第一篇：3.中國巖土工程技術(shù)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(xiàn)標(biāo)識碼：A

中國巖土工程技術(shù)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(jīng)濟(jì)恢復(fù)和大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，也就是從20世紀(jì)50年代開始，我國參照前蘇聯(lián)當(dāng)時基本建設(shè)的體制模式，在國務(wù)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(dú)立的，更多的是附屬在設(shè)計(jì)院內(nèi)，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(zhì)勘察，水文地質(zhì)勘察(含工程物探)和工程測量。盡管這個體制在后來實(shí)踐中體現(xiàn)出嚴(yán)重的缺陷，但在當(dāng)時歷史條件下，仍然為我國工程建設(shè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。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(shù)發(fā)展上，都有顯著的進(jìn)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(zhì)勘察已開始向巖土工程轉(zhuǎn)化。根據(jù)主管部門的規(guī)定和行業(yè)的公認(rèn)，我國巖土工程的業(yè)務(wù)范圍包括：巖土工程勘察、巖土工程設(shè)計(jì)、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(chǔ)，它與巖土工程設(shè)計(jì)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(shù)是不可思議的，同樣，不掌握巖土工程設(shè)計(jì)技術(shù)，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(yàn)、監(jiān)測則是巖土工程勘察的重要組成部分。其質(zhì)量和水平對巖土工程勘察成果的質(zhì)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(chǔ)設(shè)計(jì)方案與巖土工程治理方案建議的水平，特別是其先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性與可行性，則是巖土工程勘察成果質(zhì)量和水平的具體體現(xiàn)。

國家主管部門準(zhǔn)備從2000年開始進(jìn)行全國注冊巖土工程師考試(先在河北省進(jìn)行試考)，為推行注冊巖土工程師制度作準(zhǔn)備，以與國際接軌。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年全國工程勘察生產(chǎn)人員近15萬8千人，其中工程技術(shù)人員近7萬9千人，一年完成項(xiàng)目13萬多項(xiàng)。全國獨(dú)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(yīng)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(zhì)偏低、技術(shù)裝備陳舊落后、機(jī)制不適應(yīng)、質(zhì)量水平不高的局面。要擺脫這個困境，除了要進(jìn)一步搞好工程勘察體制的深化改革和人才培訓(xùn)外，各方面要齊心合力，大力推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。本文擬著重就巖土工程技術(shù)發(fā)展的問題談幾點(diǎn)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(jī)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(zhǔn)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(guān)參數(shù)，以及在邊坡治理中快速高質(zhì)的成孔施工，這就要求有相應(yīng)的先進(jìn)新型鉆機(jī)及施工工藝。中國有色昆明勘察設(shè)計(jì)研究院等單位引進(jìn)國際上先進(jìn)的全方位全液壓鉆機(jī)及其配套設(shè)備，效果良好。相信我國鉆探設(shè)備研制部門經(jīng)過努力一定能夠制造出達(dá)到國際水平的各種鉆機(jī)及其配套設(shè)備，以及解決相關(guān)鉆探施工工藝。

1．1.2應(yīng)用鉆探最優(yōu)化技術(shù)，解決在巖土工程鉆探中自動進(jìn)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(zhì)量。意大利米蘭Rodio國際巖土工程公司的Papela鉆機(jī)(系專利產(chǎn)品)通過鉆探過程中自動記錄，根據(jù)鉆進(jìn)阻力—深度變化關(guān)系曲線進(jìn)行土的工程地質(zhì)分層，在當(dāng)?shù)匾褜?shí)用很多年，效果良好。當(dāng)然，不同工程地質(zhì)條件的地區(qū)，得另行找出相關(guān)關(guān)系曲線進(jìn)行分層。在前蘇聯(lián)和中國的探礦工程界，先后于20世紀(jì)60年代和70年代開始重視鉆探最優(yōu)化技術(shù)的研究，并取得了很大的成就。相信我國巖土工程鉆探設(shè)備研制與鉆探技術(shù)研究部門相結(jié)合，可以應(yīng)用鉆探最優(yōu)化技術(shù)，大量搜集積累區(qū)域性的有關(guān)數(shù)據(jù)資料，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)，利用微電腦技術(shù)，解決不同工程地質(zhì)條件(或地區(qū))的巖土工程鉆探自動進(jìn)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(shí)做到巖土工程鉆探采取土試樣質(zhì)量與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

目前國內(nèi)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(yùn)輸不合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)重影響巖土工程勘察成果質(zhì)量。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《原狀土取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(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(shè)計(jì)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(shù)要求有詳細(xì)的交待，石家莊中兵北方勘察設(shè)計(jì)研究院等單位分工研制生產(chǎn)了該標(biāo)準(zhǔn)的各類型取土器，為確保取土試樣質(zhì)量提供了可靠的物質(zhì)保證。相信經(jīng)過各有關(guān)方面不懈的共同努力，克服原來存在的弊端，取土試樣質(zhì)量將有一個新的飛躍。

1．2巖土工程物探

下個世紀(jì)巖土工程物探應(yīng)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(zhuǎn)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(shè)備功能單一的缺陷。該系統(tǒng)是一項(xiàng)高新技術(shù)成果，經(jīng)過各行業(yè)百余項(xiàng)工程勘察與測試的實(shí)踐證明，該系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、功能多、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、這個成果使我們相信，我國巖土工程物探儀器設(shè)備研制部門完全有能力開發(fā)出更多更好的新產(chǎn)品和分析方法，一定能夠在下個世紀(jì)出現(xiàn)一個巖土工程物探大飛躍的新局面。

2室內(nèi)試驗(yàn)方面

2．1全自動土工力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)的普及

在下個世紀(jì)，具有較強(qiáng)實(shí)力的巖土工程單位都將擁有全自動(氣壓、液壓)固結(jié)試驗(yàn)系統(tǒng)和智能控制三軸儀等，如空軍工程設(shè)計(jì)研究院研制的KTG-98全自動氣壓固結(jié)試驗(yàn)系統(tǒng)、南京電力自動化設(shè)備廠生產(chǎn)的DG--1型等梯度固結(jié)儀、WYS-1型微機(jī)應(yīng)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(jìn)的儀器。

2．2多功能巖土材料試驗(yàn)技術(shù)的推廣

隨著國內(nèi)外(如美國MTS公司等)多功能巖土材料試驗(yàn)機(jī)的開發(fā)成功，能夠進(jìn)行巖石及土工材料的動靜三軸、扭轉(zhuǎn)等項(xiàng)試驗(yàn)還能進(jìn)行巖石的拉伸、彎曲試驗(yàn)，也可以進(jìn)行土工合成材料的有關(guān)試驗(yàn)。從而改變了傳統(tǒng)的力學(xué)試驗(yàn)儀器功能單一的缺陷。

2．3土工離心模型試驗(yàn)技術(shù)的推廣

土工離心模型試驗(yàn)是按照相似律的要求，給出的成果能直觀反映土工構(gòu)筑物的穩(wěn)定和變形等性狀，能夠用來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的工程是否經(jīng)濟(jì)合理安全可靠，愈來愈被各有關(guān)行業(yè)的巖土工程和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yàn)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(yàn)”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(jìn)行深層探測的地區(qū)，以及積累了大量經(jīng)驗(yàn)資料的某些老城市，原泣測試的應(yīng)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(zhì)條件相同的已有工程反推的有關(guān)參數(shù)、載荷試驗(yàn)成果進(jìn)行對比．求得相關(guān)關(guān)系，以提高提供的設(shè)計(jì)參數(shù)的精度和應(yīng)用效果。

原位測試技術(shù)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(yīng)力應(yīng)變關(guān)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(shí)

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(zhì)儀器廠已生產(chǎn)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(cè)脹儀(DMT)的推廣

扁鏟側(cè)脹儀可用靜探機(jī)貫入土中，測點(diǎn)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(jìn)行土的分類，確定土的抗剪強(qiáng)度、砂土的內(nèi)摩擦角，土的超固結(jié)比，靜止側(cè)壓力系數(shù)，土的模量，側(cè)向基床反力系數(shù)，固結(jié)系數(shù)等，溫嶺南光地質(zhì)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(zhì)量、巖土工程施工質(zhì)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(gòu))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(hù)體系方案論證方面

該課題也是我國巖土工程的一個熱點(diǎn)，受到我國巖土工程界的廣泛重視，隨著工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的大量積累和理論研究的進(jìn)展，該項(xiàng)技術(shù)將日益成熟。

5．3場地地基地震效應(yīng)評價方面

場地、地基地震效應(yīng)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(qiáng)震區(qū)小城鎮(zhèn)及廣大農(nóng)村民房的抗震設(shè)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(shè)計(jì)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(fēng)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(jìn)行深入的研究。相信隨著各地區(qū)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的大量積累和有關(guān)科研成果的提出，將為解決該課題作出貢獻(xiàn)。

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(shè)計(jì)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(guān)各方進(jìn)行深入的研討和實(shí)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(diǎn)問題，已開始受到重視。相信在下個世紀(jì)該課題技術(shù)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(shè)監(jiān)理單位(組織)，但其中不少單位實(shí)際承擔(dān)的業(yè)務(wù)不多。

建設(shè)部建設(shè)[1999]176號《關(guān)于加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量工作的通知》一文中的“

8、積極推行勘察設(shè)計(jì)的技術(shù)咨詢工作，按照自愿有償、內(nèi)行咨詢內(nèi)行的原則，勘察設(shè)計(jì)單位可受建設(shè)單位委托承擔(dān)其資質(zhì)等級允許范周內(nèi)勘察設(shè)計(jì)的咨詢服務(wù)，對受委托項(xiàng)目的勘察綱要、成果報(bào)告、工藝流程或設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(shè)計(jì)方案的技術(shù)咨詢服務(wù)。

鼓勵有條件的勘察設(shè)計(jì)單位組建項(xiàng)目管理咨詢公司，為業(yè)主的項(xiàng)目實(shí)施提供招標(biāo)代理、施工監(jiān)理、設(shè)備采購等技術(shù)管理咨詢服務(wù)，依靠專家系統(tǒng)的技術(shù)、智力和工程經(jīng)驗(yàn)為項(xiàng)目管理服務(wù)，提高項(xiàng)目投資的綜合效益。

從事勘察設(shè)計(jì)咨詢服務(wù)的勘察設(shè)計(jì)單位應(yīng)對其咨詢成果的質(zhì)量負(fù)相應(yīng)責(zé)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(jì)算機(jī)技術(shù)在巖土工程的廣泛應(yīng)用

如前所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)在巖土工程牛有著廣泛的應(yīng)用：

8．1在巖土工程儀器裝備自動化、智能化方面的廣泛應(yīng)用:

8．1．1在巖土工程勘探儀器設(shè)備自動化、智能化中的應(yīng)用；

8．1．2在巖土工程原位測試儀器設(shè)備自動化、智能化中的廣泛應(yīng)用；

8．1．3在巖土工程室內(nèi)試驗(yàn)儀器設(shè)備自動化、智能化中的廣泛應(yīng)用；

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

8．3在巖土工程設(shè)計(jì)中智能化的應(yīng)用。

8．4在巖土工程監(jiān)理與巖土工程咨詢中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)A．E.科茲洛夫斯基，鄢泰寧，湯風(fēng)林鉆探最優(yōu)化技術(shù)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(shè)計(jì)手冊．沈陽；遼寧科學(xué)技術(shù)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(guān)于召開“SWS”型工程勘察與檢測系統(tǒng)應(yīng)用推廣會的通知，1997．9．

4喬桂芳．有關(guān)國內(nèi)外勘察與巖土工程應(yīng)用新技術(shù)．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(yàn)監(jiān)測手冊．沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1994，217～224． 6 林宗元．中國巖土工程勘探技術(shù)發(fā)展展望．中國地質(zhì)學(xué)會探礦工程專業(yè)委員會．

面向二十一世紀(jì)巖土鉆掘工程學(xué)術(shù)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(shù)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(diào)查與分析，描述了沼氣發(fā)電技術(shù)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(jīng)濟(jì)因素和主要障礙進(jìn)行了分析評價，并提出了一些對策和措施。

關(guān)鍵詞：沼氣 工程 發(fā)電

1、引言

生物質(zhì)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(diǎn)，加之在其生長過程中吸收大氣中的C02，因而用新技術(shù)開發(fā)利用生物質(zhì)能不僅有助于減輕溫室效應(yīng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的破壞。近十幾年來，在各級政府有關(guān)部門和企業(yè)的幫助協(xié)調(diào)下，用于處理畜禽糞便及各種生產(chǎn)、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(chǎn)沼氣量為16393.94萬立方米；垃圾填埋法產(chǎn)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(fèi)用較低的特點(diǎn)，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?xì)怏w，與其它燃?xì)庀啾?，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(jìn)行取暖、炊事和照明，隨著沼氣產(chǎn)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(xiàng)課題。

2、沼氣發(fā)電技術(shù)進(jìn)展?fàn)顩r

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(xiàng)沼氣利用技術(shù)，它將沼氣用于發(fā)動機(jī)上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產(chǎn)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(shè)備主要有內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)。

國外用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)主要使用Otto發(fā)動機(jī)和Diesel發(fā)動機(jī)，其單位重量的功率約為27 kW／T。汽輪機(jī)中燃?xì)獍l(fā)動機(jī)和蒸汽發(fā)動機(jī)均有使用，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是單位重量的功率大，一般為70～140kW／T；蒸汽發(fā)動機(jī)一般為10kW／T。國外沼氣發(fā)電機(jī)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(lǐng)域有許多成熟的技術(shù)和工程，處于世界領(lǐng)先水平?，F(xiàn)有61個填埋場使用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，加上使用汽輪機(jī)發(fā)電的裝機(jī)，總?cè)萘恳堰_(dá)340兆瓦；歐洲用于沼氣發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)，較大的單機(jī)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(lǐng)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(jī)構(gòu)進(jìn)行過沼氣發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)的研究開發(fā)工作較多。如：中國農(nóng)機(jī)研究院與四川綿陽新華內(nèi)燃機(jī)廠共同研制開發(fā)的S195—1型雙燃料發(fā)動機(jī)：上海新中動力機(jī)廠研制的20／27G雙燃料機(jī)等。成都科技大學(xué)等單位還對雙燃料機(jī)的調(diào)速、供氣系統(tǒng)以及提高熱效率等方面進(jìn)行過研究。濰坊柴油機(jī)廠研制出功率為120 kW的6160A一3型全燒式沼氣發(fā)動機(jī)，貴州柴油機(jī)廠和四川農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所共同開發(fā)出60 kW的6135AD(Q)型全燒沼氣發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)組；此外，還有重慶、上海、南通等一些機(jī)構(gòu)進(jìn)行過這方面的研究、研制工作?？梢哉f，目前我國在沼氣發(fā)電方面的研究工作主要集中在內(nèi)燃機(jī)系列上。表1是我國部分12kW以下沼氣發(fā)電機(jī)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(yùn)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(chǎn)生大量電能和熱能，又為沼氣的綜合利用找到了廣泛的應(yīng)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(dāng)于減少25噸C02的排放，對緩和溫室效應(yīng)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(jìn)行了120 kW沼氣發(fā)電的生產(chǎn)和示范。用酒糟廢水經(jīng)厭氧消化產(chǎn)生沼氣，發(fā)電效率為1.69 kWh／m3，當(dāng)年成本為0.0465元／kWh。沼電能夠基本滿足該廠的生產(chǎn)用電：山東昌樂酒廠安裝2臺120 kW的沼氣發(fā)電機(jī)組，170m3酒糟日產(chǎn)沼氣4800m3，發(fā)電8640kwh，全年能源節(jié)約開支29萬元，工程運(yùn)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(yùn)行過程中，在平均電價為0.438元／kWh的條件下，投 資回報(bào)率可達(dá)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(chǎn)生的沼氣大量排入大氣中，不僅嚴(yán)重污染周圍的環(huán)境，也對工作人員的安全和健康產(chǎn)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(nóng)村地區(qū)能源利用開辟新途徑

我國農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)還有許多地方嚴(yán)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(zhì)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(bǔ)短就地供電。

表1 12kW以下沼氣發(fā)電機(jī)組測試表

研制單位產(chǎn)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(nóng)機(jī)所0.8GFZ1.357730.868100 23.45

四川省農(nóng)機(jī)所19512.9789.40.37100 30.7

泰安電機(jī)廠12GFS3212.8578.450.49281 31.99

泰安電機(jī)廠10GFsl311.1886.50.24862 37.89

南充農(nóng)機(jī)所19513.5370.90.32281.38.8

武進(jìn)柴油機(jī)廠195-Z13.5271.20.40100 35.39

上海內(nèi)燃機(jī)所5GFZ5.6272.350.687100 26.78

重慶電機(jī)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(shù)障礙

我國沼氣發(fā)動機(jī)的開發(fā)研究主要集中在內(nèi)燃機(jī)系列上，一般只是對柴油機(jī)和汽油機(jī)進(jìn)行較淺層次的改裝，對發(fā)動機(jī)的熱工性能研究不深，由于產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，在運(yùn)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(jìn)程。導(dǎo)致這種情況的根本原因是沒有對沼氣發(fā)動機(jī)進(jìn)行深入的研究，技術(shù)不過關(guān)，缺乏足夠的生產(chǎn)實(shí)踐。致使發(fā)動機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生熱負(fù)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(jī)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(shù)問題。

4.2市場障礙

由于我國沼氣發(fā)動機(jī)存在許多問題，先前應(yīng)用國產(chǎn)發(fā)電機(jī)組的沼氣發(fā)電工程有許多長 期處于停機(jī)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(zhuǎn)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(jìn)購買較為成熟的國外發(fā)電機(jī)組設(shè)備來維持運(yùn)行。我國生產(chǎn)廠家則由于技術(shù)不夠成熟而造成買方市場的嚴(yán)重匱乏，沼氣發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組無法形成規(guī)?；可a(chǎn)，使科研生產(chǎn)單位缺乏相關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)，沒有對其作深入研究開發(fā)的積極性，不能提供質(zhì)量過關(guān)的產(chǎn)品，進(jìn)一步阻礙產(chǎn)品的市場化進(jìn)程，對生產(chǎn)科研單位自身以及沼氣發(fā)電領(lǐng)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(yīng)的較為完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)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(shù)發(fā)展的一個重要原因。

由于目前沼氣發(fā)電工程在技術(shù)和市場化方面面臨許多問題，這就需要國家在這個領(lǐng)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(bǔ)貼和產(chǎn)業(yè)保護(hù)措施，以及電力部門在沼氣電力并網(wǎng)方面給予支持和幫助，制定優(yōu)惠的上網(wǎng)電價，將大大改善沼氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性和市場前景，對其進(jìn)入市場具有很積極的作用。

5、促進(jìn)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(dá)到促進(jìn)沼氣發(fā)電技術(shù)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(jìn)行成分調(diào)查，描述沼氣發(fā)電能源利用市場，確定本項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展領(lǐng)域，并評價發(fā)展沼氣發(fā)電商品化和市場化的社會經(jīng)濟(jì)因素，分析沼氣發(fā)電的技術(shù)開發(fā)和市場潛力，制定相關(guān)工藝開發(fā)利用的規(guī)劃，明確開發(fā)的目標(biāo)。

5.2加強(qiáng)技術(shù)保障體系的建設(shè)

引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)技術(shù)支持和保障體系的建設(shè)、扶持和培養(yǎng)，制定國家級的沼氣發(fā)電工程技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，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(wù)網(wǎng)絡(luò)。

5.3引入競爭機(jī)制，創(chuàng)新投資體系

針對目前我國沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展資金匱乏的現(xiàn)狀，認(rèn)真總結(jié)分析我國外現(xiàn)行的資金籌措和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)國外技術(shù)成熟的商業(yè)化運(yùn)營沼氣發(fā)電工程先進(jìn)優(yōu)惠政策以及市場化融資體系建設(shè)模式。轉(zhuǎn)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(shù)的競爭行列。

5.4研究制定國家級的配套政策

進(jìn)一步加強(qiáng)同環(huán)保部門、工業(yè)企業(yè)、科研院所和金融機(jī)構(gòu)的合作與協(xié)調(diào)，研究制定激勵性政策，地方性和全國性相結(jié)合的政策。同時應(yīng)對沼氣發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化研究制定配套政策。

參考文獻(xiàn)：

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

[3]中國農(nóng)業(yè)部／美國能源部項(xiàng)目專家組。中國生物質(zhì)能技術(shù)商業(yè)化策略設(shè)計(jì)．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1999。

[4]中國農(nóng)業(yè)部／美國能源部<

第三篇：中國鋁電解槽計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的回顧與展望

中國鋁電解槽計(jì)算機(jī)控制技術(shù)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(shù)的發(fā)展過程和現(xiàn)狀，指出目前常用控制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及可能的改進(jìn)，并較詳細(xì)地介紹了自適應(yīng)控制和分布式系統(tǒng)的原理及其在鋁電解上的應(yīng)用，指出中國鋁電解控制技術(shù)將發(fā)展成為以氧化鋁濃度自適應(yīng)控制為基礎(chǔ)的智能模糊控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞 自適應(yīng)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(shù)的發(fā)展歷程

我國計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電解鋁上的應(yīng)用開始于70年代初，在短短的二三十年內(nèi)，這方面的控制技術(shù)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(jìn)水平取得了同步發(fā)展。

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

1974年沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)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(diào)整裝置”［1］，并在撫順鋁廠101車間部分槽上運(yùn)行。同年兩單位又研制成第1臺64?kA中間打殼下料的預(yù)焙槽模擬式控制裝置。

1975年10月，東北工學(xué)院研制成1臺工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)LSK-74系統(tǒng)，在撫順鋁廠對135?kA預(yù)焙陽極電解槽進(jìn)行自動調(diào)整極距和預(yù)報(bào)效應(yīng)的初步實(shí)驗(yàn)，取得了較好的效果。

80年代初貴州鋁廠全套引進(jìn)日本輕金屬株式會社160?kA預(yù)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(jī)采用PDP-11/84小型機(jī)，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(xiàng)控制任務(wù)；第二級槽控箱只按上位主機(jī)發(fā)布的操作

［2］命令完成相應(yīng)的動作時序。主機(jī)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(jìn)行解析，將其計(jì)算成平滑電阻，并與相應(yīng)槽設(shè)定電阻比較；此外，主機(jī)每隔2?min對系列所有槽的加料進(jìn)行一次解析，通過槽控機(jī)驅(qū)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?？梢钥闯?，該控制技術(shù)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(jìn)一步的改進(jìn)和提高。

在此之后，沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院開發(fā)研究了青海鋁廠鋁電解槽計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，基本上是“日輕”技術(shù)的翻版和自建，除中央控制機(jī)及其附屬裝置采用引進(jìn)設(shè)備外，槽控機(jī)、外部接口箱等均采用國產(chǎn)設(shè)備。該系統(tǒng)于1987年投產(chǎn)時開始在線控制運(yùn)行，基本安全可靠，各主要控制和管理性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，這表明我國已有了獨(dú)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(已改造)，二級集中式控制，在主機(jī)和槽控機(jī)之間采用并行總線相連。這雖使鋁電解生產(chǎn)指標(biāo)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(fù)雜實(shí)時控制的要求，需要有更先進(jìn)的技術(shù)來取代。分布式控制系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用

隨著現(xiàn)代電解鋁工藝和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)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(jié)構(gòu)。適應(yīng)這一發(fā)展，沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院研究開發(fā)了基于BITBUS總線技術(shù)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(jìn)行了合作研究和現(xiàn)場運(yùn)行，并在青鋁二期工程中推廣使用。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為大型預(yù)焙槽計(jì)算機(jī)控制創(chuàng)出了一條新路?？刂葡到y(tǒng)框圖如下。

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

1991年，貴州鋁廠和貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合完成了大型預(yù)焙槽滯環(huán)自適應(yīng)控制系統(tǒng)的開發(fā)，在貴鋁二期5臺槽上進(jìn)行了試驗(yàn)，并開發(fā)出新型風(fēng)動點(diǎn)式下料裝置。

高效能電解槽的特點(diǎn)是能長期處于十分穩(wěn)定的狀態(tài)下生產(chǎn)，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(diào)節(jié)的，依靠的手段是計(jì)算機(jī)控制，這種電解槽的電解溫度、氧化鋁濃度、電解質(zhì)結(jié)殼形狀等技術(shù)條件基本是一個常數(shù)。所謂自適應(yīng)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(yīng)律如圖2。

圖2 滯環(huán)非線性自適應(yīng)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(jìn)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(nèi)工作。

自適應(yīng)控制的基本思想是根據(jù)Al2O3濃度與槽電阻對應(yīng)關(guān)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(jìn)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(jīng)過平滑處理的槽電阻與化驗(yàn)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(guān)系曲線

同期，撫順鋁廠和沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院也進(jìn)行了這方面的研究，并得出相似的Al2O3濃度與槽電阻關(guān)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(dá)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(shè)計(jì)研究院和撫順鋁廠共同承擔(dān)了有色總公司“八五”攻關(guān)項(xiàng)目“智能型鋁電解槽工業(yè)試驗(yàn)”，于1994年通過了技術(shù)鑒定，在撫鋁135?kA鋁電解槽上推廣應(yīng)用。該試驗(yàn)采用了以PCBUS(管理級)＋BITBUS(通訊網(wǎng)絡(luò))＋STDBUS(控制級)構(gòu)成的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，并運(yùn)用先進(jìn)的Bitbus工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、高速V/F轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、信號的無融點(diǎn)檢測電路等新技術(shù)開發(fā)了槽控機(jī)，具有較完善的陽極升降保護(hù)、過欠壓保護(hù)及硬件自診斷系統(tǒng)，并開發(fā)了與工藝技術(shù)相適應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和應(yīng)用軟件，使智能化技術(shù)在我國鋁電解生產(chǎn)上首次得到了應(yīng)用。

1995～1997年間，青海鋁廠與中南工業(yè)大學(xué)共同承擔(dān)了“智能模糊控制技術(shù)在160?kA預(yù)焙鋁電解槽上的開發(fā)應(yīng)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(jī)(DCC級)—工控微機(jī)(SCC級)”的二級分布式控制方式。控制軟件主要由DCC級的“實(shí)時控制(專家模糊控制器)”，SCC級的“電解質(zhì)溫度與槽膛內(nèi)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(gòu)成。系統(tǒng)綜合應(yīng)用了智能控制的三大塊，即模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)，并進(jìn)行了工藝技術(shù)條件優(yōu)化和相關(guān)設(shè)備改造。新系統(tǒng)投入運(yùn)行后，在技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)研究院與北方工業(yè)大學(xué)合作開展了智能模糊控制技術(shù)在180?kA預(yù)焙鋁電解槽上的開發(fā)應(yīng)用，其內(nèi)容與上文所述青海鋁廠的技術(shù)基本相似，這里就不再重復(fù)?？偨Y(jié)

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(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行簡單的動作控制，不對電解槽狀態(tài)進(jìn)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(yīng)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(diào)整的狀況，作出相應(yīng)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(shí)施階段，這個階段現(xiàn)在正著手進(jìn)行，主要任務(wù)是形成控制鋁電解生產(chǎn)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(jìn)行分析，判斷槽子狀態(tài)的優(yōu)劣，并對槽子作出相應(yīng)處理?，F(xiàn)階段技術(shù)存在的問題及改進(jìn)

總體來說，我國鋁電解控制技術(shù)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(dú)到之處。但鋁電解廠的生產(chǎn)指標(biāo)與國際先進(jìn)水平相比仍有一定差距，這是有多方面原因的。

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

從硬件設(shè)備來看，槽控機(jī)的功能和穩(wěn)定性還需提高，下料裝置、升降裝置等機(jī)械電氣設(shè)備的性能還需加強(qiáng)，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(zhì)高的現(xiàn)場操作人員及嚴(yán)格的管理制度。

相信在不久的將來，中國的鋁電解控制技術(shù)會得到更好的發(fā)展，達(dá)到或領(lǐng)先于世界先進(jìn)水平，生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)也能達(dá)到世界先進(jìn)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(dǎo)師，中國工程院院士.國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號：59574018）.作者單位： 東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院，沈陽 110006 參考文獻(xiàn)

［1］ 撫順鋁廠，沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院。多臺鋁電解槽巡回檢測和自動調(diào)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)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(shù)構(gòu)成的分布式電解槽計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。輕金屬，1992(8): 8

第四篇：船舶行業(yè)技術(shù)發(fā)展報(bào)告-中國造船工程學(xué)會

船舶輔機(jī)前沿技術(shù)研究

富貴根，俞志剛，王偉勇，郁敏奇，牛遠(yuǎn)振，易小冬，中船重工第704研究所

摘要：船舶輔機(jī)是重要的船舶配套設(shè)備，品種多，數(shù)量大，涉及技術(shù)專業(yè)面廣，技術(shù)發(fā)展水平差異大。輔機(jī)與世界先進(jìn)水平相比，主要落后在研發(fā)創(chuàng)新能力不夠，生產(chǎn)能力不足和沒有形成品牌。本文針對輔機(jī)專業(yè)中基礎(chǔ)相對較好、市場需求前景大、國外重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目，列出研發(fā)內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)，有利于攻克核心技術(shù)，打造具有國際先進(jìn)水平的自主品牌產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞： 船舶輔機(jī)，甲板機(jī)械，艙室機(jī)械，特種機(jī)械

0前言

船舶工業(yè)是為國防建設(shè)、航運(yùn)和海洋開發(fā)提供主要裝備的產(chǎn)業(yè)，是保障國家安全和維護(hù)海洋權(quán)益的重要基礎(chǔ)工業(yè)。加快發(fā)展船舶工業(yè)，對于加強(qiáng)國防現(xiàn)代化建設(shè)、振興裝備制造業(yè)、促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、擴(kuò)大機(jī)電產(chǎn)品出口、解決勞動力就業(yè)等具有重要的戰(zhàn)略意義。進(jìn)入新世紀(jì)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(jī)遇，在船舶工業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、自主創(chuàng)新能力、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平方面都取得了輝煌的成就，造船產(chǎn)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(dá)20890萬載重噸，約占世界份額36.2%。

從手持合同數(shù)和造船產(chǎn)能估算，2009年到2010年預(yù)計(jì)產(chǎn)量可達(dá)4100萬噸以上，（年均增速將為30%以上），同期日本產(chǎn)量由2000萬噸到3500萬噸（增速約8.5%），韓國產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)良好，勞動生產(chǎn)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(shù)創(chuàng)新力量不夠，基礎(chǔ)研究投入少，我們自行設(shè)計(jì)的同類船舶自重要比國外先進(jìn)設(shè)計(jì)自重大10%，鋼材利用率低于3-5個百分點(diǎn)，能耗比日、韓高一倍。高技術(shù)、高附加值船舶設(shè)計(jì)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(yán)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(chǎn)的船用配套設(shè)備裝船率，日本已達(dá)95%以上，韓國已達(dá)85%左右，我國的本土化船用配套設(shè)備裝船率平均為46%，其中三大主流船型為49.54%，高新技術(shù)船型則低于30%。船舶配套設(shè)備占船價的40-50%，因此船舶配套設(shè)備的低國產(chǎn)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(shí)現(xiàn)優(yōu)勢配套產(chǎn)品生產(chǎn)能力的大幅提升，基本掌握重點(diǎn)產(chǎn)品關(guān)鍵制造技術(shù)，自主研發(fā)取得一定突破的要求，要求本土化生產(chǎn)船用設(shè)備配套率達(dá)60%，實(shí)現(xiàn)船用設(shè)備銷售500億元。2007年船用配套產(chǎn)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(yīng)以40%以上的增長率發(fā)展，發(fā)展空間大，中高端產(chǎn)品暫沒有產(chǎn)能過剩的問題，船用設(shè)備銷售額在2010年可達(dá)900億元，規(guī)劃綱要要求柴油機(jī)、甲板機(jī)械、艙室機(jī)械等基本滿足國內(nèi)需求，成為世界柴油機(jī)和甲板機(jī)械的生產(chǎn)國，要求這些優(yōu)勢產(chǎn)品與國際先進(jìn)水平同步發(fā)展，并逐步形成自主設(shè)計(jì)開發(fā)能力。

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

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

本技術(shù)研究針對輔機(jī)專業(yè)中基礎(chǔ)相對較好，市場需求前景大，國外重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品項(xiàng)目，進(jìn)一步攻克核心技術(shù)，打造性能和質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平并有較強(qiáng)國際競爭力的自主品牌產(chǎn)品。本技術(shù)研究在甲板機(jī)械、艙室機(jī)械和特種機(jī)械三類中分別重點(diǎn)研究二個典型項(xiàng)目，具體如下：

甲板機(jī)械：①海洋工程用甲板機(jī)械技術(shù)

②船用電梯技術(shù) 艙室機(jī)械：③海水淡化裝置技術(shù)

④壓載艙水處理技術(shù) 特種機(jī)械：⑤減搖裝置技術(shù)

⑥特種推進(jìn)器技術(shù)

1海洋工程用甲板機(jī)械技術(shù)

1.1技術(shù)領(lǐng)域概況

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

國際船舶和海洋工程用甲板機(jī)械技術(shù)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(yuǎn)程控制，大容量、小體積、長壽命、無污染、安全可靠的新產(chǎn)品不斷問世。其主要發(fā)展概況可歸納如下：

a 先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)計(jì)手段以及試驗(yàn)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，顯著縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和產(chǎn)品性能，大大增強(qiáng)了市場的競爭力。例如重型船用起重機(jī)，由于采用了有限元分析方法進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算后，材料的強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，產(chǎn)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(jī)械也提出了相應(yīng)的大型化要求，如船用起重機(jī)一般起重能力為1.5-70噸，變幅距離在30米以內(nèi)，但目前已出現(xiàn)了起重能力達(dá)320噸，變幅距離為35米的重型船用起重機(jī)。

c微電子數(shù)字技術(shù)大量應(yīng)用，船舶甲板機(jī)械的自動化、智能化和集中控制遙控化不斷加強(qiáng)，機(jī)電液一體化集成度進(jìn)一步提高，產(chǎn)品朝著高效率、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、維護(hù)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(biāo)準(zhǔn)。例如在錨絞機(jī)中已越來越多地應(yīng)用了系泊時的恒張力技術(shù)，拋錨時的速度控制和自動制動技術(shù)，收錨進(jìn)錨孔時自動減速和自動仃車技術(shù)等等。

d 大量采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)手段，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)的先進(jìn)性得以最終體現(xiàn)。CAD/CAM技術(shù)廣泛采用，對形狀復(fù)雜、加工精度高的產(chǎn)品，配備先進(jìn)的加工手段和產(chǎn)品質(zhì)量測試技術(shù)及其設(shè)備，如NC加工機(jī)床，大容量熔煉電爐，多功能、大功率的整機(jī)試驗(yàn)臺架等等。在甲板機(jī)械中可重點(diǎn)發(fā)展海洋工程急需的各種特殊專用機(jī)械，因?yàn)楹Ｑ蠊こ淌且豁?xiàng)并不亞于造船產(chǎn)業(yè)的大工程，如具有波浪補(bǔ)償功能的收放系統(tǒng)、重型定位錨泊機(jī)械、海底潛水打 撈專用機(jī)械、深海礦產(chǎn)資源開產(chǎn)機(jī)械、電視抓斗、水下機(jī)械人等。本研究報(bào)告重點(diǎn)對海洋工程急需國產(chǎn)化的且有一定技術(shù)基礎(chǔ)的“具有主動波浪補(bǔ)償功能的收放系統(tǒng)”和“重型定位錨泊機(jī)械”項(xiàng)目重點(diǎn)研究。

1.2研究內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)

a具有主動波浪補(bǔ)償功能的收放系統(tǒng)研究內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的不斷進(jìn)步，向藍(lán)水進(jìn)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(wù)，保障人身和物資的安全，波浪補(bǔ)償技術(shù)在補(bǔ)給、科研考察、軍事、海洋平臺等領(lǐng)域中有了極其廣泛的運(yùn)用。但令人遺憾的是該項(xiàng)技術(shù)多年來一直為國外少數(shù)幾家公司所壟斷，國內(nèi)在其高端產(chǎn)品研制上尚屬空白。目標(biāo)是研制能在6級海況下安全可靠工作的主動波浪補(bǔ)償收放系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)：（1）MRU（Motion Reference Unit）研究；（2）波浪檢測及安裝平臺運(yùn)動相應(yīng)預(yù)報(bào)研究；（3）電液控制系統(tǒng)研究；（4）主動波浪補(bǔ)償收放系統(tǒng)動態(tài)相應(yīng)控制研究。（5）大型張緊器設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)研究。

b重型定位錨泊機(jī)械研究內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)

目前，石油平臺上的重型定位錨泊絞車由于國內(nèi)生產(chǎn)單位沒有能力配套而均需進(jìn)口，我們的研究內(nèi)容是突破重型定位錨泊機(jī)械的關(guān)鍵技術(shù)，目標(biāo)是突破負(fù)載大于300t的重型定位錨泊機(jī)械，實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的國產(chǎn)化。關(guān)鍵技術(shù)：（1）重型錨泊機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)研究；（4）重型錨泊機(jī)械負(fù)載特性研究；（5）重型錨泊機(jī)械專用拖曳連接件設(shè)計(jì)研究。（6）超長鋼絲繩多層纏繞技術(shù)研究（7）錨絞車成組技術(shù)協(xié)同作業(yè)誤差檢測與控制。

2船用電梯技術(shù)

2.1技術(shù)領(lǐng)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(chǎn)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(yīng)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(jié)合船用條件發(fā)展而來，國外豪華客船在20世紀(jì)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(biāo)準(zhǔn)于1989年正式頒布，船用乘客電梯標(biāo)準(zhǔn)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(jī)驅(qū)動，轎門為手動門，控制為轎外控制，因?yàn)椴蝗菰S載人，因此轎內(nèi)沒有控制器，速度一般為0.63m/s。21世紀(jì)初，我國開發(fā)出船用乘客電梯，規(guī)格為500kg-1500kg，采用有機(jī)房或無機(jī)房驅(qū)動，電機(jī)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(fēng)、應(yīng)急按鈕和電話，包括安全鉗等斷繩安全保護(hù)和過載、超速、超搖保護(hù)等。轎內(nèi)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(jī)、變頻器、電器元件都采用進(jìn)口品牌，其它部套大都采購國內(nèi)名廠品牌，船用電梯標(biāo)準(zhǔn)又與美國、俄羅斯以及ISO標(biāo)準(zhǔn)相接軌，目前船用電梯性能與德國、日本、韓國等先進(jìn)電梯水平接近。

船用電梯是軍民通用產(chǎn)品，只是技術(shù)要求有高低，我國多年來已裝船（艦）產(chǎn)品上百臺套，規(guī)格品種達(dá)幾十種。由于起步階段產(chǎn)品完全按用戶需求而研制，結(jié)構(gòu)特異品種較多。隨著市場的不斷擴(kuò)大，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的電梯產(chǎn)品應(yīng)提到日程上。

德國的船用電梯總體水平較高，日本、韓國產(chǎn)品數(shù)量較大。目前我們的產(chǎn)品在主要部套件如曳引機(jī)主要引進(jìn)德國產(chǎn)品。我們要支持對曳引機(jī)的消化吸收再創(chuàng)新，爭取國產(chǎn)化的 曳引機(jī)能在性能水平上達(dá)到國際先進(jìn)水平，要在規(guī)格品種上逐步實(shí)現(xiàn)系列化。一定要加大力度在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展自己的技術(shù)、自己的產(chǎn)品。要強(qiáng)化專業(yè)化生產(chǎn)及配套件的試驗(yàn)、檢驗(yàn)，使電梯成為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，供船東選用。2.2研究內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)

船用電梯的研究內(nèi)容、目標(biāo)：研制變頻高速船用乘客電梯，達(dá)到國際船用電梯先進(jìn)水平。船用電梯的關(guān)鍵技術(shù)：

a船用電梯自動開門、關(guān)門技術(shù)；b船用電梯控制技術(shù)；c低噪聲、低振動無機(jī)房曳引機(jī)技術(shù)；d變頻技術(shù)及其抗干擾技術(shù)。

3海水淡化裝置技術(shù)

3.1本技術(shù)領(lǐng)域概況

海水淡化是將海水溶液中的溶解鹽分（溶質(zhì)）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(shù)，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(bǔ)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(shù)的研究工作，艦船實(shí)現(xiàn)淡水自給?，F(xiàn)代海水淡化技術(shù)從二十世紀(jì)五十年代開始發(fā)展至今，形成了蒸餾法、膜法兩大實(shí)用海水淡化技術(shù)。

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(diǎn)，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(xì)胞膜）的膜分離技術(shù)，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(zhì)而取得淡水。膜法能量消耗主要是電能，且淡水水質(zhì)與原料海水關(guān)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(shù)水平往往采用引進(jìn)技術(shù)，但引進(jìn)的實(shí)際是一個結(jié)果，如何形成這個結(jié)果人家是不會給你的，這就是核心技術(shù)。所以你最多只能掌握一種產(chǎn)品。當(dāng)然利用我們的基礎(chǔ)，通過吸收，也可能會有一些成果，但往往較好的結(jié)果是國產(chǎn)化率高一點(diǎn)而已。要形成自己的設(shè)計(jì)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(yīng)用領(lǐng)域，我們不僅僅要掌握技術(shù)，而且要通過必要的手段，高效而又準(zhǔn)確地把技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，這樣才能擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)，真正提高企業(yè)的競爭力，扎實(shí)地把企業(yè)做強(qiáng)做大。

在國內(nèi)，船用海水淡化技術(shù)已有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，國外有的產(chǎn)品，我們也有，只是規(guī)格少點(diǎn)，但能夠開發(fā)。如何利用這些基礎(chǔ)，提高我們的研發(fā)手段和水平是我們的目標(biāo)。因?yàn)?，研發(fā)水平體現(xiàn)了更高層次的生產(chǎn)力，也是我們過去常常忽視的，而它的進(jìn)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(shù)交流，發(fā)現(xiàn)那些制造大型設(shè)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(shè)計(jì)平臺、專家診斷系統(tǒng)和故障分析系統(tǒng)等，如德國的生產(chǎn)船用造水機(jī)的Serckcomo公司，利用其先進(jìn)的研發(fā)平臺，無需進(jìn)行設(shè)備性能試驗(yàn)，造水量幾百噸、上千噸的大型設(shè)備就能讓用戶信服地直接裝船；其它生產(chǎn)熱交換設(shè)備的生產(chǎn)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(zhì)能平衡算法研發(fā)過程和手段顯然已是相當(dāng)?shù)穆浜?，這種方法忽略流體在設(shè)備內(nèi)的過程變化把積分計(jì)算簡化為算術(shù)計(jì)算，研發(fā)中只考慮初值和終值，忽略了過程變化，是種經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，俗稱“黑盒子”設(shè)計(jì)。

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(lǐng)域長期的經(jīng) 驗(yàn)積累已使得改變這種研發(fā)手段成為可能。建設(shè)新的海水淡化技術(shù)研發(fā)平臺，將會使得我們能夠：

a實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)；b實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)化；c對產(chǎn)品的功能進(jìn)行較正確的前期評估和預(yù)測；d對產(chǎn)品運(yùn)行過程和故障產(chǎn)生進(jìn)行仿真重現(xiàn)。3.2研究內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù) 研究內(nèi)容、目標(biāo)為：

a建立專用知識庫、數(shù)據(jù)庫和資源庫；b建立設(shè)計(jì)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(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，達(dá)到優(yōu)化集成快速設(shè)計(jì)。關(guān)鍵技術(shù)為：

a在pro/e和fluent軟件平臺基礎(chǔ)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(shù)

4.1本技術(shù)領(lǐng)域概況

船舶領(lǐng)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(shù)，二是艙底乳化油污水處理技術(shù)，三是壓艙水污水處理技術(shù)。其中序批示膜法污水處理技術(shù)和艙底乳化油污水處理技術(shù)，國內(nèi)七○四所已經(jīng)突破了關(guān)鍵技術(shù)并完成了項(xiàng)目研制，其技術(shù)指標(biāo)分別達(dá)到了國際海事組織（IMO）159（55）和107（49）要求，處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。而壓艙水處理技術(shù)國內(nèi)起步較晚，目前僅有國外少數(shù)國家研制了相關(guān)產(chǎn)品，因此開展壓艙水處理技術(shù)的研制，對于提高船用設(shè)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(xì)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(dá)6萬噸。一艘超級油輪（VLCC）壓載水可達(dá)10萬噸；全球船舶每年運(yùn)載壓載水量達(dá)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?dāng)y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(yīng)用技術(shù)的研究始于1988年。根據(jù)在國際壓載水管理技術(shù)研討會上的資料統(tǒng)計(jì)，目前國外有17家左右的研究機(jī)構(gòu)或者企業(yè)完成了原型機(jī)的設(shè)計(jì)制作，其中7家進(jìn)行了實(shí)船測試，3家公司開始公開向船東推薦自己的應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品。最近檢索到德國RWO公司和HamannAG公司已經(jīng)開發(fā)出壓載水處理技術(shù)并形成產(chǎn)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(shù)上研發(fā)工作起步比較晚，關(guān)鍵技術(shù)分散，缺少有針對性的應(yīng)用技術(shù)研究。國內(nèi)少數(shù)研究機(jī)構(gòu)目前也出現(xiàn)了零星研究報(bào)道，但是距離可產(chǎn)業(yè)化的成套技術(shù)相差很遠(yuǎn)。

雖然壓載水處理技術(shù)發(fā)展起步晚，但壓載水如不處理或處理不當(dāng)帶來的危害是相當(dāng)大的。從IMO對污水處理的要求來看，當(dāng)前大部分船只的處理設(shè)備缺少或達(dá)不到技術(shù)要求。新要求2009年起要嚴(yán)格執(zhí)行，之前的設(shè)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(xué)環(huán)境科學(xué)工程研究院的統(tǒng)計(jì)，條約生效帶來的在航船舶壓載水處理設(shè)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(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)

壓載水的處理包括兩部分的內(nèi)容，海水預(yù)處理和滅活。海船壓載水的數(shù)量巨大，壓載水處理設(shè)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(shù)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(shù)進(jìn)行整合、再開發(fā)和適應(yīng)性優(yōu)化。國際海事組織（IMO）要求的實(shí)施，在工作過程中不使用任何化學(xué)劑的壓載水處理裝置可以緩解我國環(huán)境保護(hù)問題，同時，也迫切需要針對我國海域水質(zhì)開發(fā)壓載水控制與管理的技術(shù)設(shè)備。壓載水處理關(guān)鍵技術(shù)為高效自動過濾技術(shù)，其研究內(nèi)容為：

⑴確定高效自動過濾器的結(jié)構(gòu)形式；⑵確定高效自動過濾器的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)；⑶進(jìn)行配套泵閥的設(shè)計(jì)造型；⑷確定機(jī)組的自動控制系統(tǒng)原理圖。光催化氧化殺菌技術(shù)研究內(nèi)容為：

⑴確定光催化殺菌器的結(jié)構(gòu)形式；⑵確定光催化殺菌器的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)；⑶確定機(jī)組的自動控制系統(tǒng)原理圖。

5減搖裝置技術(shù)

5.1本技術(shù)領(lǐng)域概況

船舶減搖專業(yè)的任務(wù)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(xué)科涉及流體力學(xué)、自動控制理論、流體傳動與控制、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、電子與電氣、測量與分析、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等，專業(yè)產(chǎn)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(xué)科已經(jīng)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(shí)際被采用的大約有20余種，實(shí)際被推廣應(yīng)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(yīng)用起步較早，相關(guān)廠商已經(jīng)擁有成熟技術(shù)和品牌。另一方面，雖然減搖技術(shù)早已成熟，但各廠商對產(chǎn)品部件的創(chuàng)新和改進(jìn)卻一直不斷。例如，基于對水動力和控制技術(shù)的研究與應(yīng)用，已經(jīng)出現(xiàn)了多種新的減搖鰭翼型，還有很多關(guān)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(yàn)和實(shí)船使用記錄，數(shù)字控制和模糊控制也已經(jīng)在減搖控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

我國從事減搖裝置技術(shù)研究與開發(fā)的單位主要是七○四所和哈爾濱工程大學(xué)。目前就減搖鰭產(chǎn)品而言在設(shè)計(jì)技術(shù)、制造質(zhì)量以及產(chǎn)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(chǔ)研究和技術(shù)積累不足，技術(shù)創(chuàng)新少；b.品牌知名度不高，進(jìn)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(jīng)驗(yàn)不多，復(fù)合型人才缺乏。d.主導(dǎo)產(chǎn)品只有減搖鰭，尚不能適應(yīng)顧客的需求變化；然而國內(nèi)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(nèi)建造的船艇上，市場占有率不足50%，主要原因是我們的產(chǎn)品型號系列不全面，不足以滿足市場的需求，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造還是以單件為主，未能形成產(chǎn)品，競爭處于劣勢。種種信息顯示，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展勢在必行。5.2研究內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)

為使減搖產(chǎn)品規(guī)格齊全，品質(zhì)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(nèi)容與目標(biāo)： a大型、超大型減搖鰭裝置的開發(fā)

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

研究內(nèi)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(gòu)件的力學(xué)模型，分析設(shè)計(jì)合理的構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式、選擇合理的材料和制造工藝；③大功率驅(qū)動問題，包括泵站的能力、伺服系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)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(biāo)：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(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)的制造工藝，降低產(chǎn)品的制造成本；③積累對減搖鰭裝置的基礎(chǔ)性研究數(shù)據(jù)，提升產(chǎn)品的綜合競爭優(yōu)勢。

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

研究目標(biāo)：①開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的適用產(chǎn)品，在技術(shù)指標(biāo)和操作性能方面達(dá)到國際 先進(jìn)水平，填補(bǔ)國內(nèi)空白；②為集裝箱船、科學(xué)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(chǎn)品，滿足國內(nèi)顧客的迫切需求；③盡快培育我所本專業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

研究內(nèi)容：①延長和縮短艙內(nèi)水振蕩周期的方法；②對閥口面積實(shí)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(chǎn)品人機(jī)界面的設(shè)計(jì)；⑤批量制造工藝的研究，包括標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)：①涵蓋的專業(yè)學(xué)科及技術(shù)要求較為復(fù)雜，能夠提升我國本專業(yè)的綜合技術(shù)實(shí)力；②滿足市場需求，提高七○四所本專業(yè)在國內(nèi)外市場的綜合競爭實(shí)力。

研究內(nèi)容：①船舶的多自由度運(yùn)動特征及其對運(yùn)動控制裝置的原理要求；②船舶運(yùn)動的測量與預(yù)報(bào)技術(shù)；③多鰭耦合控制技術(shù)；④人機(jī)界面設(shè)計(jì)。減搖裝置關(guān)鍵技術(shù)為：

a應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，建立大型、超大型減搖鰭受力構(gòu)件的數(shù)學(xué)模型； b超大功率減搖鰭電液伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)的研發(fā)； c特種新材料的應(yīng)用，新制造工藝的應(yīng)用； d先進(jìn)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)；

e鰭翼的建模技術(shù)及流體動力性能研究； f延長和縮短水艙內(nèi)水振蕩周期的方法；

g水艙閥口面積實(shí)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(shù)原理研究； i船舶運(yùn)動的測量與預(yù)報(bào)技術(shù)； j多鰭耦合控制技術(shù)。

6特種推進(jìn)器技術(shù)

6.1本技術(shù)領(lǐng)域概況

船用特種推進(jìn)器是船用主要設(shè)備，是船舶動力系統(tǒng)的主要組成部分，常用的特種推進(jìn)器，包括調(diào)距槳、側(cè)推、舵槳等，隨著航運(yùn)行業(yè)的發(fā)展及需要，越來越多地應(yīng)用于各種船舶上，且技術(shù)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(jìn)器的功率也越來越趨于大型化。a調(diào)距槳

通過調(diào)距機(jī)構(gòu)改變槳葉螺距，在主機(jī)和軸系轉(zhuǎn)向不變的情況下可以改變螺旋槳推力的方向和大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)船舶的正航、倒航甚至是停車，大大提高了船舶的機(jī)動性和操縱自動化，同時減免主機(jī)的頻繁調(diào)速和換向，延長了主機(jī)的壽命。b側(cè)推

通常裝在船艏和船尾，提供橫向推力以實(shí)現(xiàn)船舶的轉(zhuǎn)向和橫向移動，在船舶進(jìn)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(cè)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(jī)動性要求較高的船舶如拖輪、工作船、渡船上，可360度回轉(zhuǎn)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(nèi)從事特種推進(jìn)器的研制始于上世紀(jì)60年代，從引進(jìn)技術(shù)加以消化改進(jìn)到自行研制，主要技術(shù)歸口單位是七○四所，生產(chǎn)則由蘇州船機(jī)、武漢船機(jī)廠負(fù)責(zé)，幾十年來，在技術(shù)研制和經(jīng)驗(yàn)的積累方面已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，目前已經(jīng)有數(shù)百套各種推進(jìn)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(nèi)推進(jìn)器的技術(shù)距離國際先進(jìn)水平還存在一些差距。推進(jìn)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)覆蓋面廣，牽涉到機(jī)械、流體、液壓、電控等專業(yè)，是各系統(tǒng)的有機(jī)組合，由于基礎(chǔ)研究薄弱，國產(chǎn)設(shè)備無論在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(jìn)一步提高，其次，隨著船舶的大型化，要求推進(jìn)器的功率也需相應(yīng)增大，但是由于大功率推進(jìn)器的技術(shù)要求高，研制難度大，國內(nèi)技術(shù)水平有限，暫時還不能生產(chǎn)大功率推進(jìn)器，需提高研制能力，以生產(chǎn)適應(yīng)市場需要的大功率推進(jìn)器。

推進(jìn)器行業(yè)技術(shù)含量高，研制難度大，加上國內(nèi)在這方面起步晚，基礎(chǔ)薄弱，與國際先進(jìn)水平相比，存在著較大的差距，除了基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)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(shè)備欠缺是最重要的兩點(diǎn)。

相比其它船舶上的主要設(shè)備目前已經(jīng)形成了規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化，船用推進(jìn)器的產(chǎn)業(yè)化在國內(nèi)仍然進(jìn)展緩慢，國內(nèi)尚無規(guī)?；耐七M(jìn)器廠家。反過來，市場存在巨大需求，國際品牌推進(jìn)器廠商在國內(nèi)幾成壟斷局面（數(shù)家國際知名廠商每年在國內(nèi)的銷售額都在數(shù)百套以上，如卡米娃就在無錫獨(dú)資成立側(cè)推專業(yè)生產(chǎn)廠家，年產(chǎn)六百臺套），因此必須響應(yīng)時勢，加強(qiáng)研究，提高企業(yè)競爭力，千方百計(jì)推進(jìn)船舶推進(jìn)器的規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化。針對市場需要，研制大功率的推進(jìn)器及新型推進(jìn)器，提高原有型號的可靠性及其它性能，不僅填補(bǔ)國內(nèi)空白，提高國產(chǎn)設(shè)備競爭力，縮小與國際先進(jìn)水平的差距，對于振興國產(chǎn)推進(jìn)器的產(chǎn)業(yè)，有著巨大的作用。

6.2研究內(nèi)容、目標(biāo)及關(guān)鍵技術(shù)

特種推進(jìn)主要包括調(diào)距槳裝置、側(cè)推器和舵槳裝置三部分，其實(shí)質(zhì)研制內(nèi)容有不少相似之處，主要是：a槳轂槳葉的水動力研究和結(jié)構(gòu)研究b液壓、電氣控制研究c試驗(yàn)技術(shù)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(jìn)器產(chǎn)品水平更上一個臺階，并形成自己的品牌和市場。特種推進(jìn)器關(guān)鍵技術(shù)為：a數(shù)字化智能型調(diào)距槳電控的仿真技術(shù)；b高線速度、小泄漏量配油器的設(shè)計(jì)、加工技術(shù)；c舵槳高精度萬向軸技術(shù)研究。

參考文獻(xiàn)

船舶輔機(jī)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新

《機(jī)電設(shè)備》2006年11月

第五篇：促進(jìn)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(shè)計(jì)研究院山西 晉城市 048000

摘 要:巖土工程勘察是建筑工程設(shè)計(jì)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(yīng)重點(diǎn)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(guān)部門和有關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞:巖土;工程勘察;存在問題；解決措施

勘察、設(shè)計(jì)和施工是我國基本建設(shè)工程的三個主要程序?？辈旃ぷ鞅仨氉咴谠O(shè)計(jì)和施工之前,為設(shè)計(jì)和施工服務(wù)?？辈旃ぷ鞑粌H要反映和提供場地的地質(zhì)資料和地基土的工程性質(zhì),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(zhì)量,提供經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。1 巖土工程勘察的基本任務(wù)

通過工程地質(zhì)調(diào)查與測繪、勘探與巖土取樣、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)和巖土工程監(jiān)測等工作,巖土工程勘察要完成的任務(wù)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(chǔ)方案、巖土加固與改良方案或其他人工地基設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證和提出建議,根據(jù)設(shè)計(jì)意圖監(jiān)督地基施工質(zhì)量;預(yù)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(chǎn)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(diào)查分析提供依據(jù);指導(dǎo)巖土工程在運(yùn)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(yīng)注意的問題

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

2.1 現(xiàn)場踏勘及籌備勘察工作

勘察單位接受任務(wù)后,應(yīng)到現(xiàn)場踏勘,了解地形地貌、巖土成因,并選用踏勘設(shè)備進(jìn)行工作。

2.2勘探點(diǎn)平面布置原則

依據(jù)各類工程相應(yīng)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(jié)構(gòu)及其變化,巖土分類及巖土工程特性。

2.3強(qiáng)震區(qū)的勘察工作

地震區(qū)的勘察工作實(shí)質(zhì)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(yīng)與包括對建筑結(jié)構(gòu)影響在內(nèi)的震害進(jìn)行工作。強(qiáng)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(jìn)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(shè)直接占有使用的有限面積的土地,從巖土工程觀點(diǎn)看,場地范圍內(nèi)及鄰近的地質(zhì)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(chǔ)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(chǎn)生的變形(沉降、傾斜)或因地基本身強(qiáng)度不足而失穩(wěn),所以地基和建筑物的相互依存的關(guān)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(zhì)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(xué)性質(zhì)指標(biāo)。地基土承載力的綜合評價可利用公式計(jì)算、原位測試、按土性指標(biāo)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(yīng)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(qiáng)度小;含水量小,強(qiáng)度大。地質(zhì)報(bào)告中,地下水應(yīng)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(zhì)土質(zhì)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(shè)計(jì)要求時,對地基需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固,地質(zhì)報(bào)告應(yīng)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(jīng)濟(jì)實(shí)惠,簡單易行;深基礎(chǔ),開挖時應(yīng)提出基坑邊坡的穩(wěn)定性與支護(hù)措施;勘察報(bào)告內(nèi)容中要有專門論述地基處理的具體方案。

2.8勘察報(bào)告的編寫

編寫內(nèi)容要有重點(diǎn),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(shè)計(jì)提供場地地層結(jié)果和地下水空間分布的幾何參數(shù),提供地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案建設(shè),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(zhì)剖面圖、原位測試圖表、室內(nèi)試驗(yàn)成果圖表,巖土利用、整治、改造的設(shè)計(jì)方案和計(jì)算的有關(guān)圖表。3 完善建筑工程巖土勘察工作的措施

3.1 加強(qiáng)踏勘與資料搜集

這2 項(xiàng)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(qiáng)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(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)形式。如一般5-6 層磚混結(jié)構(gòu)住宅,15m 勘探孔深基本可滿足要求,而對于5 層框架結(jié)構(gòu)商場,由于柱網(wǎng)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(zhì)性質(zhì)。如：地層工程地質(zhì)性質(zhì)好、埋藏淺且厚度大的地區(qū)勘探孔深度可適當(dāng)減小,勘探間距可適當(dāng)放寬；而地層工程地質(zhì)性質(zhì)差的地區(qū)勘探孔深度較深,勘探間距應(yīng)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(yàn),膨脹土不宜用直剪試驗(yàn),碎石土粒徑不同鉆進(jìn)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(chǔ)上認(rèn)真分析確定,做到勘探前心中有數(shù)。(4)野外地層的劃分應(yīng)盡量詳細(xì)。按顏色、狀態(tài)、濕度甚至鉆進(jìn)難易程度、巖心采取率等不同指標(biāo)詳細(xì)劃分, 為室內(nèi)資料整理提供最詳實(shí)的編錄地質(zhì)資料；對多鉆機(jī)共同作業(yè)情況,應(yīng)首先集中技術(shù)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(yīng)有現(xiàn)場技術(shù)人員的參加。很多勘察單位由于勘察分工比較詳細(xì), 現(xiàn)場技術(shù)人員回來后將現(xiàn)場編錄和原始班報(bào)表交給報(bào)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(nèi)化驗(yàn)結(jié)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(yīng)認(rèn)真查明原因,確保資料準(zhǔn)確無誤。按勘察技術(shù)要求, 依據(jù)各類規(guī)范和當(dāng)?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(yīng)有他人再進(jìn)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(bào)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(bào)告不能死搬硬套、一成不變,勘察報(bào)告應(yīng)注意重點(diǎn)突出,應(yīng)具有很強(qiáng)的針對性。同時勘察報(bào)告中應(yīng)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(chǔ)的選擇一起應(yīng)綜合考慮、綜合評價,才能取得理想的效果。

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