砂浆静-动态流变的黏弹塑性特征

基于静态与动态流变学理论,利用共轴圆筒式流变仪,研究了高性能砂浆的黏弹塑性行为。在低水胶比条件下,通过调整减水剂掺量,使各组砂浆具有相同的初始坍落扩展度,静态流变测试结果表明粉煤灰微珠或石灰石粉掺入均可降低砂浆屈服应力、塑性黏度、触变性及其经时变化率,而动态流变测试结果则反映了粉煤灰微珠和石灰石粉加入后,砂浆局部网络结构密集程度提高及絮凝结构流态改变所需耗散能量减少的情况。试验证明,砂浆的静态表观黏度与动态复数黏度、静态滞回环面积与动态损耗模量-转速曲线所包围的面积随水化时间的变化规律是一致的,采用静/动态流变行为同时测定的方法可以综合描述砂浆的黏弹塑性。     

黏土水泥膏浆流变性能及其对灌浆的影响

黏土水泥膏浆性能优越,可广泛用于土木、水利等工程的防渗堵漏和基础加固,其流变性能对灌浆工程施工及灌浆效果有重要影响。利用Brookfield+R/S流变仪对其流变参数进行测试,研究固化剂掺量、温度及时间等因素对流变性能的影响。结果表明:膏浆的黏度及屈服应力均随时间增大;固化剂掺量为水泥质量的1.0%左右时的膏浆为Herschel-Bulkey流体,并且具有触变性,防渗堵漏效果最佳;温度在5～40 ℃之间,温度影响膏浆的黏度及屈服应力,但不影响膏浆的流型,温度越高,黏度越大,28 ℃下的屈服应力最大。室内灌浆模拟试验及抗冲试验,证明其扩散距离可控,抗水冲释性能强,与纯水泥膏浆相比,初始屈服应力及黏度更大,触变性可控,浆体的稳定性更好。黏土水泥膏浆是含水及大孔隙地层、松软地层等复杂地层灌浆防渗堵漏的优选材料。     

黏弹性输水管道中含气瞬变流压力衰减分析

基于瞬变流理论对管道漏失、堵塞等进行检测是国内外管道故障辨识的热点和前沿,但在黏弹性输水管道中由于空气的存在将影响该技术的推广应用,因此有必要对黏弹性管道中的含气瞬变流及其压力衰减畸变过程进行分析。本文首先通过装置实验验证了用含气率(α)修正波速的一维瞬变流模型的有效性,其次基于模型通过能量和傅里叶分析研究管壁摩擦和黏弹性对含气瞬变流压力衰减的影响,最后针对应用背景提出模型参数校核的建议。研究表明:当α≤2.37%时,由管壁摩擦引起的压力衰减速率随着α和管径壁厚比的增加而增大,而由黏弹性效应引起的压力衰减速率则相反,但两者都会随着管长的增加而变小;在对模型进行参数校核时,建议当1%≤α≤2.37%时,不必对黏弹性参数进行校核。     

长江口航道淤泥屈服应力测量及特性研究

针对长江口航道淤泥,采用剪切应力扫描、流动启始测量、剪切速率扫描和间接测量等四种典型的流变特性测量方法,对容重为1.20～1.72 g/cm~3的淤泥的流变特性进行了实验研究。对比分析了由四种测量方法得到的屈服应力值的变化范围和各种测量方法的特点及其可靠性。揭示了容重对长江口航道淤泥的屈服特性的影响。结果表明:长江口航道淤泥具有明显的双宾汉体特性,可以采用Dual-Herschel-Bulkley模型定量描述。四种测量方法得到的屈服应力值有不同差异,流动启始测量法得到的屈服应力值明显偏大,其他三种测量方法得到的结果相差较小。此外,淤泥的屈服应力值受容重的影响显著,随着容重的增加而增大,且随容重呈指数变化趋势增长。     

聚羧酸系减水剂对矿渣浆体流变性能的影响研究

采用改进的非线性Bingham模型,对掺入3类不同聚羧酸系减水剂的磨细矿渣复合浆体的流变特性进行了试验研究。结果表明:在聚羧酸系减水剂作用下,矿渣复合浆体的流变参数与净浆流动度呈负指数函数关系或线性关系;相对于常规聚羧酸系减水剂,流动度变化对早强型聚羧酸系减水剂复合浆体屈服应力的影响较大、对塑性粘度和触变性的影响较小;相同流动度条件下,掺醚类聚羧酸系减水剂复合浆体的屈服应力较小,塑性粘度、触变性及最大剪切应力较大。     

高浓度全尾砂充填料浆流变特性试验研究

为探究某矿全尾砂充填料浆的流变特性,利用MCR52流变仪对不同浓度和灰砂比的全尾砂充填料浆进行流变参数测试,同时进行了扩展度测定。结果表明:对充填料浆流变特性的影响程度由大到小依次为质量浓度、灰砂比;料浆质量浓度相同时,屈服应力和平均黏度均随胶凝材料掺量的减小而减小,扩展度增大;料浆灰砂比相同时,屈服应力和平均黏度随料浆质量浓度增大而增大,扩展度减小;充填料浆浓度由76%增大至78%时,屈服应力、平均黏度陡增2~3倍,扩展度急剧减小,浓度低的充填料浆流动性能较好;全尾砂充填料浆具有“剪切变稀”的明显特征,扩展度可直观表征料浆的流动性能。     

浮泥的屈服应力确定方法

浮泥的流变特性对于研究浮泥的运动特性至关重要,其中屈服应力作为重要的流变参数,表征使浮泥产生流动状态的临界应力。针对目前大多数研究中浮泥屈服应力确定方法较为单一的情况,作者系统地介绍了浮泥屈服应力的直接确定方法和原理,包括流变学的方法、斜面平衡法、自由流动重力平衡法等。并通过实例,利用流变模型拟合法和自由流动重力平衡法确定连云港区浮泥样本的屈服应力,并对这2种方法得到的结果进行了比较和探讨。     

寒区水工建筑物应力条件分析

结合寒区水工建筑物的稳定性问题,对寒区水工建筑物应力条件的分析是一个复杂的过程。通过流变学模型以及使用计算机有限元计算的数值方法,对寒区水工建筑物应力条件进行分析。指出:(1)建筑热弹性力学(建筑热流变学),不同侧重点条件下可以分为如下四条分支:经典的温度影响弹性理论,包括超高温和超低温,接近绝对零度;温度变化中的塑性理论、黏度、蠕变理论和黏塑性流动理论(变形理论);动态弹性(弹性动力学),包括热冲击和热弹性力学的部分,考虑到变形场和温度的相互影响;应用的热弹性力学(热流变学)。(2)土堤坝应力应变条件的计算是数学物理学的一个复杂问题。其主要在于解冻土壤力学方面的流变学问题。(3)通过使用增量塑性应变和应力之间的联系和非关联规律来制作应力应变条件的各种模型,并引入考虑加载土壤膨胀的参数,可以解决土堤坝的很多问题。(4)使用计算机有限元计算的数值方法可以解决土堤坝研究中的各种问题。     

黏性泥沙的物理特性与起动应力的流变学分析

以长江口黏土含量15%～45%的黏性泥沙为研究对象,采用MCR302流变仪,系统研究泥沙的物理特性包括盐度、黏土含量和含水率对流变特性的影响。结果表明:盐度的变化对黏性泥沙的黏度影响较大,对屈服应力影响较小,屈服应力最大变幅为±4%;黏土含量增加使黏性和屈服应力均增大;低含水率(小于28%)时随含水率的增大泥沙流变特性增强,高含水率(大于28%)时随含水率的增大黏性泥沙的流变特性减弱且黏度减小,屈服应力随含水率增大而先增大后减小;起动应力随含水率的增大先增大后减小。基于对泥沙物理特性与屈服应力的相关性研究,建立了基于含水率的黏性泥沙的起动应力公式。     

考虑掺混程度的水气混合流体动力黏滞性模型

水气混合流体动力黏滞性是数值模拟水气混合流体流动的关键参数,其大小受掺气量、水气掺混程度和温度等因素的影响。然而,现有的水气混合流体黏滞性模型大多仅考虑了气体掺量的影响,导致不同模型之间的差异性较大,同一气体体积分数条件下,不同黏滞性模型得到的水气混合流体黏滞系数相差可达到两个量级。该文结合试验测试、理论推导以及数值模拟等手段,提出了一种水气混合流体黏滞性测试方法,利用纯水对该测试方法进行了验证,试验测试结果验证了该方法的正确性和可行性。在此基础上,通过定义表征气体掺混程度的参数,推导了一个能够同时考虑掺气量及掺混程度的水气混合流体黏滞性模型,并分析了水气混合流体黏滞性随掺气量及掺混程度的变化规律。     

Drag-reduction behavior of an unusual nonionic surfactant in a circular pipe turbulent flow

The Alkyl Polyglucoside（APG） is a nonionic surfactant with no toxicity and with high biodegradability, its drag-reduction behavior in a circular pipe flow is measured, and the rheological characteristics are investigated with a rheometer with a cone-plate flow cell. From the measured results, the APG is shown to have a high drag-reduction capacity, whose shear viscosity is shear-ratedependent at high concentrations, while its solution at concentrations with drag-reduction effects is non-viscoelastic as verified by zero relaxation time in the relaxation process of the shear stress, which contradicts the general viewpoint that there is a correlation between the viscoselastic characteristics and the turbulent drag reduction for the drag-reduction surfactant. However, the APG solution is birefringent as observed through a birefringent test, which indicates that there are rod-shaped micelles in the solution under the shearing flow. The higher extensional viscosity inferred from the extensional phenomenon observed in the measurements of the shear viscosity could be responsible for the drag reduction property of this nonionic surfactant.     

泥石流流变特性的试验研究

为了研究泥石流体的流变特性，专门研制了一台环形锥板式流变仪，其特点是能保证切变率场分布均匀.用四种颗粒材料和不同粘度的液相试料配制成不同特性的试样进行了一系列试验，成功地测得了试样受剪时的切应力和法应力变化.试验表明，两相体内颗粒间的作用不只是惯性碰撞，还有接触支承、摩擦滑动等作用.颗粒切应力与法应力之比基本为常数，其值只随颗粒外表特征而异.随着浓度增大，应力曲线的屈服值益超显著.外形不规则颗粒的试样在低切变率区具有一个与高切变率区不同变化规律的初始段，出现应力随切变率减小而增大的逆向变化和更大的屈服值.这些现象对于研究泥石流运动机理有重要意义。     

EFFECTS OF TEMPERATURE AND CONCENTRATION ON RHEO-LOGICAL CHARACTERISTICS OF SURFACTANT ADDITIVE SOLUTIONS

The shear viscosity of turbulent drag-reducing surfactant solution was measured as a function of concentration, shear rate and temperature by using an AG-G2 rheometer （TA Instruments, New Castle, USA）. The experimental results showed complicated rheological behavior with the concentration in large. The Bird-Carreau model was found to fit well to the measured rheological results. The characteristics for the parameters ηo-ηx and λ dependence on temperature were also studied.     

Comparison of blood rheological models in patient specific cardiovascular system simulations

Newtonian, Quemada and Casson blood viscosity models are implemented in order to simulate the rheological behavior of blood under pulsating flow conditions in a patient specific iliac bifurcation. The influence of the applied blood constitutive equations is monitored via the wall shear stress(WSS) distribution, magnitude and oscillations, non-Newtonian importance factors, and viscosity values according to the shear rate. The distribution of WSS on the vascular wall follows a pattern which is independent of the rheological model chosen. On the other hand, the WSS magnitude and oscillations are directly related to the blood constitutive equations applied and the shear rate. It is concluded that the Newtonian approximation is satisfactory only in high shear and flow rates. Moreover, the Newtonian model seems to overestimate the possibility for the formation of atherosclerotic lesions or aneurysms at sites of the vascular wall where the WSS are oscillating.     

不同上限粒径泥石流浆体的流变参数变化规律

根据云南东川蒋家沟黏性泥石流原样颗分资料,利用泥石流堆积物配置4个黏性泥石流原样对应的上限粒径分别为0.25、1、2、5和10 mm的浆体,通过球系统开展流变试验,利用Herschel-Bulkley模型拟合流变曲线,研究较粗的颗粒加入细颗粒浆体后流变参数的变化规律。结果表明各样品均表现为剪切稀化流体,粗颗粒加入细颗粒浆体后浆体屈服应力增加,剪切稀化程度减弱;同样颗粒级配下,浆体的屈服应力随固体体积浓度指数增加。由于流动性指数的变化,粗颗粒加入后浆体稠度指数的变化没有明显规律,但是表观黏度增加,增幅略小于屈服应力的增幅。粗颗粒浆体与细颗粒浆体的相对黏度和相对屈服应力之间存在显著的线性关系,可根据该关系式对泥石流原样的表观黏度进行估算。     

氯化钠对无机聚合物浆体流变性能的影响

研究了氯化钠对无机聚合物浆体标准稠度需水量、凝结时间和流变性能的影响,采用Herschel-Bulkey(H-B)流变模型对浆体流变曲线进行拟合获得流变参数。研究结果表明:无机聚合物流体模型属于H-B流体模型,相关系数达0.999以上,无机聚合物浆体剪切增稠程度随氯化钠掺量的增加而降低。氯化钠对无机聚合物浆体有缓凝效果;随着氯化钠掺量的增加,浆体的标准稠度需水量略有增加。随着剪切速率的增加,无机聚合物剪切应力逐渐增大,塑性黏度先降低后增大即浆体呈现出先剪切稀化再剪切增稠的规律;随着氯化钠掺量的增加,无机聚合物的剪切屈服应力逐渐降低,塑性黏度系数基本不受影响,触变环面积呈现出先增加后减少的规律。     

天然泥石流剪切应变特性试验研究

泥石流流变性质与泥石流动力特性密切相关,对泥石流流变的研究是目前地质灾害领域研究的热点之一。采用安东帕第三代Physica MCR301流变仪对粒径在1 mm以下的泥石流堆积扇原样浆体进行测试,通过开展多组试验,研究了泥石流重度、剪切速率、加载方式等因素对泥石流流变性质的影响。结果表明:低重度泥石流体流变曲线呈现对数型关系,高重度泥石流体呈现指数增长关系;同种级配、同种剪切速率下,泥石流剪切应力与加载方式变化不大。