寒区大空隙沥青混合料性能衍化效应研究

为明确大空隙沥青混合料在寒区服役环境下的损伤规律,研究采用宏观损伤试验和细观定量分析技术〔无损CT扫描和Image-Pro Plus(IPP)图像处理技术〕相结合的方法,对寒区冲刷、堵塞和冻融作用下OGFC-13和OGFC-16的性能和细观空隙结构特性进行了分析。结果表明:在动态水压冲刷作用下,空隙率为25%的试件强度降幅明显,最大降幅达到30%以上;在极端堵塞试验中,堵塞物最大堵塞深度达到20 mm左右,堵塞后的渗透系数均小于0.06 cm/s;冻融作用下,混合料的损伤度随循环次数而升高,而OGFC-13损伤度低于OGFC-16,且在23%的孔隙率下损伤度最低;细观空隙结构定量分析显示,混合料空隙率在冻融和冲刷作用下会略微升高,在堵塞状态下会大幅降低;孔隙数量变化趋势与孔隙率相反,孔隙特征表现为其等效直径均以1.18~4.75 mm为主,约占空隙数量的50%。本项研究得出了寒区大空隙沥青混合料宏观性能和细观空隙结构衍化规律,可为寒冷地区大空隙混合料设计提供技术支撑。

冻融循环下不同纤维掺量混凝土宏细观关系试验研究

为探究冻融循环下混杂纤维混凝土宏细观特性的关联性,开展以冻融循环周次及纤维体积掺量为变量的快速冻融循环试验。试验结果表明,不同冻融循环周次下,抗压强度与含气量、气泡间距系数及气泡平均弦长呈正相关关系、与气孔比表面积呈负相关关系,而冻融损伤量与气孔参数则呈相反规律,且均呈近似线性变化;冻融循环周次越大,抗压强度越低、冻融损伤量越大、含气量、气泡间距系数及气泡平均弦长也越大,而气孔比表面积越小;混杂纤维的掺入,优化了气孔结构,提高了抗冻性。

黄土的大孔隙特征和大孔隙流研究

介绍了大孔隙流的概念和研究进展,对大孔隙的类型和在水文学上的分类方法进行了分析,并对大孔隙在土壤水分运动中的作用以及理论模式进行了探讨,分析了黄土的大孔隙发育特征和类型。论述了黄土区大孔隙流研究的必要性。

疏松砂岩油藏大孔道识别综述

油藏长期注水开发形成的大孔道造成注入水循环流动,波及效率低。介绍了室内物理模拟实验对大孔道形成机理和影响因素的研究情况,国内外利用试井、测井、岩芯分析等手段定性或定量识别大孔道的方法。分析当前存在的主要问题,指出以油藏工程理论为基础,采用先进的测井技术和解释理论,研究大孔道的定性和定量识别方法是可行的,并提出了研究设想。准确地识别砂岩油藏大孔道并计算相关参数,能够更深入地认识储层,指导油井防砂、调整油井生产工作制度,为油田开发中后期封堵剂筛选、封堵工艺设计提供技术依据。

模拟冻融循环对黑土剖面大孔隙特征的影响

以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象，采用室内模拟冻融以及CT（Computerizedtomo—graphy）扫描相结合的方法，通过大孔隙数目、平均面积、Feret直径以及成圆率4个指标的量化与分析，研究了冻融循环对不同深度范围土层（0～40em、40～80em、120～160em）土壤大孔隙特征的影响规律。结果表明：冻融循环没有对表层土壤大孔隙结构产生影响，却能够显著降低40～80em土层范围内平均大孔隙面积以及Feret直径，降幅分别为46．72％和17．32％（P〈0．05），且以1～2mm和≥5mm的孔隙对冻融循环响应最为强烈，冻融循环后分别降低9．58％和42．19％（P〈0．05）。研究结果不仅证明了黏化层滞水效应的可能，同时探明了黏化层孔隙结构对冻融循环的敏感性，由此印证了季节性冻融循环对黏化层抗蚀性的削弱以及黏化层的滞水效应是导致黑土区地表侵蚀与沟蚀的主要原因。

大圆形孔端面机械密封性能分析

考虑液膜空化的影响,采用有限单元法求解层流、等温条件下控制流体密封端面膜压的雷诺方程,分析大圆形孔端面机械密封在不同端面几何结构参数和操作条件下,端面液膜压力分布以及开启力、液膜刚度和泄漏率等密封性能参数的变化规律,对比微孔与大孔密封端面的性能,指出大圆形孔端面密封产生承载力的机制;以最大液膜刚度及开启力为优化目标,在研究范围内获得大孔的最佳孔深。结果表明:在相同研究条件下,随着孔径和孔数的增加,大圆形孔产生的流体动压效应比微孔更强;随着介质压力的增加,静压效应增强,空化效应减弱,由此导致端面开启力增大,液膜刚度下降,泄漏率增大;随着转速的增大,开启力和液膜刚度均增大,而泄漏率减小。

高渗透大孔道地层封堵技术研究

针对中原油田开发现状， 研制了一种新型的有机无机复合堵剂———ＪＴＤ， 对其性能进行了全面的评价。结果表明， ＪＴＤ 堵剂成胶性能好、封堵强度高、耐冲刷性能好； 尤其适应于封堵高渗透、大孔道地层， 且现场施工简便、施工用量少、成本低， 取得了很好的应用效果。

Y型分子筛复合材料的成孔机理

以偏高岭土和水玻璃为原料,采用水热法原位晶化合成Y型分子筛复合材料。通过X射线衍射、氮气吸附、压汞法和扫描电镜分析了原料和合成样品的物相、孔径分布、孔体积和形貌。结果表明:合成的样品是由微孔、介孔和大孔共同构建的Y型分子筛多孔复合材料,生成的介孔和大孔与原料中的孔有明显区别。在此基础上,提出了Y型分子筛固相成核、交互生长成孔机理。

菱形孔密封环端面密封性能分析

针对密封端面开有等深大菱形孔的液体润滑密封环，采用有限元法求解其等温及层流不可压缩二维Reynolds方程，并通过求解密封环的力平衡方程，分析了在不同操作工况下，大菱形孔端面密封的平衡膜厚、泄漏率和液膜刚度等密封性能参数随孔深、半长轴长度、孔列数变化的规律．结果表明：在分析范围以内，当大菱形孔开孔深度d1=3．5～5．0um、密封端面大菱形孔的半长轴长度a处于1．2～1．8mm、沿密封端面周向对称分布的菱形孔列数N=165～195时，大菱形孔端面密封的液膜稳定性和密封性能较好．

壳聚糖基大孔炭质整体材料的制备及其对痕量二氧化硫的吸附性能

以壳聚糖为碳源,综合采用冰模板技术和低温热解炭化技术,制备出具有蜂窝状孔结构特征的大孔炭质整体材料,研究了此类新材料对痕量二氧化硫的吸附性能及再生能力。结果表明,大孔炭质整体材料蜂窝状孔结构的形成及其规整程度与冰模板过程的冷冻时间等因素密切相关;200℃下低温热处理可得到具有丰富表面含氮官能团的大孔炭质整体材料;经氨水溶液中的离子交换功能化处理后,该大孔炭质整体材料对低浓度SO2的吸附容量显著提高,可达到57mg.g-1;吸附饱和后,经空气简单吹扫处理,大孔炭质整体材料即可大部分再生,少数不可再生部分是由于质子化的氨基与亚硫酸根和硫酸根在吸附过程中形成了不可逆化学吸附产物季铵盐所致。壳聚糖基大孔炭质整体吸附剂材料有望在污染空气的脱硫净化,特别是在质子交换膜燃料电池的阴极空气脱硫净化方面发挥重要作用。

大孔隙对农田耕作层饱和导水率的影响

介绍了土壤中大孔隙流的研究，并用一种简单的方法对土壤内的大孔隙和中小孔隙的饱和导水率进行分析，同时讨论了农田耕作层大孔隙流和Ｄａｒｃｙ流饱和导水率的变异情况。

加气混凝土宏观孔分析简化方法及验证

利用MATLAB图像处理技术对加气混凝土的宏观孔特性进行分析,初步量化加气混凝土孔分布、平均孔径和孔隙率等特征。通过对已知孔特性的标准图形分析,验证该方法的准确性;通过与图像分析系统测试的加气混凝土孔特性结果对比,验证该方法的可行性。实验表明加气混凝土宏观孔分析简化方法能够较精确分析加气混凝土的宏观孔特性。

中煤阶煤岩控制下的煤储层孔裂隙结构特征——以柳林矿区为例

为了探讨煤岩类型和煤储层孔隙结构的耦合关系,建立了煤层层内非均质模型,采用压汞、液氮、CT等实验测试手段和分形数学理论,根据实验得到的各孔径段孔隙含量、视孔隙率、体积中值半径、退汞效率、BET比表面积、BJH总孔容、平均孔径等参数的均值来研究光亮煤、半亮煤、半暗煤和暗淡煤储层物性差异,结合CT三维空间建模,分析了不同煤岩类型煤储层孔隙结构特征与差异性。结果表明:光亮煤微裂隙发育,连通性好,有利于煤层气的解吸、扩散和渗流,为煤层气勘探开发的有利储层;半亮煤孔隙连通性好,较有利于煤层气解吸、扩散和渗流,同样为有利储层;半暗煤孔径分布较均衡,半封闭-开放孔发育,较有利于煤层气富集和渗流,为煤层气勘探开发的中等储层;暗淡煤微小孔含量最低,空间呈点状分布,矿物含量高,裂隙不发育,对于煤层气的渗流和储集均不利。原生结构煤为主的矿区煤层气开发应首选光亮煤发育带,其次为半亮煤和半暗煤发育带。该结论可为煤层气开采过程中层间非均质性提供指导依据。

新型零泄漏非接触式机械密封及其激光表面微造型跨尺度加工工艺研究

介绍一种在密封环端面具有微观凹腔和宏观泵送槽的新型机械密封。基于流体动压润滑理论,对其表面的微观和宏观几何形貌进行了初步设计;采用先进的激光表面造型技术(LST),利用"单脉冲同点间隔多次"激光加工工艺,在SiC试样上进行激光造型工艺试验,分析输出波长、激光功率、脉冲宽度、重复频率、重叠系数和辅助气体等激光加工参数对SiC材料几何形貌质量的影响;成功地在机械密封环端面加工出高质量的微观凹腔和宏观泵送槽,解决了机械密封环端面跨尺度加工的难题。

凝固压力对高氮钢中氮宏观偏析的影响

高氮钢冶炼过程中均存在一定的氮偏析现象,影响铸锭质量。根据高压抑制氮气泡析出原理,通过高压底吹氮法在实验室开展熔铸Cr12N钢熔铸实验,研究凝固压力对氮的宏观偏析的影响。结果表明,在1.2 MPa、1 600℃下底吹氮气30 min(流量为0.18 m3/h,标准态)条件下熔炼后凝固铸锭,随着凝固压力的提高,氮偏析程度减小,当凝固压力由1.2 MPa提高至1.4 MPa时,基本消除了铸锭中氮的宏观偏析。

水泥混凝土宏观性能与孔结构量化关系模型

为建立水泥混凝土宏观与微观性能之间的量化关系,以交通基础设施经常承受的干湿循环、氯盐侵蚀、碳化和冻融循环4种劣化因素为对象,设计了模拟自然环境的多种劣化因素综合作用的水泥混凝土室内耐久性试验方法。分别测试混凝土的宏观和微观性能,提出相对变化率概念,并给出相对变化率指标的计算方法。运用层次分析法、归一化方法以及灰色关联理论,计算宏微观性能关联度及孔结构对宏观性能的影响权重。最终建立了微观孔结构特征变化与宏观性能变化之间的量化关系模型。通过测试混凝土微观孔结构参数变化,运用该模型,可以推算出混凝土宏观性能的劣化程度。

降雨入渗补给量计算的数值模拟方法

基于土壤水运动的物理过程,提出了降雨入渗补给地下水的计算模型。该模型以超渗产流和蓄满产流的混合产流模式计算地表产流量,以双层土壤蒸发模式和植物蒸散发机制计算蒸散发量,并在考虑大孔隙对土壤水运动影响的基础上,采用一维土壤水运动分层计算模型模拟土壤水运动。利用零通量面法确定非饱和土壤渗透系数、土壤水分率定模型其他参数。利用江苏徐州汉王水文试验站蒸渗仪实测资料对模型计算的入渗补给量进行了检验,结果表明,模型可以较好地模拟以土壤水运动为核心的水文过程及降雨入渗补给量。

风化花岗岩坡地土壤剖面大孔隙特性的空间分布

为了揭示侵蚀性风化花岗岩坡地不同部位土壤剖面大孔隙特性的空间分布,在浙江嵊州市水土保持监测站,同一坡面不同侵蚀强度的坡顶、坡中、坡底选取3个土壤剖面,进行了原状土柱(70cm)样品采集,用CT分层扫描与Arc GIS10.1图像解译技术,获得了系列数据,并计算了分析指标,研究了3个剖面大孔隙的分布规律和影响因素。结果表明:(1)3个土壤剖面均以大孔隙为主,1~3 mm孔径占比最大,5~7 mm占比最小。大孔隙个数的排序:坡中>坡底>坡顶。(2)大孔隙度与总孔隙度的差值随深度递减。大孔隙度大于均值的层位分布在0~30 cm之间。(3)成圆率影响大孔隙度与总孔隙度的关系。土壤黏粒和粉粒含量越多,成圆率越大。大孔隙度与土壤粗砂粒呈显著正相关,与黏粒和粉粒为显著负相关。(4)土壤侵蚀强度越大,大孔隙占比越大,孔隙结构性越差,漏水漏肥越严重。

介孔-大孔双孔结构二氧化硅块状材料的合成

以正硅酸乙酯、聚乙二醇、碳粉、乙醇、水和氨水为主要原料,用溶胶凝胶法通过压块成型工艺制备了具有介孔大孔双孔结构的块状SiO2多孔材料。研究了不同处理温度下样品的红外光谱、差热与热重曲线和孔结构。结果表明:600℃的热处理工艺可以除去样品中的聚乙二醇和碳粉,使之形成硅氧网络结构,得到介孔平均孔径为16～17nm、大孔孔径约为10μm的介孔大孔双孔结构SiO2块状材料。

海带热模拟实验的固体残余物研究及其石油地质意义

宏观底栖藻类作为海相烃源岩中重要的生油母质类型日益受到重视.通过对大型底栖褐藻海带的热模拟实验,利用傅立叶转换红外光谱、扫描电镜、漫反射光谱、反射率测定等分析和显微镜观察系统研究了海带的热演化规律,从有机质成熟度、残余物成分变化和实验样品的孔隙结构变化讨论了海带的石油地质意义.发现海带在较高的成熟度条件下依然具有较强的生烃能力,其孔隙发育规律对研究天然气的赋存和排出有着重要意义.