饱和珊瑚砂体应变发展模式与预测模型试验研究

珊瑚砂具有较好的排水条件,地震、波浪荷载作用下饱和珊瑚砂产生的排水变形易引起海床和附近结构物的破坏。利用GDS循环三轴仪,针对南沙岛礁饱和珊瑚砂试样进行了一系列循环排水加载试验,以探究细粒含量FC、相对密度D_r及循环应力比CSR对饱和珊瑚砂变形特性的影响。试验结果表明,饱和珊瑚砂的累积体应变ε_(vp)的发展速率和变形程度随FC、CSR的增大而增大,随D_(r)的增大而减小。饱和珊瑚砂ε_(vp)-N关系曲线呈现出循环平稳和循环蠕变两种发展模式。引入潜在破坏系数DP表征FC对ε_(vp)发展模式的影响,建立了DP×CSR-D_(r)框架的饱和珊瑚砂体应变发展模式评价方法。为表征FC及D_(r)对饱和珊瑚砂ε_(vp)-N关系曲线的影响,引入了骨架孔隙比e_(sk)*,发现两种发展模式下ε_(vp-s)与e_(sk)*均存在良好的相关性,遂建立了排水循环加载条件下饱和珊瑚砂的体应变发展模型,可以较好地预测饱和珊瑚砂的累积体应变发展规律。

废弃泥浆制作水泥泡沫轻质土室内试验研究

为处理废弃泥浆,利用水泥协同泥浆制作泥浆水泥泡沫轻质土来修筑高速公路路基。制作了相同重度、不同水固比以及相同水固比、不同重度的泥浆水泥泡沫轻质土试块,测试在标准养护条件下28 d抗压强度,探究泥浆水泥泡沫轻质土水固比、水泥比例与重度对28 d抗压强度的影响。结果表明:泥浆泡沫轻质土的28 d抗压强度与水固比成负相关,与重度和水泥比例成正相关;配制合适的废弃泥浆水泥泡沫轻质土可用于高速公路路基修筑。此外,1 m3泡沫轻质土中,各掺量分别为水泥397 kg、干泥浆193 kg、水383.5 kg、发泡液27.1 kg时,流值为187.3 mm,试块28 d抗压强度可达2.62 MPa,且早期强度较高、水泥用量较少,可作为泥浆水泥泡沫轻质土的推荐配比。

聚合物注入站注聚单耗影响因素分析及节能措施研究

聚合物驱油技术已经成为大庆油田持续稳产的主力技术,其中注聚系统能耗是注入过程中最主要的能耗点,而注聚单耗是衡量耗电量的重要指标。通过分析注聚泵容积效率、不同压力损失、回流比等对注聚单耗的影响,采取注聚泵结构优化、加装变频器等技术措施,并通过加强注聚泵日常维护、控制采暖温度等管理措施,实现了注入体系平稳、连续注入,进一步保证了开发效果,优化注聚泵结构后聚合物注入站注聚单耗由原来的2.36 kWh/m3降为1.44 kWh/m3。达到了降低注聚单耗的目的。

非均等固结条件下饱和软黏土体应变特性试验研究

研究土料的动力特性对土石坝抗震设计具有指导作用。以卢旺达某水电站心墙黏土为工程依托,开展了一系列复杂初始固结条件下循环排水三轴试验,研究了固结比K_(c)、有效围压σ′_(c)和循环加载剪应变幅值γ_(a)对土体累积体应变ε_(vd)的影响。研究结果表明:小应变幅值循环加载条件下,ε_(vd)与γ_(a)线性相关,相同固结条件下ε_(vd)/γ_(a)发展均具有良好的一致性;σ′_(c)与K_(c)对体应变的影响与土体结构性相关,σ′_(c)与K_(c)越大,相同振次下体应变越小。另外,试验结果表明,Martin等提出的体变增量模型能较好地描述本试验中软黏土的体变发展。

SV型直接接触换热器换热过程的数值模拟

为研究SV静态混合器对液-液直接接触沸腾换热过程混合及传热的影响规律,分析了相同高度下SV静态混合器长径比对直接接触沸腾换热过程的影响。搭建了直接接触换热实验平台,验证了数值模拟结果的可行性与准确性。结果表明,实验结果与模拟结果误差在3%以内;与长径比为0.5和2.0的2种混合器相比,长径比为1.0的SV静态混合器压力降最高降低了18 Pa,湍流动能大于0.002 m2/s2,容积换热系数最高提高了9.7%;压力降和容积换热系数随着长径比的减小而增大,存在最佳长径比1.0使湍流动能达到最大值。综上所述,适当减小SV混合元件长径比有利于增强换热,对直接接触换热器结构参数设计具有指导意义。

粗粒料静止侧压力系数及其变形特性试验

土体的静止侧压力系数K_0是其重要的力学参数之一,合理地确定土体的K_0系数对土工结构应力变形的准确计算有重要的理论意义与实用价值。然而,准确测量土体的K_0系数并不容易,对粗颗粒土则更加困难。目前,能研究粗颗粒土K_0的试验仪器极少,对K_0系数的研究成果相应地也很少,而关于粗颗粒土在不同初始孔隙比下K_0系数的变化规律的研究几乎空白。为研究粗颗粒土的静止侧压力系数在不同初始孔隙比下的变化规律,研制了一种新型K_0试验仪。该仪器既能用于测定粗颗粒土的K_0系数,也可用于一般黏土或砂土K_0的测定,且可用于高应力条件下。对某级配粗粒料进行了不同初始孔隙比状态下的K_0压缩试验。试验粗颗粒土的母岩为似斑花岗岩,颗粒粒径范围<20 mm。试样高度为8 cm,直径为10 cm,初始孔隙比为0.3、0.4、0.5、0.6,试验最大竖向压力为3.7 MPa。结果表明:当对试验粗粒料在K_0状态下加载时,侧向应力与竖向应力之间呈现较好的线性关系,K_0为常数。初始孔隙比为0.3、0.4、0.5、0.6时,K_0的范围为0.30~0.45,孔隙比对K_0系数的影响显著;粗粒料的静止侧压力系数随着初始孔隙比的增加而增加,且两者之间近似呈直线关系;不同初始孔隙比条件下,试样的体积应变与平均正应力(或竖向应力)之间可用幂函数拟合;提出能够反映不同初始孔隙比的粗粒料K_0条件下的应力应变关系经验公式。

宁强MS5.3地震前的LURR综合分析

2018年9月12日在陕西省汉中市宁强县发生了MS5.3地震,震源深度11 km。基于陕西区域2014—2018年地球物理观测资料,选取地下水位、洞体应变、体应变以及地电场等观测手段的20个观测站点,采用库仑应力触发模型的加卸载响应比计算方法,计算各个站点的加卸载响应比(LURR),对此次地震前的异常信息进行分析讨论。初步获知:(1)LURR异常出现时间集中在2017年底至2018年5月,其中地下水位LURR出现异常变化时间最早,出现极大值的时间也最早,而洞体应变、体应变、地电场LURR异常开始时间较晚,集中在2018年2—5月,极大值出现时间集中在2018年3—7月。(2)从各观测手段的异常变化幅度来看,地下水位的变化幅度最小,洞体应变和体应变的变化幅度最大,地电场的变化幅度居中;从空间分布看,不同测项的异常站点有分布较为集中的现象。(3)周至地电场LURR与优势方位角异常变化在时域上较为同步。(4)总体上,地下水位、洞体应变、体应变以及地电场这几种地球物理观测资料反映的LURR异常演化具有准同步性。这为尝试多种观测资料计算LURR,进行多重物理量相互验证,提高异常信息的可信度等提供参考。

不同循环应力路径下饱和珊瑚砂体应变的发展特征

地震、波浪引起排水或部分排水状态的饱和砂类土体应变的累积,会导致地表、海床和附近结构物的显著破坏,且饱和砂土排水循环加载的体应变增长与不排水循环加载的孔压增长存在定量的对应关系。通过对饱和珊瑚砂开展系列均等固结条件下排水循环剪切试验,探讨了初始相对密度Dr、循环应力路径及应力水平(CSR)对饱和珊瑚砂体应变发展特征的影响。试验结果表明,同一Dr和CSR下,残余体应变εvd,ir随短长轴比和在0°~90°时的椭圆倾角存在单调增长关系。不同Dr、循环应力路径和CSR下饱和珊瑚砂εvd,ir随循环次数N的发展曲线具有统一性,提出了两者的显式关系式。饱和珊瑚砂残余体应变极值(εvd,ir)u与εvd,ir-N关系曲线的收敛速度与Dr、循环应力路径和应力水平密切相关。引入单元体循环应力比USR来表征不同循环应力路径和CSR下饱和珊瑚砂的εvd,ir,发现同一Dr下,(εvd,ir)u与USR存在正相关线性关系,εvd,ir-N曲线的收敛参数CN1与USR存在正相关线性关系,CN2与USR存在负幂函数关系,即USR越大,εvd,ir-N曲线收敛越慢。相同USR下,(εvd,ir)u随Dr的增加而减小,εvd,ir-N曲线收敛速度随Dr的增加而变快。该研究提出的体应变模型为排水循环加载条件下残余体应变的发展机理提供了新的认识。

体积水粉比对高自密实混凝土强度影响研究

高自密实混凝土配合比强度等级设计是工程质量的重中之重。为研究不同体积水粉比(W/P)对高自密实混凝土强度的影响,采用改进全计算法进行了配合比强度等级设计,测试了新拌混凝土的坍落度、坍落扩展度、V漏斗、T50流动时间等工作性能;研究了不同龄期(3、7、28、56、90 d)的标准立方体抗压强度发展规律。结果表明:体积水粉比由0.8增大到0.9、0.96、1.0时,7 d抗压强度值分别减小了23.8%、25.4%、29.5%;28 d抗压强度值分别减小了21.9%、33.2%、34.2%;90 d抗压强度值分别减小了18.3%、33.5%、41.4%,随龄期的增长,抗压强度值的差距逐渐增大。试验结果可为高自密实混凝土的推广和应用提供依据。

海绵城市年径流总量控制率指标分解探析

减少雨水径流外排,地块内雨水径流就地消纳利用是海绵城市建设的重要目标之一,雨水径流外排量由年径流总量控制率这一指标体现,如何科学合理地确定年径流总量控制目标,是近年来海绵城市建设过程中主要探索内容。以广州科教城片区为例,结合片区下垫面、排水管网等资料,利用容积法对年径流总量控制率进行指标分解,同时采用Infoworks ICM模型对各地块年径流总量控制率指标分解的合理性进行模拟验证,结果显示各地块在按照规划年径流总量控制率开发建设后,片区排水管网均满足10年一遇设计重现期,在100年一遇降雨条件下部分区域虽出现积水,但无内涝发生。研究表明,分解确定的各地块年径流总量控制率可用于指导片区开发建设,通过海绵城市建设可有效降低雨水外排,提升区域防灾减灾能力。

航天器用超低黏度齿轮泵轻量化设计

为追求航天器用超低黏度介质齿轮泵较好的容积率和较低的发射成本,该文在创建容积率和新重合度公式的基础上,采用最优化设计方法,通过泵的单位排量体积或单位排量质量最小化,实现了90%的最小容积率和质量最轻化,分析了结构参数对优化结果的影响。结果表明:采用齿顶重合度优化设计后的根切重合度为–0.3429,不能保证连续传动要求;压力角、轴半径、齿条刀具齿顶圆角半径和过渡区起始角对优化结果,分别有6.07%、7.8%、2.9%和6.4%的影响,总体上影响不大;径向、轴向间隙的影响很大,并具有0.04、0.07 mm的影响转折点,该转折点为径向、轴向间隙的取值上限提供了依据。初次针对航天用齿轮泵的优化设计尝试,阐明了超低黏度介质同样适用于齿轮泵。该研究可为提高其他行业用超低黏度液压泵的研发提供参考。

方形箍筋约束混凝土轴压力学性能尺寸效应试验研究

基于11组方形箍筋约束混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,通过对比各试件的破坏形态、应力-应变关系曲线、峰值强度、峰值应变以及峰值后变形能力等指标,研究了试件尺寸和箍筋形式对约束混凝土力学性能的影响规律以及尺寸效应随体积配箍率的变化规律.结果表明:在体积配箍率和箍筋形式均相同的情况下,随着试件几何尺寸的增大,峰值强度、峰值应变以及峰值后变形能力均呈下降趋势;体积配箍率越低,峰值强度的尺寸效应越显著,而峰值应变以及峰值后变形能力的尺寸效应越弱;对于体积配箍率相同的试件,当箍筋形式随试件尺寸的增大变得越来越复杂时,大尺寸试件的峰值强度增幅较小,其值仍低于箍筋形式最简单的小尺寸单箍试件.而峰值应变以及峰值后变形能力均有较大幅度提升,其值高于箍筋形式简单的小尺寸单箍试件.最后,将各试件的核心区混凝土峰值强度与2个典型模型的预测结果进行了对比,计算结果显示,传统模型不能很好地预测试件尺寸对峰值强度的影响.

蠕变试验中黏弹组合模型参数确定方法的探讨

黏弹性组合模型由于其概念简单,在岩土工程领域已经得到广泛的应用。这类模型及其参数通常是由一维蠕变试验得到,再根据一些常用假设,如常泊松比假设、常体积模量假设等,被应用于三维工程。但由于模型的参数在蠕变试验与工程应用时选取往往不同,而参数的变换关系通常并没有被明确提出,特别是黏性参数也需相应地发生变化的这一事实,则经常被忽视。根据上述两种常用假设下的三维蠕变方程,利用一维蠕变应力特点,间接得到一维蠕变方程,从理论上明确地体现出这两种假设下材料的不同蠕变方程。在此基础上,建议黏弹组合模型参数的确定方法。然后,采用岩土工程领域中广泛使用的广义Kelvin模型来进行说明,对比不考虑任何假设的常规方式下的参数选取,给出该模型在两种不同假设情况下的变换关系。最后,通过算例验证该变换关系。

膜序批式生物反应器脱氮性能研究

采用厌-好氧交替膜序批式反应器,实验室人工合成配水,连续运行300d,对反应器脱氮性能进行了研究。结果表明,污泥浓度达到18g·L^-1时,污泥粒径大小在100μm以上的占96%,污泥出现颗粒化。FISH-CLSM分析AOB及NOB的群落空间分布表明它们在污泥中大量存在。NH4^＋-N进水50mg·L-1左右时出水在1mg·L^-1以下,硝化反应在180-210min就可以完成。曝气强度与硝化反应速率密切相关,曝气强度为100m3·（m^2·h）^-1时,NH4＋-N降解速率最佳达24.25mg·（L·h）^-1,系统硝化性能稳定。影响系统脱氮的主要因素是反硝化速率,曝气强度为69m^3·（m^2·h）^-1时,对NO3^--N的利用率为10.98mg·（L·h）^-1,出水NO3^--N浓度为4.4mg·L^-1,滞留在厌氧段的浓度3.5mg·L^-1为最低,反硝化效果最好。曝气过量或不足时反硝化速率都低。在保证系统处理能力的同时,大的交换比0.35有利于系统脱氮运行。C/N比为2时,反硝化速率最高,〉2时出现NO2^--N的积累。

体积绝热指数对嘴流流量计算的影响

油气田生产上常需计算嘴流流量,其计算方程中的体积绝热指数通常用常数1.3.事实上,嘴流流量计算应使用以温度和压力为函数的体积绝热指数,只有在低压时才能看作是常数。通过分析温度和压力对体积绝热指数的影响认为,当入口压力小于10 MPa时,体积绝热指数可以看作常数;当入口压力大于10 MPa且出口与入口压力比小于0.9时,比热比与体积绝热指数相差较大,不能代替体积绝热指数;相同温度和压力下,同一尺寸油嘴的干气嘴流流量大于凝析气,且凝析油含量越高,凝析气流量越低。

沥青混合料目标配合比设计方法

借鉴美国Superpave沥青混合料设计方法,结合中国的生产实际,从原材料的选择、级配的确定、成型试件的方法、混合料体积参数指标、计算方法以及性能评价等方面,提出一套完整的以马歇尔试验为基础的沥青混合料体积设计方法。实例表明按照该方法设计的AK 13A混合料集料表面沥青膜较厚,抗车辙能力、抗水损害能力与密水性较好,经某高速公路现场验证是可行的,并已在全线推广应用。

基于应变梯度理论的韧性剪切带理论研究

地质领域中存在的大量事实都可以归为应变局部化范畴 ,韧性剪切带是剪切应变局部化带。本文首次应用应变梯度塑性理论对韧性剪切带进行了理论分析。获得了韧性剪切带内部局部剪应变 (率 )分布规律 ,剪切带错动总位移及剪切带法向位移的理论表达式 ,以及韧性剪切带内部体积应变 (率 )和孔隙率分布规律。剪应变局部化导致了体积应变和孔隙率局部化。随着应变软化的加剧 ,剪应变、体积应变和孔隙率局部化加剧 ;随着应力率绝对值的增加 ,剪应变率、体积应变率集中程度增强。

圆形箍筋约束混凝土力学性能尺寸效应试验

为了考察约束混凝土轴压力学性能的尺寸效应,对10组圆形箍筋约束混凝土短柱进行了单调轴压试验,在试验基础上对比分析了试件几何尺寸对试件破坏特征,承载能力及变形能力的影响。试验结果表明:峰值应力随试件尺寸的增大而下降,且体积配箍率越低,下降趋势越明显;无保护层试件的峰值轴向应变、峰值环向应变以及峰值后变形能力也随试件尺寸的增大呈下降趋势;当体积配箍率较低时,保护层的存在使试件极限承载力有所提高,且大尺寸试件的提高幅度偏大;而当体积配箍率较高时,保护层对试件极限承载力贡献很小。

型钢再生混凝土柱抗震性能试验研究

进行了7根型钢再生混凝土柱的拟静力试验,试件的主要设计参数为再生骨料取代率、轴压比和体积配箍率.试验结果表明:再生骨料的掺入未使试件的水平承载力、延性和耗能能力明显降低,对型钢再生混凝土柱的抗震性能影响不大.轴压比过大,型钢再生混凝土柱的抗震性能有较大幅度的降低.增大体积配箍率,型钢再生混凝土柱的延性和耗能能力有所提高,水平承载力也略有增大.本文的研究可为型钢再生混凝土柱在实际工程中的应用提供参考.

一种新型乘波体设计方法研究

吻切锥乘波体是一种非常重要的高超声速飞行器设计构型,设计出既具有较高升阻比又能保持较高容积效率的乘波体,仍然是研究的难点。提出一种新型吻切乘波体设计方法,以圆锥流场为基准,在上表面出口型线(FCC)和下表面激波出口型线(ICC)基础上引入一条新的出口激波圆心曲线;通过调整出口激波曲率半径达到改变乘波体体积和容积率的目的;设计四种乘波体——传统吻切锥乘波体、激波半径减小乘波体、激波半径加长乘波体和直线ICC乘波体,并采用CFD数值模拟方法对四种乘波体进行对比分析。结果表明:所提乘波体设计方法合理可行;在无粘条件下,容积率小的乘波体拥有更大的升阻比;在粘性条件下,四种乘波体升阻比接近,本文设计的乘波体具有更大的容积率和更好的应用价值。