第一篇：3.中國巖土工程技術發(fā)展展望-林宗元

總第62期西部探礦工程series No．62 2000年第1期WEST--CHINAEXPLORATIONENGINEERINGJan 2000 文章編號：1004—5716(2000)0l一0009--03中圖分類號：BTl文獻標識碼：A

中國巖土工程技術發(fā)展展望

林宗元

(中國工程勘察大師中國工程勘察協(xié)會

中華人民共和國建國以前，中國基本上沒有工程勘察這一類型的單位。建國以后，特別是隨著我國的經濟恢復和大規(guī)模的經濟建設的發(fā)展，也就是從20世紀50年代開始，我國參照前蘇聯(lián)當時基本建設的體制模式，在國務院各部門，各地區(qū)陸續(xù)建立起工程勘察單位，(有許多單位是獨立的，更多的是附屬在設計院內，作為院屬的一個二級單位)并逐步發(fā)展壯大。傳統(tǒng)包含的專業(yè)是工程地質勘察，水文地質勘察(含工程物探)和工程測量。盡管這個體制在后來實踐中體現(xiàn)出嚴重的缺陷，但在當時歷史條件下，仍然為我國工程建設做出了不可磨滅的貢獻。改革開放20年來，特別是1986年以來，我國工程勘察(行業(yè))不論在改革原有體制弊端上，還是在技術發(fā)展上，都有顯著的進展，特別表現(xiàn)在作為工程勘察主專業(yè)之一的傳統(tǒng)工程地質勘察已開始向巖土工程轉化。根據(jù)主管部門的規(guī)定和行業(yè)的公認，我國巖土工程的業(yè)務范圍包括：巖土工程勘察、巖土工程設計、巖土工程監(jiān)測、巖土工程治理和巖土工程監(jiān)理、巖土工程咨詢五個方面。

巖土工程勘察是巖土工程的基礎，它與巖土工程設計共同組成巖土工程的核心。作為一名巖土工程師，不熟悉巖土工程勘察技術是不可思議的，同樣，不掌握巖土工程設計技術，不會成為一名稱職的巖土工程師。巖土工程勘探、巖土工程試驗、監(jiān)測則是巖土工程勘察的重要組成部分。其質量和水平對巖土工程勘察成果的質量和水平有重大的影響；而巖土工程分析評價、論證和地基基礎設計方案與巖土工程治理方案建議的水平，特別是其先進性、經濟合理性與可行性，則是巖土工程勘察成果質量和水平的具體體現(xiàn)。

國家主管部門準備從2000年開始進行全國注冊巖土工程師考試(先在河北省進行試考)，為推行注冊巖土工程師制度作準備，以與國際接軌。據(jù)統(tǒng)計，1998年全國工程勘察生產人員近15萬8千人，其中工程技術人員近7萬9千人，一年完成項目13萬多項。全國獨立的工程勘察單位1571個，其中甲級231個，乙級47Z個，丙級629個。應該看到，工程勘察行業(yè)目前還沒有完全擺脫力量過剩、一般人員素質偏低、技術裝備陳舊落后、機制不適應、質量水平不高的局面。要擺脫這個困境，除了要進一步搞好工程勘察體制的深化改革和人才培訓外，各方面要齊心合力，大力推進技術進步。本文擬著重就巖土工程技術發(fā)展的問題談幾點粗淺的看法，以期拋磚引玉。

1巖土工程勘探方面

1.1巖土工程鉆探

1．1．1破碎巖層、軟硬巖石互層或厚層軟弱夾層以及卵石層地區(qū)的新型鉆機與施工工藝的開發(fā)由于今后在該類地區(qū)修建高、重、深建筑或邊坡治理的工程將不斷增多，需要在鉆探中準確掌握巖層的破碎程度，軟硬互層情況與軟弱夾層狀態(tài)以及卵石層情況及有關參數(shù)，以及在邊坡治理中快速高質的成孔施工，這就要求有相應的先進新型鉆機及施工工藝。中國有色昆明勘察設計研究院等單位引進國際上先進的全方位全液壓鉆機及其配套設備，效果良好。相信我國鉆探設備研制部門經過努力一定能夠制造出達到國際水平的各種鉆機及其配套設備，以及解決相關鉆探施工工藝。

1．1.2應用鉆探最優(yōu)化技術，解決在巖土工程鉆探中自動進行信息數(shù)據(jù)采集分析和巖土層劃分等問題。

目前鉆探現(xiàn)場描述記錄精度往往不高，不同程度地影響了巖土工程勘察成果質量。意大利米蘭Rodio國際巖土工程公司的Papela鉆機(系專利產品)通過鉆探過程中自動記錄，根據(jù)鉆進阻力—深度變化關系曲線進行土的工程地質分層，在當?shù)匾褜嵱煤芏嗄辏Ч己谩．斎唬煌こ痰刭|條件的地區(qū)，得另行找出相關關系曲線進行分層。在前蘇聯(lián)和中國的探礦工程界，先后于20世紀60年代和70年代開始重視鉆探最優(yōu)化技術的研究，并取得了很大的成就。相信我國巖土工程鉆探設備研制與鉆探技術研究部門相結合，可以應用鉆探最優(yōu)化技術，大量搜集積累區(qū)域性的有關數(shù)據(jù)資料，通過數(shù)理統(tǒng)計，利用微電腦技術，解決不同工程地質條件(或地區(qū))的巖土工程鉆探自動進行信息數(shù)據(jù)采集分析及巖土層分層等問題。

1．1．3切實做到巖土工程鉆探采取土試樣質量與國際標準接軌，滿足行業(yè)標準要求。

目前國內不少巖土工程勘察單位的取土器、取土試樣操作，以及試樣的封裝、貯存及運輸不合技術標準要求，嚴重影響巖土工程勘察成果質量。行業(yè)標準《原狀土取樣技術標準》(JGJ89—92)是與國際接軌的，對取土器規(guī)格有具體規(guī)定，本人主編的《巖土工程叢書》中的《巖土工程勘察設計手冊》由巖土工程專家李受祉編寫的“4.5章取(試)樣”對取試樣的技術要求有詳細的交待，石家莊中兵北方勘察設計研究院等單位分工研制生產了該標準的各類型取土器，為確保取土試樣質量提供了可靠的物質保證。相信經過各有關方面不懈的共同努力，克服原來存在的弊端，取土試樣質量將有一個新的飛躍。

1．2巖土工程物探

下個世紀巖土工程物探應該能出現(xiàn)一個大的飛躍，即由處于巖土工程勘探和監(jiān)測中的輔助手段的地位轉變?yōu)樘幱谥饕侄蔚牡匚唬趲r土工程勘察中出現(xiàn)以物探為主，鉆探為輔的局面。北京水電物探研究所開發(fā)成功的SWS-2型多波列數(shù)字圖像工程勘探與工程檢測儀(系統(tǒng))具有多道瞬態(tài)面波、地震、地微震(常時微動)，樁基檢測和高密度地震映像等功能，適用于陸地和水域勘探，一改以往物探設備功能單一的缺陷。該系統(tǒng)是一項高新技術成果，經過各行業(yè)百余項工程勘察與測試的實踐證明，該系統(tǒng)具有技術先進、性能可靠、功能多、精度高、適應性強、這個成果使我們相信，我國巖土工程物探儀器設備研制部門完全有能力開發(fā)出更多更好的新產品和分析方法，一定能夠在下個世紀出現(xiàn)一個巖土工程物探大飛躍的新局面。

2室內試驗方面

2．1全自動土工力學試驗系統(tǒng)的普及

在下個世紀，具有較強實力的巖土工程單位都將擁有全自動(氣壓、液壓)固結試驗系統(tǒng)和智能控制三軸儀等，如空軍工程設計研究院研制的KTG-98全自動氣壓固結試驗系統(tǒng)、南京電力自動化設備廠生產的DG--1型等梯度固結儀、WYS-1型微機應力路徑三軸儀及建研院地基所與丹東分析儀器廠合作研制的JDDlJ一2型智能三軸儀等儀器是較先進的儀器。

2．2多功能巖土材料試驗技術的推廣

隨著國內外(如美國MTS公司等)多功能巖土材料試驗機的開發(fā)成功，能夠進行巖石及土工材料的動靜三軸、扭轉等項試驗還能進行巖石的拉伸、彎曲試驗，也可以進行土工合成材料的有關試驗。從而改變了傳統(tǒng)的力學試驗儀器功能單一的缺陷。

2．3土工離心模型試驗技術的推廣

土工離心模型試驗是按照相似律的要求，給出的成果能直觀反映土工構筑物的穩(wěn)定和變形等性狀，能夠用來驗證設計的工程是否經濟合理安全可靠，愈來愈被各有關行業(yè)的巖土工程和結構設計人員的重視和采用。本人主編的《巖土工程叢書》中的《巖土工程試驗監(jiān)測手冊》中，由巖土工程專家朱思哲教授編寫的“3．8土工離心模型試驗”有具體介紹。

3原位測試方面

在高、重、深工程，特別是在軟土或需要進行深層探測的地區(qū)，以及積累了大量經驗資料的某些老城市，原泣測試的應用顯得特別重要。今后發(fā)展的趨勢是，將原位測試成果，通過與工程地質條件相同的已有工程反推的有關參數(shù)、載荷試驗成果進行對比．求得相關關系，以提高提供的設計參數(shù)的精度和應用效果。

原位測試技術的發(fā)展主要表現(xiàn)在下列二個方面：

3．1多功能靜探探頭的推廣：

3．1．1測斜孔壓靜探探頭[CPTU]

能消除由于探頭偏斜引起的深度誤差和由于孔壓引起的qc、fs的誤差，大大提高測試成果精度。

3．1．2旁壓一靜探探頭，能兼測應力應變關系。

3．1.3放射性同位素靜探(RI--CPT)日本用以測定砂土的重度、含水量、通過換算求出砂土的密實

度；以研究飽和砂土液化。

3．1.4波速靜探探頭：浙江溫嶺南光地質儀器廠已生產出該種探頭，用以測定各土層的波速。

3．1.5 振動靜探探頭：日本通過模擬地震時的剪切波，對比振動和不振的探頭貫入阻力，以評定砂

土的液化勢。

3.2 扁鏟側脹儀(DMT)的推廣

扁鏟側脹儀可用靜探機貫入土中，測點間距15～20cm可獲得土層剖面連續(xù)變化情況，通過測得的4個參數(shù)用以進行土的分類，確定土的抗剪強度、砂土的內摩擦角，土的超固結比，靜止側壓力系數(shù)，土的模量，側向基床反力系數(shù)，固結系數(shù)等，溫嶺南光地質儀器廠研制成功了該儀器。

4巖土工程監(jiān)測與檢測方面

大型滑坡變形、大型危巖變形、深基坑壁變形、區(qū)域性地面沉降、水庫庫岸邊坡變形、基坑底面回彈，建筑物沉降、地下水位變動等的自動監(jiān)測，以及樁基質量、巖土工程施工質量與效果的自 動檢測等將有很明顯的發(fā)展。

5巖土工程評價方面

5．1地基與建(構)筑物協(xié)同作用分析方面

該課題在高層、超高層巖土工程分析評價中越來越受到重視，并取得了良好的效果，有廣闊的開發(fā)前景。

5．2深基坑圍護體系方案論證方面

該課題也是我國巖土工程的一個熱點，受到我國巖土工程界的廣泛重視，隨著工程實踐經驗的大量積累和理論研究的進展，該項技術將日益成熟。

5．3場地地基地震效應評價方面

場地、地基地震效應評價還有一些需要研究解決的問題，如軟土地區(qū)震陷的定量評價、強震區(qū)小城鎮(zhèn)及廣大農村民房的抗震設防問題等都有待研究解決。

5．4特殊性巖土的評價方面

本人主編的《巖土工程勘察設計手冊》中第7篇特殊性巖土的工程勘察評價雖然對膨脹巖、鹽漬巖、污染土、風化巖與殘積土、紅土和混合土等作了介紹，這些問題在巖土工程界還沒有得到廣泛的足夠的重視，仍有待進行深入的研究。相信隨著各地區(qū)工程實踐經驗的大量積累和有關科研成果的提出，將為解決該課題作出貢獻。

6環(huán)境巖土工程方面

該課題還沒有受到我國巖土工程界普遍的足夠的重視。本人雖然在《巖土工程勘察設計手冊》“第8篇環(huán)境巖土”工程中作系列的介紹，但是環(huán)境巖土工程問題很多，有待有關各方進行深入的研討和實踐，其中有些新出現(xiàn)的問題，比如廢棄物處置，特別是城市垃圾處置等熱點問題，已開始受到重視。相信在下個世紀該課題技術將有飛躍的發(fā)展。

7巖土工程監(jiān)理與巖土工程咨詢方面

由于某些原因、我國許多大中型工程勘察單位雖然都成立有工程咨詢以及工程建設監(jiān)理單位(組織)，但其中不少單位實際承擔的業(yè)務不多。

建設部建設[1999]176號《關于加強勘察設計質量工作的通知》一文中的“

8、積極推行勘察設計的技術咨詢工作，按照自愿有償、內行咨詢內行的原則，勘察設計單位可受建設單位委托承擔其資質等級允許范周內勘察設計的咨詢服務，對受委托項目的勘察綱要、成果報告、工藝流程或設計方案進行評估、論證和優(yōu)化。對于政府投資的公共工程、市政工程等提倡開展勘察設計方案的技術咨詢服務。

鼓勵有條件的勘察設計單位組建項目管理咨詢公司，為業(yè)主的項目實施提供招標代理、施工監(jiān)理、設備采購等技術管理咨詢服務，依靠專家系統(tǒng)的技術、智力和工程經驗為項目管理服務，提高項目投資的綜合效益。

從事勘察設計咨詢服務的勘察設計單位應對其咨詢成果的質量負相應責任。

該通知將推動巖土工程咨詢的迅速發(fā)展，相信隨著我國巖土工程體制的深入發(fā)展與健全，從業(yè)的高水平的巖土工程師新生力量不斷增加，巖土工程咨詢以及巖土工程監(jiān)理將會出現(xiàn)一個新的局面。

8計算機技術在巖土工程的廣泛應用

如前所述，計算機技術在巖土工程牛有著廣泛的應用：

8．1在巖土工程儀器裝備自動化、智能化方面的廣泛應用:

8．1．1在巖土工程勘探儀器設備自動化、智能化中的應用；

8．1．2在巖土工程原位測試儀器設備自動化、智能化中的廣泛應用；

8．1．3在巖土工程室內試驗儀器設備自動化、智能化中的廣泛應用；

8．1.4在巖土工程監(jiān)測檢測儀器設備自動化、智能化中的應用，8．1.5在巖土工程施工設備自動化、智能化中的應用。

8．2在巖土工程分析評價和資料整理，成果提交以及一些大中城市建立巖土工程數(shù)據(jù)庫等中的廣

泛應用。

8．3在巖土工程設計中智能化的應用。

8．4在巖土工程監(jiān)理與巖土工程咨詢中的應用。

參考文獻A．E.科茲洛夫斯基，鄢泰寧，湯風林鉆探最優(yōu)化技術在俄羅斯和中國的發(fā)展與現(xiàn)狀． 西部探礦工程，1999．11(2)70—72．

2林宗元主編．巖土工程勘察設計手冊．沈陽；遼寧科學技術出版社，1996，362～381，1218～1292，1372～1376，1424～1456．

3國家科委成果辦(97)國科成辦字第101號文．

關于召開“SWS”型工程勘察與檢測系統(tǒng)應用推廣會的通知，1997．9．

4喬桂芳．有關國內外勘察與巖土工程應用新技術．中國勘察與巖土工程，1998．5，43~44． 5林宗元主編．巖土工程試驗監(jiān)測手冊．沈陽：遼寧科學技術出版社，1994，217～224． 6 林宗元．中國巖土工程勘探技術發(fā)展展望．中國地質學會探礦工程專業(yè)委員會．

面向二十一世紀巖土鉆掘工程學術研討會論文集，1999．

Prospects on the Technical Development of the

Geotechnical Engineering of China

Lin Zongyuan

(EngineeringProspecting China，Beijing，100053)

Abstract：It summarizes comprehensively on the present conditions of the geotechnical engineering of China and puts forward the prospects of the development and application of different techno1ogy of geotechnological engineering.Key words：Crushed rock bed optimized technology

第二篇：中國沼氣發(fā)電技術發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望

摘要：本文通過對中國沼氣利用現(xiàn)狀和沼氣發(fā)電工程市場前景的調查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術發(fā)展現(xiàn)狀及其能源利用市場潛力，對影響沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經濟因素和主要障礙進行了分析評價，并提出了一些對策和措施。

關鍵詞：沼氣 工程 發(fā)電

1、引言

生物質能是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源豐富、含碳量低的特點，加之在其生長過程中吸收大氣中的C02，因而用新技術開發(fā)利用生物質能不僅有助于減輕溫室效應和生態(tài)良性循環(huán)，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑。

隨著對環(huán)境的日益重視，人們開始利用各種方式來減少工農業(yè)生產對環(huán)境的破壞。近十幾年來，在各級政府有關部門和企業(yè)的幫助協(xié)調下，用于處理畜禽糞便及各種生產、生活污水的大中型沼氣工程紛紛上馬，至1998年底，我國已建成大中型沼氣工程742處，年產沼氣量為16393.94萬立方米；垃圾填埋法產生沼氣是處理城市垃圾的主要方式之一，具有簡單易行和費用較低的特點，同時還可回收能源，正受到世界各國的普遍歡迎。目前，全世界共建成4817座垃圾填埋場，每年可回收沼氣51.42億立方米。

沼氣是一種具有較高熱值的可燃氣體，與其它燃氣相比，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料，傳統(tǒng)上大多利用沼氣進行取暖、炊事和照明，隨著沼氣產量的不斷增加，如何更高效地利用沼氣，成為擺在我們面前的一項課題。

2、沼氣發(fā)電技術進展狀況

沼氣燃燒發(fā)電是隨著沼氣綜合利用的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項沼氣利用技術，它將沼氣用于發(fā)動機上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產生電能和熱能，是有效利用沼氣的一種重要方式。目前用于沼氣發(fā)電的設備主要有內燃機和汽輪機。

國外用于沼氣發(fā)電的內燃機主要使用Otto發(fā)動機和Diesel發(fā)動機，其單位重量的功率約為27 kW／T。汽輪機中燃氣發(fā)動機和蒸汽發(fā)動機均有使用，燃氣發(fā)動機的優(yōu)點是單位重量的功率大，一般為70～140kW／T；蒸汽發(fā)動機一般為10kW／T。國外沼氣發(fā)電機組主要用于垃圾填埋場的沼氣處理工藝中。目前，美國在沼氣發(fā)電領域有許多成熟的技術和工程，處于世界領先水平。現(xiàn)有61個填埋場使用內燃機發(fā)電，加上使用汽輪機發(fā)電的裝機，總容量已達340兆瓦；歐洲用于沼氣發(fā)電的內燃機，較大的單機容量在0.4～2兆瓦，填埋沼氣的發(fā)電效率約為1.68～2kWh／m3。

我國開展沼氣發(fā)電領域的研究始于八十年代初，1998年全國沼氣發(fā)電量為1,055，160kWh。在此期間，先后有一些科研機構進行過沼氣發(fā)動機的改裝和提高熱效率方面的研究工作。我國的沼氣發(fā)動機主要為兩類，即雙燃料式和全燒式。目前，對“沼氣一柴油”雙燃料發(fā)動機的研究開發(fā)工作較多。如：中國農機研究院與四川綿陽新華內燃機廠共同研制開發(fā)的S195—1型雙燃料發(fā)動機：上海新中動力機廠研制的20／27G雙燃料機等。成都科技大學等單位還對雙燃料機的調速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等方面進行過研究。濰坊柴油機廠研制出功率為120 kW的6160A一3型全燒式沼氣發(fā)動機，貴州柴油機廠和四川農業(yè)機械研究所共同開發(fā)出60 kW的6135AD(Q)型全燒沼氣發(fā)動機發(fā)電機組；此外，還有重慶、上海、南通等一些機構進行過這方面的研究、研制工作。可以說，目前我國在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在內燃機系列上。表1是我國部分12kW以下沼氣發(fā)電機組的測試性能比較。

3、沼氣發(fā)電前景廣闊

沼氣發(fā)電工程本身是提供清潔能源，解決環(huán)境問題的工程，它的運行不僅解決沼氣工程中的一些主要環(huán)境問題，而且由于其產生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了廣泛的應用前景：

1)有助于減少溫室氣體的排放

通過沼氣發(fā)電工程可以減少CH4的排放，每減少1屯CH4的排放，相當于減少25噸C02的排放，對緩和溫室效應有利。

2)有利于變廢為寶，提高沼氣工程的綜合效益

我們以沼電在酒廠中的的綜合效益為例：四川榮縣進行了120 kW沼氣發(fā)電的生產和示范。用酒糟廢水經厭氧消化產生沼氣，發(fā)電效率為1.69 kWh／m3，當年成本為0.0465元／kWh。沼電能夠基本滿足該廠的生產用電：山東昌樂酒廠安裝2臺120 kW的沼氣發(fā)電機組，170m3酒糟日產沼氣4800m3，發(fā)電8640kwh，全年能源節(jié)約開支29萬元，工程運行一年即收回全部成本。

杭州天子嶺填埋場發(fā)電工程在運行過程中，在平均電價為0.438元／kWh的條件下，投 資回報率可達14.8%。

3)可減少對周圍環(huán)境的污染。

由于綜合利用手段單一，很多沼氣工程產生的沼氣大量排入大氣中，不僅嚴重污染周圍的環(huán)境，也對工作人員的安全和健康產生了極大的威脅，沼氣發(fā)電則為沼氣找到了一條合理利用的途徑。

4)小沼電為農村地區(qū)能源利用開辟新途徑

我國農村偏遠地區(qū)還有許多地方嚴重缺電，如牧區(qū)、海島、偏僻山區(qū)等高壓輸電較為困難，而這些地區(qū)卻有著豐富的生物質原料。因地制宜地發(fā)展小沼電，猶如建造微型“坑口電站”，可取長補短就地供電。

表1 12kW以下沼氣發(fā)電機組測試表

研制單位產品型號功率（KW）甲烷含量（%）比氣耗(m3／kWh)節(jié)油率（%）熱效率（%）

四川省農機所0.8GFZ1.357730.868100 23.45

四川省農機所19512.9789.40.37100 30.7

泰安電機廠12GFS3212.8578.450.49281 31.99

泰安電機廠10GFsl311.1886.50.24862 37.89

南充農機所19513.5370.90.32281.38.8

武進柴油機廠195-Z13.5271.20.40100 35.39

上海內燃機所5GFZ5.6272.350.687100 26.78

重慶電機廠1.2kW1.5277.050.76100 294、沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的主要障礙

80年代是我國沼氣發(fā)電研究的起始階段，也是較為活躍的時期。但近十年的發(fā)展比較 緩慢。主要存在以下障礙：

4.1技術障礙

我國沼氣發(fā)動機的開發(fā)研究主要集中在內燃機系列上，一般只是對柴油機和汽油機進行較淺層次的改裝，對發(fā)動機的熱工性能研究不深，由于產品質量不過關，在運行使用中出現(xiàn)諸多問題，給用戶帶來不便，從而影響其發(fā)展進程。導致這種情況的根本原因是沒有對沼氣發(fā)動機進行深入的研究，技術不過關，缺乏足夠的生產實踐。致使發(fā)動機在運行中產生熱負荷高、可靠性差、起動困難；另外我國研制的全燒沼氣發(fā)動機的排氣溫度過高，氣閥易燒壞，使氣缸蓋等成為易損件等諸多技術問題。

4.2市場障礙

由于我國沼氣發(fā)動機存在許多問題，先前應用國產發(fā)電機組的沼氣發(fā)電工程有許多長 期處于停機狀態(tài)。這就使后來發(fā)展的絕大多數(shù)沼氣工程放棄了沼氣發(fā)電方式，轉而尋求其他的利用途徑。少數(shù)沼氣發(fā)電工程(如天津、杭州等)依靠貸款引進購買較為成熟的國外發(fā)電機組設備來維持運行。我國生產廠家則由于技術不夠成熟而造成買方市場的嚴重匱乏，沼氣發(fā)動機和發(fā)電機組無法形成規(guī)模化批量生產，使科研生產單位缺乏相關的研究經費，沒有對其作深入研究開發(fā)的積極性，不能提供質量過關的產品，進一步阻礙產品的市場化進程，對生產科研單位自身以及沼氣發(fā)電領域的發(fā)展都不利。

此外，沼氣發(fā)電市場不規(guī)范，沒有相應的較為完善的行業(yè)標準，也不利于其商業(yè)化開發(fā)和利用。

4.3政策障礙

缺乏相應的激勵政策和限制性政策，不能有效地動員和吸收投資，成為影響其技術發(fā)展的一個重要原因。

由于目前沼氣發(fā)電工程在技術和市場化方面面臨許多問題，這就需要國家在這個領域給予政策方面的扶持。如果國家給予在稅收、貸款方面的優(yōu)惠政策、投資補貼和產業(yè)保護措施，以及電力部門在沼氣電力并網方面給予支持和幫助，制定優(yōu)惠的上網電價，將大大改善沼氣發(fā)電的經濟性和市場前景，對其進入市場具有很積極的作用。

5、促進沼氣發(fā)電商業(yè)化發(fā)展的建議

從以上沼氣發(fā)電商業(yè)化所面臨的主要障礙來看，如果要克服其障礙，達到促進沼氣發(fā)電技術商業(yè)化發(fā)展的目的，還需要采取一些措施和行動。

5.1制定發(fā)展規(guī)劃

對我國沼氣利用現(xiàn)狀和市場前景進行成分調查，描述沼氣發(fā)電能源利用市場，確定本項目建設發(fā)展領域，并評價發(fā)展沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經濟因素，分析沼氣發(fā)電的技術開發(fā)和市場潛力，制定相關工藝開發(fā)利用的規(guī)劃，明確開發(fā)的目標。

5.2加強技術保障體系的建設

引進吸收國外先進技術和經驗，加強技術支持和保障體系的建設、扶持和培養(yǎng)，制定國家級的沼氣發(fā)電工程技術規(guī)范和標準，逐步建立和完善可持續(xù)的、市場化的推廣沼氣發(fā)電綜合性服務網絡。

5.3引入競爭機制，創(chuàng)新投資體系

針對目前我國沼氣發(fā)電技術發(fā)展資金匱乏的現(xiàn)狀，認真總結分析我國外現(xiàn)行的資金籌措和運行管理經驗，學習國外技術成熟的商業(yè)化運營沼氣發(fā)電工程先進優(yōu)惠政策以及市場化融資體系建設模式。轉變觀念，鼓勵和動員更多的公司和企業(yè)投入到沼氣發(fā)電技術的競爭行列。

5.4研究制定國家級的配套政策

進一步加強同環(huán)保部門、工業(yè)企業(yè)、科研院所和金融機構的合作與協(xié)調，研究制定激勵性政策，地方性和全國性相結合的政策。同時應對沼氣發(fā)電技術的產業(yè)化、商業(yè)化研究制定配套政策。

參考文獻：

[1]蔣同昌等，《我國沼氣發(fā)電機的研究和生產概括》，《中國沼氣》，1992；10(2)：44—46。

[2]孫俊華．沼氣發(fā)電機的使用與維修。中國沼氣，1990；8(4)：23～24。

[3]中國農業(yè)部／美國能源部項目專家組。中國生物質能技術商業(yè)化策略設計．北京：中國環(huán)境科學出版社，1999。

[4]中國農業(yè)部／美國能源部<

第三篇：中國鋁電解槽計算機控制技術發(fā)展的回顧與展望

中國鋁電解槽計算機控制技術發(fā)展的回顧與展

望*

楊振海 孫淑萍 邱竹賢

摘 要 全面敘述了我國鋁電解槽控制技術的發(fā)展過程和現(xiàn)狀，指出目前常用控制技術的優(yōu)缺點及可能的改進，并較詳細地介紹了自適應控制和分布式系統(tǒng)的原理及其在鋁電解上的應用，指出中國鋁電解控制技術將發(fā)展成為以氧化鋁濃度自適應控制為基礎的智能模糊控制系統(tǒng)。關鍵詞 自適應控制，分布式系統(tǒng)，氧化鋁濃度。分類號 TF?821 Review and Prospect of Computer Control System for

Aluminum Smelters in China

Yang Zhenhai, Sun Shuping, Qiu Zhuxian(School of Materials and Metallurgy,Northeastern University, Shenyang

110006,China)ABSTRACT The development in past thirty years and current situation of control technology for aluminum smelters in China were systematically presented.The weakness,advantage and possible improvement of each control methods were analysed.The principle of adaptive control and distributed control system applied for aluminum electrolysis were introduced elaborately.Computer control technology for aluminum smelters in China is developing in intelligent fuzzy control system based on the adaptive control of alumina concentration.The quality of alumina and prebaked anode,functions and stability of controller,and stability of cell current are very important for the control effectiveness.More studies on alumina dissolution in molten electrolyte and on conductance of molten electrolyte are needed to develop the control technology for aluminum smelters.KEY WORDS adaptive control, distributed control system, alumina content.(Received September 29,1998)常規(guī)鋁電解控制技術的發(fā)展歷程

我國計算機控制技術在電解鋁上的應用開始于70年代初，在短短的二三十年內，這方面的控制技術一直在不斷更新和提高，現(xiàn)在已在許多方面與國際上的先進水平取得了同步發(fā)展。

1972年冶金工業(yè)部組織有關單位赴羅馬尼亞考察后，組織有關單位迅速開展鋁電解生產過程自動控制的研究和實驗。

1974年沈陽鋁鎂設計研究院與撫順鋁廠合作, 研制成“多臺槽巡回檢測和陽極自動調整裝置”［1］，并在撫順鋁廠101車間部分槽上運行。同年兩單位又研制成第1臺64?kA中間打殼下料的預焙槽模擬式控制裝置。

1975年10月，東北工學院研制成1臺工業(yè)控制用計算機LSK-74系統(tǒng)，在撫順鋁廠對135?kA預焙陽極電解槽進行自動調整極距和預報效應的初步實驗，取得了較好的效果。

80年代初貴州鋁廠全套引進日本輕金屬株式會社160?kA預焙槽控制系統(tǒng)，它是二級集中式控制系統(tǒng)，第一級上位主機采用PDP-11/84小型機，主要完成系列208臺電解槽的數(shù)據(jù)采集、過程解析、操作命令發(fā)布以及信息管理等項控制任務；第二級槽控箱只按上位主機發(fā)布的操作

［2］命令完成相應的動作時序。主機每隔2?min統(tǒng)一對采集的全系統(tǒng)所有槽的槽電壓和系列電流進行解析，將其計算成平滑電阻，并與相應槽設定電阻比較；此外，主機每隔2?min對系列所有槽的加料進行一次解析，通過槽控機驅動槽下料裝置下料，完成按等間隔時間定期定量打殼加料(NB)過程。可以看出，該控制技術與現(xiàn)在相比是簡單和粗糙的，難以滿足鋁電解控制的要求，需要進一步的改進和提高。

在此之后，沈陽鋁鎂設計研究院開發(fā)研究了青海鋁廠鋁電解槽計算機控制系統(tǒng)，基本上是“日輕”技術的翻版和自建，除中央控制機及其附屬裝置采用引進設備外，槽控機、外部接口箱等均采用國產設備。該系統(tǒng)于1987年投產時開始在線控制運行，基本安全可靠，各主要控制和管理性能達到了設計要求，這表明我國已有了獨立開發(fā)和制造鋁電解控制系統(tǒng)的能力。

最初的貴鋁一期、青鋁一期、包鋁二期都采用這種電解鋁計算機控制系統(tǒng)(已改造)，二級集中式控制，在主機和槽控機之間采用并行總線相連。這雖使鋁電解生產指標有了一定提高，但系統(tǒng)造價高、可靠性差、缺少靈活性、難以滿足復雜實時控制的要求，需要有更先進的技術來取代。分布式控制系統(tǒng)的開發(fā)應用

隨著現(xiàn)代電解鋁工藝和計算機控制技術的高速發(fā)展，國外已由多極分布式控制系統(tǒng)代替了70年代采用的一級或二級為主的集中控制及區(qū)域控制結構。適應這一發(fā)展，沈陽鋁鎂設計研究院研究開發(fā)了基于BITBUS總線技術的鋁電解槽分布式控制系統(tǒng)［3］，在1990年和1991年與撫順鋁廠、青海鋁廠進行了合作研究和現(xiàn)場運行，并在青鋁二期工程中推廣使用。該系統(tǒng)的設計為大型預焙槽計算機控制創(chuàng)出了一條新路。控制系統(tǒng)框圖如下。

圖1 BITBUS分布式控制系統(tǒng)框圖 自適應控制的研究開發(fā)及原理

1991年，貴州鋁廠和貴陽鋁鎂設計研究院聯(lián)合完成了大型預焙槽滯環(huán)自適應控制系統(tǒng)的開發(fā)，在貴鋁二期5臺槽上進行了試驗，并開發(fā)出新型風動點式下料裝置。

高效能電解槽的特點是能長期處于十分穩(wěn)定的狀態(tài)下生產，具體講這種電解槽的能量收支和物料收支是平衡的，槽況是可以自我調節(jié)的，依靠的手段是計算機控制，這種電解槽的電解溫度、氧化鋁濃度、電解質結殼形狀等技術條件基本是一個常數(shù)。所謂自適應控制，就是使電解槽在能量和物料平衡的狀態(tài)下工作，槽子處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。滯環(huán)非線性自適應律如圖2。

圖2 滯環(huán)非線性自適應律

在這個滯環(huán)里分3個區(qū)域：1區(qū)為欠量加料區(qū)，范圍是ABGHOA；2區(qū)是正常加料區(qū)，范圍是BCFGHAN；3區(qū)是過量加料區(qū)，范圍是CDEFGBC。欠量區(qū)和過量區(qū)包含了正常區(qū)。根據(jù)槽電阻斜率的變化，進行欠量、正常和過量3個狀態(tài)的切換控制，使系統(tǒng)漸近穩(wěn)定于滯環(huán)區(qū)域內工作。

自適應控制的基本思想是根據(jù)Al2O3濃度與槽電阻對應關系，利用槽電阻“辨識”Al2O3濃度，然后控制Al2O3加料速率。貴州鋁廠在二電解＃150槽上進行了多次特定條件下的槽電阻與Al2O3濃度測定，將采集系統(tǒng)得到的并經過平滑處理的槽電阻與化驗分析得出的Al2O3濃度作成曲線如圖3所示。

圖3 槽電阻與Al2O3濃度關系曲線

同期，撫順鋁廠和沈陽鋁鎂設計研究院也進行了這方面的研究，并得出相似的Al2O3濃度與槽電阻關系曲線。通過槽電阻變化間接“測量”Al2O3濃度，并據(jù)此改變加料速度(即正常加料、欠量加料、過量加料3個周期)達到Al2O3濃度控制的目的。智能模糊控制和專家系統(tǒng)的發(fā)展

自1992年起，沈陽鋁鎂設計研究院和撫順鋁廠共同承擔了有色總公司“八五”攻關項目“智能型鋁電解槽工業(yè)試驗”，于1994年通過了技術鑒定，在撫鋁135?kA鋁電解槽上推廣應用。該試驗采用了以PCBUS(管理級)＋BITBUS(通訊網絡)＋STDBUS(控制級)構成的分布式計算機控制系統(tǒng)，并運用先進的Bitbus工業(yè)控制網絡、高速V/F轉換系統(tǒng)、信號的無融點檢測電路等新技術開發(fā)了槽控機，具有較完善的陽極升降保護、過欠壓保護及硬件自診斷系統(tǒng)，并開發(fā)了與工藝技術相適應的數(shù)學模型和應用軟件，使智能化技術在我國鋁電解生產上首次得到了應用。

1995～1997年間，青海鋁廠與中南工業(yè)大學共同承擔了“智能模糊控制技術在160?kA預焙鋁電解槽上的開發(fā)應用”，并于1997年8月通過總公司鑒定。該系統(tǒng)采用“模糊控制槽控機(DCC級)—工控微機(SCC級)”的二級分布式控制方式。控制軟件主要由DCC級的“實時控制(專家模糊控制器)”，SCC級的“電解質溫度與槽膛內形在線仿真”，“槽況診斷”，以及“組織與監(jiān)視”等4個子系統(tǒng)構成。系統(tǒng)綜合應用了智能控制的三大塊，即模糊控制、神經網絡和專家系統(tǒng)，并進行了工藝技術條件優(yōu)化和相關設備改造。新系統(tǒng)投入運行后，在技術指標和經濟效益兩個方面均取得較好的效果。

同期，貴州鋁廠、貴陽鋁鎂設計研究院與北方工業(yè)大學合作開展了智能模糊控制技術在180?kA預焙鋁電解槽上的開發(fā)應用，其內容與上文所述青海鋁廠的技術基本相似，這里就不再重復。總結

以上是我國鋁電解工藝自動控制發(fā)展的基本動態(tài)，可以歸納為以下幾個階段：

(1)應用計算機進行簡單的動作控制，不對電解槽狀態(tài)進行分析、檢查、判斷和處理，過程控制大多采用簡單的定值控制；

(2)自適應控制階段，即根據(jù)電解槽所處的狀態(tài)，分析、判斷槽子需要氧化鋁或調整的狀況，作出相應的處理。這種控制為閉環(huán)最優(yōu)控制系統(tǒng);

(3)開發(fā)專家系統(tǒng)并實施階段，這個階段現(xiàn)在正著手進行，主要任務是形成控制鋁電解生產的專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)對電解槽的控制是根據(jù)電解槽的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行分析，判斷槽子狀態(tài)的優(yōu)劣，并對槽子作出相應處理。現(xiàn)階段技術存在的問題及改進

總體來說，我國鋁電解控制技術在很多方面都已接近了國際水平，在控制算法、槽況診斷、動態(tài)仿真等方面有其獨到之處。但鋁電解廠的生產指標與國際先進水平相比仍有一定差距，這是有多方面原因的。

從生產原料來看，首先是氧化鋁來源不穩(wěn)定，經常是同時使用國內幾家工廠的氧化鋁，或既用國內的，也使用國外的，而對物料特性要求不嚴格，從而給自適應控制帶來一定困難；其次，陽極炭塊的質量需要得到保證，這是許多工廠面臨的問題。

從硬件設備來看，槽控機的功能和穩(wěn)定性還需提高，下料裝置、升降裝置等機械電氣設備的性能還需加強，并要有及時可靠的維修保證。電流的穩(wěn)定既需要良好的整流裝置，也需要電廠等其它單位的配合。

此外，還需要能力好素質高的現(xiàn)場操作人員及嚴格的管理制度。

相信在不久的將來，中國的鋁電解控制技術會得到更好的發(fā)展，達到或領先于世界先進水平，生產技術指標也能達到世界先進鋁廠的水平*楊振海，男，25，博士研究生； 邱竹賢，男，78，教授，博士生導師，中國工程院院士.國家自然科學基金項目（編號：59574018）.作者單位： 東北大學材料與冶金學院，沈陽 110006 參考文獻

［1］ 撫順鋁廠，沈陽鋁鎂設計研究院。多臺鋁電解槽巡回檢測和自動調節(jié)裝置。輕金屬，1978(1):23 ［2］ 周鐵托，殷恩生，劉永剛，等。鋁電解槽計算機控制技術綜合評述。輕金屬，1998(4):35 ［3］ 姚恩秀, 張毓海, 劉紅兵。用為總線技術構成的分布式電解槽計算機控制系統(tǒng)。輕金屬，1992(8): 8

第四篇：船舶行業(yè)技術發(fā)展報告-中國造船工程學會

船舶輔機前沿技術研究

富貴根，俞志剛，王偉勇，郁敏奇，牛遠振，易小冬，中船重工第704研究所

摘要：船舶輔機是重要的船舶配套設備，品種多，數(shù)量大，涉及技術專業(yè)面廣，技術發(fā)展水平差異大。輔機與世界先進水平相比，主要落后在研發(fā)創(chuàng)新能力不夠，生產能力不足和沒有形成品牌。本文針對輔機專業(yè)中基礎相對較好、市場需求前景大、國外重點發(fā)展的項目，列出研發(fā)內容和關鍵技術，有利于攻克核心技術，打造具有國際先進水平的自主品牌產品。

關鍵詞： 船舶輔機，甲板機械，艙室機械，特種機械

0前言

船舶工業(yè)是為國防建設、航運和海洋開發(fā)提供主要裝備的產業(yè)，是保障國家安全和維護海洋權益的重要基礎工業(yè)。加快發(fā)展船舶工業(yè)，對于加強國防現(xiàn)代化建設、振興裝備制造業(yè)、促進相關產業(yè)發(fā)展、擴大機電產品出口、解決勞動力就業(yè)等具有重要的戰(zhàn)略意義。進入新世紀以來，尤其2003年以來，在國際船舶市場呈現(xiàn)高成長發(fā)展時期，我國船舶工業(yè)抓住了這個難得的歷史機遇，在船舶工業(yè)的產業(yè)規(guī)模、自主創(chuàng)新能力、經濟運行水平方面都取得了輝煌的成就，造船產量從2003年的641萬載重噸發(fā)展到2006年的1452萬載重噸，2007年為1893萬載重噸，約占世界份額的23%；新承接合同訂單9845萬載重噸，約占世界份額的42%。而手持合同訂單為15899萬載重噸，約占世界份額的33%。至2008年7月手持訂單更高達20890萬載重噸，約占世界份額36.2%。

從手持合同數(shù)和造船產能估算，2009年到2010年預計產量可達4100萬噸以上，（年均增速將為30%以上），同期日本產量由2000萬噸到3500萬噸（增速約8.5%），韓國產量由2350萬噸到5200萬噸（增速約12%）。2009年后我國有可能在造船產量上超過日本躍居世界第二(占世界的30%左右）。在新船型方面和海洋工程方面我國自主開發(fā)了包括32萬噸VLCC、30萬噸FPSO、10000TEU超大型集裝箱船等，創(chuàng)新能力有了明顯提高，船舶工業(yè)經濟運行指標良好，勞動生產率與日、韓的差距從10倍以上降為4倍。

但我們的造船行業(yè)和日、韓、歐洲相比，差距還是巨大的，我國造船技術創(chuàng)新力量不夠，基礎研究投入少，我們自行設計的同類船舶自重要比國外先進設計自重大10%，鋼材利用率低于3-5個百分點，能耗比日、韓高一倍。高技術、高附加值船舶設計能力不足，研究工作剛起步，還難于參與市場競爭。船舶配套發(fā)展嚴重落后于造船業(yè)發(fā)展，已成為制約造船業(yè)發(fā)展的瓶頸，由本國生產的船用配套設備裝船率，日本已達95%以上，韓國已達85%左右，我國的本土化船用配套設備裝船率平均為46%，其中三大主流船型為49.54%，高新技術船型則低于30%。船舶配套設備占船價的40-50%，因此船舶配套設備的低國產化率完全制約造船工業(yè)的發(fā)展。

《船舶配套業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要》明確了我國要實現(xiàn)優(yōu)勢配套產品生產能力的大幅提升，基本掌握重點產品關鍵制造技術，自主研發(fā)取得一定突破的要求，要求本土化生產船用設備配套率達60%，實現(xiàn)船用設備銷售500億元。2007年船用配套產值為228億元，到2010年我國造船將有可能是2006年造船量1452萬載重噸的2.8倍，約為4100萬載重噸，配套率又有1.3倍以上的提高，因此配套量還有3.6倍以上的需求空間，本土化配套工業(yè)近幾年應以40%以上的增長率發(fā)展，發(fā)展空間大，中高端產品暫沒有產能過剩的問題，船用設備銷售額在2010年可達900億元，規(guī)劃綱要要求柴油機、甲板機械、艙室機械等基本滿足國內需求，成為世界柴油機和甲板機械的生產國，要求這些優(yōu)勢產品與國際先進水平同步發(fā)展，并逐步形成自主設計開發(fā)能力。

船舶輔機是重要的船舶配套設備，通常是指船舶主機和船舶導航及自動化設備以外的船舶配套設備，包括甲板機械類，如舵機、錨絞機、吊機、救生設備、艙口蓋、電梯等； 艙室機械類，如水泵、空壓機、油污水處理裝置、焚燒爐、空調、冷藏、海水淡化裝置、輔鍋爐、風機、閥門、凈油裝置等；特種機械，如減搖裝置、軸系及推進裝置、升降裝置等。船舶輔機在船上品種多、數(shù)量大，產值約占整個船舶配套設備的40%-45%，涉及技術專業(yè)面廣，技術發(fā)展水平差異大。

相對于主機和導航及自動化設備，由于我國船舶輔機采用標準與國際接軌，研發(fā)力量、生產能力相對較強，國際船舶輔機相對發(fā)展平緩，我國也及時引進了不少先進專利、技術，因此在船舶配套設備中船舶輔機與國際先進水平差距較小，大部分差距不大于10年，少部分產品差距更小或零距離。船舶輔機與世界先進水平相比，主要落后在兩個方面，一方面輔機研發(fā)創(chuàng)新能力不夠，尤其是民用輔機的研發(fā)能力沒有形成，軍用技術沒有向民用產品轉移，另一方面生產能力仍嚴重不足，產品沒形成品牌，國外維修手段與力量不夠，制約著國產品牌產品進入國際市場。

本技術研究針對輔機專業(yè)中基礎相對較好，市場需求前景大，國外重點發(fā)展的產品項目，進一步攻克核心技術，打造性能和質量達到國際先進水平并有較強國際競爭力的自主品牌產品。本技術研究在甲板機械、艙室機械和特種機械三類中分別重點研究二個典型項目，具體如下：

甲板機械：①海洋工程用甲板機械技術

②船用電梯技術 艙室機械：③海水淡化裝置技術

④壓載艙水處理技術 特種機械：⑤減搖裝置技術

⑥特種推進器技術

1海洋工程用甲板機械技術

1.1技術領域概況

甲板機械是安裝在船舶或海上建筑物甲板上的機械的統(tǒng)稱，是船舶專用的機械設備，一般包括錨泊機械設備、操舵機械設備、起重機械設備、各類絞車絞盤、艙蓋啟閉裝置及為特殊用途服務的機械設備。其主要用途是保證船舶的航行、系泊和營運。現(xiàn)代甲板機械已逐步向電動－液壓驅動式、封閉式、自動化、遙控化方向發(fā)展，融合了當代多項高新技術。

國際船舶和海洋工程用甲板機械技術發(fā)展總的趨勢是：高效率、自動化、集成化、模塊化、數(shù)字化和智能化、遠程控制，大容量、小體積、長壽命、無污染、安全可靠的新產品不斷問世。其主要發(fā)展概況可歸納如下：

a 先進的設計技術、設計手段以及試驗技術得到了廣泛的應用，顯著縮短了產品的設計周期，提高了設計質量和產品性能，大大增強了市場的競爭力。例如重型船用起重機，由于采用了有限元分析方法進行強度計算后，材料的強度得到充分發(fā)揮，產品的尺寸和重量更趨合理。

b隨著船舶向大型化方向發(fā)展，對船舶甲板機械也提出了相應的大型化要求，如船用起重機一般起重能力為1.5-70噸，變幅距離在30米以內，但目前已出現(xiàn)了起重能力達320噸，變幅距離為35米的重型船用起重機。

c微電子數(shù)字技術大量應用，船舶甲板機械的自動化、智能化和集中控制遙控化不斷加強，機電液一體化集成度進一步提高，產品朝著高效率、結構緊湊、操作方便、維護方便的方向發(fā)展，越來越滿足用戶的使用要求和符合不斷完善的規(guī)范、標準。例如在錨絞機中已越來越多地應用了系泊時的恒張力技術，拋錨時的速度控制和自動制動技術，收錨進錨孔時自動減速和自動仃車技術等等。

d 大量采用先進的生產技術和生產手段，使產品設計的先進性得以最終體現(xiàn)。CAD/CAM技術廣泛采用，對形狀復雜、加工精度高的產品，配備先進的加工手段和產品質量測試技術及其設備，如NC加工機床，大容量熔煉電爐，多功能、大功率的整機試驗臺架等等。在甲板機械中可重點發(fā)展海洋工程急需的各種特殊專用機械，因為海洋工程是一項并不亞于造船產業(yè)的大工程，如具有波浪補償功能的收放系統(tǒng)、重型定位錨泊機械、海底潛水打 撈專用機械、深海礦產資源開產機械、電視抓斗、水下機械人等。本研究報告重點對海洋工程急需國產化的且有一定技術基礎的“具有主動波浪補償功能的收放系統(tǒng)”和“重型定位錨泊機械”項目重點研究。

1.2研究內容、目標及關鍵技術

a具有主動波浪補償功能的收放系統(tǒng)研究內容、目標及關鍵技術

隨著我國經濟、技術的不斷進步，向藍水進軍，在深海作業(yè)已提上議事日程。為能順利完成在海上的作業(yè)任務，保障人身和物資的安全，波浪補償技術在補給、科研考察、軍事、海洋平臺等領域中有了極其廣泛的運用。但令人遺憾的是該項技術多年來一直為國外少數(shù)幾家公司所壟斷，國內在其高端產品研制上尚屬空白。目標是研制能在6級海況下安全可靠工作的主動波浪補償收放系統(tǒng)。關鍵技術：（1）MRU（Motion Reference Unit）研究；（2）波浪檢測及安裝平臺運動相應預報研究；（3）電液控制系統(tǒng)研究；（4）主動波浪補償收放系統(tǒng)動態(tài)相應控制研究。（5）大型張緊器設計制造關鍵技術研究。

b重型定位錨泊機械研究內容、目標及關鍵技術

目前，石油平臺上的重型定位錨泊絞車由于國內生產單位沒有能力配套而均需進口，我們的研究內容是突破重型定位錨泊機械的關鍵技術，目標是突破負載大于300t的重型定位錨泊機械，實現(xiàn)該產品的國產化。關鍵技術：（1）重型錨泊機械大型結構件設計及加工工藝研究；（2）低溫材料加工工藝研究；（3）大功率電液控制系統(tǒng)設計研究；（4）重型錨泊機械負載特性研究；（5）重型錨泊機械專用拖曳連接件設計研究。（6）超長鋼絲繩多層纏繞技術研究（7）錨絞車成組技術協(xié)同作業(yè)誤差檢測與控制。

2船用電梯技術

2.1技術領域概況

隨著工作條件和生活條件的改善，船舶及海上建筑物也開始安裝電梯（含乘客電梯和載貨電梯）。我國自1980年代開始，在船上使用載貨電梯，國產乘客電梯在船上和海上建筑物上的使用至今不足5年。

船用電梯除了擁有一般陸用電梯的全部性能要求外，還應滿足船用條件的要求，最主要是抗搖擺、抗沖擊、耐腐蝕、高安全性等。船用電梯是根據(jù)陸用電梯并結合船用條件發(fā)展而來，國外豪華客船在20世紀初已出現(xiàn)乘客電梯，但我國直至80年代才開始在船上安裝100kg-500kg載貨電梯及廚房用電梯。我國船用載貨電梯標準于1989年正式頒布，船用乘客電梯標準于1993年正式頒布。

我國初期船用載貨電梯基本上采用雙速電機驅動，轎門為手動門，控制為轎外控制，因為不容許載人，因此轎內沒有控制器，速度一般為0.63m/s。21世紀初，我國開發(fā)出船用乘客電梯，規(guī)格為500kg-1500kg，采用有機房或無機房驅動，電機采用變頻控制，電梯加速度減小，平層精度提高，提高了人員的舒適度，速度一般為1m/s。轎廂大都采用不銹鋼包覆，有防搖扶手、安全逃生口、合適的照明通風、應急按鈕和電話，包括安全鉗等斷繩安全保護和過載、超速、超搖保護等。轎內控制器以及自動控制門、電氣控制部分基本能滿足船用條件。由于曳引機、變頻器、電器元件都采用進口品牌，其它部套大都采購國內名廠品牌，船用電梯標準又與美國、俄羅斯以及ISO標準相接軌，目前船用電梯性能與德國、日本、韓國等先進電梯水平接近。

船用電梯是軍民通用產品，只是技術要求有高低，我國多年來已裝船（艦）產品上百臺套，規(guī)格品種達幾十種。由于起步階段產品完全按用戶需求而研制，結構特異品種較多。隨著市場的不斷擴大，標準化、系列化的電梯產品應提到日程上。

德國的船用電梯總體水平較高，日本、韓國產品數(shù)量較大。目前我們的產品在主要部套件如曳引機主要引進德國產品。我們要支持對曳引機的消化吸收再創(chuàng)新，爭取國產化的 曳引機能在性能水平上達到國際先進水平，要在規(guī)格品種上逐步實現(xiàn)系列化。一定要加大力度在吸收國外先進技術的基礎上，發(fā)展自己的技術、自己的產品。要強化專業(yè)化生產及配套件的試驗、檢驗，使電梯成為標準化產品，供船東選用。2.2研究內容、目標及關鍵技術

船用電梯的研究內容、目標：研制變頻高速船用乘客電梯，達到國際船用電梯先進水平。船用電梯的關鍵技術：

a船用電梯自動開門、關門技術；b船用電梯控制技術；c低噪聲、低振動無機房曳引機技術；d變頻技術及其抗干擾技術。

3海水淡化裝置技術

3.1本技術領域概況

海水淡化是將海水溶液中的溶解鹽分（溶質）與純水（溶劑）分離的過程。

早期的海船（商船和艦艇）缺乏可靠而成熟的海水淡化技術，都未配置從海水中制取淡水的海水淡化裝置，只能借助貯水柜或水艙裝載岸水，解決早期筒形火管鍋爐補給水和船員生活用水。第二次世界大戰(zhàn)后期，美、英、蘇、德和日本都開始重視鹽（海）水淡化技術的研究工作，艦船實現(xiàn)淡水自給。現(xiàn)代海水淡化技術從二十世紀五十年代開始發(fā)展至今，形成了蒸餾法、膜法兩大實用海水淡化技術。

蒸餾法是利用水的液-汽相變規(guī)律，通過水分子吸熱汽化，汽水分離和二次蒸汽放熱冷凝，從海水中分離出淡水。蒸餾法的最常用形式是多級閃發(fā)蒸餾（MSF）和沸騰蒸發(fā)。蒸餾裝置脫鹽的能量消耗幾乎不受原料海水含鹽度和脫鹽深度的影響，含鹽量35000ppm的海水一次蒸餾可以淡化成含鹽量僅5ppm的淡水，特別適用于鍋爐用水。蒸餾法雖然耗能大一點，但耗能大都是余熱、廢熱等低品位能量。膜法目前的主要形式是反滲透法：

反滲透淡化是一種仿生（細胞膜）的膜分離技術，水分子借壓力與自然滲透反道而行。反滲透淡化原理是將海水加壓到超過自然滲透壓即5.5-6.2MPa，使海水中的水分子（溶劑）透過半透膜分離溶解礦物質而取得淡水。膜法能量消耗主要是電能，且淡水水質與原料海水關聯(lián)很大，用于飲用水和生活用水沒問題，但需殺菌消毒，含鹽量800ppm以下。

為提高技術水平往往采用引進技術，但引進的實際是一個結果，如何形成這個結果人家是不會給你的，這就是核心技術。所以你最多只能掌握一種產品。當然利用我們的基礎，通過吸收，也可能會有一些成果，但往往較好的結果是國產化率高一點而已。要形成自己的設計能力，會是一個很久的過程。而要形成在國際上具有競爭力的研發(fā)能力，更需要作長期的努力。因此，在工程化應用領域，我們不僅僅要掌握技術，而且要通過必要的手段，高效而又準確地把技術轉化為產品，這樣才能擴大產業(yè)，真正提高企業(yè)的競爭力，扎實地把企業(yè)做強做大。

在國內，船用海水淡化技術已有相當?shù)幕A，國外有的產品，我們也有，只是規(guī)格少點，但能夠開發(fā)。如何利用這些基礎，提高我們的研發(fā)手段和水平是我們的目標。因為，研發(fā)水平體現(xiàn)了更高層次的生產力，也是我們過去常常忽視的，而它的進步對行業(yè)的發(fā)展有著真正決定性的作用。通過對歐洲的許多企業(yè)的考察和技術交流，發(fā)現(xiàn)那些制造大型設備的廠商已全部具有三維建模平臺、數(shù)值仿真平臺、優(yōu)化設計平臺、專家診斷系統(tǒng)和故障分析系統(tǒng)等，如德國的生產船用造水機的Serckcomo公司，利用其先進的研發(fā)平臺，無需進行設備性能試驗，造水量幾百噸、上千噸的大型設備就能讓用戶信服地直接裝船；其它生產熱交換設備的生產商如Alfa-laval、APV 等公司均早已具備了這種能力。

隨著科技的發(fā)展，目前我們采用傳統(tǒng)的質能平衡算法研發(fā)過程和手段顯然已是相當?shù)穆浜螅@種方法忽略流體在設備內的過程變化把積分計算簡化為算術計算，研發(fā)中只考慮初值和終值，忽略了過程變化，是種經驗設計，俗稱“黑盒子”設計。

由于pro/e等三維建模軟件和fluent數(shù)值分析軟件的普及和我們從事該領域長期的經 驗積累已使得改變這種研發(fā)手段成為可能。建設新的海水淡化技術研發(fā)平臺，將會使得我們能夠：

a實現(xiàn)產品的快速設計；b實現(xiàn)產品的最優(yōu)化；c對產品的功能進行較正確的前期評估和預測；d對產品運行過程和故障產生進行仿真重現(xiàn)。3.2研究內容、目標及關鍵技術 研究內容、目標為：

a建立專用知識庫、數(shù)據(jù)庫和資源庫；b建立設計系統(tǒng)、建模系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)、過程測試系統(tǒng)、專家診斷系統(tǒng)、故障分析系統(tǒng)等功能系統(tǒng)；c建立產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，達到優(yōu)化集成快速設計。關鍵技術為：

a在pro/e和fluent軟件平臺基礎上的嵌入式二次軟件的開發(fā)；b對換熱元件的溫度場、壓力場、流場和速度場的研究。

4壓載艙水處理技術

4.1本技術領域概況

船舶領域污水處理裝置主要有三個研究方向：一是序批示膜法污水處理技術，二是艙底乳化油污水處理技術，三是壓艙水污水處理技術。其中序批示膜法污水處理技術和艙底乳化油污水處理技術，國內七○四所已經突破了關鍵技術并完成了項目研制，其技術指標分別達到了國際海事組織（IMO）159（55）和107（49）要求，處于國內領先、國際先進水平。而壓艙水處理技術國內起步較晚，目前僅有國外少數(shù)國家研制了相關產品，因此開展壓艙水處理技術的研制，對于提高船用設備本土化裝船率具有重要意義。

大部分的海洋船舶都有壓載水系統(tǒng)。為保證船舶有一定的穩(wěn)定性，在空載時需在卸貨港將海水泵入壓載艙，到裝貨港再將壓載水排出。由于壓載水中含有來自卸貨港海域的各類海生物和細菌，從而造成壓載水的污染問題。一艘20萬噸散貨船的壓載水可達6萬噸。一艘超級油輪（VLCC）壓載水可達10萬噸；全球船舶每年運載壓載水量達100億噸；每天有超過700種海洋生物被全球各類船舶通過壓載水攜帶；有害海生物入侵是海洋面臨的四大威脅之一。

國外壓載水處理應用技術的研究始于1988年。根據(jù)在國際壓載水管理技術研討會上的資料統(tǒng)計，目前國外有17家左右的研究機構或者企業(yè)完成了原型機的設計制作，其中7家進行了實船測試，3家公司開始公開向船東推薦自己的應用技術產品。最近檢索到德國RWO公司和HamannAG公司已經開發(fā)出壓載水處理技術并形成產品。由于我國一直缺少對壓載水處理的重視，在壓載水處理技術上研發(fā)工作起步比較晚，關鍵技術分散，缺少有針對性的應用技術研究。國內少數(shù)研究機構目前也出現(xiàn)了零星研究報道，但是距離可產業(yè)化的成套技術相差很遠。

雖然壓載水處理技術發(fā)展起步晚，但壓載水如不處理或處理不當帶來的危害是相當大的。從IMO對污水處理的要求來看，當前大部分船只的處理設備缺少或達不到技術要求。新要求2009年起要嚴格執(zhí)行，之前的設備要改裝或加裝，需求是絕對的。根據(jù)新加坡南洋理工大學環(huán)境科學工程研究院的統(tǒng)計，條約生效帶來的在航船舶壓載水處理設備市場需求大約在13億美元，新建船舶的配套市場需求為每年1億美元。4.2研究內容、目標及關鍵技術

壓載水的處理包括兩部分的內容，海水預處理和滅活。海船壓載水的數(shù)量巨大，壓載水處理設備的使用條件和處理要求也非常特殊，從使用條件和成本考慮，現(xiàn)有的水處理技術無法直接滿足海上人命安全公約規(guī)定的水處理要求，需要對現(xiàn)有各種技術進行整合、再開發(fā)和適應性優(yōu)化。國際海事組織（IMO）要求的實施，在工作過程中不使用任何化學劑的壓載水處理裝置可以緩解我國環(huán)境保護問題，同時，也迫切需要針對我國海域水質開發(fā)壓載水控制與管理的技術設備。壓載水處理關鍵技術為高效自動過濾技術，其研究內容為：

⑴確定高效自動過濾器的結構形式；⑵確定高效自動過濾器的設計計算參數(shù)；⑶進行配套泵閥的設計造型；⑷確定機組的自動控制系統(tǒng)原理圖。光催化氧化殺菌技術研究內容為：

⑴確定光催化殺菌器的結構形式；⑵確定光催化殺菌器的設計計算參數(shù)；⑶確定機組的自動控制系統(tǒng)原理圖。

5減搖裝置技術

5.1本技術領域概況

船舶減搖專業(yè)的任務是為提高船舶的耐波性而研究和開發(fā)合理適用的裝置，學科涉及流體力學、自動控制理論、流體傳動與控制、機械設計與制造、電子與電氣、測量與分析、計算機應用等，專業(yè)產品包括減搖鰭、減搖水艙、小水線面船和水翼船船態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)、襟翼舵、減搖陀螺、減搖重塊等。船舶減搖作為一門學科已經有一百多年的歷史，其間先后出現(xiàn)了三百五十多種減搖裝置，實際被采用的大約有20余種，實際被推廣應用的只有舭龍骨、減搖鰭、被動式減搖水艙和可控式被動減搖水艙、船態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)等少數(shù)幾種。

國外對船舶減搖裝置的研究開發(fā)與應用起步較早，相關廠商已經擁有成熟技術和品牌。另一方面，雖然減搖技術早已成熟，但各廠商對產品部件的創(chuàng)新和改進卻一直不斷。例如，基于對水動力和控制技術的研究與應用，已經出現(xiàn)了多種新的減搖鰭翼型，還有很多關于多副減搖鰭聯(lián)合控制、減搖鰭與減搖水艙、舵與減搖鰭、舵與減搖水艙、舵與可動重塊的組合控制試驗和實船使用記錄，數(shù)字控制和模糊控制也已經在減搖控制系統(tǒng)中得到應用。

我國從事減搖裝置技術研究與開發(fā)的單位主要是七○四所和哈爾濱工程大學。目前就減搖鰭產品而言在設計技術、制造質量以及產品可靠性等方面都已接近國際水平。但是，從減搖專業(yè)的總體水平來看，我國與國外同行之間尚有較大差距，主要表現(xiàn)在：a.基礎研究和技術積累不足，技術創(chuàng)新少；b.品牌知名度不高，進入國際市場難度較大；c.對組合創(chuàng)新性研究開發(fā)工作經驗不多，復合型人才缺乏。d.主導產品只有減搖鰭，尚不能適應顧客的需求變化；然而國內減搖裝置中大部分品種還處于零業(yè)績，即使減搖鰭，在國內建造的船艇上，市場占有率不足50%，主要原因是我們的產品型號系列不全面，不足以滿足市場的需求，產品的設計制造還是以單件為主，未能形成產品，競爭處于劣勢。種種信息顯示，產業(yè)化發(fā)展勢在必行。5.2研究內容、目標及關鍵技術

為使減搖產品規(guī)格齊全，品質符合國際規(guī)范要求，在國際市場上有一定業(yè)績和品牌知名度，確定以下研究內容與目標： a大型、超大型減搖鰭裝置的開發(fā)

研究目標：①完善產品系列，滿足大型船舶的使用要求；②提升設計制造能力和市場競爭優(yōu)勢。

研究內容：①建立系統(tǒng)模型，分析提出裝置對各部件性能的合理要求；②建立受力構件的力學模型，分析設計合理的構件結構形式、選擇合理的材料和制造工藝；③大功率驅動問題，包括泵站的能力、伺服系統(tǒng)的動態(tài)品質以及摩擦付的壽命等問題。b新型鰭翼的研究開發(fā)

研究目標：①提高鰭的升力系數(shù)、減小鰭的阻力/升力比，從而提高減搖鰭裝置在同等體積下的減搖能力容量；②簡化鰭及其關聯(lián)機構的制造工藝，降低產品的制造成本；③積累對減搖鰭裝置的基礎性研究數(shù)據(jù)，提升產品的綜合競爭優(yōu)勢。

研究內容：①新型鰭翼建模技術研究；②新型鰭翼的流體動力性能試驗比較；③新型鰭翼與執(zhí)行機構的適配技術研究；④新型鰭翼與鰭箱的適配技術研究。c可控被動式減搖水艙的研究開發(fā)

研究目標：①開發(fā)出具有自主知識產權的適用產品，在技術指標和操作性能方面達到國際 先進水平，填補國內空白；②為集裝箱船、科學測量船等在低航速包括零航速下有減搖要求的各種船舶提供適用產品，滿足國內顧客的迫切需求；③盡快培育我所本專業(yè)新的經濟增長點。

研究內容：①延長和縮短艙內水振蕩周期的方法；②對閥口面積實行比例控制的方法與裝置；③降低水艙噪聲的方法與裝置；④產品人機界面的設計；⑤批量制造工藝的研究，包括標準化、通用化和系列化。d船態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的研究開發(fā) 研究目標：①涵蓋的專業(yè)學科及技術要求較為復雜，能夠提升我國本專業(yè)的綜合技術實力；②滿足市場需求，提高七○四所本專業(yè)在國內外市場的綜合競爭實力。

研究內容：①船舶的多自由度運動特征及其對運動控制裝置的原理要求；②船舶運動的測量與預報技術；③多鰭耦合控制技術；④人機界面設計。減搖裝置關鍵技術為：

a應用計算機仿真技術，建立大型、超大型減搖鰭受力構件的數(shù)學模型； b超大功率減搖鰭電液伺服驅動機構的研發(fā)； c特種新材料的應用，新制造工藝的應用； d先進的人機界面設計；

e鰭翼的建模技術及流體動力性能研究； f延長和縮短水艙內水振蕩周期的方法；

g水艙閥口面積實行比例控制的方法和裝置； h船舶多自由度聯(lián)合控制技術原理研究； i船舶運動的測量與預報技術； j多鰭耦合控制技術。

6特種推進器技術

6.1本技術領域概況

船用特種推進器是船用主要設備，是船舶動力系統(tǒng)的主要組成部分，常用的特種推進器，包括調距槳、側推、舵槳等，隨著航運行業(yè)的發(fā)展及需要，越來越多地應用于各種船舶上，且技術含量不斷提高，具體體現(xiàn)在，自動化程度、效率、可靠性不斷提高，而隨著船舶的大型化，推進器的功率也越來越趨于大型化。a調距槳

通過調距機構改變槳葉螺距，在主機和軸系轉向不變的情況下可以改變螺旋槳推力的方向和大小，進而實現(xiàn)船舶的正航、倒航甚至是停車，大大提高了船舶的機動性和操縱自動化，同時減免主機的頻繁調速和換向，延長了主機的壽命。b側推

通常裝在船艏和船尾，提供橫向推力以實現(xiàn)船舶的轉向和橫向移動，在船舶進出港船速慢舵效低時可保證船舶依然有良好的操縱性，在需要動力定位要求的船舶上，也可使用側推器作為推力器以提供推力保證船舶的定位。c舵槳

通常在機動性要求較高的船舶如拖輪、工作船、渡船上，可360度回轉以提供全方位的推力，同時起著槳和舵的作用，隨著拖輪和工作船的大型化，舵槳的功率也趨于大型化。國內從事特種推進器的研制始于上世紀60年代，從引進技術加以消化改進到自行研制，主要技術歸口單位是七○四所，生產則由蘇州船機、武漢船機廠負責，幾十年來，在技術研制和經驗的積累方面已經取得了長足的進步，目前已經有數(shù)百套各種推進器裝船使用，用戶主要是中國海軍和部分民船，功率從幾百馬力至幾萬馬力。

國內推進器的技術距離國際先進水平還存在一些差距。推進器結構復雜，技術覆蓋面廣，牽涉到機械、流體、液壓、電控等專業(yè)，是各系統(tǒng)的有機組合，由于基礎研究薄弱，國產設備無論在系統(tǒng)的結構優(yōu)化、自動化、可靠性、效率及整個系統(tǒng)的整合方面，都需進一步提高，其次，隨著船舶的大型化，要求推進器的功率也需相應增大，但是由于大功率推進器的技術要求高，研制難度大，國內技術水平有限，暫時還不能生產大功率推進器，需提高研制能力，以生產適應市場需要的大功率推進器。

推進器行業(yè)技術含量高，研制難度大，加上國內在這方面起步晚，基礎薄弱，與國際先進水平相比，存在著較大的差距，除了基礎理論、設計水平之外，在研究資源上也有不小差距。其中研發(fā)人員短缺和研發(fā)設備欠缺是最重要的兩點。

相比其它船舶上的主要設備目前已經形成了規(guī)模化、產業(yè)化，船用推進器的產業(yè)化在國內仍然進展緩慢，國內尚無規(guī)模化的推進器廠家。反過來，市場存在巨大需求，國際品牌推進器廠商在國內幾成壟斷局面（數(shù)家國際知名廠商每年在國內的銷售額都在數(shù)百套以上，如卡米娃就在無錫獨資成立側推專業(yè)生產廠家，年產六百臺套），因此必須響應時勢，加強研究，提高企業(yè)競爭力，千方百計推進船舶推進器的規(guī)模化和產業(yè)化。針對市場需要，研制大功率的推進器及新型推進器，提高原有型號的可靠性及其它性能，不僅填補國內空白，提高國產設備競爭力，縮小與國際先進水平的差距，對于振興國產推進器的產業(yè)，有著巨大的作用。

6.2研究內容、目標及關鍵技術

特種推進主要包括調距槳裝置、側推器和舵槳裝置三部分，其實質研制內容有不少相似之處，主要是：a槳轂槳葉的水動力研究和結構研究b液壓、電氣控制研究c試驗技術的研究d工藝方法研究。

通過以上這些研究，使我國特種推進器產品水平更上一個臺階，并形成自己的品牌和市場。特種推進器關鍵技術為：a數(shù)字化智能型調距槳電控的仿真技術；b高線速度、小泄漏量配油器的設計、加工技術；c舵槳高精度萬向軸技術研究。

參考文獻

船舶輔機技術的發(fā)展與創(chuàng)新

《機電設備》2006年11月

第五篇：促進發(fā)展-王吉元-淺談巖土工程勘察工作存在問題與解決措施

淺談巖土工程勘察工作存在問題與解決措施

王吉元

山西晉城市規(guī)劃設計研究院山西 晉城市 048000

摘 要:巖土工程勘察是建筑工程設計過程中的一個很重要的階段，文章簡要討論了巖土工程勘察工作各個環(huán)節(jié)中應重點注意的問題, 討論了在巖土工程勘察工作中常出現(xiàn)的若干問題，并提出建議，供相關部門和有關人員參考。

關鍵詞:巖土;工程勘察;存在問題；解決措施

勘察、設計和施工是我國基本建設工程的三個主要程序。勘察工作必須走在設計和施工之前,為設計和施工服務。勘察工作不僅要反映和提供場地的地質資料和地基土的工程性質,而且要參與巖土工程問題的具體評價和整治方案,確保工程質量,提供經濟效益和社會效益。1 巖土工程勘察的基本任務

通過工程地質調查與測繪、勘探與巖土取樣、原位測試、室內試驗和巖土工程監(jiān)測等工作,巖土工程勘察要完成的任務有:場地的穩(wěn)定性評價;提供場地地層和地下水分布的幾何參數(shù)和巖土體工程性狀參數(shù);對建筑地基作出巖土工程評價,對基礎方案、巖土加固與改良方案或其他人工地基設計方案進行論證和提出建議,根據(jù)設計意圖監(jiān)督地基施工質量;預測由于場地及鄰近地區(qū)自然環(huán)境的變化對建筑場地造成的影響,以及工程本身對場地環(huán)境可能產生的變化及其對工程的影響;為現(xiàn)有工程安全性的評定、擬建工程對現(xiàn)有工程的影響和事故工程的調查分析提供依據(jù);指導巖土工程在運營和使用期間的長期觀測,如建筑物的沉降和變形觀測等工作。各過程中應注意的問題

巖土工程勘察要求分階段或一次性地進行,每階段的勘察程序,均可分為承接勘察任務,現(xiàn)場踏勘及籌備勘察工作,編寫勘察綱要,進行現(xiàn)場勘察,室內土工(水)試驗,整理勘察資料和編寫勘察報告。

2.1 現(xiàn)場踏勘及籌備勘察工作

勘察單位接受任務后,應到現(xiàn)場踏勘,了解地形地貌、巖土成因,并選用踏勘設備進行工作。

2.2勘探點平面布置原則

依據(jù)各類工程相應規(guī)范,根據(jù)工程安全等級、場地等級、地基等級確定工作量,了解地層結構及其變化,巖土分類及巖土工程特性。

2.3強震區(qū)的勘察工作

地震區(qū)的勘察工作實質是對工程場地地基未來地震活動中可能發(fā)生的地震效應與包括對建筑結構影響在內的震害進行工作。強震區(qū)工作主要確定場地類型和建筑物場地類別、地震安全性綜合評價、對場地的飽和砂土與低塑性粉土進行液化判別,確定液化等級、液化深度,提出處理方案。

2.4場地與地基的穩(wěn)定性問題

場地是指工程建設直接占有使用的有限面積的土地,從巖土工程觀點看,場地范圍內及鄰近的地質環(huán)境都會直接影響場地的穩(wěn)定。地基是指承托建筑物基礎的那一部分范圍很小的場地。地基因受建筑物傳來的各種動、靜荷載作用而產生的變形(沉降、傾斜)或因地基本身強度不足而失穩(wěn),所以地基和建筑物的相互依存的關系,更為具體、直接。

場地穩(wěn)定性評價主要考慮影響工程穩(wěn)定的各類不良地質現(xiàn)象,如地震、巖溶、滑坡、泥石流等。地基穩(wěn)定性評價主要考慮地層的均勻性,各土層物理力學性質指標。地基土承載力的綜合評價可利用公式計算、原位測試、按土性指標查表等三種方法,這幾種方法確定的地基承載力數(shù)值有所出入,應綜合確定。

2.5地下水

地下水對粉土和粘土的工程特性影響很大,含水量大,強度小;含水量小,強度大。地質報告中,地下水應該反映的問題包括:地下水的類型、地下水的水位(初見、穩(wěn)定)、滲透系數(shù)、水質土質的腐蝕性、基坑降水(沉陷與基坑隆起)等。

2.6變形(沉降、傾斜)

地基的變形,具有長期的時間效益,皆由地基變形過大,且不均勻所造成,采用承載力時,要不超過允許值。

2.7地基承載力

地基的承載力不能滿足設計要求時,對地基需進行補強加固,地質報告應提出幾種不同的地基處理方法,主要原則為:根據(jù)現(xiàn)有條件,環(huán)境許可,經濟實惠,簡單易行;深基礎,開挖時應提出基坑邊坡的穩(wěn)定性與支護措施;勘察報告內容中要有專門論述地基處理的具體方案。

2.8勘察報告的編寫

編寫內容要有重點,要闡明勘察的目的與要求,擬建工程的概述,勘察的方法與勘察工作布置,場地巖土工程條件與評價,論證場地地基的穩(wěn)定性和適宜性,為設計提供場地地層結果和地下水空間分布的幾何參數(shù),提供地基基礎設計方案建設,提出為巖土的整治、改造和利用選擇最佳方案。附圖中常見的有勘探平面布置圖、鉆孔柱狀圖、工程地質剖面圖、原位測試圖表、室內試驗成果圖表,巖土利用、整治、改造的設計方案和計算的有關圖表。3 完善建筑工程巖土勘察工作的措施

3.1 加強踏勘與資料搜集

這2 項工作可以幫助我們了解場地地形、地貌、地層及施工條件,一方面減少勘探工作的盲目性,做到有的放矢,另一方面使勘察成本合理, 增強勘探單位相對競爭力。這主要體現(xiàn)在以下3 個方面：(1)擬建建筑基礎形式、結構形式。如一般5-6 層磚混結構住宅,15m 勘探孔深基本可滿足要求,而對于5 層框架結構商場,由于柱網的柱荷載大而可能采用樁基,則勘探孔深度15m 一股就不夠。(2)場地地層工程地質性質。如：地層工程地質性質好、埋藏淺且厚度大的地區(qū)勘探孔深度可適當減小,勘探間距可適當放寬；而地層工程地質性質差的地區(qū)勘探孔深度較深,勘探間距應加密。(3)勘探方式的合理確定。不同的地區(qū)、地層勘探方法差別很大,如：濕陷土地區(qū)須人工開挖探井取樣, 軟土地區(qū)采用十字板剪切試驗,膨脹土不宜用直剪試驗,碎石土粒徑不同鉆進方式不同等等, 這都需要在做好野外踏勘與資料搜集的基礎上認真分析確定,做到勘探前心中有數(shù)。(4)野外地層的劃分應盡量詳細。按顏色、狀態(tài)、濕度甚至鉆進難易程度、巖心采取率等不同指標詳細劃分, 為室內資料整理提供最詳實的編錄地質資料；對多鉆機共同作業(yè)情況,應首先集中技術人員勘探一二個鉆孔,統(tǒng)一編錄形式,避免各行其是,盡而造成野外資料分層、定性、描述等難以統(tǒng)一,給資料整理帶來困難。

2.2 合理整理與編錄資料

勘察資料的整理應有現(xiàn)場技術人員的參加。很多勘察單位由于勘察分工比較詳細, 現(xiàn)場技術人員回來后將現(xiàn)場編錄和原始班報表交給報告編寫人員就不管了, 這樣容易造成兩者之間的脫節(jié)。對原始編錄資料、室內化驗結果及現(xiàn)場測試、現(xiàn)場拍照等逐一比對, 出現(xiàn)異常和矛盾時應認真查明原因,確保資料準確無誤。按勘察技術要求, 依據(jù)各類規(guī)范和當?shù)氐耐ǔ８袷阶龊酶黝愘Y料的整理工作, 各資料整理成果除整理者自檢外,尚應有他人再進行校對檢查, 做到無一紕漏。根據(jù)整理出的成果資料, 寫出勘察報告。由于各勘察場地的巖土特征、擬建建筑物、勘察要求等千差萬別, 因此勘察報告不能死搬硬套、一成不變,勘察報告應注意重點突出,應具有很強的針對性。同時勘察報告中應特別重視場地的穩(wěn)定性評價、地基承載力和地基變形的評價以及場地地下水的評價。場地穩(wěn)定性評價中的地震評價近年來越來越重視,尤其是高層建筑和大規(guī)模的建筑場地。地基承載力和地基變形是相輔相成的, 與地基基礎的選擇一起應綜合考慮、綜合評價,才能取得理想的效果。

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