面向21世纪的“水力学”课程建设

“水力学”是水利、土木类专业的重要技术基础课，它不仅是学习后续专业课的基础，而且工程领域有许多水力学问题需要深入研究。近年来，结合水力学教学需求和学科特点，在高速水力学国家重点实验室内设置了水力学教研室，选择优秀中青年教师参与本科水力学教学和课程建设，努力打造精品课程，较好地实现了教与学以及科研三者之间的良性互动，提高了教学质量，

高水压岩质盾构隧道施工期结构内力分析

在使用大型跨江海盾构法进行水下隧道施工时,主要存在的流固耦合问题是:掘进过程中引起的流固耦合效应对管片结构内力的改变。结合重庆主城排水过长江盾构隧道工程,选取典型断面,按连续介质理论,采用有限元数值模拟手段进行分析。对该典型断面采取水土合算和考虑耦合效应2种方式来计算管片结构内力分布,并和现场实测数据进行验证。研究结果表明,在水下盾构法施工期间,管片截面最大内力出现在刚拼装完时,长期地下水渗流会减小管片截面内力。从流固耦合角度来研究管片结构受力特征,可为类似的工程设计及施工提供有益的参考。

竖直圆管内泡状流界面参数分布特性

采用双头光纤探针对内径为50 m m竖直圆管内空气-水两相泡状流界面参数径向分布特性进行了实验研究。气液两相表观速度变化范围分别为0.004-0.05 m/s和0.071-0.283 m/s。结果表明，竖直管内向上泡状流局部界面面积浓度（IAC ）、空泡份额及气泡频率径向分布相类似，即气相流速较低时管道中间很大范围内以上3个局部界面参数几乎恒定，近壁区迅速下降到较低值；随气相流速的增加，局部界面参数在管道中心出现峰值。本实验中气泡聚合与破碎现象较少发生，索特平均直径沿径向近似均匀分布，且随气液两相流速变化很小。通过气泡横向受力解释了局部界面参数分布的影响机理。

基于3D打印技术的岩体复杂结构与应力场的可视化方法

准确表征与直观显示岩体复杂的内部结构与应力场是解决诸多地下工程问题的基础和关键.本文运用CT成像、三维重构和3D打印技术制备了包含复杂裂隙的天然煤岩模型,借助三维应力冻结和光弹技术,直观定量地显示了单轴压缩载荷作用下复杂裂隙煤岩内部的应力场分布特征.研究表明:通过3D打印技术制备的煤岩模型具有与天然煤岩一致的裂隙结构特征;3D模型的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学性能指标接近于天然裂隙煤岩;在不连续裂隙周边的高应力分布区域以及应力级差等方面,3D模型的实验结果与数值模拟结果具有较好的一致性;该方法能够直观定量地显示不连续不规则裂隙对煤岩的强度、变形以及应力集中区的影响.3D模型打印与应力冻结技术相结合为实现地下岩体内部复杂结构与三维应力场分布的定量表征与可视化,以及印证数值模拟结果提供了新途径.

典型碳酸盐岩渗透力学行为特征及其对储、盖性质的判定

目前对碳酸盐岩的研究主要关注其油气的储集空间,针对含油气盆地中碳酸盐岩的勘探也主要是为了寻找优质的油气储集体。然而,随着油气勘探向深层更古老的地层拓展,有效的碳酸盐岩储—盖配置显得至关重要。勘探证实,深埋条件下碳酸盐岩有利相带仍然发育高孔渗的优质储集体,然而是否发育与之配置的碳酸盐岩盖层就成为了制约深层碳酸盐岩油气勘探的关键因素。首次系统全面地通过对典型碳酸盐岩开展不同温度条件下三轴应力加载全过程渗透力学试验,得出了碳酸盐岩在破坏变形过程中渗透率随温度、围压的演化过程。试验分析结果显示,典型白云岩和典型灰岩在深埋应力作用过程中渗透力学行为特征具有明显差异,白云岩更多地显示出储集性能的特征,表现为脆—塑转换临界围压较大,岩石更容易形成裂缝,渗透率随温度的增加而增大等;而灰岩则表现出盖层的属性,体现在脆—塑转换临界围压小于白云岩,岩石相对容易形成密闭,渗透率随温度的增大逐渐减小。综合分析认为,白云岩和灰岩的纵向叠置能够形成有效的油气藏储—盖组合。