成都粘土泥浆流变模型探讨

泥浆是泥石流动力学的重要研究对象。细小的黏性颗粒是黏性泥石流泥浆的基本组成部分,传统流变模型可以描述粘性泥石流中颗粒物质相互作用,然而各灾害点物质组成的差异性使得泥浆流变模型的应用各有不同,且当前研究缺少对不同模型应用的详细讨论。本研究利用MCR301流变仪,开展不同含水量成都粘土泥浆流变实验,分析成都粘土泥浆剪切应力随剪切速率变化过程、含水量对剪切应力的影响;对比分析幂律模型、宾汉模型和Herschel&Bulkley模型(H-B模型),拟合各含水量成都粘土泥浆的流变实验结果。得出如下结论:(1)随着含水量由50%增大到400%,成都粘土泥浆切应力迅速降低,由超过8000 Pa降低到5 Pa左右;当剪切速率约为0.2 s-1时,剪切应力随剪切速率增加而迅速增大,但当剪切速率大于0.2 s-1时,剪切应力随剪切速率增加而增长缓慢,成都粘土泥浆表现出典型的剪切稀化非牛顿体流体;(2)H-B模型能很好地反映各含水量成都粘土泥浆剪切应力与剪切速率的变化全过程(剪切稀化),是拟合成都粘土泥浆流变过程的最佳数学模型;(3)泥浆屈服应力(τHB)和流动指数(ηHB)随含水量的增加迅速减小。本文流变模型实验的开展和研究对深入认知和探索泥石流致灾全过程具有重要意义。

超细全尾砂似膏体长距离自流输送的时变特性

基于H-B流变模型和絮网结构理论,构建了考虑时变性的超细全尾砂似膏体流变模型,探究超细全尾砂似膏体长距离管道自流输送过程中的时变特性,推导了相应的管输阻力计算公式.以某深井铁矿质量分数为68%的超细全尾砂似膏体为例,进行了室内剪切试验和管输阻力计算.结果表明:不同剪切速率下的超细全尾砂似膏体表现出剪切稀化的时变特性,且剪切速率越大,达到平衡状态的时间越短,黏度值越低.在流量为80 m3/h时,管输阻力经225 s降至稳定状态的5.03 M Pa/km,为初始阻力的50.6%.超细全尾砂似膏体长距离自流输送过程中,以稳定状态的阻力损失进行计算更为经济合理.

油基钻井液流变参数影响因素探讨

测试不同油基钻井液体系不同温度下的流变参数，并对其在不同温度下的流变模式进行拟合。实验结果表明，以5号白油为基础油配制的不同油基钻井液体系在4-65℃内都属于赫巴流变模式。采用正交设计和极差分析的方法研究了钻井液各组分对钻井液赫巴模式3参数的影响程度。结果表明，相对于其他因素，油水比对赫巴模式3参数的影响幅度最大，相同测试温度下，油水比越低，体系的动切力越大，流性指数越小，稠度指数越大。油水比对体系动切力的影响幅度随温度增加而降低，对流性指数的影响幅度随温度升高而增加，而对体系稠度系数的影响随温度升高变化不大。温度越高，钻井液体系的动切力和稠度指数越小。

全尾砂膏体管道输送壁面滑移减阻模型

为定量表征全尾砂膏体管道输送过程中壁面滑移效应的减阻效果,基于膏体柱塞流动模型和H-B流变模型推导出考虑壁面滑移效应的管道阻力公式。滑移层厚度可根据尾砂平均粒径、膏体体积浓度和极限体积浓度进行计算。当H-B流变模型退变为宾汉流变模型时,考虑壁面滑移效应的管道阻力公式由小于1的无量纲系数对目前广泛使用的白金汉公式进行修正得到,修正系数与管道直径和滑移层黏度正相关,与滑移层厚度和膏体黏度负相关。工业环管试验结果表明,白金汉公式的压降预测值比实测值平均大36.6%,壁面滑移减阻模型的压降预测值比实测值平均大14.4%,壁面滑移减阻模型预测结果偏保守的原因是未考虑膏体触变性的影响。

分级细尾砂胶结充填强度和料浆流变性能试验研究

以某黄金矿山分级细尾砂为研究对象,在对充填材料基本物理化学性质检测分析的基础上,开展了强度试验和料浆流变特性试验。结果表明:新型胶凝材料固化分级细尾砂效果好,充填体早期强度较传统胶凝材料高,有利于缩短采矿周期。添加新型胶凝材料的分级细尾砂料浆流变曲线符合Herschel-Bulkley(H-B)流变模型,随尾砂浆浓度增加,料浆屈服应力呈指数增长,而塑性黏度缓慢增加;料浆屈服应力随新型胶凝材料掺量增加不断增大,塑性黏度则先增大后降低。