建筑结构控制爆破拆除的力学分析与应用

应用运动学、动力学理论建立建(构)筑物控爆坍落过程的力学模型,进而研究在非定常约束条件下坍落结构的力学特征。首次提出了采用延时起爆技术时,非自由质点系及其广义坐标应是建立在每一段位上的瞬间虚位移。在此基础上,分析求解运动过程中时控单元的质点自由度,为精确选定爆破部位及时序提供了设计理论和计算依据。同时,结合振动理论,将控爆时差、结构载荷分布调制为振动系统,形成坍落结构梁板单元的强迫振动,充分实现在运动中进一步解体、破碎其自身结构,并形成具有明显缓冲效果的下落过程。应用实践结果证明力学分析是正确的,为工程结构爆破拆除计算机辅助设计及动态模拟技术的有效应用奠定了基础。     

基于FLAC3D的破碎围岩巷道支护效果分析

为了解破碎围岩分别采用锚杆支护、锚喷支护以及锚喷+锚索耦合三种支护方式下的支护效果,进而为破碎围岩巷道选择合理的支护方式提供参考。通过借助FLAC^3D软件建立数值模型,分析不同支护条件下的破碎围岩巷道位移量、应力分布以及塑性区的时空演化特征。结果表明,采用锚喷+锚索耦合支护时,可以较好的控制巷道围岩的位移量、减小应力集中效应、缩小塑性区的影响范围。     

考虑煤层倾角和钻孔倾角的钻屑量理论研究

为准确预测与预防深部开采煤与瓦斯突出,建立了考虑煤层倾角与钻孔倾角的新钻屑量理论计算公式,并分析了煤层倾角和钻孔倾角对钻屑量的影响。以平煤股份有限公司八矿为研究对象,将钻屑量理论计算值与该矿己15-21030风巷现场钻屑量实测值进行对比验证,得出在煤层倾角一定时,钻屑量随钻孔倾角增大呈幂指数递减关系,减小的比率呈“V”形变化趋势,原钻屑量理论值与实测值平均误差为5.5%,在考虑煤层倾角与钻孔倾角情况下的新钻屑量理论值与实测值平均误差为3.9%。     

高地压严重突出区域下向穿层钻孔预抽消突技术

利用工作面高抽巷施工掩护顺槽掘进工作面下向穿层条带预抽钻孔,通过对钻场底板深、浅孔注浆封堵围岩裂隙解决了孔内返水不畅难题;采取了"两堵一注"封孔方式确保封孔严密不漏气;孔内全程下吹水管,实现了单孔、分组、定时吹水工作目标,提高了下向消突钻孔抽采效果,形成了一套高效、快速的下向穿层钻孔消突管理模式,实现了高地压严重突出区域煤层高效消突以及技术经济一体化目标,安全经济效益显著。     

库水位变动下庄屋滑坡变形与稳定性分析

库水位变动是三峡库区滑坡等地质灾害频发的重要原因之一。为研究库水位变动对库岸涉水滑坡变形和稳定性的影响,以庄屋滑坡为例,结合GPS位移监测数据和数值模拟分析,探讨了该滑坡在库水升降过程中变形和稳定性的响应规律。结果表明,庄屋滑坡受库水影响滑坡后缘变形大于前缘,为推移式滑坡。水位变动过程中,滑坡渗流和稳定性变化具有动水压力型滑坡特点,即在水位上升时滑体内地下水浸润线呈内凹趋势,水位下降时滑体内地下水浸润线呈外凸趋势,且具有一定的滞后性;库水位上升时滑坡稳定性系数增大,水位下降时减小;当库水位保持在恒定水位时,稳定性系数也逐渐趋于稳定。     

基于修正幂律模型流体的柳叶形扶正器旋流规律及应用

为提高注水泥过程中水泥浆顶替效率，国内外愈来愈多地使用旋流扶正器。但是，目前旋流扶正器结构参数主要靠经验设计，缺乏理论基础也没有相关行业标准。针对依据文丘里效应设计的柳叶形旋流扶正器，基于修正幂律流体模型，构建了旋流扶正器旋流长度计算模型。通过数值模拟对旋流扶正器井下旋流规律进行研究，推导出了旋流扶正器在修正幂律流体条件下，周向平均速度和完全顶替的临界速度公式。基于旋流扶正器井下旋流规律，分析了井眼环空结构、流体性能、井下井壁附着力对水泥浆顶替效率的影响，优化了柳叶形旋流扶正器旋流角、扶正棱长度、扶正棱有效体积和扶正器高度等设计参数。对比分析了柳叶形与常规旋流扶正器在不同工况下的旋流长度，柳叶形扶正器的旋流长度比常规扇形平均提升了32%，比常规梯形扶正器平均提升了47%。柳叶形扶正器在新疆顺北油田顺北3井等20多井次超深井应用，应用井固井质量明显优于常规扇形的旋流扶正器。     

A finite line source simulation model for geothermal systems with series- and parallel-connected boreholes and independent fluid loops

A model for the simulation of geothermal systems with parallel- and series-connected boreholes is presented. Mass and heat balance problems are formulated for each component in the system and are assembled into system-level problems. A third problem is formulated to account for heat transfer in the bore field, using the finite line source solution. This third problem is coupled to the system-level heat balance problem by an analytical solution of the heat transfer inside boreholes with multiple U-tubes. The simulation model allows for any number of independent fluid loops within the bore field or within individual boreholes and allows for combinations of specified inlet fluid temperatures and heat extraction rates in independent fluid loops. The model accounts for the axial variation of the fluid and borehole wall temperatures and heat extraction rates. The capabilities of the model are demonstrated through three example simulations.     

粉土界面恒刚度循环剪切试验研究

竖向循环荷载作用下桩土界面的作用机理是研究桩土摩擦疲劳的关键。针对循环荷载作用下桩-粉土界面的剪切性能,使用改进的剪切试验装置在恒刚度条件下进行循环剪切试验,研究循环次数、累积位移和法向刚度对其摩擦疲劳性能、循环后单调剪切性能的影响。试验结果表明,粉土在循环剪切过程中,法向应力和剪应力在初始10个循环内随循环数增加快速衰减,随着循环进行,逐渐趋于稳定;单次循环内在剪切位移方向变化时,土体呈现表现出剪缩-剪胀-剪缩交替现象,总体变形呈现剪缩的趋势;循环荷载作用下,粉土界面的法向应力和剪应力随法向刚度增大衰减速率增大,达到稳定的累积循环位移越小;粉土循环后的单调剪切、法向应力恢复的单调剪切的剪应力比小于首次单调剪切试验值,且法向应力恢复的循环后剪切试验的剪胀程度较小,表明循环剪切过程中界面处粉土颗粒棱角破碎,颗粒变得光滑。在对试验数据分析的基础上,提出了与累积位移、法向刚度和初始应力相关的无量纲累积位移,建立了法向应力和界面摩擦角随累积位移的衰减方程。     

Impact of Divalent Ions on Heavy Oil Recovery by in situ Emulsification

Many reservoir formation brines are characterized by high salinity and contain high concentrations of divalent ions such as calcium, magnesium, and potassium. These challenging conditions can render the surfactants ineffective during chemical flooding for enhanced heavy oil recovery. Various brine types can have an impact on the stability of emulsions generated with chemicals as chemicals have various resistant levels toward hard divalent ions and salinities. To investigate the impact of brine hardness on heavy oil-in-water emulsion stability, glass tube experiments, microscopic visualization and sandpack flooding experiments, and Hele-Shaw visualization experiments were conducted in this study under low-salinity/hard-brine, high-salinity/hard-brine conditions using commercial chemicals, which are designed for specific reservoir brine conditions. Recovery results demonstrated that complex colloidal solution introduced in the previous study with silica and Dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB) along with screened chemicals from glass tube tests in this study can enhance heavy oil recovery significantly with an addition of low concentration of xanthan gum (Lee and Babadagli 2018). The results confirmed the robustness of the complex colloidal solution formula to enhance oil recovery with low concentration of polymer under any reservoir brine conditions. The study also demonstrates the potential of polymer as an emulsion stabilization additive for enhanced heavy oil recovery by in situ emulsion generation. Polymer effects seemed to be particularly dominant under the low-salinity conditions than high-salinity conditions.     

新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝构件受力的简化计算方法

针对常见泥石流防治结构被冲击破坏的问题，基于“柔性消能”理念，结合张弦梁结构和竖向预应力锚杆技术，提出一种既能改善结构受力性能、增加结构整体抗冲击能力、保证结构安全可靠，又能减小结构构件截面尺寸、节约成本、便于现场施工组装和后期运营维护的新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝，并阐述其技术原理。根据泥石流荷载分布和新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝的受力特征，给出其简化的内力计算方法；并利用SAP2000建立新结构有限元模型，分析了结构的整体受力，验证了构件简化计算方法的合理性；结合Python语言和Qt De? signer软件开发了相应的设计计算软件，对新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝的内力进行求解。结果表明：提出的新结构抗冲击性能好，构件受力均匀；以后设计中应关注竖杆的剪切脆性破坏和立柱偏心受力情况，保证结构安全；变形协调仅使底层张弦梁与竖杆内力偏大，实际工程应用时，应着重验算底层构件，防止其破坏；文中提出的简化计算方法能较准确的反映结构的受力特性，具有一定的合理性，研究可为新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝的设计计算和推广应用提供理论依据和技术支持。