侧限条件下泥质粉砂岩轴向膨胀率及膨胀本构模型研究

为研究泥质粉砂岩的膨胀特性,以长沙市南亚江碧桂园时代天街项目为例,在不同轴向荷载作用下,开展有荷条件下的侧限膨胀率试验,分析侧限膨胀率与时间的关系及其膨胀本构模型。结果表明,随着时间的增加,泥质粉砂岩遇水后较短时间内侧限膨胀率首先迅速增加,然后增速逐渐放缓,最后达到吸水膨胀最大值,侧限膨胀率不再变化;随着轴向荷载的增加,侧限膨胀率逐渐减小,轴向荷载越大,对岩石的膨胀变形限制越强。引入了采用Sigmoid函数的岩石膨胀率与时间关系的计算模型,基于试验结果,验证了该模型的正确性。研究成果可用于指导工程实践。     

泥质白云岩结构面抗剪强度各向异性的数值模拟

针对结构面抗剪强度的各向异性对坝基稳定性评价的影响问题,利用3DEC模拟软件对泥质白云岩结构面进行直剪模拟试验,研究了其抗剪强度随粗糙度变化的规律。结果表明,泥质白云岩结构面的粗糙度越大,剪切应力—剪切位移曲线峰值越明显,结构面的抗剪强度越大,抗剪强度参数也越大;法向应力水平越高,粗糙度对结构面抗剪强度的影响越弱。     

华中粉砂岩粗粒土粒径级配分形特性研究

研究不同应力状态下颗粒粒径级配演化规律是分析土体应力状态、评价其工后变形的关键。基于质量-粒径分形模型从分形角度阐述了粗粒土粒径级配曲线探究依据,设计了5种不同分形维数的粒径级配,分析了土体颗粒空间分布特性;通过三轴剪切试验及颗粒筛分试验,探究了不同分形维数粗粒土偏应力峰值前后应力应变曲线性态分布及剪应力峰值、内摩擦角、分形维数因子等参数变化规律。结果表明,土体粒径范围随分形维数越大而更宽泛;应力应变曲线随分形维数及围压增大而存在应变软化向应变硬化过渡的趋势,偏应力峰值随分形维数增加而增大,内摩擦角呈先减小后增大的变化规律。粗粒土分形维数变化因子与相对围压呈线性函数关系,方程斜率及截距仍与相对围压呈线性函数关系,据此建立了考虑围压及初始分形维数的经验方程,为从分形角度来设计与优化粗粒土粒径级配而达到提高其力学强度等提供了参考依据。     

浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响

为研究浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响程度,通过直剪试验分析了浸水时间对砂泥岩颗粒混合料的剪应力、抗剪强度及剪胀效应的影响。结果表明,砂泥岩颗粒混合料浸水后剪切过程大致分为弹性阶段和稳定破坏阶段;砂泥岩颗粒混合料的粘聚力随浸水时间呈现“增大—回落—基本稳定”的变化趋势,混合料的内摩擦角在整个剪切过程中变化不大;浸水时间越长,砂泥岩颗粒混合料的剪胀性越小,减缩现象越明显。研究结果为以砂泥岩颗粒混合料为建筑填料的涉水工程建设提供了参考依据。     

室内卷烟阴燃颗粒物的粒径分布与迁移特性

为探究卷烟阴燃亚微米颗粒物在室内环境中的粒径分布与迁移特性,采用DMS500快速型微粒光谱仪在线监测室内不同位置处卷烟阴燃粒径在5~1,000,nm范围内的烟颗粒,记录并分析随时间变化的气溶胶粒径谱分布信息,得到以累计颗粒数密度、几何中位径、颗粒数目衰减指数为表征的室内亚微米颗粒物迁移特性参数.结果表明:卷烟阴燃前后亚微米烟颗粒粒径谱呈现不同的对数偏态分布,且室内不同位置烟颗粒粒径谱形态类似;扩散、沉降、凝并等作用是导致烟颗粒在一定范围内迁移呈现不同变化规律的影响因素.     

粗粒土的抗剪强度特性及其参数

本文以较丰富的粗粒土三轴剪切试验资料为基础,分析研究了应力、应变、体应变等的变化规律,以及剪切中的剪胀效应和颗粒破碎性的影响.较全面地论证了粗粒土的抗剪强度特性;并把(б_1-б_3)-ε_a与ε_v-ε_a关系联系起来,提出ε_v-ε_u关系上dε_v/dε_a=0点对压到(б_1-б_3)-ε_a关系上相当于屈服点,(dε_(?)/dε_a)max点(剪胀率最大点)对应到(б_1-б_3)-ε_a上相当于峰点,由这两点强度比较分析,进一步步阐明了粗粒土的咬合作用和产生C值的机理;又将粗粒土莫尔抗剪强度包线归纳为四种类型,其中三类皆显示出非线性特征,提出用τ_ξ=c Ap_a’(б/p_a’)~B反映粗粒土的抗剪强度特性及参数关系,较为全面、合理.     

过滤体对柴油机排气微粒粒径分布的影响

建立了柴油机排气微粒测量装置,对泡沫陶瓷与壁流式蜂窝陶瓷两种过滤体前后的柴油机排敢中的微粒分布进行了测量,发现壁流式蜂窝陶瓷对不同大小的微粒都有较高的过滤效率,而泡沫陶瓷过滤体对微粒的过滤效率与流速、微粒大小及泡沫孔参数有密切关系。     

高岭土粒径对新疆煤积灰行为及烧结特性的影响

针对燃烧新疆煤面临严重的沾污结渣问题,添加高岭土添加剂是缓解该问题的有效途径。结合沉降炉积灰实验和固定床烧结实验对不同粒径高岭土的防控性能与机理进行研究。结果表明：高岭土通过自身的稀释作用和与煤中矿物的交互作用两方面共同改变新疆煤的成灰特性,进而影响积灰行为与烧结特性;细高岭土虽然通过交互作用可以有效抑制碱性物质气相沉积,但添加剂自身的稀释作用导致成灰粒径较小,更易在初始阶段形成积灰;在两方面的综合作用下,细高岭土和粗高岭土对初始阶段积灰生长的防控效果相近;此外,添加细高岭土后更小的成灰粒径分布促进灰烧结程度的发展,不利于沉积物的吹灰清除。     

汽油车排气中颗粒物粒径的分布特性

利用电子低压冲击仪(ELPI)对一台排放满足欧III排放标准的汽油车进行了颗粒物粒径分布特性的研究,实验按照欧III测试循环(NEDC)在转鼓试验台上运行,分别测量了催化器前后排气中颗粒物粒径和粒数.测量结果表明,汽油机排气中包含有大量的颗粒物,粒径主要分布在1μm以内;超细颗粒物体积浓度较小,但其数密度很大,起动阶段颗粒物排放非常恶劣;三效催化器对降低颗粒物总体积浓度有一定效果,催化效率在60%以上,但对降低颗粒数密度效果较差,催化效率只有30%,特别是对直径在40~120 nm之间的超细颗粒物催化效率仅为5%~10%.     

混煤可磨特性与掺烧方式试验研究

对4种典型贫煤与无烟煤分别进行了不同混煤方式下的可磨性、粒径分布变化规律实验室试验研究,试验结果表明,混煤的可磨性趋向于难磨煤种、成粉样品中粗颗粒难磨煤多、细颗粒易磨煤种多。从可磨性标准测试角度对试验结果进行了物理解释,提出混煤的可磨性必须由实验确定、"炉前掺混"时混煤的煤粉细度必须由挥发份较低的煤种决定、"分磨制粉"时各组份煤选取各自合理细度的结论。针对几种可磨性差异较大煤种的掺烧,根据制粉系统、燃烧系统的特点,进行了3种不同方式的"分磨制粉"掺烧方式优化试验,通过较好地控制难磨、难燃尽煤种的煤粉细度,锅炉效率较传统的"炉前掺混"方式均提高1.5%以上。     

汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性

采用 DMS500快速颗粒取样分析仪对一台气道喷射国Ⅲ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究.结果表明,汽油机排气中颗粒物以核态为主,仅部分工况存在积聚态.怠速时呈现包括核态和积聚态的双峰分布;低转速时表现为核态的单峰分布;中等转速时粒径分布范围扩大,既存在核态颗粒物,也存在积聚态颗粒物.相同转速下,随负荷的增加核态颗粒物数密度峰值先降低后增加;相同负荷下,随转速的升高核态颗粒物数密度峰值和峰值粒径均降低,积聚态颗粒物数密度峰值有增加的趋势.催化器对核态颗粒物的净化效果较好,对积聚态颗粒物的净化效果较差,对低转速下的粒径分布有明显影响     

颗粒粒径分布对泥浆絮凝效果的影响

为了探究颗粒粒径分布对泥浆絮凝效果的影响,通过室内絮凝试验,从絮凝剂添加量、泥面的沉降速率、底泥含水率、底泥渗透系数等方面分析了不同粒径分布下泥浆絮凝效果的变化。结果表明,随着泥浆中粉粒与粘粒含量比值的增大,APAM的最优添加量由400 g/t减至320 g/t, PAC的最优添加量由1 600 g/t增至3 600 g/t,经过两者絮凝后的泥面沉降速度和底泥渗透系数均随之提高;PAC对粘粒的沉降效果要优于APAM,经APAM处理后的底泥渗透性较好,相比无添加自然沉降的底泥渗透系数提高了约75%。     

金属离子对石膏结晶时间及粒径分布的影响

在湿法烟气脱硫条件下,采用静态模拟混合结晶反应器,研究了温度及金属离子对二水硫酸钙(石膏)结晶过程及晶体表面特性的影响.结果表明:随着温度的升高,石膏晶体的峰宽范围减小,中粒径D50逐渐减小,比表面积逐渐增大,石膏结晶的诱导时间逐渐缩短;当添加相同浓度的金属杂质离子时,抑制石膏结晶的能力Al3+＞Fe3+＞Mg2+,其中Mg2+对诱导时间的影响基本可以忽略,混合金属离子之间会相互干扰影响诱导时间;含Fe3+的石膏晶体的D50最大,混合杂质离子(Fe3+/Mg2+/Al3+)的D50最小.     

卸荷速率对含水砂岩卸荷力学特性的影响

通过三轴卸荷试验,系统分析了卸荷速率对卸荷过程中岩石力学特性的影响,研究了岩体的应力应变特征、卸载变形特征和破环特征,得到卸荷速率与变形模量及峰值围压的关系。结果表明,当卸荷速率小于0.02 MPa/s时,卸荷破坏变形模量随卸荷速率的增大呈非线性增长,破坏时的围压随卸荷速率增加呈非线性递减;当卸荷速率大于0.02 MPa/s时,变形模量呈线性增长,破坏时围压呈线性递减,但当卸荷速率增大到一定值时,变形模量将趋于稳定;不同卸荷速率与峰值围压的二次多项式拟合,相关系数都在0.90左右,说明采用二次多项式进行拟合是可行的。     

排气状态对非饱和土抗剪强度的影响

为研究排气状态对非饱和土抗剪强度的影响,以云南昆明的红粘土和粉土为试验土样,以不排气不排水和排气不排水为控制条件进行三轴剪切试验。试验结果表明,排气条件下的非饱和土强度相较不排气时有所提高,且排气状态对红粘土抗剪强度的影响程度大于对粉土的影响程度;粘聚力与饱和度的关系呈非规律性,内摩擦角随饱和度的增大而减小;排气不排水条件下,粘聚力和内摩擦角均随干密度的增大而增大。试验结果证实了排气状态对非饱和土体抗剪强度的显著影响。     

粒径分布对有机粉尘爆炸中火焰结构的影响

采用高速摄影及带通滤波片相结合的方法,记录并分析了火焰在开放空间两种不同粒径分布硬脂酸粉尘云中的传播特性.实验中,通过控制喷嘴压力形成两种典型粒径分布的硬脂酸粉尘云.实验发现,火焰在两种不同粒径粉尘云中传播时,具有明显不同的火焰前锋结构特征,即连续火焰前锋和离散火焰前锋.在较小粒径分布粉尘云中传播时,火焰前锋形状规则、连续,燃烧反应区均匀一致,类似于预混燃烧现象;而在较大粒径分布粉尘云中传播时,火焰前锋黄色发光区周围分布着离散的蓝色亮点.在此基础上,进一步利用CH辐射放大图像揭示了粉尘云离散火焰前锋的形成机理.理论模型的分析结果证明了粒径小于58 μm的粒子质量浓度是决定能否出现离散火焰前锋的关键参数.     

液-液雾化的射流特性与粒径分布

液滴的粒径分布是液-液循环流化床制取流体冰技术的关键因素之一。在流化床实验装置上,采用快速摄像与图像处理相结合的方法,研究低流速下液-液单孔雾化的射流及其对液滴粒径分布的影响,射流长度的变化和液滴的粒径分布运用数学统计的方法进行分析。研究结果发现,当射流速度大于1.14m/s时,开始出现射流;各个流速工况下射流长度的波动具有随机和非周期的特点,其均值与方差随射流速度增大的总体变化趋势是先增大后减小;转折点在射流速度为6.58m/s时,在射流长度波动的峰点处形成球形或锥形射流顶部是液滴的粒径具有大小差异及其运动路径发生摆动的主要原因;各流速工况下,液滴的粒径分布与Rosin-Rammler分布符合的很好;研究结果为液-液循环流化床实际运行时控制雾化形成液滴的粒径分布提供可靠依据。     

层面处理方式对胶结砂砾石抗剪强度的影响

为分析不同层面处理方式对胶结砂砾石抗剪强度的影响,开展了不同层面处理方式的胶结砂砾石坝层面抗剪强度试验。根据凝结时间建立回归模型,并在此基础上测试胶结砂砾石在四种层面处理方式和不同间歇时间下的c′、f′等抗剪断特性参数。结果表明,胶结砂砾石层面抗剪强度与层面处理方式和层间间歇时间均有关系,不同间歇时间应采用不同的层面处理方式。     

轴流透平中煤灰粒径分布对粒子动态特性和叶片磨蚀的影响

本文提出了轴流式燃气透平中煤灰粒径分布对粒子动态特性和叶片磨蚀方面影响的研究结果。在透平叶片流道内应用三元流分析法求解粒子动态特性及其对叶片的冲击。用由实验测量导出的经验公式来描述粒子的回弹情况和叶片材料的磨蚀特性。对典型的煤灰粒径分布所做的研究结果表明,煤灰粒径分布对叶片磨蚀的程度和图样有着显著的影响。     

硅粉掺量对钢纤维硅粉混凝土力学性能的影响

针对水工建筑物抗压强度要求及寒冷地区混凝土抗冻要求,研究了在等掺量钢纤维混凝土中加入不同掺量的硅粉,选取三个等级的混凝土,在满足和易性要求的前提下进行配合比试验,在2 000kN的压力试验机进行抗压强度试验、用KDR-V9混凝土快速冻融机进行冻融试验及DT-W18动弹性模量测定仪测定动弹性模量试验,确定力学性能最好的硅粉钢纤维混凝土配合比。结果表明,在钢纤维掺量为0.8%的混凝土中加入10%的硅粉,能够配制出力学性能相对较高的混凝土。