安全工程专业非矿山安全检测实训.docx
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安全工程专业非矿山安全检测实训
重庆科技学院
学生实习（实训）总结报告
院（系）:
_安全工程_专业班级:
_安全114班_
学生姓名:
___学号:
____
实习（实训）地点:
_石油与安全科技大楼_____
报告题目:
__非矿山安全检测训练实习报告_
报告日期：
2014年5月29日
指导教师评语:
_______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________
成绩（五级记分制）:
_____________
指导教师（签字）:
_____________________
1.前言··············································2
2.关于岩石点载荷强度及指标测定的实训报告············3
3.关于GPS定位导航系统的实训报告···················8
4.关于声发射检测的实训报告··························11
5.关于锚杆拉拔试验的实训报告························13
6.关于超声波探伤检测的实训报告······················17
7.关于涂层测厚检测的实训报告························21
8.关于泄露和扩散模拟的实训报告······················24
9.关于火灾事故的模拟计算的实训报告··················27
10.总结··············································30
1前言
本次实训是安全工程专业非矿山安全检测实训，为期八周的实训过程中，我们做了八个实验训练项目：
1）测定岩石的点载荷实验2）GPS定位导航系统实训3）声发射检测4）锚杆拉拔试验5）超声波探伤检测6）涂层厚度测检测7）泄漏和扩散模拟实验8）火灾事故的模拟计算。
实训的目的是：
（1）让学生全面充分掌握非矿山安全检测的基本知识、仪器的使用以及检测方法。
（2）巩固所学基本知识、基本理论，为后续课程的学习打下良好的基础。
（3）学会查阅文献、收集资料的基本方法。
通过八个实验，将我们的理论知识与实践相结合，让我们对专业知识的拓展有了大大的提高
2关于岩石点荷载强度及指标测定的实训报告
2.1实验目的
①掌握点荷载仪的工作原理；
②掌握点荷载仪的使用方法及注意事项；
③试验数据的处理。
2.2实验原理
点荷载试验是将岩石试件置于两个球形园锥状压板之间，对试件施加集中荷载，直至破坏，然后根据破坏荷载求得岩石的点荷载强度。
点荷载强度，可作为岩石强度分类及岩体风化分类的指标，也可用于评价岩石强度的各向异性程度，预估与之相关的其它强度如单轴抗压强度和抗拉强度等指标。
2.3实验仪器
①点荷载试验仪：
如下图所示，它包括：
（1）加载系统，由摇式加压杆、承压框架，球端圆锥状压板组成。
油泵出力一般约为50kN；加载框架应有足够的刚度，要保证在最大破坏荷载反复作用下不产生永久性扭曲变形；球端圆锥状压板球面曲率半径为5mm，圆锥的顶为60°（见下图），采用坚硬材料制成。
（2）标距测量部分：
采用0.2mm刻度钢尺或位移传感器，应保证试件加荷点间的测量精度达±0.2mm。
2卡尺或钢卷尺；
3地质锤。
2.4实验步骤
2.4.1试样制备
①试样分组：
将肉眼可辨的、工程地质特征大致相同的岩石试样分为一组，如果岩石是各向异性的（如层理、片理明显的沉积岩和变质岩），还应再分为平行和垂直层理加荷的亚组，每组试样约须15块。
②本试验可用岩芯样，规则或不规则岩块样，对不同形状试样的尺寸要求如下：
岩芯径向试验，试样的径长比应大于1.0；轴向试验，试样的径长比应等于或小于1.0；不规则岩块样，其长（L）、宽（W）、高（h）应尽可能满足L≥W≥h，试样高度（h）一般控制在0.5~10cm间，使之能满足试验仪器加载系统对试样尺寸的要求，另外，试样加荷点附近的岩面要修平整。
③根据试验要求对试样进行烘干或饱水处理。
烘干试样：
是在105~110℃温度下烘干12h；饱水试样，是先将试样逐步浸水，按试样高的1/4、1/2、3/4及4/4等份用6h将试样全部浸入水中（如试样高度很小，允许分1/2、1等份浸水），自由吸水48h，然后用煮沸法或真空抽气法饱和试样。
注意事项：
本次实验由于实验条件限制只选用了一块处于自然含水状态的试件，实验偶然误差大。
2.4.2描述试样
描述内容：
除岩性外，重点应对其结构构造特征（如颗粒粗细，排列以及节理、层理等发育特征）及风化程度等进行描述。
2.4.3试样尺寸粗测
对岩芯样及规则样，分别量测各试样的长（L）、宽（W）、高（h）的尺寸；对不规则岩块样，可过试样中心点测量试样的长（L）、宽（W）、高（h）的尺寸。
2.4.4安装试样
试样安装前，先检查试验仪器的上、下两个加荷锥头是否准确对中，然后将试样放置试验仪中，摇动手摇油泵升起下锥头，使加荷锥头与试样的最短边方向（即h方向）紧密接触，注意让接触点尽量与试样中心重合。
若需要测定结构面（层理、片理、节理等）的强度，则应确保两加点的連线在同一结构中。
2.4.5加荷
试样安装后，调整压力表指针到零点，以在10~20秒钟内能使试样破坏（相当于每秒0.05-0.1MPa）的加荷速度匀速加荷，直到试样破坏，记下破坏时的压力表读数（IS）。
2.4.6描述试样破坏的特点
试样破坏面同时通过了上、下两个加荷点，试件破坏面平整、形状如下图所示：
2.4.7破坏面尺寸测量
对破坏面的尺寸进行测量，测量的尺寸包括上、下两加荷点间的距离（D）和垂直于加荷点連线的平均宽度（Wf）。
2.4.8计算公式
（1）按下式计算试样破坏荷载
式中：
P――试样破坏时总荷载（N）；
C――仪器标定系数（为千斤顶的活塞面积，mm2），C=0.907*表读数
F――试样破坏时的油压表读数（MPa）。
（2）按下式计算试样的破坏面积和等效园直径的平方值
式中：
Af ――试样的破坏面面积（mm2）；
D――在试样破坏面上测量的两加荷点之间的距离（mm）；
Wf ――试样破坏面上垂直于加荷点连续的平均宽度（mm）；
De ――等效园直径，为面积与破坏面面积相等的园的直径（mm）。
（3）按下式计算岩石试样的点荷载强度
式中：
IS――试样点荷载强度（MPa），其余符号同前。
2.5实验数据及处理
IS=1.4MPaD=50.0mm
多次测量等效距离Wf，分别得到数据：
75mm,76mm,74mm,76mm,74mm
对Wf求平均值结果为75mm
Af=D×Wf=3750mm2De2=4·Af/π=4774.65mm2
P=IS×De2=6684.51NC=0.907×1.4=1.2698mm2
F=P/C=5264.23MPa
2.6实验记录表格
1
岩石名称
泥沙岩
2
采样地点
石油基地外草坪
3
仪器系数C
1.2698
4
试样编号
1
5
试样形状
不规则
6
含水状态
自然
7
加荷方向
垂直
8
压力表读数F（MPa）
5264.23
9
总荷载
（N）
6684.51
10
加荷点间距离D（mm）
50
11
破坏面宽度Wf（mm）
75
12
等效园直径平方
4774.65
13
点荷载强度（
（MPa）
1.4
2.7试验分析与总结
在选取试验样品时，自己选用的是鹅卵石，所以在试验的时候，超出了设备范围，无法进行荷载试验，与张焕同学共用一组数据。
在试验期间，有些实验小组由于没有正确选择中心点，样品石块造成了四分五裂的情况，无法进行测量。
通过实验我学习到了点荷载仪的工作原理，掌握了点荷载仪的使用方法及注意事项，学会了试验数据的处理。
点荷载强度的值，可用于评价岩石强度的各向异性程度，预估与之相关的其它强度如单轴抗压强度和抗拉强度等指标。
3GPS定位导航系统
3.1实验目的
1熟悉GPS静态相对定位原理；
2通过GPS数据采集与处理实习，比较熟练地掌握GPS接收机的使用；
3初步掌握GPS网的布设、外业实测和数据处理的基本技能，培养GPS测量的初步实践能力；
4熟练掌握使用GPS接收机进行定位和导航，利用GPS测量校园的主要建筑物和道路。
3.2实验内容
1熟悉GPS接收机的操作界面、功能、各项设置参数，进行初始化设置；
2利用GPS测量校园的部分建筑物和道路的面积。
3.3实验原理
24颗GPS卫星在离地面2万零2百公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。
考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。
事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。
由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。
为提高定位精度，普遍采用差分GPS（DGPS）技术，建立基准站（差分台）进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。
接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。
实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。
3.4实验仪器
手持式GARMINGPS接收机。
3.5实验步骤
1设置GPS，退出模拟状态，进入实际测量界面。
2户外测量时测量结果记录方式的要求
⑴以地物为单位记录坐标，格式如下：
第一行，写地物名称第二行，地物坐标（经纬度，高度，编号）。
⑵例如以禾四门口为测量对象
⑶编号可以在测量的时候编，也可以后期处理的时候编，编号的目的是为了后期制图时区分点，要保证同一地物边界点的编号是连续的。
⑷面状地物坐标记录时按照顺时针或逆时针的方向依次记录，线状地物从一个端点开始测量，不要从中间。
3任选校园内一个封闭区域进行定位导航，记录沿途标志性建筑的测量数据，如主楼、田径场，篮球场、科技楼、图书馆、食堂。
测量地点：
处理数据，并计算封闭区域面积。
3.6数据记录
待测点位置
测量时间
编号
经度
纬度
高度
（cm）
E栋前方草坪拐角A
17:
05
1
E106°19.274′
N29°35.480′
282.6
E栋前方草坪拐角B
17:
12
2
E106°19.223′
N29°35.476′
287.7
E栋前方草坪拐角C
17:
15
3
E106°19.218′
N29°35.539′
282
E栋前方草坪拐角D
17:
22
4
E106°19.268′
N29°35538′
296
区域面积/㎡
9321.736
3.7数据分析与总结
通过在卫星定位系统的实验，我熟悉了GPS静态相对定位原理，通过GPS数据采集与处理实习，熟练地掌握了GPS接收机的使用方法。
对GPS网的布设、外业实测和数据处理的基本技能，增强了我对GPS测量的进一步认识。
学会了使用GPS接收机的操作界面、功能、各项设置参数，进行初始化设置，利用了GPS测量校园的部分建筑物和道路的面积，是工程测量变得方便，这项技能在工程测量中大有用处。
4声发射检测
4.1实验目的
1确定声发射源的部位；
2分析声发射源的性质；
3确定声发射发生的时间或载荷；
4评定声发射源的严重性。
4.2实验原理
声发射是指材料在受到外载荷作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波从而发出声响的现象。
大多数材料变形和断裂时有声发射发生，但许多材料的声发射信号强度很弱，人耳不能直接听见，需要借助灵敏的电子仪器才能检测出来，用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。
声发射检测原理是从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面，引起可以用声发射传感器探测的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转化为电信号，然后在被放大、处理和记录，人们根据观察到的声发射信号进行分析与推断，以了解材料产生声发射的机制。
4.3实验方法和步骤
1待检试件用万能试验机夹好，试验机预载荷清零；
2进行声发射仪调整，例如参数设置、图形设置、通道设置等的操作，按线定位方式进行二维图形设置；
3安装传感器，按照线性定位，对声发射仪进行设置；其中为有效降低噪声的影响，利用橡皮筋固定传感器；
4利用短铅实验进行声速测量、耦合检验和定位校准；
5在准备工作结束后，开启拉伸机，同时打开声发射采集数据；
6一边观察拉伸曲线，一边观察声发射数据的变化。
4.4实验仪器连接图
4.5实验数据及处理
根据线性定位原理
T1=X/VT2=（L-X）/VT1-T2=（L-2X）/V
L=130mm两探头位置X1=100mm,X2=230mm
X的位置如图1所示，X在160mm处,破坏点在距左端60mm处
4.6数据分析与总结
该实验分组完成，准备工作结束后，进行任务分配，一人进行开启拉伸机，旁边一个同学同时打开声发射采集数据，一边观察拉伸曲线，一边观察声发射数据的变化，同时记录数据。
许多材料的声发射信号强度很弱，人耳不能直接听见，用声发射技术可以将材料的机械振动转化为电信号，然后在被放大、处理和记录，人们根据观察到的声发射信号进行分析与推断，以了解材料产生声发射的机制。
5锚杆拉拔试验
5.1实验目的
①判定巷道围岩的可锚性，评价锚杆、树脂、围岩锚固系统的性能和锚杆的锚固力；
②学习锚杆拉力计的原理和使用方法。
5.2实验原理
锚杆拉拔试验属于传统的锚杆锚固质量静力法检测。
进行拉拔试验时，将液压千斤顶放在托板和螺母之间，拧紧螺母，施加一定的预应力，然后用手动液压泵加压，同时记录液压表和位移计上的对应读数。
当压力或者位移读数达到预定值时，或者当压力计读数下降而位移计读数迅速增大时，停止加压。
测试后，可整理出锚杆的荷载一位移曲线，进而分析得出锚杆的锚固质量。
根据试验目的不同可将锚杆拉拔试验分为基本试验、验收试验和蠕变试验。
基本试验的目的是为了确定锚杆的极限承载力，掌握锚杆抗破坏的安全程度，以便在正式使用锚杆前调整锚杆机构参数或改进锚杆的制作工艺。
验收试验旨在确定锚杆是否具备足够的承载力、自由段程度是否满足要求、锚杆蠕变在规定范围内是否稳定。
对于塑性指数大于17的软土层和蠕变明显的岩体中的锚杆应进行蠕变试验，以观察锚杆在一定荷载下随时间的蠕变特性。
5.3实验工具和设备
锚杆拉力计（量程＞200kN、分辨率≤1.0kN）、钻孔机具。
5.4实验步骤
①地点的选择
试验地点应尽量靠近掘进工作面，围岩较平整，未发生脱落、片帮等现象。
试验锚杆应避开钢带（钢筋梯）安装，距邻近锚杆不小于300mm。
②锚杆、锚固剂
试验用锚杆的表面应无锈、油、漆或其他污染物。
树脂锚固剂按设计选用。
③钻孔
用锚杆钻机在选择的地点钻孔。
试验前测量钻孔直径、锚杆直径、树脂直径。
④锚杆安装
⑴将树脂锚固剂放入孔中，用锚杆将其慢慢推到孔底；
⑵用锚杆钻机将锚杆边旋转边推进到孔底，然后再旋转5s～10s停止；
⑶等待30s后，退下锚杆钻机；
⑷做好标记，以备试验。
⑤拉拔实验
拉拔试验在锚杆安装后0.5h～4.0h进行。
时间过短影响锚固剂固化后的强度，时间过长则因巷道围岩发生变形影响测量结果。
按图1所示安设仪器安设仪器，确保锚杆拉力计油缸的中心线与锚杆轴线重合。
试验前，检查手动泵的油量和各连接部位是否牢固，确认无误后再进行试验。
试验由两人完成，一人加载，一人记录。
试验时应缓慢均匀地操作手动泵压杆。
当锚杆出现明显位移时，停止加压，记录锚杆拉力计此时的读数，即为拉拔试验值。
5.5注意事项
①锚杆拉拔计在试验过程中应固定牢靠。
②锚杆拉拔时应缓慢地逐级均匀加载，直到锚杆滑动或杆体破坏为止，并作详细记录。
③拉拔锚杆时，拉拔装置下方和两侧不得站人。
5.6总结
在试验讲解阶段，老师以岩层作例子，在防止泥石流，山体滑坡等地质灾害的时候应用这个技术，完成对于力的平分。
所以早期对于力的计算尤为重要。
在此设备下，检查锚杆的质量，完成对于工程的安全检测与隐患的排查。
6超声波探伤
6.1实验目的
①通过实验了解超声波探伤的基本原理；
②掌握超声波探伤仪器的各个旋钮的名称、功能和使用方法；
③了解超声检测仪的使用规范。
6.2实验仪器和工具
超声波探伤仪、试块、耦合剂、铁尺
6.3实验内容
超声波探伤是利用探头发射超声波扫描试件内部，在荧光屏上可得到工件两界面（表面及底面）的反射波，如工件内部有缺陷，则缺陷将产生缺陷反射回波并显示在两界面波之间。
缺陷波峰距两界面波之间的距离即缺陷至两界面之间的距离，缺陷大小及性质可按相关标准确定。
6.4实验原理
6.4.1超声波的传播特性
声波是由物体的机械振动所发出的波动，它在均匀弹性介质中匀速传播，其传播距离与时间成正比。
当声波的频率超过20000赫时，人耳已不能感受，即为
超声波。
声波的频率、波长和声速间的关系是：
λ=C/f
式中 λ——波长；c——波速；f——频率。
由公式可见，声波的波长与频率成反比，超声波则具有很短的波长。
超声波探伤技术，就是利用超声波的高频率和短波长所决定的传播特性。
即：
①具有束射性（又叫指向性），如同一束光在介质中是直线传播的，可以定向控制。
②具有穿透性，频率越高，波长越短，穿透能力越强，因此可以探测很深（尺寸大）的零件。
穿透的介质超致密，能量衰减越小，所以可用于探测金属零件的缺陷。
③具有界面反射性、折射性，对质量稀疏的空气将发生全反射。
声波频率越高，它的传播特性越和光的传播特性接近。
如超声波的反射、折射规律完全符合光的反射、折射规律。
利用超声波在零件中的匀速传播以及在传播中遇到界面时发生反射、折射等特性，即可以发现工件中的缺陷。
因为缺陷处介质不再连续，缺陷与金属的界面就要发生反射等。
如图1所示超声波在工件中传播，没有伤时，如图1a，声波直达工件底面，遇界面全反射回来。
当工件中有垂直于声波传播方向的伤，声波遇到伤界面也反射回来，如图1b。
当伤的形状和位置决定界面与声波传播方向有角度时，将按光的反射规律产生声波的反射传播。
当工件中有垂直于声波传播方向的伤，声波遇到伤界面也反射回来，如图1b。
当伤的形状和位置决定界面与声波传播方向有角度时，将按光的反射规律产生声波的反射传播。
6.4.2超声波探伤仪的工作原理
超声波探伤仪首先是个超声波发生器，它利用交流电源和振荡电路，产生高频电脉冲，并可根据探伤要求调节脉冲的频率及发射能量。
超声波探伤仪还具有将接受到的电脉冲依其能量的大小、时间的先后通过荧光显示屏显示出来的功能。
其工作原理示于图2。
发生器使示波管产生水平扫描线（一条亮线，代表时间轴），接收放大器使接受到的脉冲信号作用于示波管的垂直偏转板，并按信号收到的时间先后将水平扫描线的相应部位拉起脉冲值。
始脉冲是仪器发射出去的原始脉冲信号，伤脉冲是超声波自工件内缺陷处返回的脉冲信号，底脉冲则是超声波自工件底部返回来的脉冲信号。
由于超声波在工件内是匀速传播的，因此在工件内走过的路程越长，返回的时间越晚，所以底脉冲要比伤脉冲出现的晚，它们在荧光屏上的水平距离反应了超声波在工件内走过的距离。
因此有:
则
式中:
d——工件表面至缺陷的距离。
I——沿探测方向的工件厚度。
b——伤脉冲到始脉冲的扫描刻度。
——底脉冲到始脉冲的扫描刻度。
超声波在介质中传播是有能量衰减的。
走过的距离越长，反射回来的能量也越小，表现在接收回来的脉冲高度要减少。
如果伤较小，少量超声波自伤处反射回来，将有一个矮的伤脉冲，此时大部分能量抵达工件底面，底脉冲仍较高。
如果伤面积很大，则伤脉冲就会高，相应的底脉冲就会很小。
如遇到伤很大，或其界面又不垂直于超声波入射的方向（如图1c），则伤脉冲没有（反射波收不到），底脉冲也可能没有。
超声波探头是超声波探伤仪的重要附件，工程上所用的探头分为直探头和斜探头两种。
探头又叫做换能器，探伤仪发射出来的是高频电脉冲，利用探头上的压电晶体（常用锆钛酸铅）将电脉冲转换成机械振动——超声波。
探头又可以将由工件上接收到的超声波转换成电脉冲，输给接收放大电路，再加于示波管上
6.5实验步骤
①检查各接线是否牢固可靠；
②熟悉探伤仪面板上各个旋钮的作业；
③根据工件材料选择探头的频率，并接好探头；
④检查所测工件表面情况，清除锈、污等；
⑤准备好耦合剂、毛刷等工具；
⑥打开开关，待扫描出现后，调节扫描始点与零刻度值重合；
⑦测定时以一定压力缓慢移动探头，使探头与工件表面尽量接触；
⑧记录下所需要的数据。
6.6注意事项
①在使用超声波探伤仪之前应检查仪器面板上的各个旋钮是否运作灵活，技术参数是否符合标准。
②探伤前应根据被检工件的形状，缺陷的特点，材料的性质及探伤要求拟定探伤方案。
③根据确定的探伤方法，正确选用探伤仪的探头、灵敏度试块。
④使用超声波探伤仪的被探工件表面不允许有锈蚀、斑点、氧化层、油漆和焊接飞溅物等污物存在，表面光洁度通常要求在▽6以上。
⑤应该选择良好的声隅合剂，保证探头与工件的接触，使超声能量顺利通过。
⑥探伤之前，为方便缺陷的检出定位，必须进行扫描范围灵敏度的校准。
6.7实验总结
超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
可以实现对金属材料内部不可见的缺陷的探测，在一定程度上对生产过程中的安全问题有了积极的作用。
7涂层测厚检测
7.1实验目的
1熟悉防腐层的用途和种类;
2掌握各种防腐层质量检测的方法并熟悉设备使用；
3熟悉防腐层的用途和种类并掌握各种防腐层质量检测的方法和设备的使用。
7.2实验仪器
磁阻测厚仪、超声波测厚仪、针孔电火花检测仪
7.3实验原理
主要针对防腐层厚度和点蚀进行检测。
7.3.1磁阻测厚仪
采用磁感应原理，利用从测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的大小，来测定覆层厚度。
也可以测定与之对应的磁阻的大小，来表示其覆层厚度。
覆层越厚，则磁阻越大，磁通越小。
7.3.2超声波测厚仪
超声波测厚仪主要有主机和探头
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