骨架颗粒组成对散粒土管涌规律影响的试验研究

利用改进的渗透装置试验研究了细颗粒(0.075~1 mm)含量相同时骨架颗粒组成含量不同对散粒土的管涌发生临界条件以及颗粒侵蚀流失规律的影响,结果表明:不同颗粒级配的试样在管涌发生前,水力梯度与渗流速度呈线性关系,基本符合达西定律;骨架颗粒1~2、2~3、3~5 mm 3个粒径段对管涌发展起到了阻碍作用,其中1~2 mm粒径段颗粒对管涌孔隙的堵塞作用强于另外两个粒径段颗粒;对于不同级配的骨架颗粒,其不均匀系数越大,试样的下限临界水力梯度值就越大,细颗粒越不易起动,发生管涌的时间越晚,而不同级配的骨架颗粒对试样的上限临界水力梯度影响较小。

基于AI图像分析的铸造原砂粒度粒形检测法

铸造原砂的粒形和粒度分布是原砂生产和使用过程中的重要衡量指标。针对筛分法存在的测量效率和测量误差问题,本文提出一种基于人工智能(Artificial Intelligence:AI)图像分析的铸造原砂粒度粒形测试方法,即采用工业相机采集原砂图像,通过AI图像处理技术对图像进行实例分割,然后对图像进行特征提取,统计出原砂的粒度分布和粒形分布。研究结果表明:基于AI技术的BlendMask实例分割模型能有效地分离粘连砂粒;采用圆形度、形状因子和方形度三个特征参数对原砂粒形进行K-means聚类,能够准确分析砂粒的粒形特征;采用等效椭圆法、面积占比等效质量占比法,可准确测得烘焙砂、烘干砂和宝珠砂三种铸造原砂的粒度分布,满足行业精度要求。

基于粒径谱仪的大气PM_(10)源解析方法研究与评估

本文尝试利用粒径分布数据建立一种新的大气颗粒物来源解析方法,为城市大气颗粒物解析和治理提供新思路。于2023年春季,利用大气颗粒物粒径监测仪对保定市、南阳市和鄂州市0.2、0.3、0.4、0.5、1.0、2.5、4、7和10μm共9个粒径段的颗粒物进行连续观测和来源解析,并通过沙尘过程和降雨过程对城市的粒径分布变化和解析结果进行分析和评估。结果表明:①观测期间保定市、南阳市和鄂州市总粒子数浓度平均值分别为851、755和782 cm^(−3),非沙尘期间分别为922、765和811 cm^(−3),与观测期间相比,非沙尘期间3个城市总粒子数浓度平均值均有所上升。②解析结果显示,非沙尘期间3个城市PM_(10)的首要贡献源均为扬尘源,其次依次为二次源、机动车源、固定燃烧源、工艺过程源和其他源。③在一次沙尘过程中,与沙尘前相比,3个城市在沙尘中各粒径段浓度变化均随粒径增长呈先降低再逐渐升高的特征,期间3个城市的扬尘源贡献率均显著增大。④保定市在一次降雨过程中,除PM_(2.5~4)外的其他粒径段整体表现为粒径越大浓度降幅越大的特征,其中PM_(2.5~4)可能受到湿沉降和颗粒物吸湿增长的双重影响降幅相对较小;降雨过程中扬尘源、固定燃烧源和机动车源贡献率均有所降低,其中扬尘源贡献率降幅最大。研究显示,建立的大气颗粒物粒径解析模型可以得到比较合理的PM_(10)源解析结果,有望应用于各地区大气污染治理工作中。

沙粒粒径分布对高尔夫球在沙坑中球位的影响

【目的】探索沙坑沙粒粒径特征对沙坑中高尔夫球位的影响。【方法】选取兰州市高尔夫球场常用的3种沙坑沙进行粒径分布分析,确定粒径大小、级配指数、不均匀系数、曲率系数、静止角和沙面硬度;采用模拟高尔夫球坠入沙坑的方法,以不同沙与粒径组分组合为处理,研究沙坑中球坑的大小和深度,推导不同沙粒组成对高尔夫球球位的影响以及可获得较为理想球位的沙坑沙应具备的粒径特征。【结果】选取的3种沙坑沙中,河沙质地较粗、粒径分布连续广泛且均匀、级配好、硬度大、稳定性强。从1 m高度模拟坠球,河沙球坑内径和深度显著小于土沙和山沙(P<0.05),不易产生“荷包蛋”球位。另外,通过对中粗粒径(0.25~20)mm组分和不同单一粒径组分进行1 m高度模拟坠球发现,0.25~2 mm粒径的河沙不容易产生埋嵌的“荷包蛋”球位。【结论】质地较粗、粒径分布广且均匀、级配好、细小沙粒少且粒径最佳在0.25~2 mm范围的沙能更好地形成较为理想的球位;粒径分布窄、级配差、中位粒径<0.5 mm的沙极容易形成“荷包蛋”球位。

紫砂泥料粒径分布对紫砂制品性能的影响与评价

本文研究阳泉平定紫砂泥料的粒径分布对其性能的影响。采用激光粒度仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对紫砂泥料样品的粒度分布、物相组成、显微形貌进行分析表征,同时测试其收缩率、体积密度、显气孔率及吸水率等使用性能。结果表明:阳泉紫砂主要由云母、石英及高岭土组成,其中Fe_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)的含量较高。不同粒径分布对紫砂收缩率影响较大,且显微形貌表现各有不同。实验配方中粒径分布为40~60目占比30%、60~80目占比20%、80目以下占比50%时,其各项性能最佳。

基于光干涉法的砂颗粒表面粗糙度量化表征

研究表明表面粗糙度对颗粒材料排列、剪切和压缩特性都有一定影响,而目前对颗粒表面粗糙度量化描述的研究仍较缺乏。本文以商用玻璃珠(GB)和莱顿巴泽德砂(LBS)这两种不同材料为研究对象,采用光学干涉法获取颗粒表面结构,使用平均粗糙度S_(a)和均方根粗糙度S_(q)两个参数描述颗粒表面粗糙度,系统研究了取样尺寸和颗粒尺寸对粗糙度量化的影响规律。结果表明,在半对数坐标中,GB颗粒表面粗糙度均随取样尺寸增加呈近似线性增长,颗粒尺寸越小,增长速率越大;粒径较小LBS颗粒表面粗糙度与取样尺寸的关系和玻璃珠相似,而较大粒径LBS颗粒表面粗糙度先随取样尺寸增加而迅速增大,之后增长速率明显降低。同时,通过统计分析发现,较大粒径LBS颗粒表面粗糙度较低,其粒间表面粗糙度差异程度也较低,韦伯函数可以有效描述不同粒径LBS颗粒表面粗糙度的分布。

微灌砂石过滤器滤层泥沙的沉积与迁移特征

为探明泥沙颗粒在砂石过滤器滤层中沉积与迁移的规律,选用3种粒径(>0.90~1.25、>1.25~1.60、>1.60~2.00 mm)的石英砂作为滤料,通过滤柱模型开展0.4‰的浑水过滤试验,分析滤层沉积与迁移的泥沙质量、泥沙粒度分布以及过滤时的水力性能。结果表明:过滤过程3种滤柱泥沙截留率分别为97.07%、94.53%、90.50%,滤后水均满足微灌水质要求,但构成砂滤柱的滤料粒径越大,泥沙在滤层中分布越均匀。各砂滤层截留泥沙的粒径分布宽度自上向下分别为1.86、3.37、4.12、4.21,随滤层深度增加,截留泥沙颗粒粒径减小;在>0.90~2.00 mm范围内,随滤料粒径增大,更多的细颗粒泥沙可以随水流排出过滤器,但中砂与粗砂全部截留在滤层中。综上,3种砂滤柱过滤效率的差异主要体现在小粒径泥沙截留量上,而在满足微灌水质标准的情况下,该部分小颗粒泥沙并不会使灌水器流道产生物理堵塞。同时,根据流速与压强分析得,大粒径的砂滤柱不仅流速稳定,压强升高较慢,而且纳污能力强。因此,在滤后水满足微灌水质的情况下,应当优先采用大粒径滤料,这样不仅可以提升过滤效率,而且节能省材。研究结果对砂石过滤器滤料粒径及滤层高度的优化具有重要意义。

颗粒形状对钙质砂最终级配影响的试验研究

为探究颗粒形状对大剪切应变条件下钙质砂最终级配的影响,采用环剪仪和Morphologi G3对取自我国南海的钙质砂进行了一系列环剪试验和颗粒形状分析。试验结果表明:钙质砂在剪应力作用下发生颗粒破碎导致其级配变化,当环剪的剪应变达到50 000%时,钙质砂级配趋于稳定;级配稳定的钙质砂试样被替换成未发生过破碎的相同级配钙质砂试样后,由于替换前后颗粒的形状不同,导致试样在剪应力作用下继续发生颗粒破碎,试样重新稳定时颗粒级配分形维数相较于原稳定状态时的分形维数有一定程度的增加。

微灌系统泵前无压网式过滤器过滤效率研究

泵前无压过滤器可以有效解决传统泵后过滤器能耗高、压损大等问题,为更加准确和全面评价其过滤效果,以新疆地区常用的泵前网式过滤器为研究对象,分别在实验室和工程现场开展观测试验,并提出有效过滤效率概念,对过滤效率进行了计算。结果表明:过滤前含沙量越大,全沙平均过滤效率就会越大,但某一时刻全沙过滤效率并不一定随着过滤前含沙量的增大而变大,反映出过滤效率除了与泥沙含量有关外,还与滤网孔径大小、泥沙粒径大小和粒组组成等有很大关系;过滤前后细沙的粒组变化不明显,而粗沙变化明显,说明滤网主要对粒径大于网孔直径(本文为0.180 mm)的泥沙过滤有效;根据提出的有效过滤效率概念,计算得到粗沙和细沙平均有效过滤效率分别为95.5%和98.1%;随着粒组直径的增大,粒组的有效过滤效率也逐渐增大,说明同一种滤网在相同条件下对较大粒组的过滤效率要明显大于较小粒组,这充分证明了本文提出的有效过滤效率的合理性。研究结果可补充网式过滤器现有规范中缺乏过滤效率计算方法的不足,为更加准确和全面地评价过滤器的过滤效果提供计算依据。

石英砂支撑剂破碎率影响因素探讨

水力压裂是油气田增产、增注的有效措施,其效果与支撑剂性能密切相关,而支撑剂的破碎率是重要性能指标之一。石英砂支撑剂作为支撑剂的一个重要分支,其破碎率受产地、粒径、实验条件等因素影响。选取6个代表性产地、不同粒径段的石英砂支撑剂,按照行业推荐标准SY/T 5108—2014的方法进行实验,从粒径级配、不同矿化度液体浸泡等方面进行破碎率的影响因素研究。实验结果表明,石英砂支撑剂破碎率受产地影响较大;支撑剂的粒径组成对支撑剂破碎率亦有较大影响,规格范围内细粒径颗粒越少,支撑剂破碎率越低;不同液体浸泡对破碎率影响明显,矿化水浸泡后支撑剂的破碎率明显降低。因此,对石英砂支撑剂强度要求比较苛刻的储层,可选用质量较好产地的石英砂支撑剂,以提高其裂缝中的充填性能,增加裂缝导流能力。生产过程中可通过改变粒径分布使破碎率达到合格。同时,也可以采用矿化水浸泡、清水洗涤的方式降低石英砂支撑剂破碎率。

饱和砂土中地下水对标准贯入试验击数影响分析研究

南昌赣江(南支)与抚河(故道)入湖河流尾闾段河道之间的湖积冲积平原,地形平坦开阔,区域内预制管桩施工普遍采用锤击沉桩。在桩基施工过程中,出现大范围贯入度已达到控制贯入度或锤击总数过大而沉桩还远不到位的现象,经分析,是地下水压力影响造成了砂层标贯试验(SPT)击数偏低,依据SPT击数选取桩的极限侧阻力标准值q_(sik)和极限端阻力标准值q_(pk)偏小,导致计算的单桩承载力数值偏低,设计桩长偏于保守造成的。通过对研究区和地下水漏斗区两个区域内砂土的SPT击数进行对比分析,得出地下水对各类砂土密实度的影响程度,建立了不同深度段各类砂土天然和饱和两种状态下SPT击数的经验关系式。同时还得到两点认识:地下水对细颗粒砂土SPT击数的影响明显高于粗颗粒砂土;地下水对浅部砂土的SPT击数影响较大,随着砂土埋深增大影响逐渐减小,研究区域内影响的临界深度大约在地表以下15m。

级配特性对砂土渗透系数影响试验研究

为深入分析级配特性对砂土渗透性的影响规律,采用常水头试验方法,研究了砂土不均匀系数、曲率系数、平均粒径和孔隙比对渗透系数的影响.采用正交试验方法对各影响因素进行了显著性分析,通过控制变量法进一步研究了各因素与渗透系数的关系.研究结果表明:渗透系数随曲率系数增大而增大,随不均匀系数的增大而减小,当不均匀系数增大到一定值(如本文中不均匀系数为11)时,渗透系数趋于稳定;渗透系数与平均粒径的变化关系接近线性正相关,在平均粒径不断增大的情况下,其渗透系数的变化幅度可达2个数量级.

科尔沁沙地不同下垫面风沙流结构与变异特征

对流动、半流动、半固定和固定沙地 4种不同下垫面 0～ 2 0 cm气流层的风沙流结构与变异特征研究表明 :(1 )不同退化沙地在总输沙量及各层输沙量上存在明显的差异 ,在 5月 1 5日的测定中 ,流动沙地的总输沙量是 83 .1g/ cm2 .h,分别是半流动、半固定和固定沙地的 2 .1倍、9.2倍和 33 .9倍 ;而在 5月 1 5日的测定中 ,流动沙地的总输沙量 1 0 5.7g/ cm2 .h,分别是半流动、半固定和固定沙地的 5.6倍、1 4.1倍和 75.6倍。(2 )总输沙量的 60以上分布在 1 0cm的高度内 ,随高度的增加 ,输沙量呈负指数函数下降。(3)风蚀物中粗粒 (粒径 1 .0～ 0 .5mm )与极细颗粒 (粒径0 .1～ 0 .0 5mm)和粉、粘粒 (<0 .0 5mm)的含量均很低 ,而细颗粒 (粒径 0 .2 5～ 0 .1 mm)的含量很高 ,占风蚀物的73 %～ 91 %,说明近地表层沙粒的运动以跃移为主。随高度的增加 ,风蚀物中中颗粒 (粒径 0 .5～ 0 .2 5mm)的含量下降 ,而极细颗粒和粉、粘粒含量增加 ,但其增幅因下垫面不同而异。(4) 0～ 2 0 cm总输沙量及各层输沙量与植被盖度呈显著负相关 ,与植株高度。

石英砂砾破碎过程中粒径分布的分形行为研究

荷载作用下粒状土的颗粒破碎改变土的粒径分布,从而影响其力学特性。试验证据显示随着颗粒破碎的增加,任何初始分布的土粒都将趋向一种自相似的分形分布。为了揭示土的粒径分布的分形转变机制,利用侧限压缩试验研究高压应力下石英砂砾的粒径分布演化规律和颗粒破碎特性,基于分形模型和粒径分布实测数据研究破碎过程中粒径分布的分形行为。研究发现:颗粒破碎增长导致粒状土趋向分形分布的过程与颗粒破碎量密切相关,并可以通过增大的分形维数来描述。尽管石英砂砾的初始分布和粒径有所不同,分形维数大于2.2的粒径分布实测数据均展示了较为严格的自相似性,因而该数值可作为分形分布的分形维数下限值。研究还发现:相同破碎状态下Hardin相对破碎率小于Einav相对破碎率,但二者对应力和体应变的响应规律是一致的。颗粒破碎发展至粒径分布成为分形分布时,体应变与相对破碎率的比值将保持恒定,并且受初始分布的均匀性和颗粒大小的影响很小。这一特点可用于分形分布的识别,并意味着试验中如果粒径分布是分形的,则无须为了粒径分析而终止试验,只需测量到体应变就可估计相对破碎率。

微灌条件下三种过滤器过滤效果试验研究

为了探索砂石、筛网和叠片过滤器对黄河泥沙的过滤效果及其差异性,在不同过滤流量下进行了室内模型试验,并对比分析了过滤后水浊度、颗粒质量浓度、水头损失、瞬时流量等指标。结果表明,砂石过滤器过滤后水浊度和颗粒质量浓度低于筛网和叠片过滤器,且砂石过滤器过滤后水的水浊度和颗粒质量浓度变化曲线较为稳定,筛网和叠片过滤器的浊度滤除比率和颗粒质量浓度滤除比率均低于砂石过滤器。砂石过滤器截留的泥沙粒径分布均匀,而筛网和叠片过滤器截留能力体现在大粒径,因而砂石过滤器更能充分实现过滤功能。砂石过滤器水头损失随时间呈现递增趋势,而筛网和叠片过滤器变化幅度不大,分析认为后者未能充分截留泥沙,判定水头损失小不代表过滤效果好。综合可知,砂石过滤器过滤黄河泥沙效果优于筛网和叠片过滤器。

2002年兰州市春季大气气溶胶特征分析

利用2002年兰州地区春季背景大气、沙尘天气状况下大气气溶胶的实测资料,得到了不同天气状况下大气气溶胶(TSP)的质量浓度和飘尘(PM10)的粒径分布,着重分析了不同天气状况下大气气溶胶的分布规律及其物理特征．研究发现:TSP中细粒子质量浓度沙尘暴期间比非沙尘暴期间相对减少;背最大气条件下,飘尘对人体健康影响比较严重．

小麦粉激光粒度测试探析

采用激光粒度仪测试小麦粉粒度，探讨不同小麦粉的粒度分布规律．测试结果表明：激光粒度测试曲线能够较精确地反映出不同小麦粉的粒度分布特征．不同硬度小麦采用不同研磨强度磨制的小麦粉粒度差异较大，尤其是细小粉粒的分布很不均衡．小麦粉样品的等效粒径微分分布曲线均在10～40μm区间出现一个峰，其峰值高度随着研磨小麦硬度的增大而减小．

考虑颗粒破碎效应的粒状材料本构研究:进展及发展

颗粒破碎会引起材料的压缩性变大及强度软化,因此颗粒破碎对粒状材料力学特性影响的研究非常重要。首先从试验研究方面着手,总结了颗粒破碎的描述方法、不同加载条件下(一维及等向压缩、三轴剪切、扭剪及单剪)应力应变的颗粒破碎效应;接着总结了考虑颗粒破碎效应的粒状材料力学本构模拟方法,即一维及等向压缩模型、三维剪切模型及基于离散元法的微观土力学模型。最后,通过大量试验结果分析并结合笔者近年来的研究成果,指出可破碎颗粒材料在应力应变过程中的颗粒级配变化可由修正相对破碎指数来表示,可通过塑性功来确定,且塑性功确定法的优越性还体现在循环加载下的累积破碎评价;然后再通过修正相对破碎指数,来确定临界状态线的位置,进而可通过当前状态与临界状态线的相对位置来评价颗粒破碎对颗粒材料力学特性的影响。所提出的以修正相对破碎指数为关键变量的本构方程可直接应用于考虑颗粒破碎效应的粒状材料静动力本构模型的开发。

乌兰布和沙漠不同下垫面风沙流结构与变异特征

对乌兰布和沙漠流动、半固定、固定沙丘3种不同下垫面0—40cm气流层内的风沙流结构的研究表明:(1)0—40cm高度层,输沙量随风速的增加而增加;在不同的风速下,流动沙丘的总输沙量大于半固定沙丘,半固定沙丘的输沙量大于固定沙丘,且呈指数函数关系。(2)在同一风速下,0—40cm高度层,三种不同下垫面的相对输沙量随高度的增加呈幂函数递减趋势。(3)随高度的增加,中沙粒基本呈递减趋势,细沙粒呈现递增趋势,但增幅因下垫面的不同而异。(4)三种不同下垫面近地表0—10cm层风沙流结构特征数S值均小于3.8,而特征值λ均大于1,表明三种下垫面均处于风蚀或搬运状态。

我国污水处理厂污泥含砂特征及成因调研

对我国南方某市7座污水处理厂脱水污泥固体组成进行调研,并从污水处理厂进水水质、砂的粒度分布、沉砂池效率及二级处理有机负荷角度进行污泥泥质成因分析。调研结果表明,该市污水处理厂污泥有机质含量整体较低,砂含量偏高,并随季节有一定规律变化。污水处理厂进水含砂量高、砂的粒度小,沉砂池效率低,二级处理污泥有机负荷低是污泥有机质含量低、含砂量高的主要原因。