地裂缝破裂扩展的大型物理模拟试验研究

通过大型物理模拟试验,研究了具有正断层性质的隐伏地裂缝破裂扩展时,下伏断层位错引起上覆土体中的应力场和位移场等的变化规律,以及隐伏地裂缝向上破裂扩展模式和平、剖面结构特征,并对裂缝的破裂过程进行了分析;将模拟试验结果与西安地裂缝的破裂扩展模式及建筑物的破坏模式进行对比分析发现,模拟试验结果与西安地裂缝剖面结构不一致,但与地裂缝带上建筑物的破裂形式相一致,这证明了西安地裂缝的形成年代较为久远,是一种早就存在的接近地表的构造破裂面,过量开采地下水则使其重新开启而形成地表裂缝.大型物理模拟试验取得的重要成果对于揭示西安地裂缝的成因机理具有重要的指导意义.

滑坡堆积体降雨入渗过程物理模拟试验研究

降雨强度对滑坡坡面降雨入渗过程有显著影响,进而对滑坡变形稳定起着重要作用,孔隙水压力变化是降雨入渗诱发滑坡失稳的重要因素。为进一步探明降雨入渗过程与堆积体滑坡变形失稳破坏模式之间的内在关系,基于人工模拟降雨室内大型滑坡模型试验,研究了不同降雨强度下滑坡堆积体孔隙水压力变化与土压力的响应规律与变形破坏模式,揭示了降雨诱发滑坡变形破坏机理。结果表明:降雨入渗引起滑坡堆积体内孔隙水压力和土压力增加,且随着降雨强度的增大,滑坡体内孔隙水压力和土压力增长速率随之增大。堆积体滑坡变形破坏与孔隙水压力变化密切相关,滑坡堆积体内孔隙水压力随降雨历时的增加不断变大,进而基质吸力不断减小;滑坡体破坏区上侧会产生拉裂缝,下侧由于挤压作用出现土体隆胀,坡脚处会出现局部流土等现象。降雨强度大小与堆积体滑坡变形破坏模式密切相关,雨强大小为0.44 mm/min时,形成多级后退式滑坡变形破坏;雨强为0.57 mm/min时,滑坡体沿最危险剪切面发生大范围滑动破坏,并最终形成塑性流动。

中国泥石流起动物理模拟试验研究进展

为进一步提高泥石流起动物理模拟试验的科学性,完善试验体系,采用资料收集与分析方法,总结了近年来中国泥石流起动物理模拟试验开展的现状,从水流冲刷与泥石流起动试验以及人工降雨与泥石流起动试验两个方面论述了中国泥石流起动试验取得的主要进展和理论成果。在国内外泥石流起动物理模拟试验对照基础上,提出中国泥石流起动物理模拟试验研究的建议:提高水流浓度、降雨雨型与土体特征的相似率;加强降雨或水流作用下土体物理力学特征变化与泥石流起动响应研究;推动降雨与汇流共同作用下泥石流起动综合性物理模拟试验的开展。

深厚表土层中冻结壁物理模拟试验研究进展

针对冻结法凿井工程面临的表土层厚度不断增加,而现有冻结壁的设计理论滞后于工程实践的问题,由于冻结壁是属于水、温度、应力、位移多场耦合的非线性问题,且冻结法凿井工程本身特殊力学行为(有压冻结-开挖卸载-支护加载),理论和数值模拟研究进展不能满足工程要求的现状.依据相似理论的物理模拟试验研究是目前条件最可能获得相对准确规律的研究手段,综述了国内外关于深厚表土层中冻结壁物理模拟试验的研究历史、现状以及存在的问题等,同时提出需要在以后研究中需要重点关注的问题.

西南某电站岸坡深裂缝形成机制的物理模拟试验

对于岸坡裂隙研究 ,已经比较成熟 ,而对于岸坡正常卸荷带以内发育的深大裂缝 ,至今仍未有较为成熟的结论。在西南某电站工程坝址区岸坡中 ,发育着大量的深大裂缝 ,直接危及到工程布置与安全。本文在详实的野外工作基础上 ,对其形成机制进行了室内模拟试验 ,得出了较为可信的结论 ,同时为验证野外初步判断给出了有力的证据。

水平裂缝蒸汽辅助重力泄油物理模拟试验研究

通过自行研制的三维高压模型本体 ,利用原有蒸汽驱三维物理模拟试验系统 ,进行了超稠油油藏的水平裂缝蒸汽辅助重力泄油 (FSAGD)室内物理模拟试验。试验表明 ,FSAGD具有和水平井蒸汽重力泄油 (SAGD)相类似的渗流及传热机理。与常规蒸汽驱和SAGD相比 ,FSAGD可以明显提高蒸汽波及系数和最终采收率。根据试验结果可将FSAGD过程分为 3个阶段 :预热阶段、稳定泄油阶段和降压开采阶段。为实现稳定泄油 ,应保证一定的注汽速度和较高的注汽干度。对射孔、蒸汽附加氮气、储层纵向非均质性等因素对FSAGD开采效果的影响进行了模拟试验。结果表明 ,生产井适当补孔和蒸汽附加氮气均有助于提高采油速度和累积油汽比 ,但不能提高原油最终采收率 ;

隧道工程物理模拟试验技术现状与趋势分析

为研究解决隧道工程中物理模拟试验系统应用及建设中的技术难题,通过归纳与分类,对当前隧道工程物理模拟试验系统中的关键技术进行对比分析,并系统阐述目前存在的问题及未来发展趋势。最后,提出以模型体积大小为依据的试验系统分类方法。通过分析总结得出:1)中小型试验系统由于研制费用较低、模型制作速度快、加载操控较精确、变形测量较精细以及利用率较高和经济效益突出,可作为隧道物理模拟试验系统建设的一个重要比选方案;2)结合数字照相量测与3D打印的透明岩土试验技术有望成为未来隧道物理模拟试验技术发展的一个新方向。

微型涡喷发动机数字控制实时半物理模拟试验系统

本文以某微型涡喷发动机为工作对象 ,采用 80 98单片机作数字控制器 ,计算机当作模型发动机 ,具体介绍了数控半物理模拟试验系统概述、发动机数学模型建立、系统硬件总体设计、自适应模型跟随控制器及其软件设计 ;在此基础上建立了发动机数控实时半物理模拟试验系统并进行试验 ,结果证明 :所设计的系统能实时地反映控制系统作用下的真实试车过程。

胜利油田沾3块内源微生物驱物理模拟试验研究

物理模拟试验是内源微生物驱现场试验的重要组成部分。试验采用单管填砂模型,模拟胜利油田沾3块油藏条件(油藏温度60℃、压力10MPa、渗透率900×10-3μm2和矿化度8055mg/L),利用筛选出的激活剂配方,开展了不同激活剂注入量、注入方式和空气配注量下的物理模拟驱油试验。通过对产出液中的微生物群落结构和代谢产物低分子有机酸与表面张力的检测,以及对内源微生物提高采收率情况的考量,发现激活后沾3块内源微生物细菌总数大于1.1×107个/ml,有害菌SRB(硫酸盐还原菌)得到有效抑制;代谢产物低分子有机酸产生量明显增加,表面张力值大幅度下降,内源微生物驱提高采收率幅度大于6.7%,试验结果为沾3块内源微生物驱油现场试验提供了可靠的依据。

强夯加固煤矸石地基物理模拟试验研究

通过强夯加固煤矸石地基物理模型试验,研究了强夯冲击荷载作用下不同夯击能煤矸石地基的密实度、弹性模量、粘聚力、承载力等的变化规律。确定了一定夯击能作用下的煤矸石地基的承载能力,可为强夯现场施工参数确定提供参考。

页岩水平井多级分段压裂物理模拟试验

为明确地应力差、排量以及压裂级数对页岩水平井分段压裂裂缝扩展的影响规律,基于真三轴水力压裂试验系统,以露头页岩试样(300 mm×300 mm×300 mm)为研究对象,结合分段压裂裂缝诱导应力检测和水力压裂试验后试件裂缝三维形态结构新方法,在最大水平应力>垂直应力>最小水平应力条件下,开展页岩露头水平井多级压裂试验研究,探究地应力差、泵注排量和压裂级数对页岩水平井分段多级压裂裂缝扩展的影响规律.研究表明:由于上覆应力低于最大水平主应力,且水平应力差(数值等于最大水平应力减去最小水平应力)不变,上覆应力的减小易导致层理缝的开启;水平应力差越大,产生的横切井筒水力裂缝扩展距离越远;小排量下净压力低,压裂液易滤失,不易产生深穿透的主裂缝;压裂级数少的缝间干扰弱,能够开启相应级数的水力裂缝;地应力状态影响着层理缝及岩样的压实,上覆应力低时,压裂液易渗入层理缝,诱导应力值较小,且较为波动.结合泵注压力曲线和诱导应力曲线能更准确地了解水力压裂裂缝扩展的过程,推进对水平井多级分段压裂裂缝扩展规律的深入研究.

润扬大桥南锚碇基坑排桩冻结法的物理模拟试验研究

文章采用物理模拟的方法来研究冻胀力。根据相似理论的基本原理,建立了大型室内模拟试验系统,探明冻结壁温度场分布规律、冻结壁扩展规律、多种工况下排桩承受的水平冻胀力状况、卸压孔对水平冻胀力的释放效果、排桩应力、各道腰梁的水平位移、支撑内力和基坑开挖过程的稳定性等,为验证数值计算结果,对动态设计及信息化施工提供了必要的技术参数和科学依据。

液化石油气吞吐开采稠油物理模拟试验研究

以蒸汽吞吐为主的热力采油技术经过多轮次蒸汽吞吐后,采油效果变差,目前急需寻找相应的接替技术,以便大幅度地提高稠油、超稠油的采出程度。为此,开展了液化石油气(LPG)吞吐开采稠油试验研究。介绍了LPG吞吐开采稠油物理模拟的室内研究,利用宏观物理模拟技术,进行LPG吞吐试验,研究了LPG萃取剂的注入方式、注入压力、注入速度以及焖井时间对LPG吞吐提高辽河油田稠油采收率的影响。研究结果表明,LPG吞吐开采稠油效果显著,为稠油开采技术探索了新的途径。

注CO_2提高普通稠油油藏驱油效率物理模拟试验研究

在开展注CO2提高普通稠油油藏驱油效率的可行性研究过程中,采用物理模拟试验的方法,通过对比模拟岩芯的驱油效率,评价了CO2的不同注入方式,改善不同储层特征的普通稠油油藏驱油效率的影响幅度。试验结果表明:注CO2能够提高普通稠油油藏的驱油效率;不同的CO2注入方式,对改善油藏的驱油效率影响幅度不同;采用CO2与水交替注入的驱替方式,驱油效果最好,同比水驱,能够提高普通稠油油藏的驱油效率10%～15%左右。该项研究可以为现场生产工艺设计提供技术参数。

散体滑坡涌浪形成与传播的物理模拟试验研究

滑坡入水淹没率是影响滑坡涌浪生成和传播的重要因素。采用正交试验开展散体滑坡涌浪室内模拟试验研究,探讨了滑体规模、速度与水深条件对涌浪波形特征的影响。取得如下研究成果:①滑体完全入水激发涌浪,首浪具有较大波幅,波前平缓、波后较陡,且波形关于竖直和水平轴对称,呈“匍匐”态传播;未完全入水滑坡涌浪初始波峰明显,形态尖突,无明显波谷,波形关于竖直轴对称。②建立了基于单宽体积比R和弗劳德数Fr的波形分类方法,将涌浪分为类斯托克斯波、类椭圆余弦波(或类孤立波)和涌波3种波形,界定了基于R-Fr关系的波形边界方程。③构建了基于R参数的最大波幅预测模型,选取4个涌浪案例验证了模型的可靠性。研究结果对探究深水与浅水区滑坡涌浪的预测具有参考意义。

随钻跟管桩竖向承载性能原位试验与室内物理模拟试验对比研究

随钻跟管桩(简称DPC桩)是一种钻孔-沉桩-排土同步进行的无泥浆排放的节能环保型大直径(800~1400 mm)新型非挤土PHC管桩。开展了现场原位试验、理论计算分析及物理模拟试验,对比分析了这种新桩型的承载性能优势、桩侧摩阻力分布特征、荷载传递特性。得到如下结论:(1)原位静载试验中,DPC桩是一种以发挥桩侧摩阻力为主的摩擦端承桩,桩侧摩阻力占比高达67.84%~72.85%,DPC桩的承载性能与注浆效果密切相关,相对于同等条件下的钻孔灌注桩、锤击法管桩,其竖向承载力分别提高了33.42%、23.16%,DPC桩的桩底沉渣厚度较小时,其荷载-位移曲线为缓变形(1号桩),否则为陡降形(2号桩);(2)室内物理模型试验中,各桩型均未嵌岩条件下,DPC桩、钻孔灌注桩、锤击法管桩3种桩型的荷载-位移曲线均为陡降形,DPC桩的承载力相对于钻孔灌注桩提高了18.60%;(3)不同的成桩工艺下桩的摩阻力差距较大,随钻跟管桩的桩侧摩阻力最大,钻孔灌注桩次之,锤击法管桩最小,这与物理试验钻孔灌注桩桩侧模拟泥皮密切相关;所有桩型桩侧摩阻力沿桩身深度分布规律均表现出了两头小中间大的规律;随着荷载增加,桩侧摩阻力逐渐下移,直至桩基破坏;(4)模型试验中随钻跟管桩桩侧摩阻力为6061.65 N,占其极限承载力(8147.62 N)的74.40%,模型试验同样得出随钻跟管桩是一种以发挥桩侧摩阻力为主的摩擦端承桩。

某水电站河谷下切卸荷机理物理模拟试验研究

为研究某水电站河谷下切的卸荷机理,根据相似理论配比相似材料和堆筑模型进行室内物理模拟试验,模拟5次河谷下切,对岩体进行应力分析、位移分析和破坏情况分析。结果表明:卸荷过程中,两岸坡体应力逐渐降低,坡表局部位置出现裂纹以及小范围的垮塌现象,坡体产生了向河谷方向的位移。

航空发动机控制系统半物理模拟试验的应用

半物理模拟试验在发动机控制系统研发中发挥着重要作用,然而鲜有文献对国内外半物理模拟试验的应用情况、技术特征进行总结提炼。结合科研实践和相关文献,分析了航空发动机控制系统开展半物理模拟试验的必要性、控制系统的复杂性和国外标准规范要求开展半物理模拟试验的必须性,介绍了半物理模拟试验的基本组成和原理,回顾了国外半物理模拟试验的开展情况,并对国内半物理模拟试验在科研、批产过程中的应用进行说明。结合工程实践和国外研究成果,总结了半物理模拟试验环境的关键技术,指出了半物理模拟试验技术深化的方向。

桩侧注浆结石体定量表征物理模拟试验

自主研发了1套随钻跟管桩桩侧注浆物理模型试验系统,定量表征了桩侧形成的注浆结石体。得到如下结论:浆液的厚度表现出下部厚上部薄、远离出浆口位置变薄靠近注浆口位置变厚的变化规律,这与浆液的黏滞性及浆液自重造成的压力损失密切相关;以出浆口所在轴线为对称轴,两侧浆液的厚度并不是严格的对称关系,右侧浆液的厚度大于左侧浆液的厚度,这与浆液和土体的非均质性有关;单孔静压注浆时,如果未设置排气孔,则在出浆口对面的一侧空气容易被浆液密封从而导致出浆口对面一侧注浆效果较差,这充分说明了随钻跟管桩桩侧布置出气管的重要性;随着距离出浆口的水平距离越来越远,浆液的厚度也越来越小,且高程越大浆液厚度下降的速度越大;如果模型桩的直径足够大,1个注浆口就很难满足注浆的要求。