高液限土和红黏土的水敏感性研究

以分布在广梧高速公路沿线的高液限土和红黏土为试样,通过常规直接剪切试验,测定不同含水状态下高液限土和红黏土的抗剪强度,对比分析含水率对两者抗剪强度的影响.结果表明,高液限土和红黏土的抗剪强度均与初始含水率有明显的相关关系,初始含水率越大,抗剪强度越小;随着含水率的增大,高液限土黏聚力与含水率成指数函数关系形式减小,其内摩擦角则先小幅减小,后急剧减小;随着含水率的增大,红黏土粘聚力变化具有显著的分段性,在某一含水率区段内下降较明显,当含水率接近饱和含水率时,则趋于稳定;红黏土的内摩擦角随着含水率的增加先保持稳定,后急剧减小;土颗粒间胶结物质的不同是导致高液限土和红黏土水敏感性不同的主要原因.     

高液限土和煤系土抗剪强度的水敏感性比较研究

为研究分布在广梧高速公路沿线的高液限土和煤系土的水敏感性,通过常规直接剪切试验测定了不同含水状态高液限土和煤系土试样的抗剪强度,对比分析了含水量对两者抗剪强度的影响,并探讨了实际工程中应对高液限土和煤系土问题的策略.研究结果表明:高液限土和煤系土的抗剪强度均与起始含水量具有明显的相关关系,起始含水量越大抗剪强度越小.随着含水量的增大,高液限土黏聚力的对数与含水量成线性关系减小,其内摩擦角则先小幅减小,后急剧减小.随着含水量的增大,煤系土黏聚力变化具有显著的分段性:先小幅减小,后大幅减小,且其对数与含水量成指数关系.含水量变化对煤系土内摩擦角的影响较小.粒组成分的不同是导致高液限土和煤系土水敏感性不同的主要原因.     

湿煤聚团碰撞破碎模式及分离机制

利用图像处理技术分析了湿煤聚团与壁面的碰撞过程,研究了湿煤聚团碰撞破碎模式.借助于接触力学理论和液桥理论研究了湿颗粒聚团的碰撞分离机制,从动力学角度得出了分离湿颗粒所需条件.研究表明:湿煤聚团碰撞呈现3种破碎模式:碰撞式、重力-碰撞式和剪切-碰撞式.聚团与壁面的碰撞打破了颗粒速度的一致性,使得颗粒间发生接触碰撞而产生分离运动,从而引起粒间液桥发生拉伸断裂;当粒间最大分离距离超过液桥断裂距离时,湿颗粒实现分离;对湿颗粒分离起主要作用的是法向速度,切向速度的贡献不及法向速度的十分之一.湿颗粒的分离需要一最小法向分离初速或切向初速.水分的增加使湿颗粒难分的主要原因是液桥难以断裂造成的.湿颗粒聚团的破碎随着碰撞速度的降低、颗粒粒径的减小以及水分的增加而变难.     

变角剪切下煤样力学特征及声发射特性

为了研究剪切角度对原煤煤样破裂过程及声学响应的影响,利用变角剪切模具和声发射系统对煤样进行了剪切实验,得到了剪切角度诱发煤样破裂的力学机理,分析了变角剪切煤样损伤破坏声学特性.结果表明:煤样破坏不仅要克服岩石的内聚力,也要克服正应力引起的摩擦力.剪切角度与正应力、剪应力、峰值载荷和刚度呈现负相关.随着角度的增加,压密阶段、弹性阶段、塑性阶段,均呈现缩短的趋势.煤样损伤破裂过程经历了低能、低计数阶段、活跃阶段、剧烈阶段和稳定阶段.声发射活动随着剪切角度的增加在逐渐减弱,低频段随着剪切角度的增大在逐渐降低;高频段服从密集—稀疏—再密集规律,但波动范围及波动量逐渐变小;中频段服从稀疏—密集—无规律.不同剪切角度所体现的峰频特征不一致,可通过低频增大和高频减弱来预判煤样的破断.     

煤粒径对气体产生规律和自燃倾向性影响研究

应用程序升温实验系统,对沙曲煤矿24305和25301两个采煤工作面进行了不同粒径煤样的程序升温实验,研究不同粒径煤样升温氧化过程中O_2、CO、CO_2、CH_4、C_2H_4、C_2H_6和C_3H_8等气体的产生规律,并计算了不同粒径煤样的耗氧速度和自燃倾向性判定指数。研究结果表明,煤样粒径越小,对氧气的吸附能力越强,耗氧量也越大;随煤样温度的上升,不同粒径煤样的耗氧速度和标志气体体积分数均由缓慢增加变为急剧增加,且煤样粒径越小其变化趋势越明显;煤样粒径越小,煤样的临界温度和干裂温度越低,煤的自燃性越强。     

淮北煤田煤中硅酸盐矿物对煤热解的影响——以任楼煤矿为例

以淮北煤田任楼煤矿为研究对象,探究了煤中硅酸盐矿物对煤热解的影响。对任楼矿煤样进行酸洗脱除其中的硅酸盐矿物,并将原样与酸洗过的样品在相同条件下进行热重实验。实验结果显示,煤样RL-18-7的热解率为21.29%,煤样RL-18-7(去硅酸盐)的热解率为33.07%,煤样RL-18-4的热解率为28.04%,煤样RL-18-4(去硅酸盐)的热解率为39.30%,热解各个阶段去硅酸盐样品的热解率均大于原样。分析认为任楼煤矿煤中的硅酸盐矿物在煤的热解过程中起到抑制作用,原因主要有两个方面:硅酸盐矿物在煤热解的过程中能够阻止煤塑性颗粒的团聚;硅酸盐矿物具有吸附性,煤热解所产生的烃能够被黏土类矿物表面吸附留存,在一定程度上阻止了煤的进一步热解。     

单排配筋聚苯模块复合墙体黏结性能试验研究

为解决外墙外保温及饰面层易剥离坠落的问题,提出了单排配筋聚苯模块复合墙体.通过低周反复剪切试验和垂直拉拔试验对复合墙体的黏结性能进行研究.低周反复剪切试验中,滞回曲线无下降段;增设连接桥后,正向承载力增加13. 75%,正向初始刚度增加21. 01%;增设连接桥和L形钢筋后,正向承载力增加28. 27%,正向初始刚度增加44. 49%;增设钢筋比仅增设连接桥试件耗能能力增加.垂直拉拔试验中,增设连接桥后,竖向拉拔力增加4. 78%;增设连接桥和L形钢筋后,竖向拉拔力增加13. 95%.结果表明:试件均从可发性聚苯乙烯(expandable polystyrene,EPS)模块表面发生剥离而最终破坏.燕尾槽与混凝土的机械咬合对黏结性能影响最大.连接桥与钢筋设置加强了防护层与模块整体性,对破坏特征影响较大.连接桥起支撑模板、固定模块、连接防护层等作用;钢筋有提高承载力、增强整体性等作用.     

水分随煤阶及水热变化的核磁共振研究

为了获得不同煤阶以及不同温度水热反应条件下煤中水分的变化规律,研究煤样核磁共振弛豫信号特性.研究发现,核磁共振(NMR)方法可以用于煤的水质量分数检测,能够检测出结晶水.水热反应可以有效地脱除煤中水分,反应温度越高,脱除效果越明显.随着煤阶的升高,煤中水分的横向弛豫时间变短,水分受束缚的程度变大;随着水热反应的温度升高,煤中水的质量分数大幅降低,横向弛豫时间变短,受束缚程度变大.     

粒径对煤氧化升温进程影响的试验研究

为研究粒径对煤氧化升温进程的影响,利用程序升温试验系统,分析潞安集团李阳煤矿15号煤层5种不同粒径煤样氧化升温进程中O_2,CO,C_2H_4等气体的生成规律,并计算了不同粒径煤样的耗氧速率和CO,CO_2,C_2H_4气体的产生速率以及煤自燃倾向性判定指数。结果表明:该煤层自燃临界温度约80℃,干裂温度约135℃,气体产生速率临界温度约160℃;从试验初期到干裂温度段,各煤样气体生成总量变化不大,超过干裂温度后,气体生成量变化幅度增大;煤样在超过气体产生速率临界温度后,各气体的产生速率开始有较大幅度增加,且粒径越小的煤样气体产生速率的变化幅度越大;随着煤样粒径的减小,煤样和O_2反应面积增大,交叉点温度相应降低,煤样粒径对煤自燃倾向性有明显影响。     

微冲头的微观粘附力及预接触变形分析

有关微观物体的粘附力与变形分析在微机械和表面物理中越来越重要.文章以表面形状由幂函数描述的轴对称微冲头与半空间体为研究对象,分析作用于微冲头上的分子间作用力和液桥张力,分析了在微观力作用下的微冲头接触前的弹性变形.最后以液桥张力作用力下微冲头的特例--微球为对象,分析了液桥体积对微冲头顶端竖向变形的影响.分析结果表明,小间距时,作用于微冲头顶端的液桥力随间距的增大而减小,并随液桥体积的增大而增大.在较大间距时,液桥力与液桥体积之间的关系却出现了一种波动现象,而在小间距时,微冲头的变形随液桥体积的增加而减小,同时随液桥体积变化而先增后减的波动,大间距时这种波动现象愈加明显.微冲头的粘附接触特性中出现的这种波动现象也说明了微观尺寸效应的存在.     

GFRP抗浮锚杆与混凝土底板黏结特性现场试验

采用倒置的混凝土底板开展GFRP抗浮锚杆与其黏结性能的现场试验,探究实际工程中GFRP抗浮锚杆在混凝土底板中的受力特性,并测量GFRP抗浮锚杆与混凝土底板的相对滑移.结果表明:GFRP抗浮锚杆主要发生剪切滑移与拔断两种破坏形态,GFRP抗浮锚杆的弯折长度越大,其破坏荷载和极限抗拔承载力越小;直径28 mm的GFRP抗浮锚杆的弯折影响系数为0.56～0.89,弯折处理后GFRP抗浮锚杆的滑移量比未经弯折的滑移量小;未弯折与弯折处理后的GFRP抗浮锚杆相比,锚杆与混凝土的平均黏结强度提高1.6倍,锚杆杆体与混凝土底板的平均黏结强度随弯折长度的增加呈线性减小的趋势;通过将锚杆弯折或增加锚杆弯折长度的方法来提高GFRP抗浮锚杆与混凝土底板的抗拔承载力不可行,建议采取增大锚杆直径、增加混凝土底板厚度和增设应力扩散托盘等措施.     

白腐真菌对不同煤阶煤的降解作用研究

分别以不同矿区的长焰煤、焦煤、瘦煤为基底,以白腐真菌为接种菌,将煤样在35℃条件下有氧降解15 d,通过测试降解前后煤样的质量变化以及元素含量变化来研究白腐真菌的降解作用.实验结果表明,白腐真菌可以降解煤炭,随着煤的变质程度升高,白腐真菌对其降解率降低;白腐真菌处理过煤之后,反应液的pH值降低,且煤的变质程度越低,pH值也越低;降解后的煤,其C含量减少,H和O的含量增加.     

黄土基岩接触面滑坡滑带土物理力学特性及微观结构

滑带土抗剪强度取值及微观结构特性对于边坡稳定及防治具有重要意义。以陕西延安地区二庄科滑坡为研究对象,通过剪切试验、扫描电镜及X射线衍射仪等,对典型黄土基岩接触面滑坡滑带土物理力学特性及微观结构进行研究;通过剪切试验得到不同含水率、不同干密度条件下滑带土的抗剪强度参数及其与含水率、干密度之间的相关性函数;通过研究其微观结构及矿物成分,分析了不同干密度、不同垂直压力条件下的土样微观结构。结果表明:随着含水率的减小和干密度的增加,土样的抗剪强度参数均有所提高;黏聚力与含水率呈负指数关系,内摩擦角与含水率呈负线性关系,黏聚力、内摩擦角分别与干密度呈正线性关系;随着垂直压力的增大,孔隙离散指数增大,颗粒离散指数、孔隙(颗粒)平均形态系数、孔隙(颗粒)定向概率熵及孔隙(颗粒)定向分维数均减小;随着干密度的增大,颗粒定向概率熵及颗粒定向分维数均增大。     

不同含水量条件下红砂岩泥化夹层的剪切特性

为了探讨不同含水量条件下泥化夹层的剪切特性,通过等应变直剪仪对红砂岩泥化夹层进行不同含水率和法向应力的直剪试验,研究了红砂岩泥化夹层的剪切力学行为.结果表明：剪应力-剪切位移曲线为滑移型曲线,正应力越小,达到剪切强度所需的剪切位移也越小;随着含水量的增加,泥化夹层的剪切强度明显降低,剪切强度参数中内摩擦角非线性减小,而粘结力先增大后减小;存在一个临界含水量值,当含水量小于该值时,粘结力随含水量的增大而增大,当含水量超过该值时,粘结力随含水量的增大而减小.     

黏土-水泥土接触面剪切特性试验研究

掌握黏土–水泥土接触面的剪切特性及土体运移规律是研究水泥土桩、墙等结构物承载和变形机理的关键。本文基于系列直剪试验研究黏土与不同粗糙度水泥土接触面的力学特性,以探究黏土–水泥土接触面抗剪强度、破坏规律及变形特性。结果表明：黏土–水泥土接触面的剪切破坏强度服从摩尔–库伦强度准则,接触面摩擦角随粗糙度的增加而增大,但增长速率逐渐减缓,而接触面粘聚力与黏土粘聚力大小相当;黏土–水泥土接触面的法向应变与剪切位移曲线整体表现为剪缩型,且剪缩量随法向应力和粗糙度的增加而增大。归一化的接触面强度有效系数Es随粗糙度的增加而增大,且当粗糙度R超过1.0 mm后,Es大于1.0,说明由于“被动阻力”的存在使得黏土–水泥土接触面的抗剪强度得到提升,从而出现大于黏土自身抗剪强度的情况。不同法向应力作用下,各接触面剪应力–剪切位移关系曲线均服从指数分布,据此建立了描述接触面粗糙度、剪应力、剪切位移、法向应力、摩擦角和粘聚力关系的复合指数模型,该模型对接触面剪应力–剪切位移关系曲线具有良好的拟合效果。此外,随着剪切过程的持续进行,剪切破坏区逐步由剪切前方扩展至剪切后方。研究结果对揭示黏土–水泥土接触面的力学特性及水泥土桩、墙等的设计具有参考和指导意义。     

液态水对煤吸附甲烷影响的机理分析

为了研究液态水对煤吸附甲烷影响的机理,进行了不同煤级干燥煤样、平衡水煤样和注水煤样等温吸附实验,基于分子间作用力对液态水影响机理进行分析,并用维里方程拟合等温吸附实验结果来验证.结果表明,煤基质的润湿程度是液态水影响煤吸附甲烷的主要因素.干燥煤样中煤与甲烷分子间作用力远大于甲烷分子间作用力,第二维里系数较低,吸附能力强;平衡水煤样中煤与水分子氢键能高于范德华力,气态水分子竞争吸附,第二维里系数偏高,煤基质吸附能力弱;注水煤样中煤与甲烷分子之间长程作用力和甲烷与水分子之间短程作用力之和较小,与甲烷分子间作用力相当,第二维里系数最高,煤基质吸附能力很低.煤级增高,煤基质表面极性及其润湿程度降低,第二维里系数随之降低.     

沁水盆地东南部高阶煤孔隙分形特征及意义

为研究有利于煤层气勘探开发的煤储层孔隙结构特征,以沁水盆地东南部寺河矿和赵庄矿的晚古生代高阶煤为研究对象,基于低温氮吸附数据,运用孔隙分形研究方法,揭示高阶煤中综合分形维数与孔径分布、镜质组反射率、兰氏体积与兰氏压力之间的关系。研究表明,沁水盆地南部高阶煤在不同孔径段内的孔隙具有明显的分形特征,煤样综合分形维数分布在2.47~2.97;煤样的综合分形维数与煤镜质组反射率具有正相关性,即煤样孔隙的粗糙度随着镜质组反射率的增高而变得更加粗糙;综合分形维数随着比表面积、总孔容、微孔及过渡孔孔容所占比例增加而增大,而随着中孔孔容所占比例的增加而减小。综合分形维数可以反映高阶煤的煤层气开发状况,即高阶煤中煤的综合分形维数越高,越有利于煤层气的开发。     

航天发动机多孔壁面发汗冷却液膜特性研究

为了研究多孔壁面发汗液膜冷却的特性,在对剪切气流驱动液滴变形和运动机理研究的基础上,采用步进电机控制液滴的体积,通过加热多孔壁面将液滴输送至连续剪切气流作用的实验风洞中,分析气流流速、壁面孔隙尺寸以及壁面温度对发汗液膜形状的影响.实验结果表明,剪切气流在推动发汗液膜向前伸展的同时也迫使其向两侧扩张,剪切气流速度超过某一临界速度时,液膜不再向两侧扩张;随着多孔壁面孔隙直径的增大,发汗液膜的面积不断增加,其增加程度逐渐降低;壁面温度越高,发汗液膜面积越小,完全蒸发耗时越少.     

湛江组结构性黏土触变性对群桩承载力时效性的影响

对7套不同桩材、桩间距、桩长的模型群桩基础进行不同休止时间(0d、7d、14d、28d、60d、90d)的桩周土十字板剪切试验和桩基静载试验,探究桩周土抗剪强度和桩基承载力随休止时间的变化,揭示湛江组结构性黏土触变性对群桩承载力时效性的影响规律。结果表明:湛江组结构性黏土的抗剪强度随休止时间增加而增长,相同休止时间情况下,桩周土触变强度比率随桩材弹性模量、桩间距、桩长的增大而减小;群桩的荷载沉降曲线呈明显的陡降型,具有明确的破坏荷载,群桩的极限承载力具有明显的实效性,相同休止时间情况下,极限承载力随桩材弹性模量、桩长和桩间距增大而增大;桩基承载力时效性系数与桩材、桩间距和桩长有关,相同休止时间情况下,桩材弹性模量和桩间距越小,承载力时效性系数越大,桩长越长时,承载力时效性系数越小;湛江组结构性黏土触变强度比率与桩基承载力时效性系数呈对数函数关系。     

糊化对米线品质的影响

研究影响米线糊化度的3个重要因素(水分含量、颗粒度及生熟粉配比)对米线品质指标(剪切力、剪切面积、拉伸力、拉伸距离)的影响.结果表明:随着水分含量的增加,糊化度与米线品质指标均有不同程度的增加,糊化度与米线品质呈非显著正相关;随着颗粒度的减小,糊化度与米线品质指标均有不同程度的增加,糊化度与剪切力、剪切面积及拉伸力呈非显著负相关,与拉伸距离呈显著负相关;随着熟粉配比的减少,糊化度与米线品质指标均出现一个峰值,且糊化度与剪切力、剪切面积及拉伸距离呈显著正相关,与拉伸力呈极显著正相关.