Dynamic behaviors of water-saturated and frozen sandstone subjected to freeze-thaw cycles

In high-altitude cold areas,freeze-thaw(F-T)cycles induced by day-night and seasonal temperature changes cause numerous rock mass slope engineering disasters.To investigate the dynamic properties of rock in the natural environment of a high-altitude cold area,standard specimens were drilled from the slope of the Jiama copper mine in Tibet,and dynamic compression tests were performed on watersaturated and frozen sandstone with different numbers of F-T cycles(0,10,20,30,and 40)by the split Hopkinson pressure bar(SHPB)system with a cryogenic control system.The influence of water-saturated and frozen conditions on the dynamic performance of sandstone was investigated.The following conclusions are drawn:(1)With increasing strain rate,the attenuation factor(la)of water-saturated sandstone and the intensifying factor(li)of frozen sandstone linearly increase.As the number of F-T cycles increases,the dependence factor(ld)of water-saturated sandstone linearly decreases,whereas the ld of frozen sandstone linearly increases.(2)The prediction equation of the dynamic compressive strength of water-saturated and frozen sandstone is obtained,which can be used to predict the dynamic compressive strength of sandstone after various F-T cycles based on the strain rate.(3)The mesoscopic mechanism of water-saturated and frozen sandstone’s dynamic compressive strength evolution is investigated.The water softening effect causes the dynamic compressive strength of water-saturated sandstone to decrease,whereas the strengthening effect of pore ice causes it to increase.(4)The decrease in the relative dynamic compressive strength of water-saturated sandstone and the increase in the relative dynamic compressive strength of frozen sandstone can be attributed to the increased porosity.

灯泡贯流式水轮机增减负荷动态特性分析

水轮机频繁经历变负荷工况转换过程,使得机组在较短时间内工作参数急剧变化,严重影响电站稳定运行。该研究以某贯流式水轮机为研究对象,在考虑自由液面和水体重力的情况下,采用动网格技术对贯流式水轮机相同出力范围下的减、增负荷过渡过程的动态特性进行分析。研究结果表明:由于增负荷和减负荷过渡过程的起始工况导致起始流动状态不同,因此在相同出力时,机组内的流动分布不同,减负荷过程尾水管内的涡流面积及强度明显小于增负荷工况,且尾水管涡带尺度也明显小于增负荷过程;相比于增负荷过程,减负荷过程中转轮叶片大范围的低压区极易引发空化;机组内的水压力脉动主要以尾水管涡带引起的0.1f_n(f_n为转频)低频压力脉动和转轮的旋转引起3f_n的高频压力脉动为主,增负荷过程的压力脉动幅值明显大于减负荷过程,两种压力脉动共同作用,使得贯流式水轮机主要振动区域集中于转轮。研究结果对贯流式水轮机的设计与运行具有一定的指导意义。

冲击速度及骨料率对混凝土动强度的影响研究

混凝土结构抗爆炸冲击能力研究具有很重要的军事防护意义.国内外学者已对混凝土动强度的提高机理进行了大量研究,但大多探讨单个因素对混凝土动强度的影响,缺乏对多因素耦合作用下混凝土动强度规律的研究,并且对混凝土抗压动强度和抗拉动强度间的关系研究也较少.通过霍普金森压杆试验仪的单轴压缩试验和巴西圆盘劈裂试验,测定了不同骨料率和冲击速度下混凝土的抗压动强度和抗拉动强度,再对试验结果进行研究分析,得到混凝土动强度的理论表达式,并将混凝土抗拉抗压动强度进行了对比分析.结果表明:混凝土抗压动强度与混凝土骨料率和冲击速度呈正相关,且随着混凝土骨料率的增大,冲击速度越小,混凝土抗压动强度增加幅度越大,受动载时,混凝土抗压动强度提高幅值大于抗拉动强度提高幅值.

人造结石的静动态巴西劈裂试验研究

为探讨人造结石在不同条件下的力学性能,制备了不同配比(硬度、孔隙率、粉水比、蛋白含量)的牙科石膏试样(人造结石),对其开展准静态巴西劈裂试验,并利用φ40 mm分离式霍普金森压杆进行动态加载,结合高速相机、数字图像相关等测试方法观察试样在劈裂过程中的破坏过程以及应变场演化规律,获得应变时程曲线。试验结果表明:人造结石的准静态拉伸强度与硬度、粉水比成正比,与孔隙率成反比,而蛋白质含量对拉伸强度的影响不大,但会影响其韧脆性。在动态加载下,人造结石试样具有明显的应变率强化效应,拉伸强度动态增强因子与应变率对数之间呈线性增长关系。研究方法为人造结石的力学特性研究提供了一种有效的实验方法和分析手段。

钢-PE混杂纤维水泥基复合材料动态压缩性能试验研究

将钢纤维和PE纤维混杂掺入水泥基基体材料中,控制纤维体积总掺量为2%,通过改变两种纤维比例,制成E2、E1.5S0.5、E1S1、E0.5S1.5和S2试件,应用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置,开展了钢-PE混杂纤维水泥基复合材料在高应变率(30~120 s^(-1))条件下的动态压缩试验,从试件破坏形态、材料的动态抗压强度、韧性及其应变率效应等方面进行了分析研究。试验结果表明:①钢-PE混杂纤维水泥基复合材料表现出明显的应变率效应,其动态抗压强度、韧性以及动态抗压强度增长因子(Dynamic Increase Factor of Compressive Strength, DIF)随着应变率的增加而提高。应变率为60-80 s^(-1)时,PE纤维增韧效果更好;而应变率为100s^(-1)时,钢纤维增韧效果更优。②随着PE纤维掺量的增加,材料应力-应变曲线的应变硬化现象更明显。而钢纤维掺量达到1.5%以上且继续增大时,材料的动态抗压强度和韧性得到提高,表明一定掺量的钢纤维可以提高材料动态抗压强度的应变率敏感性。③两种纤维混杂的试件其动态压缩力学性能要优于单掺PE或钢纤维的试件,综合动态抗压强度、韧性以及DIF,得出抵抗冲击压缩荷载的最优纤维配比是0.5%的PE纤维+1.5%的钢纤维。

14-1-14双子表面活性剂的合成及性能评价

为进一步提高鄂尔多斯盆地DS特低渗油田水驱开发后的采收率,研制了一种适合特低渗油田的新型磺酸盐双子表面活性剂14-1-14,并评价其界面活性、润湿性能、防膨性能和降压增注效果。结果表明,这种双子表面活性剂具有出色的界面活性,能够将油水界面张力降低到10^(-3) mN·m^(-1)的量级;此外,该双子表面活性剂还具有良好的润湿改变能力和防膨性能;当浓度为0.05wt%~0.5wt%时,注入14-1-14双子表面活性剂溶液,降压率最高可达28.92%,水相渗透率最高提升23.09%。上述实验结果表明,14-1-14双子表面活性剂对提高特低渗油田的采收率具有较好的推广应用前景。

新疆某铁矿选矿厂破碎工艺改造应用

新疆某磁铁矿选矿厂破碎工段采用三段一闭路破碎、干磁预选工艺流程,生产过程中存在破碎系统循环负荷大的问题。为达到减少破碎循环时间、提高矿石入破量、减小入磨粒度、提高磨矿处理量和磨矿效率的目的,需要对选厂破碎流程进行优化。将原有的圆振筛筛孔增大,降低细碎循环负荷;在原有的干磁预选后增加高压辊磨合振动筛,将入磨粒度减小,多碎少磨;将高压辊系统前增加磁滚筒抛废,脉石矿物能抛早抛。此次破碎工艺流程优化后,入破量有所增加,入磨粒度变小,入磨品位得以提高,产能也获得了提升。

靖边气田低压气井深度解堵措施研究及应用

针对靖边气田部分气井井筒较脏、油套压差逐渐增大、气井产能下降快、存在井筒及储层结垢趋势的问题,以分析结垢物的化学成分及结垢机理为依托,提出了低压气井油管暂堵分段清洗+近井地带注气气驱深度解堵技术思路,通过完善堵塞判识流程,配套形成气井解堵药剂体系,确立改造范围、用量计算、工序及加注制度等关键参数,制定标准作业程序及技术要求,保障工艺推广应用,达到增产增效、预防气井结垢的目的。通过现场试验应用,表明该工艺具有很好的效果,能够起到清洗井筒垢物、解除近井地带堵塞、恢复气井产能的目的,为气井持续稳产提供了重要保障。

塔木察格油田降压增注工作液配方体系研究

塔木察格油田属于低渗透油田,在实际开采过程中,会出现“注水压力高、注入难度大”的问题。为了提高低渗透油藏注水开发效果,工作液的选择起到关键性的作用。通过测定工作液与原油的界面张力,结合储层配伍性实验和降压增注性能评价实验,配制出适用于塔木察格储层特性的阴离子-非离子表面活性剂工作液体系。在塔木察格油田21区块北部南一段油层Ⅰ+Ⅱ油组地层水的pH值为7.5、矿化度为3000mg·L^(-1)的条件下,本文选择的增注配方为:0.9%椰子油二乙醇酰胺+0.7%十二烷基苯磺酸钠+0.5%无水乙醇+3%黏土稳定剂。该配方对渗透率低于80m D的岩芯,降压率可以达到25%以上;对于渗透率小于15.9m D的岩芯,降压率可达到30%以上。该工作液体系可以有效提高塔木察格油田增注效果。

注水井中性解堵剂研究及应用

在注水开发油藏中,随着开采时间的延长,大部分油藏已进入中后期开发阶段,油藏综合含水率高,结垢问题日趋严重,造成油水井井筒、采油设备、集输系统以及地层堵塞等问题。这些问题的产生,严重影响油气的正常生产,增加了采油成本。针对以上问题开展了中性解堵剂技术研究,进行了室内实验评价,同时开展了现场试验,降压增注效果显著,取得了较好的效果,为后期增注技术奠定了基础。

车用LNG气瓶检测站天然气回收装置设计

随着车用LNG气瓶的普及,其定期检验遇到的问题也随之增多。对车用LNG气瓶定期检验的现状做了阐述,并针对目前检验过程中遇到的气瓶增压速度慢、浪费能源及噪音污染的问题提供一种解决方法:为气瓶检测站研制配套一种车用LNG气瓶气体回收、增压、液化、再利用装置。实施后可在不增加能耗的前提下,利用原排放的天然气进行快速增压。其成本低、操作简单,实现了车用LNG气瓶定期检验高效、环保、安全的要求。

区域减压增效生态调控修复模式研究

近年来,生态环境形势严峻,生态系统功能退化问题突出,已经威胁到区域生态安全,并在一定程度上制约经济社会可持续发展。为此,生态修复受到高度重视,但目前生态修复过程中存在重植被、轻功能,重手段、轻效益,重局部、轻区域的特点。鉴于此,基于当前生态修复存在的主要问题,以缓解资源环境压力、提升生态系统功能为核心,提出区域生态修复手段不应仅依靠生态工程,而应采用工程与经济社会调控相结合的手段;生态修复的重点不应只局限于解决眼前生态问题及遭受破坏的区域,而应着眼于受到潜在压力的更大范围区域;生态修复的目的不应只满足于植被的恢复,而应采取多种措施全面减轻生态系统压力,提升区域生态功能,兼顾生态、经济和社会效益。在此基础上,构建了区域减压增效生态调控修复框架模型,提出应从问题识别、诊断分析、模式构建、效益分析和示范应用5个方面建立区域生态调控修复技术流程,以期实现生态修复的区域化、永久化和最大效益化。

低渗透油田酸化降压增注技术研究与应用

针对低渗透油藏低孔、低渗的储层特征导致注水过程中注水压力上升较快、欠注严重的问题,开展了酸化降压增注的应用研究,并优选出了一种水井降压增注的酸液体系.首先根据地层特征对酸液的要求和岩心溶蚀实验选出有机缓速酸和盐酸作为主体液,在此基础上根据实验优选了防水锁剂、黏土稳定剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂等酸液添加剂及其体积分数,从而确定该酸液配方为"8%HCl+8%有机缓速酸+1%H3BF4+2%聚合醇+(1%～2%)缓蚀剂HSJ-1+(0.5%～1%)黏土稳定剂QJ-Ⅱ+2%EDTA".通过酸化流动模拟实验对该酸液体系进行了评价并与土酸进行了对比,结果表明该酸液体系具有很好的缓速性能,能够达到深部酸化的目的.矿场试验取得了很好的效果,注水压力从16 MPa降到6.0～9.8 MPa,日注水量从2～8 m3达到40 m3.

地震主应力方向的附加潮汐应力计算及其对发震断层的作用方式研究

通过对地震震源处沿主压应力P轴和主张应力T轴方向的附加潮汐应力分量的计算 ,在岩石力学莫尔—库仑准则的基础上分析了附加潮汐应力对发震断层的作用方式。分析和计算表明 ,对发震断层有促滑作用的附加潮汐应力作用方式分增压型和减压型 ,增压型潮汐应力增大断层面上的正压力和剪应力 ,促使断层达到破裂滑动条件 ,减压型潮汐应力在一定条件下能降低断层面上的破裂滑动强度 ,同样能促使断层的运动。计算实例显示 ,大部分发震断层受到了附加潮汐应力的增压型或减压型促滑作用。

材料放气率测量方法评述

材料放气率被用于评价真空材料性能,随着理论研究的深入和实践经验的积累,对材料放气率测试方法有了更具体和更深刻的认识。本文介绍了瑞士、德国、日本、印度以及国内材料放气率测试技术的发展,并对各装置的结构特点和性能指标进行了评述。

具有最大产量点的新型流入动态方程及其应用

国内外越来越多的注水开发油田生产资料呈现出一种新的流入动态曲线———曲线凹向压力轴,有一个最大产量点。将油相拟稳态流动方程与油相和液相相对流动能力方程相结合,建立了描述具有最大产量点的流入动态曲线的新型流入动态方程,可用来有效分析和预测某些注水开发油田油井的生产动态。根据新型流入动态方程导出提液稳油允许的最小流压界限方程,可确定油井提液稳油的合理工作制度。用实例计算说明新型流入动态方程的应用步骤和结果,计算值与实测值的比较证实该方程可以满足油藏工程精度要求,能确定具体油井允许的最小流压界限,为提液稳油提供技术支持。

降压增注技术在低渗透油田的应用研究

针对吴旗长2油藏部分注水井注入压力高、注水驱替效率低及套损井不断增加等情况,分析了注水压力升高的原因,开展了新型表面活性剂体系降压增注的应用研究。该体系由单一两性表面活性剂和黏土稳定剂组成。室内实验表明,60℃该体系与吴旗长2油样间的界面张力可达到10-2～10-3 mN.m-1数量级,且具有较好的界面张力稳定性。岩心驱油降压模拟试验表明,驱替5～10 PV新型活性剂体系后,岩心水驱降压率达到30%以上,驱油效率的提高值也在7%以上。在吴旗区块吴72-71井进行了单井现场试验,该井见到了活性剂体系较好的降压增注效果。

烷醇酰胺表面活性剂在降压增注技术中的性能与应用研究

针对我国油田部分注水井注入压力高、注水驱替效率低的情况,进行了烷醇酰胺表面活性剂在降压增注技术中的性能与应用研究.室内完成了烷醇酰胺表面活性剂体系界面张力、界面张力稳定性能研究以及岩心驱替评价试验研究.实验结果表明,烷醇酰胺表面活性剂油水界面张力达到10-2mN/m数量级,且具有较好的界面张力稳定性,同时也验证了烷醇酰胺表面活性剂具有较强的抗盐能力和较大的吸附量.岩心驱替评价实验表明,烷醇酰胺表面活性剂对岩心的降压效果较好,降低了注入聚合物溶液压力20%以上.同时,为进一步验证表面活性剂降压增注技术的可行性,对大庆油田采油二厂的7口井进行了表面活性剂现场注入实验,取得了显著的降压增注效果,单井最长增注量达3 600 m3,单井有效期最长达130天.

补肾壮骨冲剂治疗绝经后骨质疏松症妇女5年观察

目的:为探讨中医药治疗绝经后骨质疏松症远期疗效,观察5年补肾壮骨冲剂治疗绝经后骨质疏松症妇女的疗效。方法:观察绝经后骨质疏松症患者155例,其中治疗组88例,用补肾壮骨冲剂治疗,空白对照组67例,只作对症处理。结果:治疗半年后,治疗组前臂骨矿含量(BMC),从(0.82±0.05)g/cm,上升为(0.86±0.06)g/cm;前臂骨密度(BMD)从(0.21±0.02)g/cm2上升为(0.28±0.02)g/cm2;有显著性差异(P<0.05),以后每年均能稳定BMC及BMD的水平。5年新骨折率为5%(4例)。治疗组与空白对照组的骨折率12%(7例)比较明显较低,有显著性差异(χ2=5.215,P<0.05)。结论:补肾壮骨冲剂长期服用能明显提高及稳定BMC,MBD水平,降低新骨折率。

薄壁件差压铸造的充型特点及影响因素

以水模拟实验模拟高强韧铝合金大型薄壁件的差压充型过程 ,研究了铸件壁厚、内浇口形状和数量对充型过程流体形态的影响。实验结果表明 ,铸件壁厚对临界加压速度和临界充型速度影响很大 ,铸件壁越薄 ,临界加压速度和临界充型速度也越大 ;内浇口形状和数量对充型平稳性影响不显著。在此基础上 ,对某一大型薄壁舱体件进行了差压铸造浇注工艺设计和差压充型过程数值模拟 ,数值模拟结果说明 ,以水模拟实验提供的工艺参数所制订的差压铸造浇注工艺方案 ,实现了平稳逐层充型 。