多因素耦合作用和循环围压对煤岩CH_(4)渗透率的影响研究

煤储层渗透率受自身性质、温度、应力状态等诸多因素影响。以淮南刘庄煤矿13-1煤层为研究对象,基于CH_(4)渗透率测试,研究了体积应力、温度与气体压力耦合以及循环围压下CH_(4)渗透率的变化规律。结果表明:体积应力与气体压力耦合主要通过控制有效应力大小来影响煤岩CH_(4)渗透率,有效应力越大,渗透率越低;气体压力对CH_(4)渗透率的影响受限于体积应力,但气体压力对渗透率的影响大于体积应力;温度与气体压力耦合对CH_(4)渗透率的影响由气体压力主导,渗透率随气体压力的增大呈“U形滑梯式”下降,且“滑梯式”变化比“U”形变化更为明显;气体压力对CH_(4)渗透率的影响大于温度,且增大气体压力会降低温度对渗透率的影响;循环围压会造成煤岩孔裂隙的不可逆塑性变形,使煤中有效渗流通道减少,CH_(4)渗透率降低;第1次循环围压产生的塑性变形量最大,随循环次数增加,塑性变形量逐渐减少。

岩溶表层带土壤温度和含水率对呼吸作用的影响

全球环境变化对岩溶区的碳循环产生重要的影响，而土壤呼吸作用在全球环境变化的影响和反馈的过程中具有十分重要的作用。因此，以岩溶区的岩溶表层带为研究对象，研究了土壤呼吸作用与土壤温度和大气降水量之间的响应机理和内在联系。研究结果表明：岩溶表层带的土壤呼吸作用具有单峰型的季节性变化特征。洼地0~5、10~20 cm 的土壤呼吸速率在范围变化分别为82.58 mg· m-2· h-1至412.89、151.39 mg· m-2· h-1至523 mg· m-2· h-1，最大值出现在8月中旬。坡地0~5、10~20 cm的土壤呼吸速率在范围变化55.05 mg· m-2· h-1至412.89、137.63 mg· m-2· h-1至495.47 mg· m-2· h-1，最大值出现也在8月中旬。洼地的土壤呼吸作用相对强于坡地，主要是由于坡地土壤相对洼地土壤较薄并且容易被降水冲刷搬运。在大气降水量不成为限制土壤呼吸作用的因子下，土壤温度为主要控制土壤呼吸作用的因子。因此，该研究可为控制土壤呼吸作用缓和大气CO2的升高和温室效应应对策略，为国家固碳减排的科学决策提供理论依据。

水-热耦合作用对含瓦斯煤渗透率影响试验研究

以贵州矿区玉舍煤矿1#煤层40~60目的型煤试件为研究对象,借助自主研发的三轴渗流设备开展了不同含水率和温度条件下的三轴渗流试验,系统研究了水-热耦合作用对含瓦斯煤渗透率的影响规律,为瓦斯灾害防治和煤层气开发利用提供理论依据。

整桥-温度-重载耦合作用下钢桥面黏结层力学分析

建立了整桥鱼脊骨模型和基于复合材料层合板单元的铺装层体系计算模型.首先分析了整桥应力场及局部梁段的温度场对防水黏结层的作用效应以及最不利工况,然后得到黏结层在重载、整桥应力场及日照温度场耦合作用下的最不利层间剪应力.计算结果表明:整桥应力场作用时,黏结层在受扭梁段受层间横向剪应力为主,而在受弯及受拉梁段受层间纵向剪应力为主;当日照温度场作用时,受层间横向剪应力较大;重载作用下,黏结层层间横向剪应力明显大于纵向剪应力,且与荷载集度呈线性关系.在整桥-温度-重载多场耦合作用下,分析得到黏结层的最不利受力状态,并基于贡献率的概念,分析了整桥应力场、日照温度场及车辆荷载各自对黏结层层间剪应力的贡献情况.车辆荷载作用对黏结层层间横向剪应力的贡献率仅为80.1%,对黏结层层间纵向剪应力贡献率为89.3%.

温度-应力耦合作用下沥青路面力学响应研究

为了研究温度和行车荷载对沥青路面的损坏,应用ABAQUS有限元软件对高速公路沥青路面典型设计方案进行建模,分析温度-应力场耦合作用下沥青路面结构的响应情况。结果表明:应力和位移均随温度产生波动变化;路面结构的波动变化导致路面材料产生疲劳破坏;随着温度的提高,剪应力在面层内部的发散范围增大,面层结构温度升高,出现剪应力破坏的可能性增大。

反复温度-应力耦合作用下引水隧洞变形特征

深埋引水隧洞在通过高地温区域时,伴随着开挖卸荷—通风降温—通水运行的全过程,隧洞围岩将经历反复的温度-应力耦合作用,使得围岩的变形破坏更为复杂。对齐热哈塔尔水电站深埋引水隧洞高地温洞段进行三维数值分析,详细研究了围岩在经历开挖、两次降温以及内水压力共同作用的全过程变形特征,比选了衬砌设计方案。结果表明:温度对围岩径向深度5 m范围内影响很大,此范围内围岩在经历反复温度-应力耦合作用后,不仅位移明显增大,而且可能会加重岩体损伤程度,但一定的内水压力有利于围岩稳定;施做二次衬砌能控制围岩变形,使原本隆起的拱脚变为下沉,但是仅通过增加二次衬砌厚度来抑制围岩变形和改善衬砌应力的作用是有限的。

不同初始含水率砂土水-汽-热耦合迁移数值模拟

地表浅层土壤水热状态是影响发生在该区域物理、生物和化学过程的关键要素。针对地表浅层土壤含水率低、温度变化大的特点,应用Hydrus-1D软件构建热源作用下一维非饱和土壤水-汽-热耦合迁移理论模型,进行砂土不同初始含水率下有无水蒸气迁移的数值模拟研究。结果表明:与仅考虑液态水迁移相比,考虑水蒸气迁移后,砂土含水率迁移加剧,温度上升速度加快;砂土的初始含水率越小,水蒸气迁移对砂土的水分迁移和温度变化影响越大,随着含水率的不断增加,水蒸气迁移对砂土含水率和温度影响的效应逐渐降低直到消失。因此,在低含水率砂土的水热迁移模拟研究中,应考虑水蒸气迁移因素,以提高模拟精度,在含水率较高的砂土中,可忽略水汽的迁移影响,以简化计算。

城市生活垃圾填埋处置中的温度-化学耦合作用探讨

对城市生活垃圾进程填埋处理其实就是有机组分进行不断生化降解的一个过程,如果从生化反应的动力学角度分析,在有机组分的生化降解过程中温度会产生较大的影响.而从化学反应的热力学角度分析,化学反应过程中的热效应则会对填埋体内的温度进行不断改变.所以城市生活垃圾的填埋场是一个温度和化学等多种环境因素相互作用、相互影响的动态平衡体系.

岩体温度场与应力场耦合作用的一种量化方法

简要分析了温度场与应力场的耦合机理 ,从岩石热 弹性作用和温度扩散方程出发详细介绍了热 弹性耦合强度量化参数PTC的计算方法。计算了几种常见岩石的热 弹性耦合强度 ,结果表明 ,岩石的热 弹性耦合强度一般处于 10 -3 量级。同时 ,就提出的无量纲参数PTC在工程应用中的实用性及意义进行了初步探讨。

贮藏温度和烟叶含水率互作对白肋烟贮藏期间TSNAs形成的影响

为揭示贮藏条件对白肋烟贮藏过程中烟草特有亚硝胺（TSNAs）形成的影响规律,将不同含水率（7.71%、15.30%和22.10%）的烟叶分别置于10℃、20℃、30℃、40℃和50℃条件下贮藏15 d后测定TSNAs含量（质量分数）。结果表明：贮藏温度和烟叶含水率对TSNAs的形成具有显著影响,且两者间存在显著的交互效应,其中温度是烟叶TSNAs总变异的主要影响因子,贡献率达56.1%;其次是烟叶含水率,贡献率为25.6%;两者互作的贡献率为18.2%。温度和含水率的双因素模型较好地模拟了TSNAs对两因素的响应,贮藏温度和烟叶含水率共同解释了贮藏过程中烟叶TSNAs变异的93.2%～96.5%。为了有效地抑制贮藏过程中烟叶TSNAs的形成,建议白肋烟贮藏温度低于25.5℃且烟叶含水率≤18%。

热-力耦合作用下B炸药的撞击安全性

为研究热-力耦合作用下B炸药的撞击安全性,利用大型落锤加载装置开展了不同温度(-40、25、70℃)和不同尺寸(Φ20 mm×20 mm,Φ40 mm×40 mm,Φ60 mm×60 mm)下B炸药柱的撞击实验,获得了不同温度和尺寸条件下B炸药的临界点火阈值,并对不同尺寸药柱在临界反应高度下的应变分布状态进行了数值模拟,探讨了温度和药柱尺寸对B炸药撞击点火的影响机制.结果表明,B炸药的临界点火高度随温度升高呈现非线性变化特征,-40℃时的最大未反应落高(3800 mm)略高于常温25℃和高温70℃时的最大未反应落高(3700 mm);随药柱尺寸由Φ20 mm×20 mm增至Φ40 mm×40 mm,B炸药所能承受的最大应力由1543 MPa降至1125 MPa,其点火阈值具有明显的尺寸效应,这可能是由于药柱内部应变值与端面边缘最大应变区应变值差异逐渐减小,使得"热点"形成的几率和数量增加.

简谐势阱中弱相互作用玻色气体的临界温度及基态粒子占据率

应用局域密度近似法 (LDA)对简谐势阱约束下的非理想玻色气体发生玻色 爱因斯坦凝聚 (BEC)时的临界温度作出计算 ,进而讨论了弱相互作用对临界温度及基态粒子占据率的影响 .

水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用模型及应用

为了研究温度对水饱和边坡夹层力学参数的影响,将水饱和边坡夹层视为固-液两相的线弹性体,建立了水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用的力学模型,并推导了其耦合控制方程;采用物理相似模拟的方法,建立了与边坡原型相似的试验模型,研究温度引起的边坡夹层力学参数的变化特征;通过比较分析理论计算结果与模型试验结果,验证了所建立的耦合力学模型的适用性。研究结果表明:孔隙水压力系数和热压力系数是引起水饱和边坡夹层孔隙水压力增加的关键控制因素;孔隙水压力系数取决于孔隙排水压缩特性和固相介质压缩特性,这两者差值越大,孔隙水压力系数越大;孔隙水热膨胀系数和孔隙体积热膨胀系数是影响热压力系数的主要因素,这两者差值越大,热压力系数也越大;边坡夹层孔隙水压力随温度升高呈现出先缓慢增加而后急剧增加的变化特征,而黏聚力和抗剪强度随温度升高而缓慢降低,且孔隙水压力的理论计算结果与试验测试结果吻合良好。因此,水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用的力学模型能较好地反映孔隙水压力在加热升温过程中的变化特征,为科学地预测和控制类似边坡工程的稳定性提供了参考。

水-热耦合作用下的煤中瓦斯解吸规律试验研究

以贵州低渗、较难抽采突出煤层为研究对象,借助HCA高压容量法瓦斯吸附装置,开展了不同温度及含水率条件的瓦斯解吸试验。研究表明:温度与煤中瓦斯解吸量呈正相关关系,含水率与煤中瓦斯解吸量呈负相关关系,温度和含水率对煤中瓦斯解吸影响最剧烈时段均集中于前30 min;利用改进的巴雷尔式推导了水-热耦合作用下煤中瓦斯解吸量量化关系式;理论分析了4个不同耦合区域对煤中瓦斯解吸量的影响。

s-f交换作用和s-s电子交换作用对热导率和热电势的影响

考虑4f壳层未填满的稀土金属的s-f交换作用,利用Feynman图方法.讨论了传统的电子-声子耦合s-f 交换作用和电子交换作用的影响,并定量估计了s-f交换作用与电子-电子交换作用对热导率和热电势的影响.

宁夏衬砌渠道渠基冻胀率水热响应试验研究

衬砌渠道周围的水分与温度场分布存在明显差异,此范围内渠基土在水热两场耦合作用下冻胀有明显不同。基于这种差异,开展渠基土在不同水分、温度条件下冻胀率试验研究。结果表明:在不同温度条件下,土体冻胀率随温度的变化过程可分为2个阶段,当温度从0℃降至-5℃左右时,在此阶段产生的冻胀率约占整个冻胀过程的50%~80%,冻胀率与温度线性关系明显。随着温度继续降低,2者非线性关系明显。在无补水情况下,相同温度条件下的土体,初始含水率越大,所产生的冻胀率越大;初始含水率25%和35%的土体产生的冻胀率均为初始含水率15%土体的1倍到2倍以上。当土体在冻胀过程中有水分补充时,其冻胀率与水分变化线性关系明显,初始含水率越大的土体产生的冻胀率增量越大,初始含水率25%、35%的土体冻胀率增量均为15%土体的2倍以上。提出的水热耦合条件与渠基土冻胀率的多元非线性关系与试验数据吻合较好。建立数值模拟模型,对衬砌渠道不同位置处冻胀作用分布与变形进行计算与分析,结果表明:温度越低、水分越大,衬砌渠道所受到的切向冻胀力与法向冻胀力越大。水热变化差异越大时,土体冻胀导致的衬砌渠道冻胀变形越显著。

水肥耦合对垄作沟灌小麦-玉米土壤水氮分布及产量的影响

水、氮含量不仅影响作物水肥利用效率、品质和产量,而且过量灌水和施肥会导致农业面源污染。垄作沟灌作为一种新型节水节肥的种植方式,亟需为其高产提供合理的水肥使用制度。因此,本研究主要针对冬小麦-夏玉米连作情况开展不同水肥处理条件下土壤水、氮分布及产量试验分析,试验结合当地农民施肥量习惯制定3个施氮水平(120kg·hm^(-2)、220kg·hm^(-2)和320kg·hm^(-2))并设置3个灌水方案(水分下限为60%θ_(f)、70%θ_(f)、80%θ_(f),θ_(f)为土壤田间持水率),建立2个影响因素9种处理的水肥处理方案,其中小麦、玉米种子分别选用“济麦22”和“DHA757”。试验结果表明:随施氮量水平的增加,能明显提升小麦-玉米0~120cm土层中硝态氮、铵态氮含量,其中0~60cm土层中硝态氮和0~20cm铵态氮含量提升较其他土层提升明显,而对小麦-玉米各生育期0~60cm含水率具有一定程度上的制约作用;水分控制下限的变动对小麦-玉米生长周期内的水分和氮素分布有显著影响,随土壤水分控制下限提高生育期内0~120cm土层含水率均得到一定程度上的提高,其中分布影响主要集中在0~60cm土层;随水分控制下限的增加,小麦-玉米生育期内的灌水次数都增加了几次,但小麦-玉米全生育期内均未发生严重的硝态氮深层渗漏现象。经过一轮小麦-玉米轮作试验表明,在水肥互向作用的影响下,水分控制下限80%θ_(f)和施氮量220kg·hm^(-2)小麦、玉米产量最佳,分别为7328.79kg·hm^(-2)、12723.243kg·hm^(-2)。

基于热-结构耦合作用的PHC管桩养护过程开裂原因分析

利用Abaqus有限元分析软件,采用热-结构耦合分析的方法,对PHC管桩不合理降温过程进行模拟,得到降温过程PHC管桩温度场分布规律,定量的获得PHC管桩表面温度应力出现最大值的时间、应力大小及方向,分析了导致压蒸PHC管桩常出现温度裂缝的原因,对提高PHC管桩质量具有实际参考价值。

Ⅰ-Ⅱ型耦合能量释放率的影响因素分析

针对混凝土结构断裂和损伤交织发展的耦合过程,结合常见的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂,根据损伤能量释放率Y,推导出Ⅰ-Ⅱ型耦合能量释放率K^(D)Ⅰ-Ⅱ,分析混凝土损伤和断裂的耦合作用。其中,耦合型能量释放率K^(D)_(Ⅰ-Ⅱ)ini作为混凝土结构起裂时的固有特性,通过研究不同缝高比、混凝土强度下试件起裂时的K^(D)_(Ⅰ-Ⅱ)ini值,分析缝高比和混凝土强度作为影响因素对K^(D)_(Ⅰ-Ⅱ)ini值的影响,判断起裂时所需要的耦合作用大小。在实际工程应用中,可通过限制缝高比和混凝土强度,控制构件的起裂。

温度和含水率对冻结模拟月壤力学性能的影响

为了研究温度和含水率对模拟月壤无侧限抗压强度的影响,采用南京市六合区玄武岩作为模拟月壤材料,开展温度为-5℃、-10℃、-15℃及含水率为2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的无侧限抗压强度试验。结果表明,应力-应变曲线均表现为应变软化的特性;无限侧抗压强度随温度的降低而增大,随含水率的增大而增大;当温度为-10℃时,含水率为2.5%,呈脆性剪切破坏特征;含水率在5.0%~10.0%之间,呈现臌胀破坏特征;当含水率一定时,温度越低臌胀越明显。