深水井套管强度衰减规律及预防措施研究

为研究深水井套管柱在多因素耦合作用下管柱完整性失效规律,综合考虑腐蚀、磨损以及温度共同作用,建立套管强度衰减评价方法,对比不同管材在多因素作用下强度衰减程度,提出降低套管强度衰减速率措施。研究结果表明:在腐蚀作用下,随着生产年限增加,套管强度衰减速率加快。腐蚀速率为1.0 mm/a时,P110套管抗内压强度平均每年下降7.21%;套管强度随磨损深度增加而减小。当磨损深度为0.3 mm时,L80、13Cr-P110和Q1253种管材的抗外挤强度平均下降百分比为6.47%;管材强度一般随着温度升高而降低,当温度为100℃时,P110套管的抗内压强度下降6.37%;选用耐腐蚀、磨损和高温管材能够有效减小强度衰减速率。研究结果可为深水井开发提供参考。

残坡积粉质黏土遇水强度衰减机制及其稳定性评价模型优化

本文以大渡河某公路工程区残坡积粉质黏土为研究对象,通过一系列试验对其遇水后强度变化规律及衰减机制展开研究,并优化该类边坡稳定性评价模型。研究表明:随含水率提高,残坡积粉质黏土剪应力—剪切位移曲线由应变硬化型向应变软化型发展,而饱水后剪应力—剪切位移曲线基本保持为低缓的应变硬化型特征,抗剪强度呈现出持续衰减直至稳定的发展趋势。粉质黏土强度参数均随含水率提高而快速降低,黏聚力水敏感性强于内摩擦角,研究构建出黏聚力、内摩擦角与含水率的函数模型;以饱水24h为临界时间点构建强度参数与饱水时间的分段函数。受粉质黏土中黏土矿物与少量易溶矿物影响,遇水后土体内水解、化合、置换反应将导致细观结构损伤缺失,加之孔隙水对细小矿物颗粒的润滑、软化作用,综合导致摩擦强度、黏聚强度的降低,进而表现为粉质黏土力学强度衰减。以瑞典条分法为基础,结合粉质黏土在不同含水率、饱水时间条件下的强度变化函数规律,优化建立由非饱和至持续饱和状态下的稳定性评价过程模型。

黄河冲积平原区粉土路基吸水特性及强度衰减规律试验研究

黄河冲积平原区粉土路基具有强烈的毛细现象及水敏性特征,在外界水环境综合影响下含水率普遍偏高,路基支撑强度不足,路面结构早期破损严重。击实试验发现黄河冲积粉土由于级配不良、粒间空隙大等因素造成压实困难,其击实曲线在低含水率与高含水率时分别表现为部分无黏性土与黏性土特征,变形特性复杂。为了分析粉土路基的吸水特性,进行了降雨渗透、毛细水上升室内模拟试验,发现二者对粉土含水率均有显著的影响,且毛细水上升速度高于降雨入渗速度,上升高度可达1.5 m。现场实测表明,低路基(H<2.5 m)含水率沿深度方向的分布呈"底部最大、顶部次之、中间最小"的变化特征,而一般标高路基(H≥2.5 m)则表现为底部含水率偏高、中上部含水率较低,但均高于最优含水率。不同含水率下压实粉土回弹模量及三轴试验结果表明,当实际含水率高于最优含水率时,路基土回弹模量、变形模量及黏聚力随含水率的增大都呈显著的衰减关系,当接近饱和状态时内摩擦角也急剧降低,从而揭示出粉土路基在吸水后将具有变形大、强度低的特点,易造成路面结构早期病害。针对不同路基高度,推荐了相应的路基设计模量。

损伤岩样强度衰减规律及其尺寸效应研究

损伤岩样的强度衰减规律是岩石力学领域的重要课题。采用一种新的方法预制损伤岩样,对其分别进行单轴和三轴压缩试验,并将结果与近似均质的完整岩样试验结果对比。结果表明,单轴压缩下,损伤岩样除劈裂破坏外还伴随有斜向断裂破坏;随围压的增大,损伤岩样容易在胶结面处出现一种新的近水平破坏。损伤岩样较完整岩样的强度衰减值,随围压的增大而增大,但增长幅度逐渐减小。根据室内试验的结果,借助于PFC数值软件,对损伤岩样单轴强度衰减的尺寸效应进行探究。研究发现,随岩样高径比的增大,单轴强度的衰减值不断减小,但减小的趋势逐渐平缓。提出单轴强度衰减的理论模型o=(a b/)(其中,为任意损伤岩样的单轴强度衰减值,o为标准损伤岩样的单轴强度衰减值,为圆柱体岩样的高径比,a和b均为材料参数),所得的理论曲线与试验值吻合得很好。计算得出损伤岩样尺寸为无穷大时,单轴强度衰减的无限趋近值R。

胀缩性土强度衰减曲线的函数拟合

通过广西地区红黏土和膨胀土的室内干湿循环模拟试验,探讨了干湿循环条件下胀缩性土的强度衰减规律;在此基础上,建立了黏聚力衰减率与循环次数的关系;根据黏聚力衰减曲线变化特征,提出采用S型曲线函数进行拟合,并与其他类似的试验结果进行了拟合效果验证。研究结果表明:①胀缩性土的黏聚力随干湿循环次数增加而衰减,最终趋于稳定;干湿循环次数引起内摩擦角的波动变化极小,基本保持一稳定值。②S型曲线函数能很好地描述土体强度干湿循环衰减规律,反映土体干湿循环达到一定次数后土体强度趋于稳定的规律,克服了以往线性函数、多项式函数和指数函数拟合存在的不足。

崩解泥化过程中泥岩强度衰减因素研究

崩解是泥岩的基本特性,是土体的主要形成方式。受自然气候的干湿循环作用影响,泥岩崩解、泥化,引发了许多边坡坡面剥蚀及边坡失稳问题。因此研究泥岩在崩解泥化过程中强度衰减的影响因素具有重要的工程意义。以引江济淮试验工程的河道边坡下部低强度、弱膨胀的红层泥岩为研究对象,提出了自然约束的崩解试验研究方法,对干湿循环过程中泥岩试样的裂隙开展,颗粒组分,耐崩解比,剪切强度及强度指标等参数进行了研究。研究表明:干湿循环效应存在临界次数。在7次干湿循环前,泥岩试样的参数变化显著,有裂隙增长、细颗粒含量比例增加,耐崩解比、剪切强度及强度指标的减小。7次干湿循环后,这些参数变化均不明显。崩解物的耐崩解性变化特征与完全崩解颗粒粒径阈值Dcr无关,耐崩解指数IDi及耐崩解率DR减小特征趋势相同。泥岩崩解物的强度指标与耐崩解率DR呈现很高的正相关性。这些说明干湿循环为诱发岩石崩解的因素,对强度衰减起作用的是试样的颗粒组成与状态变化,耐崩解率是颗粒组成与状态的量化指标。

深部巷道破裂围岩强度衰减规律试验研究

为研究深部巷道破裂围岩强度衰减规律,设计模拟巷道破裂区应力演化规律的应力路径,采用MTS815岩石力学伺服试验机对完整的砂质泥岩试样进行加卸载试验,得到不同损伤程度的初始损伤岩样;通过单试件法对初始损伤岩样在不同围压下的三轴强度特性进行试验研究。采用卸载点的应力减低比D、体积膨胀比DV作为损伤变量,分别建立损伤岩样峰值强度及强度参数与二者的函数关系,研究成果表明,初始损伤岩样的峰值强度、黏聚力与内摩擦角随损伤程度的增大大幅减小,且呈指数衰减规律。

基于三次样条插值的无线信号强度衰减模型

为提高指纹识别定位技术在无线网络中的应用效率,解决无线信号强度衰减模型计算效率低、构建复杂以及参数难确定等问题,提出使用较少参数实现精确的无线信号强度传播模型.该模型是一种经验模型,其由距离或信号强度的三次样条插值函数来调整经典衰减模型中的衰减因子,无需增加额外参数,计算简单.实验结果显示:在室内走廊环境中,该模型以10%的样本数据进行训练后,无线信号强度预测误差不超过0.4 dBm,由该模型生成校准数据,利用指纹识别法可获得平均误差1.3 m以内的定位精度.

干湿循环下花岗岩残积土强度衰减试验研究

季节性的干湿交替循环作用可使边坡岩土体强度劣化,影响边坡安全性及耐久性。通过室内干湿循环模拟试验,探讨了干湿循环作用下花岗岩残积土抗剪强度随含水率、干湿循环次数的变化规律。试验结果表明:干湿循环下花岗岩残积土黏聚力前期衰减趋势明显,后期衰减趋势减缓,并逐渐趋于稳定;而花岗岩残积土内摩擦角在干湿循环下未呈现明显的变化规律,大小变化不定。在此基础上,采用S型曲线函数对花岗岩残积土强度衰减曲线进行拟合,拟合结果说明S型曲线函数能够较好地体现花岗岩残积土黏聚力随循环次数的衰减规律。研究成果对进一步揭示干湿循环下闽东南地区花岗岩残积土强度劣化机理具有重要的参考价值。

黄泛区粉土路基强度衰减对路面结构的影响分析

为了揭示黄泛区公路路面结构早期破损严重的机理并提出合理的处治措施,有必要深入研究粉土路基支撑强度的影响因素、变化规律及对路面结构的影响程度。采用现场调查、室内试验及理论分析,研究了粉土路基含水量分布规律、路基强度衰减规律及路面结构的受力特征,并提出相应的处治措施。结果表明,黄河冲积平原区粉土路基具有强烈的毛细现象及水敏性特征,在上部雨水渗入与底部毛细水上升影响下路基含水量有显著变化,易使路基强度发生衰减,造成耐久性严重不足,并由此找出了路基强度随含水量的变化规律。针对道路重载运营条件使联合路基强度衰减而造成该地区路面结构早期破损严重的情况,对路床区进行掺灰处理获得了较好的模量搭配,有效提高了路基的支撑能力和抗变形能力,使疲劳寿命显著延长,耐久性相应提高。

原状和重塑海洋粘土经历动载后的静强度衰减

根据海洋粉质粘土原状和重塑土样的动三轴试验结果 ,比较和分析了两种土样应力、应变、孔隙水压力和不排水抗剪强度行为 ,得到了土样的静不排水抗剪强度衰减与波浪荷载作用下土样产生的动应变以及平均累积孔压之间的关系。并将波浪荷载作用使土样内孔压升高 ,有效应力降低 ,形成拟超固结现象的理论 ,应用到土样不排水抗剪强度衰减与平均累积孔压之间关系的分析 ;同时与重塑土样的超固结静态剪切试验结果进行比较 ,得到了土样在波浪荷载作用后的归一化不排水抗剪强度与拟超固结比之间的关系式。建议以少量原状土样 ,配合大量重塑土样的动三轴试验结果 。

粉砂质泥岩的强度衰减与环境效应试验研究

在不同质量百分比(1%,5%及10%)的2种酸(H2SO4,HNO3)溶液和1种碱(NaOH)溶液、1种有机质(腐植酸钠)溶液、1种无机盐(KCl)溶液和自来水中,对粉砂质泥岩的水–岩作用进行静态长时(120d)加速浸泡试验模拟,并测定其单轴抗压强度、微观结构、氧化物成分,研究岩样单轴抗压强度随时间对酸、碱、有机质和盐的敏感性和衰减机制。研究结果表明,在静水环境下,岩样强度衰减、腐蚀速率与H+浓度、酸根离子、无机盐浓度及浸泡时间成非线性关系,岩样的强度变化正比于岩样的质量变化;认为在水–岩作用过程中,溶解与沉淀、氧化与还原作用同时发生,共同影响岩样强度的衰减规律;水–岩作用的不同时期,导致岩样强度衰减的主要因素是不同的;在化学风化作用下,岩样的强度与铁离子、钙离子等二价离子的变化密切相关。

泥质细砂岩材料破坏与强度衰减研究

为了认识真实的岩石材料破坏和强度衰减规律,通过多组常规的单轴压缩试验和不同围压下的三轴压缩试验对泥质细砂岩的材料破坏过程和抗压强度进行了实测.把前面试验破裂形成的不规则岩块浇注在混凝土制成的"剪切壳"中,运用XJ-1型携带式剪切仪进行了自行设计的压剪试验,获得了岩块在压剪过程中的剪切力-压应力关系曲线,以此来测得破裂岩块的自身材料强度.通过对比先前压缩试验得到的极限莫尔包络线,研究了破坏前完整岩样与破坏后损伤岩块间的强度变化.讨论了不同试验方法,损伤程度,尺寸效应,材料异性对岩石强度衰减的影响.结果表明,岩石在破坏过程中环向应变与体积应变在峰后近乎以直线形式增长,岩块抗剪强度表现出尺寸效应,岩样伴随着破裂演变材料强度发生衰减.

海水浸泡下水泥土强度衰减室内试验研究

通过对不同浸泡时间和不同水泥掺入比的水泥土进行微型贯入试验、X线衍射(XRD)试验、扫描电子显微镜(SEM)试验及化学分析试验研究一维浸泡试验中水泥土的强度衰减过程和劣化机理。研究结果表明:水泥土的劣化深度随海水浸泡时间的增长逐渐增大,随水泥掺入比的增大逐渐减小。对于浸泡360 d的水泥土,水化产物C—S—H的峰值随着深度的增大而增大,与水泥土强度变化趋势一致。在0~10 mm深度区域内,水泥土的孔隙增多,孔径增大,Ca质量分数明显降低,在10 mm以下部分纤维状及网状的生成物增多,出现明显的絮凝现象。水泥土试样由浅到深,Ca^(2+),SO_4^(2-)和CO_3^(2-)的质量分数呈增大趋势,Mg^(2+),Cl^-和HCO_3^-的质量分数呈减小趋势。

基于剩余强度衰减的混凝土疲劳寿命估算方法

从疲劳过程中材料静载强度不断退化的本质出发,提出一个混凝土剩余强度衰减模型,模型的参数可简单地由试验S-N曲线确定。将模型应用于复杂多级疲劳荷载作用下的混凝土剩余疲劳寿命估算时,可以得到令人满意的结果。

0515台风“卡努”登陆后强度衰减的诊断分析

分析了0515号台风"卡努"登陆后强度衰减的原因.通过物理量诊断分析后发现:(1)正涡度平流对台风强度的维持和发展起到重要作用,负涡度平流减弱了台风强度.(2)台风上空的温度平流上、下层之差(ΔTA<0)为正时,则增强台风强度,反之,减弱台风强度.台风有向其移向前方的正值中心区偏折的趋势.(3)台风登陆后,水汽输送明显减弱,且在登陆阶段减弱最厉害.台风上空水汽辐合层的高度降低、辐合强度的减小,预示着台风强度的减弱.

疲劳载荷下强度衰减的数学模型

提出评价结构强度衰减过程的经验模型———强度衰减模型。该模型提供一种新的测定材料和结构应力(载荷)—寿命曲线的简易方法。经过三种材料和结构件的实验数据验证,此模型可以比较准确、快捷地预测材料的疲劳极限和结构的临界载荷,减少测定S—N曲线所需要的试验点数。强度衰减模型结合强度增长模型,可以为基于结构强度潜力充分发挥的轻量化设计提供技术指导和评价依据。完善并应用这一模型,可以有效提升我国机械产品的轻量化设计水平。

气相爆轰波通过声学吸收壁时强度衰减过程的实验研究

该文旨在研究稳定的气体爆轰波通过声学吸收壁强度衰减的过程。研究表明,当实验气体的初始压力小于某一临界值Pc时,爆轰波发生显著的衰减现象,胞格逐渐消失,爆速下降到稳定爆速的约0.5倍。该文利用不同初压下的烟迹图详细地分析了横波衰减并因此导致稳定爆轰波强度衰减的机理,给出了爆轰波与声学吸收壁作用的一个简化的理论模型,并且得到了衰减长度随初压变化的实验曲线。

新疆翻浆路基土吸水抗剪强度衰减非线性分析

从土体的实际内部构造出发,通过理论研究及试验验证,得出了土体在非饱和范围内吸水抗剪强度衰减非线性过程的一些有益的结论,丰富了非饱和土土力学的科学内涵,目前可通过含水量和强度参数的足够精度的曲线拟合来推算土体在不同含水量下的抗剪强度参数,试验结果表明这些推算参数和实际比较吻合,能够满足工程需要。

原土环境下水泥土强度衰减过程室内试验研究

在水土耦合的室内原土环境中,通过微型贯入、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析、X射线衍射(XRD)、离子含量及pH值测试等多种试验手段,研究滨海相软土场地形成的水泥土强度的分布规律及其衰减过程,并阐明水泥土劣化层和未劣化层的发展规律。结果表明:水泥土劣化深度随养护时间的增长和水泥掺入比的减小不断增大,至360d时最大劣化深度达到11.9mm,明显大于同龄期海水环境中养护的水泥土的劣化深度;与未劣化层相比,劣化层的孔径增大,孔隙增多,水泥水化产物减少;经原土养护相同时间,水泥土中pH值及主要离子含量分布规律与室内海水环境中的水泥土相似,其中pH值和Ca^2+含量随着试样深度的增大而增大,而Mg^2+、SO4^2-、Cl^-含量随试样深度的增大而减小;水泥土中Ca^2+含量沿试样深度方向的分布规律与强度变化规律相似。在原土条件下,水泥土中Ca的溶出更加显著,导致后期水泥土强度衰减加剧。原土中水泥土强度衰减过程与海水中相同。