C型开口聚能管爆破机理与隧道光爆优化效果研究

超欠挖是钻爆法隧道施工的常见问题,与光面爆破效果密切相关。为有效解决隧道掘进超欠挖及常规聚能管不利于光爆层岩体破碎的问题,以优化调节爆轰能量为思路,采用理论分析和数值模拟方法研究C型开口聚能管的裂岩机理。研究结果表明采用C型开口聚能管与采用常规聚能管和常规药包的光面爆破相比具有以下显著优势:1)聚能管开口能显著提高光爆层岩体应力,使光爆层岩体率先损伤,引导岩体充分破碎;2)开口的存在间接增大了聚能方向上的拉应力,裂纹沿聚能方向定向扩展,超欠挖控制效果良好;3)与常规聚能管相比,非聚能方向的岩体应力降低更多,裂纹拓展更少,这更易于保护开挖轮廓线外侧围岩;4)C型开口聚能管可提高周边孔孔距和光爆层厚度,有利于提高光面爆破的效果;C型开口聚能管与常规爆破相比,超挖量降低83%,欠挖量降低68%,半孔率更高且开挖轮廓更平整,并可在一定程度上降低钻孔量和炸药单耗。总体上,C型开口聚能管的应用有利于提高隧道钻爆法施工的效率和质量。

基于C型聚能管的聚能水压光面爆破技术原理及应用

针对常规光面爆破存在的问题,依托栾卢高速公路碾盘隧道现场施工,详细分析了聚能水压光面爆破技术原理,阐述了第二代C型聚能管的结构特点、技术优势、装置组装流程及装药结构,并开展了聚能水压光面爆破技术现场试验研究。理论分析证明:在空气-水复合介质作用下,聚能水压爆破冲击波到达孔壁时的应力较常规光面爆破时增大,围岩振速降低。侵入岩体后,成缝过程可分为聚能射流切缝阶段、岩体压碎阶段、裂缝发育阶段、裂缝扩展阶段、最终成缝阶段。现场试验及工程应用表明:与常规光面爆破相比,采用聚能水压光面爆破技术时,周边眼间距增大,炮孔利用率提高约16.69%,半眼痕率增加约40.47%,最大超挖降低约49.88%,围岩平均峰值合振速降低约48.96%,有效保护了围岩稳定性,且爆破效果得到显著改善。

C型聚能管锥角的优化研究

在聚能爆破技术中,为了获得C型聚能管的最佳锥角,在保持聚能管其他参数一致的情况下,利用LS-DYNA建立聚能单孔爆破模型;采用控制变量法,对4种不同锥角时聚能射流的侵彻特征和围岩中裂缝的扩展特征进行对比研究。研究结果表明:在聚能管其他参数一致的情况下,随着锥角的增大,压碎区半径先减小、后增大,射流侵彻深度与聚能方向上的径向裂缝长度先增大、后减小;当锥角为50°时,聚能射流侵彻深度最大,压碎区范围最小,聚能方向上的径向裂缝最长,对保留围岩的损伤最小。故在其他条件保持一致的情况下,C型聚能管的最佳锥角为50°。

R410A-油混合物在7mm直强化管和C形强化管内流动沸腾的摩擦压降特性

实验研究了环保制冷工质R410A-润滑油混合物在直强化管和C形强化管内流动沸腾的摩擦压降特性。实验测试管为内螺纹强化管,外径为7.0mm。实验工况的蒸发温度为5℃,质流密度为200～400kg.m-2.s-1,热流密度为7.56～15.1kW.m-2,入口干度为0.1～0.7,平均油浓度为0～5%。实验结果表明,R410A-油混合物在直强化管和C形强化管内流动沸腾的摩擦压降随平均油浓度和质流密度的增大而增大。基于混合物性开发了R410A-油混合物在直强化管和C形强化管内流动沸腾的压降关联式。直强化管内的摩擦压降关联式与97%以上的实验数据的偏差均在±10%以内;C形强化管内的摩擦压降关联式与95%的实验数据的误差在±15%以内。

R410A-油混合物在7mm C形光管内蒸发换热特性及关联式

对R410A-润滑油混合物在7mm C形水平光管内流动沸腾的换热特性进行试验研究和分析,并基于混合物性开发出7mmC形水平光管内流动沸腾的换热预测关联式。试验工况为:质流密度200kg·m–2·s–1、300kg·m–2·s–1、400·kg·m–2·s–1;蒸发温度5℃;测试段干度范围为0.3～0.8;润滑油浓度范围为1/～5/。润滑油的存在引起换热增强,最大增强换热达30.1/。而随着干度及质流密度的增加,润滑油对换热的增强作用减弱。基于混合物性开发的新关联式预测值与90/以上的试验数据的偏差都在±15/以内,平均偏差5.1/,最大偏差为21.9/。

R410A-油在7mm C形光管流动沸腾的压降特性

对R410A-油在7 mm C形水平光管内流动沸腾的压降特性进行了研究,并基于混合物性开发出7 mm C形水平光管内流动沸腾的压降预测关联式.测试段长度2 m,实验工况：质量流率为200,300,400 kg/（m^2·s）;蒸发温度5℃;入口干度0.2～0.7;测试段干度变化0.2;润滑油质量分数1%～5%.润滑油的存在引起压降增大,不同干度下,压降都随油浓度的增加而增大,压降最大增加33.5%.基于混合物性开发的关联式预测值与80%以上的实验数据偏差在±15%以内,平均偏差9.13%,最大偏差28.97%.

特厚煤层沿顶巷道抗剪锚管索帮角控制技术研究

针对特厚煤层沿顶巷道帮角围岩破碎外挤、锚索自由段受不均匀组合荷载作用导致的端部上翘和帮部变形较大等问题,以同忻矿8204巷道为研究对象,通过现场调研、拉剪试验、FLAC3D数值模拟和现场工业性试验等方法,并利用研发的抗剪锚管索支护结构进行特厚煤层沿顶巷道抗剪锚管索帮角控制技术研究。首先开展拉剪试验,测试锚索组成抗剪锚管索结构前后的承载能力;其次在不考虑原岩应力影响的条件下,通过对巷道围岩内部支护应力场的分布情况,查找原支护方案帮部支护效果较差的原因;最后结合强帮强角支护理念,提出抗剪锚管索帮角控制技术及支护优化方案,利用数值模拟方法险证该优化方案的支护效果,并在现场进行长为300 m的工业性试验。现场监测数据表明,应用所研抗剪锚管索帮角控制技术后,特厚煤层沿顶巷道围岩变形得到了有效控制。

管索组合结构支护新技术及其在深部大变形巷道应用研究

随着煤矿开采深度的增加,巷道围岩应力环境恶化,围岩大变形及锚杆锚索破断问题更加突出,严重影响深部矿井生产安全。为了解决此类问题,本文针对锚杆锚索支护的优点及缺陷,基于管索组合结构与围岩相互作用机理,提出了管索组合结构支护新技术。管索组合结构通过改善锚索自由段结构、优化其受力状态,使锚索具备较高轴向承载力,同时能够防止受岩石错动等横向作用而导致的锚索自由段破断,避免围岩失稳。通过室内剪切试验发现,管索组合结构的最大剪切荷载为普通锚索的1.27倍以上,平均最大剪切位移为普通锚索的1.16倍,表明管索组合结构具有良好的抗剪能力和剪切方向延展特性。基于九龙矿巷道的工程案例,通过现场监测和钻孔探测,分析了原支护方案下巷道的变形破坏特征,并将管索组合结构在深部大变形巷道进行了应用,现场监测结果表明,采用管索组合结构支护新技术能够有效控制围岩大变形。研究结果可为类似深部矿井支护提供参考。

九龙矿深部巷道管索组合结构支护技术研究

针对九龙矿深部巷道出现的锚索剪切破断、支护结构失稳、巷道变形严重等现象,采用钻孔窥视、数值模拟以及现场监测等手段,分析了九龙矿深部巷道围岩变形破坏机理,提出了以管索组合结构为主导的支护方案,并对原支护方案和管索组合结构支护方案进行对比分析。结果表明:管索组合结构支护技术能有效提高深部围岩的控制效果。

非能动应急余热排出冷却器用C形换热管缺陷分析及改进措施探讨

非能动应急余热排出冷却器,是负责在核电站断电事故叠加辅助给水系统汽动给水泵启动失效的情况下,以一定的冷却速率导出堆芯余热及反应堆冷却剂系统各设备的显热,避免事故发生的重要设备。应急余热排出冷却器为C形管热交换器,通过C形换热管混合蒸汽介质来完成非能动应急余热的排除,为确保设备安全可靠的完成指定功能,如何利用检验手段提前预防C形换热管可能出现会影响设备运行质量的缺陷尤为重要。制造过程中对换热管进行多种方法的逐根内壁检验,并对存在的相关缺陷进行原因分析以及提出改进措施,以确保每根换热管达到设计要求。

小管径管束外含空气的蒸汽冷凝传热特性分析

针对空气-蒸汽冷凝高效排热问题,本文采用CFD方法进行了小管径管束外冷凝传热特性分析。通过对不同管束结构进行建模并对管径为d、3排多列管等典型结构的综合分析发现:管间距较小时(≤2 d),空气层的叠加效应是影响小管径管束冷凝传热的关键因素,冷凝换热系数略低于大管径管束且明显低于单管。大管间距(>2 d)条件下,管束抽吸效应成为主控因素,使小管径管束冷凝传热系数高于大管径管束,甚至超过单管起到强化传热作用。管束结构布置方案对空气-蒸汽冷凝传热特性同样具有显著影响。

管索组合结构及其力学性能研究

为防止在巷道围岩中锚索发生剪切破断,进一步提高锚索的抗剪强度,自主研发的管索组合结构能更好地提高围岩的抗剪强度及稳定性,该结构主要由C型钢管和锚索组成。在详细介绍了管索组合结构支护结构的基础上,为了更好地研究管索组合结构的力学性能,利用自主研发的新型管索拉剪试验系统分别对不同类型、不同预应力、不同索径的管索组合结构及纯锚索进行了室内力学特性试验,分别从受力-剪切位移曲线特征、支护构件类型影响和支护结构破断模式等方面对比分析了试验结果。结果表明,管索组合结构在剪切过程中经历孔壁岩石自由变形、孔壁岩石压缩C型管、C型管握裹锚索共同变形3个阶段;管索组合结构的剪切破断形式表现为拉伸破断和拉剪复合破断,其峰值剪力与预紧力呈负相关,且与纯锚索相比,管索组合结构的剪切塑性铰的轴向距离较大,管索组合结构的最大剪力、最大轴力以及整体结构变形能力均得到提高,提升率分别达到26.8%、3.5%和7.0%以上。试验结果表明,采用管索组合结构可以有效提高结构面的整体抗剪能力。当围岩发生变形破坏时,锚索与C型钢管的组合结构不仅可以增加整个支护系统的抗剪强度,而且可以同时提高锚索的抗拔能力,从而实现锚索+C型钢管1+1>2的支护效果,在巷道周围组成有效的围岩承载圈,实现巷道围岩的稳定。

直弹簧管及其应变-压力特性

详细分析了C型弹簧管(CBT)上各点处纵、横向应变与压力之间的关系,提出并设计了一种新型弹簧管——直弹簧管,考虑了直弹簧管设计中的几个问题,实验测量了这种直弹簧管的横向应变-压力特性,并与C型弹簧管的应变-压力特性进行了比较。结果表明:直弹簧管的横向灵敏度大约分别是C型弹簧管纵向和横向灵敏度的5.2倍和3.6倍,而且直弹簧管的横向应变与外加压力之间成线性关系。

武汉青山长江公路大桥主桥结构横向约束体系设计

武汉青山长江公路大桥主桥为(100+102+148+938+148+102+100)m的大跨度宽幅式混合梁斜拉桥。该桥首次提出并采用在边墩与辅助墩墩顶处设置C型分离式弹塑性钢阻尼装置、在边墩与主梁横向中心线相交处设置横向剪力卡榫装置、在桥塔处横向设置碟形弹簧减振抗风支座的新型横向约束体系。对C型钢阻尼装置、剪力卡榫、碟形弹簧减振抗风支座进行了详细的参数设计,并采用ANSYS软件建立该桥有限元模型对新型横向约束体系的减振效果进行分析。结果表明:采用该新型横向约束体系可有效实现车辆作用限位、风和地震作用减振耗能的设计理念,改善了多荷载作用下结构的横向受力问题。

TA16传热管的断裂韧度测试方法研究

近年来,以蒸汽发生器传热管为代表的小尺寸管材的断裂韧度评价方法受到了日益关注。本文设计了一种可用于TA16传热管断裂韧性测试的含径向裂纹C形试样,基于弹塑性有限元分析获得试样的应力强度因子K和J积分的计算式。采用规则化法完成了TA16传热管的断裂韧度试验,试验结果表明,不同试样得到的J阻力曲线和条件启裂韧度JQ的分散性均较小,JQ均值为32.875 MPa·mm,标准差为1.377 MPa·mm。

燃机弯管支撑环焊接工艺与接头性能研究

分析了燃机弯管支承环的焊接技术难点。采用钨极氩弧焊,焊接电流为100~120 A,将坡口形式设计为不等边X型,焊前不预热,焊后不进行热处理。焊接过程中,采用专用工装保护焊缝根部,严格控制层间温度与焊缝质量。焊后对焊缝进行射线探伤、金相检测与硬度分析。结果表明,接头组织均为奥氏体,热影响区不存在过热组织,晶间未发现液化薄膜和低熔点共晶物;接头硬度高于母材部分,未出现热影响区软化现象;焊接质量符合NB/T 47013.1-2015《承压设备无损检测》Ⅱ级合格要求。接头具有较好的抗热裂倾向、耐蚀性和综合力学性能。

95%Al_2O_3超长热电偶保护管的研制

叙述了95%Al2O3超长热电偶保护管的研制过程及生产工艺流程,探讨了各种因素对生产工艺的影响。

缩比非能动余热排出热交换器管外过冷池沸腾实验研究

搭建了缩比非能动余热排出热交换器C型管实验模型,利用导热油作为管内加热介质,脱盐水作为管外冷却介质开展了一系列传热实验。根据壁温及脱盐水主流温度判断在加热过程中出现明显的温度分层现象并经历自然对流、过冷池沸腾最终达到饱和池沸腾。对存在过冷池沸腾阶段的几个代表性时刻对应上、下水平及竖直段单元分别进行传热计算并与文献经验公式进行比对,验证了Rohsenow饱和沸腾经验公式和McAdams自然对流经验公式的适用性,针对过冷池沸腾阶段实验热流密度与Rohsenow过冷沸腾公式的偏差,采用多自变量自定义非线性拟合方法得到了更准确的加权公式。

升降横移类机械式停车设备载车架的合理化设计

升降横移类机械式停车设备(简称升降横移式停车设备)的载车架横梁,原采用封闭的矩形管制作,存在采购困难、成本高、安装维修保养困难等问题。经过合理化设计,可采用C型钢代替矩形管,实际应用证明,达到了降低成本、提高工效及方便维保的目的。

方形钢管腰形槽冲模创新设计

论述了方形钢管腰形冲槽模超常规的创新设计以及详细结构和工作原理。经生产实际验证,与传统冲槽模比较,具有结构新颖,构思巧妙,低碳环保又节能,安全实用更可靠的特点,具有一定的应用前景。