不同加载角压剪耦合作用下岩石强度与渗透性演变特征

华北型石炭-二叠纪煤系基底普遍发育奥陶系灰岩含水层,煤炭开采受到底板承压含水层突水灾害和水资源流失的双重威胁,压剪耦合下岩石水力特性是大倾角承压水上开采底板岩层阻水性能评价的基础。综合采用理论分析及离散元数值计算等方法,建立了不同压剪比例下莫尔圆旋转的岩石失稳判据,揭示了压剪耦合作用下岩石强度衰减机制,提出了综合裂隙角度、裂隙扩展速度、改进体积应变等指标的应力阈值确定方法,明晰了不同加载角、渗透压差及围压条件下岩石微裂纹扩展及渗透性演化特征。主要结论如下:压剪耦合作用下岩石承载能力降低表现在强度降低与弹性模量增大2个方面;岩石弹性模量随加载角增大呈现先缓慢增大(0°~15°)后迅速增大(15°~30°)再减小(30°~45°)趋势,但仍大于初始值;岩石强度和加载角呈线性负相关关系,降低幅度和围压成正比,2 MPa围压下强度降低速度是无围压的1.9倍,由等效内摩擦角控制;随着加载角的增大岩石破坏程度降低、峰后应力由脆性跌落向塑性转变;压剪耦合作用下拉伸裂隙诱导起裂及拉剪复合裂隙主导非稳定扩展解释了不同压剪比例条件起裂应力、损伤应力阈值非线性演化的内在机制;渗透率回弹位置处于起裂与损伤应力阈值之间并接近后者,随着加载角的增大,拉剪复合裂隙(优势渗流路径)分布较为集中;岩石强度随渗透压差增大而降低,降低速率和加载角呈负相关关系;岩石峰值渗透率随着加载角的增大而减小,降低趋势随着渗透压差的增大由线性向非线性转变;加载角较大时,渗透压差与围压对岩石强度及渗透性控制作用减弱。

富水砂层地铁盾构隧道渣土混合改良的流塑性与渗透性

[目的]盾构在富水砂层中掘进时,易产生刀盘扭矩过高、磨损严重以及螺旋运输机喷涌等问题。为了保证施工的安全性,需对渣土进行改良。[方法]以西安地铁16号线某盾构区间工程为依托,根据砂土地层自稳性差、摩擦性高、渗透率高的特点选取渣土改良剂。通过渣土坍落度试验、渗透试验、现场试验相结合的方式,采用泡沫单独改良、泡沫及膨润土泥浆混合改良两种方案开展富水砂层渣土改良试验研究。[结果及结论]实际盾构掘进施工中,在考虑安全、高效、经济的前提下,结合室内试验所得数据,确定采用膨润土泥浆、泡沫混合改良的方案。当膨润土与水质量比为1/8,发泡液质量分数为3%时,改良剂性能满足施工要求;泡沫单独改良渣土受含水率影响大,含水率越高,泡沫最佳注入率越小。中砂的最佳改良方案是BIR(膨润土泥浆注入比)为10%,FIR(泡沫注入率)为20%~25%;砾砂的最佳改良方案是BIR为10%,FIR为35%~40%。工程实践表明,渣土混合改良效果良好,盾构掘进参数平稳。

《红色中华》“扩红”传播的渗透性范式探析

“扩红”运动是《红色中华》贯穿始终的重大主题宣传的核心内容。该报通过巨量信息输出、炫目版面烘托、多元介质集聚等手段,构建了苏区“扩红”运动弥漫性的信息氛围;通过类似“不虚美不隐恶”的史家记人等笔法,塑造出了一批洗尽铅华、可信可近的“扩红”模范典型;通过策划与组织“扩红”竞赛、渲染与呈现竞争氛围、评析与总结竞赛结果,营造出了“扩红”运动竞争性的舆论情境。上述三种采编设计的叠加实施,促使“扩红”运动不仅在最广泛的境域拓展,而且还深度楔入广大百姓的常态生活,《红色中华》“扩红”运动的主题宣传由此形成了渗透性的传播效应,并转化出现实的宣传成果。

新媒体环境下高校思政教育渗透性提升路径探索

依托新媒体环境推进高校思政教育,是高校持续提升思政教育渗透性的重要方向。新媒体环境具有平等性、互动性、虚拟性、及时性等特征和优势,为提升思政教育渗透性创造了有利条件。基于新媒体环境提升高校思政教育渗透性的前提与阻碍,提出新媒体环境下高校思政教育渗透性提升出路:发挥网络教育功能,实现全程渗透与阶段性渗透相结合;提升网络媒介素养,实现群体渗透与个体渗透相结合;建设新媒体矩阵,实现多渠道渗透与单一渠道渗透相结合。

基于直流阶跃暂态电阻法的混凝土渗透性表征

渗透性是影响混凝土耐久性的最重要指标,当前工程中所用混凝土渗透性试验方法,无论是水渗透性还是氯离子渗透性,其测试过程都存在耗时长、操作不便的缺点。为解决混凝土渗透性实时、原位监测的问题,利用基于直流阶暂态电阻法所测混凝土电阻率表征混凝土渗透性,分析了水胶比、矿物掺合料掺量、混凝土饱水度、环境温度等不同因素对各龄期混凝土暂态电阻率的影响规律,将暂态电阻率与混凝土各龄期的强度、吸水速率、抗水渗透性、抗氯离子渗透性等性能建立联系。结果表明,暂态电阻法测试结果与现有混凝土渗透性方法测试结果具有较高的关联性,提出了暂态电阻法测试结果用于混凝土渗透性评价的推荐值,验证了暂态电阻法可用于评价混凝土抗渗透性。

混凝土渗透性概念的细化及其测试方法

探讨了混凝土渗透性概念的三种含义及其测试方法,并重点探讨了它们之间的相互关系。根据混凝土渗透性驱动力的种类,将其概念划分为毛细孔压力渗透性、水压力渗透性和浓度差渗透性(或称离子渗透性)三种。重点指出毛细孔压力渗透性与其他两种渗透性之间的相互关系,会随着混凝土孔结构的变化而发生变化。并进一步指出水压力渗透性和氯离子渗透性测试方法的不足,以及两者与毛细孔压力渗透性测试方法之间不确定的相关性。故评价混凝土的渗透性时,应当综合考虑毛细孔压力渗透性与其他两种渗透性。

马尾松木材横向液体渗透性的研究

分析和讨论了影响马尾松木材横向液体渗透性及其各向异性的机理 .对马尾松木材的径向液体渗透性和弦向液体渗透性进行了测量 .结果表明 ,马尾松木材的径向液体渗透性大于弦向液体渗透性 ,并且 ,马尾松木材的径向液体渗透性和弦向液体渗透性都是从边材向心材逐渐减小 ,并随着含水率的下降而升高 .其原因是径向液体流动的主要通道是木射线和水平树脂道 ,弦向主要是管胞壁和交叉场上的纹孔 .

高透成型纸的表面渗透性及对中线胶粘合性能的影响

为研究高透成型纸和滤棒丝束粘合不良问题的成因,本研究分析了高透成型纸的结构和特性,采用动态接触角法研究了高透成型纸的表面渗透性,并探讨了渗透性对中线胶粘合性能的影响。结果表明,高透成型纸紧度较低,纤维分丝帚化不明显,纤维之间存在大量的孔隙,水在其表面具有极强的渗透性。中线胶在高透成型纸表面的渗透性与水有很大不同,黏度是影响中线胶渗透的主要因素,黏度越低,渗透越快。中线胶在高透成型纸表面的渗透性与粘合效果密切相关,中线胶的黏度越高,对高透成型纸的粘合效果越好。但不同的中线胶有不同的最佳开放时间窗口,超出该时间窗口会出现粘合不良的问题。

甘肃早子沟金矿典型岩石微观结构特征及其渗透性研究

电镜扫描(SEM)常应用于岩土工程研究,通过对岩石样的细观扫描、微观成像可得到岩石表面形貌的放大图片,来研究岩石的渗透系数。将电镜扫描用于观察矿石的微观结构特征,可以评估矿石的渗透性,为矿山开采和矿井排水等工作提供依据。本文通过对在甘肃早子沟金矿采集的矿井岩石的孔隙裂隙进行电镜扫描实验,获得了该矿井岩石的细观图像;运用MATLAB软件进行编程,对电镜扫描图像进行二值化处理得到最佳阈值Tb;利用Image-Pro-Plus软件对进行二值化处理后的图像孔隙参数进行提取;最后利用COMSOL Multiphysics软件进行数值模拟以观察矿井岩石的渗流通道和连通性。研究结果表明,对早子沟金矿矿井岩石的SEM图像的解析,可与理论计算结果相互印证,从该矿床矿井中采集的不同岩石类型普遍显示出较低的孔隙率和渗透率特性。在孔隙率相近的不同岩石样本中,分形维数可以作为一个有效的指标来区分孔隙结构复杂性。由COMSOL Multiphysics软件对岩石的微观孔隙渗流情况进行数值模拟可知,该金矿岩石样本的连通度较差,因此该区域地层富水性较差。

微生物矿化对黏土渗透性影响的试验研究

为探究矿化对黏土渗透性的影响,采用球形赖氨酸芽孢杆菌属kp-22菌诱导矿化处理黏土,测定了碳酸盐生成率,研究了矿化处理后黏土的渗透性,系统分析了渗透系数随菌液OD600值、胶结液浓度和土中镉含量变化的规律,探讨了各因素对渗透系数的影响规律及机理,建立了考虑菌液OD600值和胶结液浓度影响的矿化后黏土渗透系数的经验公式。结果表明:矿化后的土样中生成了碳酸盐颗粒,填充了部分土体孔隙,渗透系数最多可降低约一个数量级;随着菌液OD600值的增大,矿化后黏土的碳酸盐生成率先升高后逐渐稳定,而土样的渗透系数先减小后趋于平稳,当菌液OD600值大于0.9时,碳酸盐生成率和渗透系数都变化很小;随着胶结液浓度增大,碳酸盐生成率先升高后下降,而渗透系数先减小后增大,当胶结液浓度为0.8 mol/L时,黏土的渗透系数最小;随着土中镉含量的增大,矿化反应受到抑制,渗透系数逐渐增大;矿化后黏土的渗透系数与碳酸盐生成率负相关,两者满足线性关系;所建立的矿化后黏土渗透系数经验公式计算值与试验结果吻合较好。

全吸力范围非饱和持水函数和渗透性函数的预测模型

非饱和土的持水函数和渗透性函数是刻画其持水能力和水分运移的基本参数。由于物理机制不同,持水函数及渗透性函数在毛细阶段和吸附阶段的特征有显著差异。多数传统的持水和渗透性函数仅考虑了毛细阶段内,毛细水的持水和渗透特性,不能表征吸附阶段内吸附水的特征。为使传统函数模型在吸附阶段也适用,以传统VG持水函数和VG-M渗透性函数为基础,用修正参数C(ψ)修正VG持水函数,并以此确定非饱和土的残余值ψr,区分毛细水的毛细流动和吸附水的薄膜流动。基于薄膜流动的特点,提出参数Γ(ψ),改进了传统VG-M渗透性函数在吸附阶段内低估非饱和渗透系数这一问题,从而建立了全吸力范围的渗透性函数模型。最后用3组持水及渗透性试验结果验证修正模型的合理性,结果表明修正持水函数模型和渗透性函数模型的预测结果在吸附阶段较传统模型更符合实测结果。

IV型车载储氢瓶聚合物内衬材料的氢气渗透性分析

详细总结论述了气体在高分子聚合物材料中的渗透机理,并简要介绍了有关IV型储氢瓶聚合物内衬氢气渗透性的测试方法以及国内外测试标准。基于此,进一步探讨了测试温度、测试压力以及聚合物材料性能对IV型储氢瓶内衬材料氢气渗透性的影响,并展望了未来的发展方向。

聚酰亚胺膜材料分子结构设计强化CO_(2)渗透性研究进展

膜技术基于渗透性差异实现天然气无相变脱碳,节能优势显著,此外膜装置的模块化制造可以灵活应对非常规天然气开采规模的大幅变化。聚酰亚胺(PI)是一种广泛研究的玻璃态聚合物膜材料,脱碳选择性较高、化学稳定性好,近年来在天然气脱碳领域已实现工业应用。尽管如此,通过分子结构设计提升聚酰亚胺膜的渗透性,从而大幅降低膜装置建设成本和占地面积,仍是未来的重要研究方向。从气体在玻璃态聚合物膜中的渗透传质机制出发,归纳总结了芳香族聚酰亚胺在链段构型与柔顺性、大位阻侧基、主链轴节结构等方面的设计进展以及膜材料自由体积分数和气体渗透系数随之发生变化的内在规律,对聚酰亚胺膜材料分子结构设计的未来发展方向进行了展望,兼顾考虑自由体积分数和自由体积空穴尺寸分布范围是同时提高渗透性和选择性的重要途径。

锂渣和荷载对不同龄期混凝土气体渗透性的影响

为研究持续压荷载和锂渣掺量对不同龄期混凝土气体渗透性能的影响,设计强度等级为C20、C30、C40的不同锂渣掺量的混凝土,取试样极限压应力的0.1倍、0.3倍、0.5倍作为试验施加的持续荷载,测定7 d、14 d、28 d、56 d龄期时各试样的抗压强度和气体渗透系数。通过分析不同水平持续压荷载下试样的气体渗透系数变化情况发现:应力比在0.3以下时,试样气体渗透系数多处于波动状态;应力比大于0.3后,气体渗透系数明显增大。应力比在0.3以下时,10%掺量的锂渣能显著降低试样的气体渗透系数,表明适量锂渣能有效降低混凝土在低应力比作用下的内部孔隙连通程度,并抑制应力作用下混凝土微裂纹的发展。

不同草本植物根系对土壤渗透性的影响

[目的]揭示当地排土场不同草本植物根系对土壤渗透性的影响,阐明预测草本植物根系提升土壤渗透性的最优指标,并得出草本植物根系提升土壤渗透性的最佳径级,为排土场生态修复植物选择提供重要依据。[方法]以海州露天矿排土场为研究地点,以轴根型紫花地丁、根蘖型苦荬菜和根茎型水麦冬为研究对象,采用图片像素换算法量化3种根系在不同土层深度范围内的根系分布特征;并结合渗透试验获取3种草本植物原状根土复合体的渗透参数,进而探究了根土复合体根系分布参数与渗透参数的关系。[结果]3种草本植物均能提升土壤的渗透性能,轴根型、根茎型和根蘖型根土复合体的初始入渗率、稳渗率、平均渗透速率、渗透总量相较于素土分别提升82.23%~254.99%,85.59%~307.63%,72.02%~325.91%,62.93%~246.98%。3种草本植物根系的根长密度和根表面积密度与根土复合体的渗透参数均呈现线性相关,根表面积密度的相关性强于根长密度。3种根系对土壤渗透性的增强作用主要归功于0.5 mm<D≤1.5 mm径级,它们均存在提升土壤渗透性的最佳径级。[结论]草本植物根系能够提升土壤渗透性,根表面积密度是最佳预测指标,且不同根系均存在最佳径级。

碱渣-粉煤灰基地聚合物固化软黏土的强度及渗透性研究

“双碳”背景下寻找低碳环保的固化剂替代水泥等传统固化剂进行软土地基加固受到越来越多的关注。利用碱渣(SR)和粉煤灰(FA)制备碱渣-粉煤灰基地聚合物(SR-FAG),通过无侧限抗压强度试验(UCST)和渗透试验(PT),以及扫描电镜(SEM)试验、X射线衍射(XRD)分析与傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试开展了SR-FAG固化含水率超液限软黏土的试验研究,分析了SR掺量、FA掺量及养护龄期对SR-FAG固化土无侧限抗压强度及渗透性的影响,并探讨了固化机理。研究表明:SR掺量对SR-FAG固化土的早期强度增长作用较明显,7 d的强度可达到28 d的56%~89%,而后期强度增长主要受FA掺量影响。当SR掺量为30%且FA掺量达到25%时,SR-FAG固化土28 d的强度可达到1.6 MPa,并随龄期持续增长。SR-FAG固化土90 d龄期的渗透系数比固化前降低近一个数量级,达到1.344×10^(-8)cm/s。C-S-H凝胶充填固化土中土颗(团)粒的大孔隙,并发挥胶结作用,导致SR-FAG固化土的早期强度增长与渗透性降低,而后期强度增长则与硅铝酸盐凝胶的胶结作用密切相关。

沙漠砂砂浆氯离子渗透性能研究

为了考察和评估沙漠砂砂浆的渗透性能,建立基于水胶比的沙漠砂砂浆电通量模型,对沙漠砂砂浆氯离子的渗透性能进行试验研究。结果表明:水胶比是影响沙漠砂砂浆渗透性能的重要因素;同水胶比下,沙漠砂砂浆氯离子渗透性能低于普通砂浆;水胶比大小影响砂浆孔隙结构的形成;砂浆基体内部孔隙结构决定氯离子的渗透性。错综分布的内部结构会增强基体密实度,通过改善水泥基体内部孔隙结构和界面区域可以降低砂浆的氯离子渗透性能。

水-力耦合作用下层状砂质泥岩力学与渗透性演化机理

【目的】为更好地理解应力作用下煤系层状砂质泥岩的渗透率变化,在应力渗流耦合室内试验的基础上使用离散元模拟研究层状砂质泥岩的力学特征与渗透性。【方法】首先,通过加载方向平行和垂直岩样层理方向的应力渗流耦合室内试验,研究砂质泥岩全应力应变加载过程的破坏形式以及与渗透性间的相互关系。其次,在离散元软件PFC2D中首次提出通过求解有限差分法来表征流场流动的方法,该方法能很好地反映砂质泥岩应力应变响应与渗透率变化,所得模拟应力应变及渗透率曲线与试验结果一致,流体沿主裂缝集中流动。最后,基于校准后的参数进行不同层理角度岩样应力与渗透率模拟,探究最大渗透率和峰值强度与层理角度的关系。【结果】结果表明:层状砂质泥岩强度与渗透率具有各向异性;岩样中流场方向、流量大小和接触力链与裂纹密切相关,其中强接触力链集中分布在试样节理处的剪切带附近;随层理角α的增大,峰值强度呈“U”型变化,最大渗透率呈线性减小。【结论】本数值模拟研究方法可充分考虑岩石力学与渗流特性的影响,为围岩防渗加固项目提供理论基础并为离散元模拟流固耦合提供一个新思路。

地浸采铀过程中含矿层渗透性演化的示踪试验

铀资源既是核军工基石又是核电发展的粮仓,在当前复杂国际形势与大力发展核电的时代,更是一种不可或缺的重要资源。随着内蒙古巴彦乌拉铀矿地浸采铀的运行,矿层堵塞、铀浸出量下降等问题逐渐浮现。为探明地浸采铀过程中含矿层渗透性的演化特征,在巴彦乌拉铀矿床C10采区某试验单元开展了井间示踪试验。试验结果表明,地浸一年后含矿层砂岩孔隙度与渗透性降低,其原因与含矿层砂岩孔隙发生堵塞有关。地浸二年后各方向渗流通道溶浸液流速较地浸一年均有不同程度降低,且下降幅度相较于前一年更大。但在试验单元三个渗流方向即KZ13238-KC13036、KZ13238-KC13038和KZ13238-KC13438方向均产生了优势渗流通道。表明随着采区的运行,含矿层孔隙堵塞情况日益严重,含矿层渗透性不断降低。研究结果可以为地浸中含矿层渗透性演化特征提供示踪证据。

不同因素对混凝土抗氯离子渗透性能影响的研究

为进一步提升混凝土的耐久性能,文中主要就水灰比、粉煤灰掺量、用水量及引气剂掺量对桥梁混凝土电通量的影响进行研究。结果表明,水灰比越小、用水量越小、引气剂掺量越多,桥梁混凝土的抗氯离子渗透性能越强;水灰比每增加1,桥梁混凝土的电通量增加8702.7 C;用水量每增加1 kg/m^(3),桥梁混凝土的电通量增加25.5 C;曲线下降阶段粉煤灰掺量每增加1%,桥梁混凝土的电通量降低7.7 C;引气剂掺量每增加1%,桥梁混凝土的电通量降低19560 C。为提高桥梁混凝土的抗氯离子渗透性能,应尽可能降低桥梁混凝土的水灰比,降低桥梁混凝土中的用水量。