计算膨胀管膨胀力的新方程

膨胀管技术的关键在于膨胀管的选材、螺纹联接以及膨胀机构;膨胀力是设计、验算膨胀工具强度的重要依据.在考虑钢材的性能,井眼中的管柱空间形状、膨胀工艺、膨胀芯头的锥角以及膨胀芯头与套管内壁的润滑状况等因素对膨胀力影响的基础上,结合管柱塑性性能和塑性变形理论,采用主应力法得出了计算膨胀力的解析方程,并进行了实验模拟.实验数据和理论计算结果吻合较好,证明该膨胀力计算公式是可靠的,可以应用到工程中解决实际问题.     

膨胀土微结构对膨胀行为的影响

评估膨胀土的膨胀行为对于膨胀土地区的结构设计十分重要。因降雨入渗,膨胀土在垂直方向和水平方向均产生膨胀变形,当膨胀变形受抑制时将产生膨胀压力,影响其周围结构的稳定性。为揭示膨胀土在增湿膨胀过程中出现各向异性的原因,从微观角度出发,通过电镜扫描(SEM)对百色中膨胀土和枝江弱膨胀土的微观结构进行观察,并通过图像处理技术统计分析膨胀土内黏土矿物颗粒的层状排列。通过研发的二维膨胀仪和改进的试件制备方法,从宏观角度测得了侧限条件下的两向膨胀规律。研究结果表明,膨胀土的微观结构呈片状且面-面相叠;当膨胀土处于天然松散状态时,其内部的黏土矿物颗粒随机定向排列且集聚;压实后,因受各向不均等应力作用,黏土矿物颗粒开始趋向于水平层状排列;干密度越大,土样越密实,其水平层状排列越显著。侧限条件下,两向的膨胀规律表现出显著的差异,干密度越大,膨胀性越强,这种差异就越明显。然而,对黏土矿物颗粒来说,其膨胀的方向垂直于其长轴,高度的水平定向是造成膨胀土在宏观上表现出膨胀各向异性的原因,这种两向的膨胀差异受到干密度和膨胀性的影响,难以做出预测,建议在工程实践中实测两向的膨胀规律。     

钢纤维膨胀混凝土的膨胀效系数研究

本文在试验研究基础上提出了用膨胀效应系数来反应钢纤维与膨胀剂的联合增经效应，膨胀效应系数概念清楚，意义明确，并能充分反映钢纤维与膨胀剂的协同作用效果，而且通过膨胀效应系数可确定钢纤维膨胀混凝土的最优配比和临界配比。     

钢管膨胀混凝土力学性能及膨胀模式的研究

配制出了强度性能和工作性能良好的膨胀混凝土,研究了该种钢管膨胀混凝土的力学性能,分析了钢管限制条件下核心混凝土的膨胀模式。研究结果表明,掺加适量膨胀剂的钢管膨胀混凝土具有较优良的力学性能,其极限承载力比普通钢管混凝土可提高8％左右。     

膨胀岩三轴膨胀试验的研究

介绍了作者所开展的膨胀岩三轴膨胀试验的设计和试验方法，并通过试验证实了膨胀应变是由于应力是第一不变量的改变所引起的结论，得出了膨胀岩吸水饱和值是体积应力函数的结论。     

钢管膨胀混凝土力学性能及其膨胀模式的研究

配制出了强度性能和工作性能良好的膨胀混凝土,研究了该种钢管膨胀混凝土的力学性能,分析了钢管限制条件下核心混凝土的膨胀模式。研究结果表明,掺加适量膨胀剂的钢管膨胀混凝土具有较优良的力学性能,其极限承载力比普通钢管混凝土可提高8％左右。     

孔隙水溶液浓度对膨胀土膨胀特性的影响

通过开展恒体积膨胀压力试验与有荷膨胀率试验,研究了孔隙水溶液浓度对膨胀土膨胀特性的影响.试验结果表明,随着溶液浓度的增大,膨胀压力降低;相同浓度溶液制作的试样,分别浸入不同浓度的溶液,一种浓度小于制样所用浓度,另一种与制样溶液浓度相等,最终所得的膨胀压力与膨胀应变均很接近.通过对孔隙水赋存状态的分析表明,试验结果均符合渗透压理论.     

重塑膨胀土膨胀力室内试验研究

为了进一步研究膨胀土膨胀力的发展规律,采用平衡加荷法研究南京膨胀土竖向膨胀力随时间、初始含水率、干密度的变化规律。试验结果表明:膨胀土试样初始含水率越小、干密度越大,膨胀速率越快;同一干密度的膨胀土试样随着含水率的增加,膨胀力不断下降,膨胀土试样的膨胀力与含水率基本呈线性关系;同一含水率的膨胀土试样的膨胀力随干密度的增大而增大,膨胀土试样的膨胀力与干密度基本呈幂指函数关系。     

BP神经网络在膨胀土膨胀力预测中的应用

目前膨胀土膨胀力的测试工序烦琐、方法复杂,有时候测试相当困难,不同的初始条件有不同的测试结果;通过引进BP网络进行膨胀土膨胀力的预测,结果证实该方法的有效性,可以应用到相同类型的膨胀土膨胀力的预测过程中去.     

初始含水率对风化砂改良膨胀土膨胀力影响

膨胀力是反应膨胀潜势的重要指标之一,选取湖北宜昌小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程K25+000段膨胀土,对其进行掺风化砂改良处理,在对不同风化砂掺量下的膨胀土进行基本胀缩试验的同时,深入探究了初始含水率对风化砂改良膨胀土膨胀力的大小以及增长速度的影响.试验研究结果表明,掺入风化砂后,膨胀土的各项胀缩指标均有明显改善,且均能达到路基填料的标准;在同一风化砂掺量下,随着初始含水率的增加膨胀力逐渐降低,且膨胀力可以用初始含水率的幂函数很好地描述,两者相关性较好;初始含水率越低土样所具有的的膨胀潜势及膨胀力越大,膨胀力随时间的变化曲线越陡,浸水后改良膨胀土的膨胀力的增长主要集中在1h以内,稳定速度较快;综合考虑经济性以及初始含水率和风化砂掺量对膨胀力大小的影响,建议将风化砂掺量控制在30%~40%,初始含水率控制在略大于最佳含水率1%~2%内,此时对膨胀力的抑制效果较好.     

灰色优化理论模型在膨胀土膨胀潜势评判中的应用

根据灰色关联分析原理，将待评判的膨胀土的标准指标值组成参考数列，实测的影响膨胀土膨胀的指标值组成被比较数列，运用扩展的最小二乘方准则构造目标函数，即全体对象对于各标准模式间的权广义距离平方和最小，从而构造拉格朗日函数，得到灰色优化理论模型，结合实例说明了该模型的应用，并与ＧＢＪ１１２－８７《规范》规定的限界值相比效法及条例法的结果进行对比分析．     

膨胀岩三维膨胀本构关系的研究

根据三轴膨胀试验结果分析了Ｅｎｓｔｅｉｎ和Ｗｉｔｔｋｅ关于三维膨胀本构的假说，指出了其不完善之处。并建立了可综合考虑应力和含水量两个因素的新三维膨胀本构关系。     

掺灰膨胀土的膨胀特性试验研究

通过生石灰对膨胀土的改性作用,在相同初始含水率的条件下,比较改性前后膨胀力、膨胀率的变化趋势,寻求最佳掺灰率;分析了膨胀力与初始含水率,膨胀率与初始含水率以及终止吸水量与初始含水率等关系.     

膨胀土地基原位膨胀力试验研究

目的为了探讨工程设计和施工中适用膨胀土膨胀力的测试方法．方法对“压力-膨胀量曲线法”进行了改进，利用改进的测试方法，对西安南京铁路，合肥南京试验段进行了6组现场原位地基土的膨胀力试验．结果确定了膨胀土地区合理的地基处理原则以．及现场膨胀土合理的地基处理深度．结论膨胀土路基为半无限体空间体，采取有侧限的原位膨胀力试验是合理可行的．     

膨胀管技术中膨胀芯头锥角设计

膨胀套管技术是20世纪90年代才兴起的一门节约井眼直径的钻井技术,在我国还处于理论探索阶段.用ADINA软件中的弹塑性有限元接触问题建立了可膨胀管膨胀过程的力学模型,通过对膨胀芯头锥角α的不同取值,在相同工况下对N-80钢级材料的244.5mm(95/8")套管膨胀至298.4mm(113/4")的膨胀过程进行详细的计算机模拟分析,并且在定性和定量地比较套管膨胀后的等效应力、接触压力、残余应力、膨胀芯头所需的推动力以及套管轴向收缩量的基础上,得出了膨胀芯头的锥角α取值为12.3°时更有利于膨胀套管的膨胀,为膨胀芯头的结构设计提出了依据.     

全长膨胀塑料锚杆的参数测定

全长膨胀塑料锚杆作为一种新型的巷帮支护材料,其性能参数严重影响着它在工程中的实际应用,为此,作者对其性能参数进行了实验室测定,主要包括:膨胀剂配比、自由膨胀直径、注水孔间距和膨胀应力.实验表明,注水孔间距对全长膨胀塑料锚杆长度方向上的膨胀均匀程度有很大影响.用该配比配制的膨胀剂注水后的膨胀应力接近于煤体的单向抗压强度,可用于煤巷巷帮支护.     

全长膨胀塑料锚杆的参数测定

全长膨胀塑料锚杆作为一种新型的巷帮支护材料 ,其性能参数严重影响着它在工程中的实际应用 ,为此 ,作者对其性能参数进行了实验室测定 ,主要包括 :膨胀剂配比、自由膨胀直径、注水孔间距和膨胀应力 .实验表明 ,注水孔间距对全长膨胀塑料锚杆长度方向上的膨胀均匀程度有很大影响 .用该配比配制的膨胀剂注水后的膨胀应力接近于煤体的单向抗压强度 ,可用于煤巷巷帮支护 .     

膨胀岩的膨胀机理及其对套管变形的影响

在蒙脱石含量较高的注水开发油气田中,由于注入水的窜流引起蒙脱石膨胀造成套管损伤变形（套变）,已经成为影响油田注水开发效果的一个重要因素。为进一步揭示膨胀岩吸水后膨胀挤压套管的现象和规律,运用膨胀岩晶格扩张理论,建立了膨胀岩的本构方程,并通过数值分析的方法对膨胀岩膨胀挤压套管造成套变的机理进行了研究。     

钢渣膨胀水泥的膨胀性能研究

研究了硅酸盐水泥添加钢渣膨胀剂后的物理化学性能和膨胀性能,调节钢渣的细度和掺量,可改变硬化浆体的膨胀大小,并探讨了钢渣水泥膨胀剂的膨胀机理,提出了膨胀是由于钢渣中游离氧化钙水化产物局部堆积,使空隙体积增加,产生表观体积膨胀的观点。     

钢纤维膨胀混凝土的膨胀效应系数研究

本文在试验研究基础上提出了用膨胀效应系数来反映钢纤维与膨胀剂的联合增强效应．膨胀效应系数概念清楚、意义明确,并能充分反映钢纤维与膨胀剂的协同作用效果．而且通过膨胀效应系数可确定钢纤维膨胀混凝土的最优配比和临界配比。