定向钻进实验指导书

2000．10实验教学大纲——勘察工程201《定向钻进》实验指导书一、各类型钻孔轴线人工弯曲工具的参观（一）、目的与要求结合课堂教学，通过参观目前国内常用的比较典型的各类型人工强制改变钻孔轴线轨迹的人工弯曲工具，进一步了解和掌握各类型人工弯曲工具的组成结构、工作原理、作用特点及使用方法、应用范围。（二）、参观内容1．固定式偏心楔人工弯曲工具2．可取式偏心楔人工弯曲工具3．无楔机械式连续造斜人工弯曲工具4．液动螺杆钻人工弯曲工具（三）、实验器具1．简易空心偏心楔2．JGX固定式偏心楔3．PK-56可取式偏心楔4．LZ-54机械式连续造斜器5．LF-65液动螺杆钻（四）、参观组织与要求1．以班为单位组织参观，以老师讲解为主，学生必须认真听讲并注意观察；2．爱护实验室的设备器具，学生动手拆卸器具必须经指导老师许可，并在老师的指导下进行，拆卸的器具应及时装配还原。（五）、参观报告1．每人交一份参观报告；2．简述各类型人工弯曲工具的结构组成、工作原理及特点、适用范围；3．根据老师的介绍与讲解，结合本专业谈谈自己的参观感想。二、液动螺杆钻具工作原理及回转试验（一）、实验目的1．全面清晰地了解液动螺杆钻具工作原理及各组成部件的结构、作用特点；2．熟悉掌握液动螺杆钻具拆卸、组装及易损件的更换、保养；3．了解液动螺杆钻具的输出特性参数及操作使用方法。（二）、实验内容1．用于人工弯曲钻孔轴线轨迹时液动螺杆钻具的结构组成形式；2．液动螺杆钻具的拆卸组装：观察分析各部件的组成零件、结构、工作原理及装配质量检测（液流阀、螺杆马达、驱动轴总成、万向节总成及配合使用的造斜件）；3．地表回转实验：观察液动螺杆钻具的输出特性参数。（三）、实验设备器具1．LF-65螺杆钻具及其配合使用的各种造斜件2．BW-250水泵3．拧卸钻杆工具：常用五金工具（四）、实验步骤方法202实验教学大纲——勘察工程2000.101．观察液动螺杆钻具的总体结构组成以及在人工弯曲钻孔轴线轨迹时造斜件的装配形式；2．拆卸螺杆钻具，观察分析各部件的结构、工作原理。装配时，应对每一部件的装配质量进行检测，包括溢流阀旁通的开启、封闭，杆马达的装配及渗漏性检测，驱动轴单动灵活性检测，万向节挠动测，易损件的更换保养方法；3．将装配好的螺杆钻具置于地表，在90L/MIN-180L/MIN的范围选择2-3种不同的流量输入钻具，观察记录液动螺杆钻具的特性参数；4．结合螺杆钻具的输出特性，掌握实际应用操作要点。（五）、实验报告1．每人交一份实验报告；2．简述螺杆钻具及各部件工作原理、结构特点；3．简要分析液动螺杆钻具的输出特性参数及影响因素。三、BD-14定向仪工作原理及定向操作方法（一）、目的与要求1．熟悉和了解BD-14定向仪结构、工作原理及使用条件2．掌握BD-14定向仪定向操作方法（二）、实验内容1．BD-14定向仪工作原理，四种工作状态的转换；2．液动螺杆钻具BD-14定向仪定向操作方法。（三）、实验器具1．BD-14定向仪及配套工具2．JJG-1测斜仪校验台3．YL-65螺杆钻具及定向接头4．拧卸工具：常用五金工具（四）、实验步骤方法1．观察BD-14定向仪仪器结构、工作原理以及四种工作状态显示。2．将定向接头置于JJG-1测斜仪校验台上套筒内，再将BD-14定向仪井下仪斜口引鞋插入定向接头内与之偶合，旋转定向接头，观察BD-14定向仪四种工作状态之间的转换。3．BD-14定向仪对螺杆钻具的定向操作方法：（1）螺杆钻具组合差Ф2的测量：将螺杆钻两端平垫在钢管上，面对钻具，自造斜工具母线顺时针旋至定向接头母线量取组合差Ф2；（2）BD-14定向仪斜口引鞋相对位置的安装固定假设螺杆钻具工作时反扭转角为Ф1=20°,设计造斜工具安装角β'=60°，从定向仪探管上端往下看，将定向仪下端的斜口引鞋母线相对于探管母线顺时针旋转β±180°角安装，并用锁母锁死固定β=β'+Ф1+Ф2（3）将螺杆钻具斜靠在支架上，从钻杆内腔中下入调节好的定向仪探管，偶合后，旋转造斜工具，当仪器发出短零信号时，定向完毕。观察此时钻具实际定向位置。（五）、实验报告1．每人交一份实验报告；2．简述BD-14定向仪结构、工作原理；3．分析BD-14定向仪井下探管上斜口引鞋为什么必须按β±180°角顺时针相对探管母线安装固定。2000．10实验教学大纲——勘察工程203《工程地质勘察技术方法》试验教学大纲一、目的与要求配合课堂理论教学，要求学生动手完成有关土的性质指标测试试验，以加深学生对土的工程地质性质的理论认识和感性认识，培养学生岩土工程勘察的能力。二、实验内容及提纲1．静力触探试验、十字板剪切试验要求：认识和掌握静力触探试验、十字板剪切试验的测试原理、操作要点、成果资料整理分析方法，计算测试土层的承载力、压缩模量变、不排水抗剪强度。主要试验器具：手摇链式静力触探—十字板剪切两用仪87型静探数显仪单桥探头双桥探头四芯电缆线等。2．标准贯入试验、旁压试验要求：了解标准贯入试验、旁压试验的试验器具、试验过程、试验成果应用。《工程检测技术》实验指导书一、ZCY-1型综合传感器简介ZCY-1型综合传感器实验仪主要用于各大专院校开设的“传感器技术”、“工业自动化控制”、“非电量电测技术”、“工程检测技术”等课程的教学实验。ZCY-1型综合传感器实验仪主要分三个部分。试验台部分、激励源、及显示部分和处理电路部分。试验台部分设有压阻式（箔式应变片、半导体应变片）、差动变面积电容式、电涡流式、差动螺管电感式（差动变压器）、半导体霍耳式、压电式、磁电式、热电偶等各类传感器。位移可通过激振器驱动梁的振动（动态实验）和旋动测微头（静态实验来实现）。激励源及显示部由0.9~10KHZ、3~30HZ信号发生器、直流稳压电源及数字式电压/频率表组成。信号发生采用大规模数字集成电路，单联电位器调频，设计新颖独特，具有稳幅好、失真小、频带宽，工艺简便、稳定可靠等优点，克服了文氏电桥组成信号发生器所具有的相应缺陷。数字电压表显示读数更加精确、设立频率表使得实验更为方便，且为实验室节约投资。处理电路部分有：电桥、差动放大器、电容变换器、涡流变换器、相敏检波器、移相器、电荷放大器、低通滤波器等。作为实验仪器、各电路均有短路保护功能，许多传感器尽可能做成透明，以便学生有直观的认识，测量线路用定制的接触电阻极小的迭插式连线连接，方便且直观。二、性能和技术参数1．试验台部分：204实验教学大纲——勘察工程2000.10试验台上装有一应变梁，应变梁上装有热电偶、加热器，压电式传感器，梁上贴有受力方向不同的六片箔式应变片（其中两片为补偿片），两片半导体应变片，梁的顶端装有一位移平台，平台周围装有差动变面积式电容传感器、电涡流式传感器、半导体霍耳式传感器、差动螺管电感式（差动变压器）传感器等，梁的下面装有磁电式传感器及一个激振线圈。位移平台上方装有一测微头，可作静态标定用，测微头中间为一磁铁，旋动测微头，可使位移平台上下位移。各器件详介如下：（1）应变梁：应变梁采用双平行梁结构，材料：钢。固有频率设计在15HZ左右，以便用较小能量，即能驱动梁的振动。（2）应变片：标称阻值：350Ω灵敏系数：2粘贴位置：上下面各三片处于受力状态，各一片补偿。（3）差动变面积式电容传感器：由两极板式电容组成，C=εS/δ其中ε——介电常数；S——极板覆盖面积；δ——极板间距。动片状在位移平台上，当位移量为ΔX时，ΔC=ε（S+ΔS）/δ-ε（S-ΔS）/δ=2εΔS/δ。其中ΔS=ΔXLL——极板覆盖宽度。（4）电涡式传感器：为一扁平线圈装在有机玻璃内，由屏蔽线引出，为克服趋肤效应，线圈由多股漆包线绕成，线性范围为1mm。（5）半导体霍耳式传感器：由两个半园形永久磁钢组成的梯度磁场，和一片半导体霍耳片组成，线性范围：2mm。（6）差动螺管电感式（差动变压器）传感器：由三组线圈及纯铁组成，外部罩以有机玻璃。（7）磁电式传感器：由一个空心线圈和一根永久磁钢组成。（8）压电式传感器：由质量块和压电陶瓷组成，封装于有机玻璃内，屏敝线引出。（9）热电偶：由铜—康铜丝组成。（10）激振器：由一个空心线圈及一根永久磁钢组成，使用时，按下激振器按钮，3~30HZ低频信号就送到该线圈上，使梁及位移平台产生3~30HZ的振动。（11）加热器：由电热丝组成，使用时，按下加热器按钮，电热丝两端就送入20V的整流电源。2．激励源、激振信号及显示部分这部分设有0.9~10KHZ音频信号、3~30HZ低频信号发生器，直流稳压电源，3.5倍电压表和频率表，总电源开关在该面板右端。详见如下：（1）音频信号发生器：2000．10实验教学大纲——勘察工程205独特的设计，大规模集成电路组成，单联指数型电位器调频。输出口：3个0º，180º及功率（LV）输出（0º）。频率范围：0.9~10KHZ连续可调。输出电压：Vp—p0~20V边疆可调（空载）。LV输出Vp—p：10V（空载）最大输出电流（LV）：0.5A（有效值）。幅度稳定度：5%失真度：3%（2）低频信号发生器：大规模集成电路组成，单联指数型电位器调频。输出口：1个、用于频率监测或作他用，另有一路通过按钮直接接到激振器上。频率范围：3~30HZ连续可调。输出电压：Vp—p0~20V连续可调（空载）。最大输出电流：0.5A（有效值）。幅度稳定度：5%失真度：3%（3）直流稳压电源：输出电压：0±10V挡距2V稳压系数：±0.1%输出电流：0.2A纹波：10mV限充保护。（4）显示部分：显示部分为三位半显示器组成的V/F表，上有一V/F转换按钮和一转换量程的三档转换开关。电压表部分：量程：±200mV、±2V、±20V三档精度：3%输入阻抗：10MΩ自动调零。输入极限50V。频率表部分：量程：2KHZ，20KHZ二档。精度：3%灵敏度：5mV输入阻抗：500KΩ3．处理电路部分：处理电路共有：电桥、差动放大器、电容变换器、涡流变换器、相检敏波器、移相器、电荷放大器、电压放大器、低通滤波器等组成，用以处理和变换本仪器上各传感器的信号，各单元电路±15V供电，内部已通过面板上的八个按钮连接好，使用某个单元时，只要按下按钮即可，另外，各传感器的引线也连接到该面板上，使用时，只要用本仪器所附的接插线连接即可。各单元详介如下：（1）电桥：用于组成应变电桥和调平衡网络。（2）差动放大器：集成运算放大器组成的增益可调的交直流放大器。可接成同相、反相及差动放大器，增206实验教学大纲——勘察工程2000.10益1~100倍。（3）电容变换器：由高频方波信号发生器、放大器、充放电装置及滤波电路组成。用于变换电容式传感器的信号。（4）涡流变换器：由高频振汤器和检波器组成，系变频调幅式电路，用于处理电涡流传感器的信号。（5）相繁检波器：由运入构成的极性反转电路组成。（6）移相器：由运入构成的RC移相电路。移相范围：±80º（KHZ）（7）电荷放大器：由运放组成的电容反馈电路，用于变换压电式传感器的信号。（8）电压放大器。由运放组成的高输入阻抗放大器，用于变换压电式传感器的信号。（9）低通滤波器：由50HZ陷波器，有源二阶低通滤波器和带阻滤波器组成0~30HZ增益为2。4．使用电源、功率：电源：AC220V50/60HZ必须接地。功率：200W/（max）三、实验内容1．金属箔式应变片性能—单臂单桥实验目的：了解金属箔式就变式，单臂单桥的工作原理和工作情况所需单元及部件直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头、V/F表。旋钮初始位置：直流稳压电源打到OV档，V/F表打到V±20V档，差动放大增益旋钮打到最大。实验步骤：（1）观察梁上的应变片。接通总电源，及差动放大器电源。（2）将差动放大器调零，方法是用导线将正负输入端与地端连接起来，然后将输出端接到电压表的输入插口，调整差动放大器上的调零旋钮使表头指为示零。（3）根据图1的电路结构，利用电桥单元上的接线柱和调零用导线连接好测量线路（差动放大器接成同相反相均可。）（4）装上测微头，旋紧固定螺钉，转动测微头，使梁处于水平位置（目测）。（5）将