峰峰值呈线性增加,并且峰值随着拉伸载荷的增加而线性增加。     

钢制环氧套筒修复环焊缝缺陷管道影响因素研究

为研究钢制环氧套筒不同结构参数对X80管道环焊缝缺陷修复补强效果的影响,基于ANSYS有限元软件建立钢制环氧套筒修复含环焊缝缺陷X80管道的有限元模型,在内压与弯矩荷载联合作用下进行有限元模拟,并验证该模型的有效性及准确性。研究结果表明：随着钢制环氧套筒厚度(H)和长度(L)的增加,修复补强效果逐渐加强;当厚度(H)和长度(L)达到一定值后,修复补强效果不再改变;随着环氧树脂厚度(δ)的增加,修复补强效果逐渐变差;采用环氧树脂厚度为15 mm且钢制环氧套筒厚度和长度分别为27,1 800 mm时,对直径为1 016 mm且壁厚为15.3 mm的含环焊缝缺陷X80管道的修复效果达到最优。     

地面爆炸地震波的演化及频率特征

对地面爆炸所诱发的地震波进行试验测试,并依据测试结果对其时空演化和频率特征进行了分析.地面爆炸地震波R波前沿陡峭,具有冲击特征.随着距离的增大,质点振动时间逐渐拉长,P、S波逐渐明显且高频分量逐渐增加.P、R波的初振方向在一定距离上发生翻转,原因可能为震源临近区域初振方向由震源函数决定,而远离震源处初振方向由震源函数对...     

基于改进GM(1,1)模型的管壁结蜡厚度增长规律研究

为了进一步分析蜡沉积厚度随时间的变化规律,采用灰色理论和相关数据变换方法建立了改进GM(1,1)模型.在掌握传统GM(1,1)模型建模步骤的基础上,基于弱化缓冲算子的基本原理和线性变换方法对GM(1,1)模型进行了改进,采用均方差比、小概率误差及平均相对误差对比分析了传统模型和改进GM(1,1)模型的精度.实例计算结果表明:弱化缓冲算子作用后的改进模型较传统模型有更高的精度;采用缓冲算子结合线性变换方法所建改进模型的精度较好,其精度高于仅考虑缓冲算子时的改进模型;线性变换函数中常数R的改变会影响改进模型的精度,合理选择R有助于模型达到更高的精度;应用弱化缓冲算子结合线性变换方法建立改进模型来研究管壁结蜡厚度的增长规律完全可行.     

气井井下油管泄漏地面声波检测试验研究

为探究井下油管泄漏声波法检测技术及方法,开展油管泄漏室内试验。在分析油管泄漏声波产生机制的基础上,提出油管泄漏声波地面检测技术及其实施方式。搭建室内全尺寸油管泄漏检测系统,并进行一系列模拟试验;在时频域内分析试验采集的声波信号,结果表明,油管泄漏声波信号时域绝对均值(AMV)及有效值(RMS)特征随着泄漏孔径及压差的增加而增大;该信号是宽频信号,其能量主要集中在1~130 Hz;检测信号的时域特征AMV和RMS、频域分布特征、自相关分析主峰值等,可作为判断泄漏发生的特征量;利用自相关分析能实现单探头对井下油管泄漏的检测与定位,具有较高精度。     

基于ACF-AMDF的气井环空液面回波特征提取方法

为了精确有效地提取声波法检测气井环空液位的回波周期,在分析环空中测试波的传播特征及基音周期检测的基础上,提出1种基于检测信号短时自相关函数(ACF)及平均幅度差函数(AMDF)的液面回波周期提取方法;利用自主搭建的室内模拟实验系统开展了不同初始环空压力下环空液位检测实验;对检测信号进行中心削波处理并计算ACF/AMDF,提取出液面回波周期并与理论计算值对比分析;同时分析了现场环空液位检测信号,提取其回波周期。研究结果表明:提出的新方法能有效地用于提取环空液面回波周期;室内实验中,该方法最大误差绝对值为1.54%;该方法能够有效抑制液面回波信号中的随机噪声及接箍反射波等,处理后的信号曲线在回波周期处峰值更加突出、集中,而在其他位置更加平滑,提高了对液面回波周期特征的辨识能力。     

航空煤油薄油层燃烧特性实验研究

为研究薄油层燃烧特性,开展航空煤油薄层油池火实验,分析油品燃烧的整个过程、燃烧速率、火焰高度和辐射反馈等参数随时间的变化规律。结果表明:整个薄层燃烧过程除发展、稳定和熄灭阶段外,还存在薄层燃烧衰减阶段。稳定阶段的燃烧速率与初始油层厚度相关,但随着厚度的增加其逐渐趋于稳定;薄层燃烧衰减阶段,燃烧速率会随着实时油层厚度的下降逐渐降低。对比火焰高度的实测值和模型预测值发现,Heskestad模型的预测更接近实际结果;燃烧发展阶段后,火焰辐射反馈基本维持稳定,受初始厚度的影响较小,但辐射透射强度会随着油层厚度的降低而增加,且增速逐渐加快,表明辐射透射在薄层燃烧衰退阶段中起到关键作用。结合辐射透射的变化规律,将辐射反馈分为可吸收和不可吸收2部分,并提出用于预测辐射透射大小的经验模型。     

基于声波法燃气管道单双点泄漏安全检测研究

为提前对燃气管道多点泄漏进行防范,本文基于燃气管道安全运行的重要性,搭建燃气管道泄漏实验平台,建立孔径大小相等的双泄漏孔燃气管道,研究燃气管道单、双点泄漏的声源特性及传播规律。结果表明：单、双点泄漏都会随着压力增大而逐渐增大;单点泄漏时域振幅普遍比双点泄漏时振幅小;声波幅值随着压力的增加而增加,当压力和孔间距一定时,管道中声波信号幅值随着距离增加而逐渐减小,最后趋于平稳,并且靠近泄漏点的声波信号均大于未泄漏处的声波信号。本文研究燃气管道单、双点泄漏,有利于对城镇燃气管道进行实时监测,为燃气管道安全检测提供理论基础。     

爆炸应力波作用下煤体损伤累积规律模拟试验研究

为进一步改善瓦斯爆破抽放效果,分析煤体爆炸应力波作用损伤过程与机理,设计并完成模拟煤体爆炸应力波损伤累积试验。测试试块的超声波波速并计算损伤值。分析爆炸应力波作用下煤体损伤累积过程与规律。结果表明,煤体爆炸应力波损伤是爆炸应力波直接压缩和拉伸作用以及间接扰动作用的结果。随着爆炸应力波作用次数的增加,煤体损伤持续增加,近区测点损伤值在较高阈值内快速增加,中远区测点损伤初期在较低阈值内缓慢增加,后期随着累积效应的增强损伤快速增加;近区测点累积损伤随与炮孔中心距离的增大而快速衰减,中远区累积损伤缓慢减小;煤体强度等力学参数大幅度劣化,宏观裂纹形成后,煤体将在较低损伤值条件下发生断裂破坏。     

风电螺栓超声导波检测技术仿真

采用有限元方法针对基于超声导波的风电螺栓在役检测技术进行分析。首先介绍了螺栓检测的技术研究难点、热点、超声导波检测以及相控阵延时聚焦的理论基础,然后使用COMSOL有限元分析软件以及MATLAB仿真程序对超声导波螺栓检测技术进行建模,在该模型的基础上分析了超声导波检测风电螺栓技术的实现过程与方法。在仿真过程中,笔者通过改变缺陷深度,研究其对于超声导波检测信号的影响。研究结果表明:(1)缺陷在较浅深度时,检测结果误差较小,缺陷信号之后会形成明显的二次波、三次波信号。(2)缺陷位于中部位置时,缺陷测量结果误差增大,位于缺陷之前的台阶反射信号波幅降低,二次、三次波不明显。且缺陷波附近可看到有较明显的多个小波峰信号。(3)由于波随着传播距离的增大,干涉叠加次数增加,波的模式越来越复杂。所以随着缺陷距离探头越远,检测结果误差越大。     

基于IEEMD样本熵分析的管道泄漏定位

为降低城市管道泄漏定位误差,提出1种改进的集合经验模态分解（IEEMD）样本熵分析的管道多点泄漏定位方法。首先通过在EEMD中添加自相关函数计算和EMD算法,得到IEEMD;然后应用IEEMD可将原始泄漏信号直接去噪并分解为真实信号分量和冗余分量,经样本熵分析计算剔除冗余分量,获得有效泄漏信号;最后根据互相关时延计算和声发射时差定位法精确计算泄漏点位置。结果表明:该方法泄漏信号提取效果好、计算效率更高,有效提高了信号的信噪比,降低了信号的均方误差;该方法将管道泄漏定位误差降低至4.06%,较大程度提高了管道泄漏定位精确度。     

声发射信号在岩体中传播的衰减

1 概述 弹性波在介质中传播,随着距离的增加而衰减。声发射信号作为一种波在岩体中传播也会随着距离的增加而衰减。这种衰减与声发射信号参数(如频率)、岩体特征(如岩性、裂隙发育程度与状态)、距离、传播方向等因素有关。因此,声发射信号在岩体中传播和衰减是很复杂的,只能通过实测得出衰减曲线(衰减函数)。     

隧道下伏溶洞顶板安全厚度确定方法

为解决溶洞与隧道间安全距离如何确定的问题,在研究现有动荷载下顶板安全厚度确定方法的基础上,推导出固支梁振动微分方程,建立隧道与溶洞间岩层失稳的双尖点突变模型,分析其失稳力学机制及破坏条件,得到安全厚度的非线性方程,并运用Matlab进行迭代法编程求解;分析爆破振动强度、频率、围岩特性、隧道跨度等对安全厚度的影响。结果表明:隧道与溶洞间岩层安全厚度是由岩层的内外因素共同决定;在同一振动荷载幅值下,安全厚度与振动频率呈非线性关系;在同一振动频率下,安全厚度与爆破振动荷载幅值呈线性关系;安全厚度随弹性模量的增加而逐渐减小,随溶洞跨度的增加呈近似正比例增加。     

基于改进灰色模型的管壁蜡沉积厚度预测研究

为对含蜡原油管道中的蜡沉积厚度进行准确预测,在函数cot(x2)变换的基础上,结合平移变换思想,利用cot(x2+c)变换建立新的改进GM(1,1)模型。以现场管道结蜡数据和室内环道结蜡数据为例,对比改进GM(1,1)模型、基于函数cot(x2)变换建立的GM(1,1)模型及传统GM(1,1)模型之间的预测精度,并分析平移量c对改进GM(1,1)模型预测精度的影响。结果表明:改进GM(1,1)模型的预测精度最高,其次是基于函数cot(x2)变换建立的GM(1,1)模型,而传统GM(1,1)模型的预测精度最低;随着平移量的增大,改进GM(1,1)模型的平均相对预测误差呈现出先减小后增大的趋势,因此合理的平移量有助于模型精度的提高。应用改进GM(1,1)模型来预测管道蜡沉积厚度是可行的,该方法可为含蜡原油管道蜡沉积厚度的准确预测提供参考和借鉴。     

套管损伤磁记忆检测信号定量研究

在油气生产过程中,井下套管损伤会造成井况恶化,致使正常井转变为套损井。为了防止套损井的出现和安全事故的发生,有必要对套管进行早期损伤检测。采用金属磁记忆检测技术,开展了实验研究。实验中,通过对套管内壁环切,将套管壁厚设计为等值递增和不等值递增两种形式;根据实验数据,对磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量与壁厚、壁厚变化量的定量关系进行拟合。结果表明:磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量,可以很好的表征套管壁厚的变化情况;信号梯度值与套管壁厚呈线性递增关系;信号梯度波峰值和信号梯度峰宽值均与套管壁厚变化量呈线性递增关系。该试验结果有助于完善磁记忆检测技术的定量化研究和利用磁记忆原理检测套管损伤的评价体系。     

节理充填岩体爆炸应力波传播规律模型试验与应用研究

为研究节理厚度对爆炸应力波传播影响规律,以工程现场揭露的红黏土为充填介质,制作含节理爆破模型,开展不同厚度节理爆破模型试验,并对现场试验爆破参数进行优化。研究结果表明:节理充填介质延长了爆炸应力波传播时间并吸收了部分应力波,应力波衰减速率为2.225~4.188 MPa/mm,滞后时间0.1~0.15 μs/mm;节理对不同方向的应力波吸收程度不同,横向应力的衰减速率大于纵向应力的衰减速率,二者均随节理厚度的增加呈线性衰减。爆破参数优化应控制炮孔至节理面的距离、减小装药量,周边孔宜采用空气间隔分段装药。     

露天矿边坡变形预测的协同进化多核相关向量机模型

为提高露天矿边坡变形预测精度,利用协同进化粒子群(CEPSO)优化多核相关向量机(MK-RVM)的参数,构建协同进化多核相关向量机(CEPSO-MK-RVM),并将此模型应用于露天矿边坡变形预测。将CEPSO-MK-RVM的结果与协同进化多项式核函数相关向量机(CEPSO-PolyRVM)、协同进化高斯核函数相关向量机(CEPSO-Gauss-RVM)及修正果蝇优化下的支持向量回归(MFOA-SVR)的结果进行对比,并分析CEPSO对MK-RVM参数的优化效果。结果表明,CEPSO比标准粒子群优化(PSO)算法具有更好的优化效率及最优解;用CEPSO-MK-RVM模型得到的结果,4个精度指标均优于其余3种方法,边坡变形预测的精度得到有效提高。     

基于磁记忆检测方法的连续油管刻伤试验研究

随着连续油管的大规模投入使用,油管损伤引起的安全事故与日俱增。为了及时对油管使用过程中产生的缺陷进行检测、识别及定位,基于磁记忆检测方法,对连续油管进行管壁刻伤试验,结合workbench有限元方法模拟刻伤处的应力分布,对比分析不同刻伤类型产生的典型信号特征及信号特征值变化趋势。结果表明:刻伤部位的磁记忆信号曲线与应力分布曲线的特征及峰值变化趋势一致,随着刻伤宽度的增加,磁记忆信号曲线及应力分布曲线由单峰向双峰过渡,磁记忆信号峰值及应力峰值呈降低趋势;随着刻伤深度的增加,磁记忆信号曲线及应力分布曲线峰峰值增加,磁记忆信号峰值及应力峰值呈升高趋势。