水工建筑物地基处理混凝土芯劲性复合桩试桩工艺试验

以奔牛水利枢纽项目为工程依托,通过现场试桩工艺试验,对劲性复合桩的施工工艺流程和成桩质量进行研究,总结出劲性复合桩的施工工艺参数和施工工艺方案,为今后类似地基处理工程设计、施工提供借鉴。     

燃烧室壁面冷却特性数值模拟

针对航空发动机与燃气轮机燃烧室温升提高带来的壁面冷却问题,采用数值模拟方法研究多斜孔、复合角、冲击/气膜3种不同壁面结构形式的冷却特性,对比分析燃烧室近壁面流场和温度场分布以及有效温比与阻力损失随冷却孔尺寸的变化规律。研究表明:在冷却空气质量流量保持不变时,改变冷却孔直径对3种壁面结构的冷却性能会产生显著影响,孔径越大,阻力损失越小,冷却效果越好;在冷空气单位面积质量流量为20 kg/(m~2·s)条件下,当多斜孔孔径由0.3 mm变为0.8 mm时,平均有效温比从0.775减少到0.451,阻力损失从0.117增加至0.140,热侧壁面平均温度升高280.316℃;冲击/气膜冷却结构明显优于相同孔径的复合角冷却结构与多斜孔冷却结构;冲击/气膜冷却结构后导流环处有效温比最高可达到0.95。     

复合外加剂改性盐石膏的研究

盐石膏的主要成分为无水硫酸钙,其活性差、凝结硬化慢、强度低,需要添加活性剂来激发盐石膏的活性。通过复合外加剂对盐石膏加以改性,并通过XRD和SEM对其作用机理做了分析。结果表明,单掺脱硫石膏和建筑石膏均能缩短盐石膏的凝结时间,建筑石膏的效果较好,但掺量不宜过高。复掺建筑石膏和缓凝剂时,两者比例要控制得当,适宜的建筑石膏和缓凝剂掺量分别为50%和0.10%~0.12%（质量分数）。分析可知,大掺量建筑石膏会增加盐石膏硬化体中二水相和针棒状晶体的含量;缓凝剂掺量的增加,会降低盐石膏硬化体中二水相的含量,棱形晶体增多,从而降低了盐石膏的强度。     

鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田典型顶板水害防控技术与应用

为了实现鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田受顶板水害威胁的煤炭资源安全开采,基于侏罗纪煤炭资源赋存条件、顶板含水层特征、顶板水害分布范围与防控难题,对离层水害、薄基岩溃水溃沙、厚层砂岩水害和烧变岩水害4种典型顶板水害的形成机理、判识方法、主控因素和防控技术进行了系统研究。侏罗纪煤田离层水害发生的地质条件为砂泥岩互层,泥岩隔水层厚度是控制离层水害发生的主控因素,研发了离层水体精准定位探放技术,实现了离层水害判别与防控技术的定量化;导水沙裂隙带是薄基岩溃水溃沙的主控因素,构建了基于导水沙裂隙带与基岩厚度对应关系的溃水溃沙危险性评价体系,发明了含水松散沙体高效注浆技术,有效避免了薄基岩溃水溃沙的发生;发现了厚层砂岩含水层在垂向上的非均质特性,揭示了递进渗流充水模式,提出了"适当波及,主动防控"的厚层砂岩水害防控新理念,解放了大量受厚层砂岩水害的煤炭资源;揭示了烧变岩的"边界富水"效应,将烧变岩完整断面分为直接露头区、中部埋藏区和火烧边界区,并构建了烧变岩不同断面注浆材料选择准则,提出了双位双向孔序优选引流注浆帷幕技术,显著减少了烧变岩对工作面的补给水量,同时实现了采煤保水。通过将典型顶板水害防控技术在鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田的推广应用,有效遏制了顶板水害事故的发生。     

西部鄂尔多斯矿区强矿压显现及顶板运动规律

矿山压力显现研究对于围岩控制与动力灾害防治必不可少。为研究西部鄂尔多斯矿区矿压显现及顶板运动规律，基于红庆梁矿现场调研，分析了强矿压显现演化规律及其原因，建立了“软岩基本顶+砾岩关键层” 的覆岩结构及相应的计算模型。基于采空区矸石压缩变形理论，确定了下部垮落岩体对砾岩层的支承荷载参数并推导了砾岩层破断步距表达式。研究结果表明：受上覆硬厚砾岩层运动影响，300~340 m 推采范围为工作面强矿压显现区域，支架大面积泄液与煤壁大面积片帮为强矿压主要显现形式，最大片帮深度达 1.5 m。采空区垮落岩体对砾岩层有一定的支承作用，影响砾岩层的弯曲下沉及其破断步距，在此条件下的砾岩层运动过程可分为 3 个阶段，分别为未触矸阶段、持续弯曲下沉阶段、砾岩层破断阶段。模型计算的砾岩层破断步距为 306.9 m，现场验证为 320 m。上述研究可为相似地质条件下的超前支护设计和矿压显现控制提供参考。     

铝合金与高强钢激光-电弧焊铆复合连接机制研究

为实现6061铝合金和Q460高强钢的优质连接,采用激光诱导电弧复合热源对已通过阶梯型铆钉实现预连接的6061铝合金板和Q460高强钢板进行搭接焊试验。分析焊铆复合连接方法下接头的力学性能,断裂模式以及横截面的宏观和微观形貌。结果表明,在铆钉和复合热源的共同作用下,焊铆复合连接接头由3个承载区域组成,分别为钢板和铆钉形成的对接接头,钢板,铆钉以及铝合金板形成的铝-钢连接区以及铆钉侧壁和铝合金板侧壁形成的铝-钢界面。铝-钢连接区的金属间化合物以富Fe的Fe Al相和Fe3Al相为主。在最佳工艺参数下,焊铆复合连接接头的拉剪载荷达到6.2 k N。拉伸断口呈现出纽扣式断裂、母材基体断裂以及拉拔式断裂3种断裂模式,后两种断裂具有更高的韧性和塑性。阶梯型铆钉和激光-电弧复合热源的协同作用可以实现铝合金和高强钢的优质连接。