軟巖模擬及其大直徑鉆進(jìn)技術(shù)研究的開題報(bào)告開題報(bào)告一、選題背景軟巖是指石灰?guī)r、泥巖、頁巖、煤等比較松軟的巖石，受外界力作用后容易發(fā)生塑性變形和破裂破碎。軟巖地區(qū)廣泛分布于我國(guó)南方，如江南、華南、華東等地，其地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，工程地質(zhì)條件危險(xiǎn)復(fù)雜，是工程建設(shè)中常見的地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)域。目前，獲得軟巖的物理力學(xué)參數(shù)等數(shù)據(jù)方法常常使用鉆進(jìn)和取樣試驗(yàn)。其中，長(zhǎng)巖心鉆進(jìn)技術(shù)是一種較為傳統(tǒng)的方法，但其存在一些局限性，如若要切割硬巖或者取得較長(zhǎng)的鉆進(jìn)連續(xù)巖芯，需要較高功率、較多時(shí)間和高技術(shù)水平的操作。而鉆壁取樣技術(shù)在軟巖中應(yīng)用較少，鉆進(jìn)中樣品可能被擠壓變形或粉碎，導(dǎo)致研究數(shù)據(jù)失真。因此，研究針對(duì)軟巖地質(zhì)條件的大直徑鉆進(jìn)技術(shù)，將有利于探測(cè)和處理該類地質(zhì)危險(xiǎn)，從而保障安全建設(shè)。二、選題目的和意義1）研究成果對(duì)于豐富軟巖地質(zhì)條件文獻(xiàn)和物理力學(xué)參數(shù)等數(shù)據(jù)，應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。2）科研成果將會(huì)推動(dòng)國(guó)家地質(zhì)工程建設(shè)進(jìn)程，為工程設(shè)備的進(jìn)步提供更加高效、合理、安全的技術(shù)手段。3）大直徑鉆進(jìn)技術(shù)的研究，不僅增強(qiáng)了軟巖地質(zhì)危險(xiǎn)處置的技術(shù)手段，同時(shí)推動(dòng)了工程技術(shù)水平的進(jìn)步。三、研究方法和技術(shù)路線本研究的大直徑鉆進(jìn)技術(shù)為微震鉆進(jìn)技術(shù)。其優(yōu)勢(shì)在于將震動(dòng)在巖層內(nèi)傳遞形成波浪，測(cè)定波浪的傳播時(shí)間和傳播路程，從而計(jì)算出不同巖層的相對(duì)硬度，通過數(shù)據(jù)分析對(duì)軟巖特征進(jìn)行描繪和研究。研究路線為從彈性波速和微震信號(hào)中獲取巖石力學(xué)參數(shù)的基本特征，通過巖石物理模型理論，推導(dǎo)出軟巖長(zhǎng)鉆直徑鉆進(jìn)精度模型。模型中包括了巖層力學(xué)參數(shù)、地溫、地應(yīng)力狀態(tài)等因素，綜合分析并優(yōu)化模型參數(shù)，形成完整的理論架構(gòu)。四、預(yù)期成果1）了解長(zhǎng)巖心鉆進(jìn)技術(shù)的限制性并確定較優(yōu)大直徑鉆進(jìn)解決方案；2）研究長(zhǎng)鉆直徑鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)化方案；3）基于巖石物理模型理論的軟巖長(zhǎng)鉆直徑鉆進(jìn)精度模型。五、研究的難點(diǎn)和工作計(jì)劃難點(diǎn)軟巖屬于高危險(xiǎn)性地區(qū)，在鉆進(jìn)時(shí)間和鉆孔狀態(tài)的能力上都有很大的局限，而該研究又涉及到了微小波，指標(biāo)復(fù)雜且敏感。在這種情況下，本研究需要克服以下問題：1）超大型鉆車需要滿足強(qiáng)力需要，而對(duì)鉆孔間距限制可能達(dá)到約2m;2）鉆進(jìn)節(jié)數(shù)限制將影響所取試樣穩(wěn)態(tài)狀態(tài)；3）試樣內(nèi)死角難以消除，導(dǎo)致很多施工現(xiàn)場(chǎng)取樣數(shù)據(jù)都可能引起分析中的偏差；4）檢測(cè)安全隱患達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求上限；5）針對(duì)軟巖模擬的微震反卷積算法仍存在數(shù)據(jù)誤差和高頻項(xiàng)濾波等問題。工作計(jì)劃1）了解軟巖長(zhǎng)巖心鉆進(jìn)技術(shù)相關(guān)性和現(xiàn)有研究，以期優(yōu)化解決方案；2）總結(jié)各種長(zhǎng)鉆直徑鉆進(jìn)技術(shù)現(xiàn)有研究成果，運(yùn)用高峰法以及基于多物理場(chǎng)交互作用下的遺傳算法生成預(yù)處理設(shè)計(jì)相關(guān)算法；3）確定微震反卷積算法、基于角度特征與傳播道域的殘形識(shí)別等數(shù)據(jù)處理方法，以進(jìn)一步優(yōu)化試掘目標(biāo)；4）通過攝像系