不同粒径胶结类岩石材料损伤模型研究

为研究岩石损伤特性与矿物颗粒之间的关系,对三种不同粒径石英砂组成的类岩石材料进行单轴压缩试验,分析类岩石材料力学特性;基于等价应变原理,建立不同粒径类岩石材料损伤本构方程,分析各粒径类岩石材料破裂过程损伤演化特性。研究结果表明:理论损伤本构方程和试验结果基本吻合。在0.1~1 mm粒径范围内,类岩石材料的单轴抗压强度、峰值变形比能与其内部粒径大小组成具有一定的关系:粒径越大,单轴抗压强度和峰值变形比能越小;试样在单轴压缩过程中,粒径越大,峰值应力前损伤值越大,峰值应力后粒径越小,损伤值增长越快,破坏越突然。     

温度和压强对硅钢叠片等效热导率影响的实验研究

文章设计了硅钢叠片等效热导率的实验测试方案,测量不同温度、压强条件下硅钢叠片的等效热导率,最终通过参数回归分析的方法,得到等效热导率随着温度、压强的定量化的变化规律。实验结果表明,在温度一定时,硅钢片之间的等效热导率随界面压强的增大而增大;压强卸载过程的等效热导率高于压强加载过程的等效热导率,并且温度越高,加载和卸载测得的等效热导率数值差别越大;当压强一定时,硅钢片之间的等效热导率随着温度的升高而降低,且压强越大,等效热导率随温度的变化越小。     

单轴拉伸作用下岩石裂隙起裂扩展的数值模拟

地下采矿工程开挖对天然岩石是一种卸荷行为,卸荷后的岩石容易受到拉应力作用,造成岩石内部原生裂隙的扩张贯通,从而极大影响工程岩体稳定性。为研究拉伸作用下岩石内部裂隙的萌生演化规律,采用扩展有限单元法,对含不同裂隙倾角的岩石进行了模拟研究。结果表明:拉伸应力下岩石裂隙起裂主要受Ⅰ型应力强度因子控制,裂隙倾角越大,起裂越困难,相应的起裂角也越大;裂隙扩展时的扩展角保持不变,扩展方向与最大拉应力方向保持垂直。     

TiO2纳米流体的对流换热系数测定

本次工作的目的是测定二氧化钛纳米流体的对流换热系数。实验同时测量了纳米流体的导热系数和对流换热系数，实验比较发现纳米流体的导热系数和对流换热系数随着颗粒的浓度提高而提高。在实验管道内的不同位置纳米流体对流换热系数的提高也是不同的。纳米颗粒的迁移对流体边界层的影响被认为是主要的因素。     

基于数值模拟的冲击载荷下岩石振动分析

钻遇深井硬地层时旋转冲击钻井是应用最广泛的钻井方法之一,基于Drucker-Prager本构关系建立方程,应用有限元数值模拟软件分析各参数对岩石振动的影响,并采用进行室内试验进行验证。结果表明:岩石在钻头的冲击载荷作用下的振动是互扰的,岩石振动,受到岩石自身刚度、密度的影响,当钻头对岩石施加一个高频冲击力时,则刚度越小的岩石振动越大,振动速度越快冲,击载荷下岩石破岩机理的研究对于指导井下钻井冲击工具的设计具有重要意义。     

适于全断面岩石掘进机的围岩分类方法

为了研究影响全断面岩石掘进机(TBM)掘进速率的地质因素,利用三维离散元程序3DEC建立TBM滚刀破岩三维仿真模型,分析不同的地质条件对TBM掘进速率的影响,根据TBM在围岩中的可钻性对南水北调西线工程中的围岩进行分类.分析结果表明:TBM掘进速率与岩石物理力学性质及岩体中的节理条件密切相关,在一定范围内,围岩强度越低,节理分布越密集,TBM掘进速率越高;而围岩强度越高,节理间距越大,使得TBM掘进速率大大降低.     

基于PLS方法的咸阳地区黄土导热系数预测模型研究

岩土热物性参数是热工计算的基础参数。为探讨咸阳地区不同沉积年代黄土的导热系数随物理参数的变化规律,选取区内95组黄土的含水率、干密度、孔隙比及导热系数室内试验数据,采用偏最小二乘回归原理(PLS),辨识与解释了参数变量间的相关关系,建立了咸阳黄土塬区不同沉积年代黄土的导热系数预测模型。结果表明:黄土的导热系数随干密度的增大而增大,随孔隙比的减小而增大;随黄土沉积年代越久远,导热系数呈非线性增长,中更新世晚期至早期的增幅最大,增幅为8. 70%。     

镁基六铝酸镧热障涂层材料的制备及表征

以氢氧化铝、氧化镧和氧化镁为原料,采用二步固相高温烧结法合成了镁基六铝酸镧(LaMgAl11O19)热障涂层材料,分别利用X射线衍射、扫描电子显微镜、差示扫描量热法、差示热膨胀法和激光脉冲法对材料的物相组成、微观结构、热容、热膨胀系数、热扩散系数和导热系数进行了表征。结果表明,LaMgAl11O19以六方相为主晶相,呈板状结构,在RT~1200℃温度范围内,随着温度的升高,材料的热容逐渐增大,热扩散系数和热导率降低,材料的导热系数优于目前普遍使用的6%~8%氧化钇部分稳定的氧化锆。     

一种基于加权聚类分析的岩体可爆性分级方法

在对岩体可爆性影响因素进行综合归纳分析的基础上,对14种岩石静载和动载特性参数、岩石容重以及岩体完整性系数测试与计算的结果进行了线性相关性统计分析.结果发现,岩石静载抗拉强度、容重和岩体整体性系数三个指标线性相关性较低或基本不相关,可以同时采用且仅采用这三个指标对岩体的可爆性进行可靠描述.基于此结果,同时考虑到岩石爆破破坏的动载特性,对本钢矿业公司某矿山的14种岩石容重、静载抗拉强度、岩体整体性系数、动载冲击强度进行了加权聚类分析,提出了该矿山岩体可爆性分级的方法.     

铝-金刚石双相连续导热复合材料的制备

高导热材料在各个领域都有着十分广泛的应用。本研究采用金刚石颗粒与铝箔的排布设计铝/金刚石双相各自连续高导热复合材料,将上述排布的坯体经冷等静压与放电等离子体烧结制备了铝/金刚石复合材料。结果表明,所设计制备的复合材料能够达到较高的密度,烧结后保持为铝与金刚石两相,没有新相的生成,一定程度上形成了金刚石颗粒的定向排列,其导热性能具有明显的各向异性,金刚石颗粒与铝在各自连续方向上的热导率是与其垂直方向上的热导率的3倍左右。     

铁矿石烧结过程中不同类型准颗粒的燃烧特性

采用竖直管式炉研究了焦炭粒径、黏附层、黏附比、焦粉比例对不同类型准颗粒质量转化率和燃料氮转化率的影响.结果表明, 对于S和S'型准颗粒, 质量转化率均随焦炭粒径的增大而降低; 对于S'型准颗粒, 燃料氮转化率随着焦炭粒径的增大而减小, 而对于存在黏附层的S型准颗粒, 内核焦炭粒径越大, 燃料氮转化率越大; 通过对比S和S'型准颗粒的燃烧情况, 发现黏附层的存在有利于提高准颗粒的质量转化率和燃料氮转化率; 对于C型准颗粒, 黏附比越大, 质量转化率和燃料氮转化率均越小; P型准颗粒的质量转化率随着焦粉比例的增加而减小, 燃料氮转化率在焦粉比例为50%时达到最低值.      

铁矿石烧结过程中不同类型准颗粒的燃烧特性

采用竖直管式炉研究了焦炭粒径、黏附层、黏附比、焦粉比例对不同类型准颗粒质量转化率和燃料氮转化率的影响.结果表明,对于S和S'型准颗粒,质量转化率均随焦炭粒径的增大而降低;对于S'型准颗粒,燃料氮转化率随着焦炭粒径的增大而减小,而对于存在黏附层的S型准颗粒,内核焦炭粒径越大,燃料氮转化率越大;通过对比S和S'型准颗粒的燃烧情况,发现黏附层的存在有利于提高准颗粒的质量转化率和燃料氮转化率;对于C型准颗粒,黏附比越大,质量转化率和燃料氮转化率均越小; P型准颗粒的质量转化率随着焦粉比例的增加而减小,燃料氮转化率在焦粉比例为50%时达到最低值.     

焦家金矿寺庄矿区岩体节理裂隙调查与矿岩稳定性分析

通过对焦家金矿寺庄矿区矿岩节理裂隙现场调查,获得上下盘围岩及矿体节理裂隙的产状和平均间距,并对其进行统计分析。采用CSIR岩体质量评判方法,根据节理密度换算计算岩石质量指标RQD,以岩体的完整性系数来表征岩体的强度,通过计算得出RMR值,以不同的RMR值来表征岩体的稳定性,预测出采场跨度及其稳定时间。研究结果表明,上盘围岩节理裂隙较矿体及下盘围岩节理发育,并且当节理角度在30~75°之间时,节理分布对岩体强度影响较大;上盘围岩稳定性较差,矿体和下盘围岩稳定性好;由于寺庄矿区7-2号矿体上盘围岩的稳定性差,揭露后需及时进行有效支护,以限制围岩进一步变形和破坏;中段标高越往下,开采深度越深,矿体和围岩的稳定性降低,进行深部开采时,采场需要及时支护以保证作业安全。该研究结果为矿床开采采场结构参数优化及稳定性分析提供了理论依据,对矿区安全生产有重要指导意义。     

冷冻珠光砂混凝土在制冷设备基础中的应用

珠光砂是由一种酸性火山玻璃质岩石,经过粉碎、筛分、预热、高温焙烧等工序膨胀而形成的一种泡沫结构的,松解呈白色颗粒状态的轻质产品。具有容量轻、导热系数小和抗腐、防火、保温、隔热等性能,用途广泛,热力设备保温多用此种材料,节约能源效果显著,但是在负温条件下,如冷库、制氧冷冻基础极少应用,而且没有成熟的经验。我厂在     

红砂岩中矿物颗粒的塑性应变分析

为定量研究砂岩中矿物颗粒在载荷作用下的塑性应变和应力,揭示岩石内部赤铁矿颗粒的变形行为,基于弹塑性力学理论和张量分析,采用X射线CT对砂岩三维结构进行扫描（空间分辨率为4.6 μm）,分析岩石内部矿物颗粒的运移规律,并提出了岩石矿物颗粒变形梯度张量计算的方法研究其塑性应变。首先对砂岩矿物颗粒位移进行提取,并采用Non Local Means滤波算法对砂岩三维数字图像去噪;然后基于砂岩三维结构,对不同矿物组分进行分割,通过构造主轴应变的变形张量,计算砂岩矿物颗粒的变形梯度和应力、应变分量。结果表明：该滤波算法对砂岩CT图像和射束硬化现象具有显著改善效果。此外,基于X射线CT的砂岩原位测试结果显示,砂岩内部存在较复杂的变形行为和应力响应,且在断裂带和非断裂区域变形行为有着显著差异;岩石内部颗粒在Z轴方向受到压应力,而在XY平面受到拉伸应力的作用,同时矿物颗粒内部存在较大的塑性应变,且试样内部颗粒的应变和应力要远远大于试样宏观应变和应力。该方法对于揭示岩体内部结构和应力、应变状态演化过程具有重要作用。     

氧化铍金刚石膜及其导热性能

提高氧化铍的热导率,既能助其开拓新的发展空间,又能满足电子器件的散热需求,因而利用热丝化学气相沉积法在氧化铍上沉积得到与基体串、并联方式不同的、利于提高导热率的各种金刚石薄膜.通过扫描电镜和原子力显微镜观察薄膜表面的晶体形貌:采用X射线衍射仪分析薄膜成分;借助热物性激光测试仪测量金刚石膜/氧化铍基复合体的热扩散系数,并计算其热导率.结果表明:镀膜后可使氧化铍的热导率提高12.1%～34.4%;基体预处理方法、金刚石膜和氧化铍基体的串、并联方式对复合体的热导率均有较大影响.     

颗粒刚度变化对胶结砂岩力学响应的影响

为分析胶结砂岩的力学响应和破坏机理,基于试验建立不同刚度比的三维颗粒流数值模型,验证数值模型的可行性,并分析不同胶结性状的砂岩力学响应,进一步说明胶结物质的重要作用及模型的适用性.分析颗粒接触刚度比和平行黏结刚度与颗粒接触刚度的比值变化时,砂岩的应力比、体应变、配位数和平行黏结破坏数的变化规律以及对模型的泊松比、初始刚度和延性的影响.结果表明：不同的颗粒刚度比对岩样宏观力学响应的影响不同,颗粒接触刚度比越小,且切向刚度越大时,胶结砂岩的脆性越强;平行黏结刚度与颗粒接触刚度的比值越大,脆性越强,黏结破坏越容易,剪切破坏越明显.颗粒刚度对胶结砂岩的力学响应和变形能力有重要的影响,是实际储层砂岩力学模拟选择有效细观参数和构建本构关系的关键.     

滇西武定大矣波辉绿岩体岩石学及产出特征研究

武定县大矣波辉绿岩体是该区钛铁砂矿重要含矿母岩,一直以来认为是侵位于泥盆系中统缩头山组(D_2s)地层,其时代为华力西期。但是笔者在该区野外工作中首次发现很多地质现象揭示该岩体的侵位地层、侵入时代可能要重新界定,提出该岩体的侵位地层为三叠系晚期舍资组地层(T_3s),侵入时代可能为燕山期,依据如下:1.在紧邻岩体接触带附近的三叠系晚期舍资组地层(T_3s)底部含豆状赤铁矿砂岩具有明显磁性异常,野外现场测试能明显大幅度引起罗盘小磁针偏转;2.露头上覆盖在岩体之上的三叠系晚期舍资组地层岩石发育多处明显穿层节理,有平行排列特征;3.岩体接触的北东、南西两侧三叠系晚期舍资组地层(T_3s)产状明显相对(北东倾向55°∠20,南西倾向230°∠26);4.在该区远离岩体的三叠系晚期舍资组地层(T_3s),在同样底部有含有赤铁矿层(鲕状赤铁矿)取手标本样,野外实测不具有磁性。室内对同期沉积的含豆状(鲕状)赤铁矿砂岩岩石标本进行高精度磁测,紧邻岩体岩石标本磁化率为其他的10~200倍;上述依据揭示出该岩体同围岩为侵入接触关系。     

地下矿山充填料岩石区域非均质一维渗流规律

以地下矿山采场为对象建立了充填料岩石渗流模型,根据实际情况确立初始条件和边界条件,推导出水在充填料和岩石中的渗流压力和流量公式,在此基础上分析了地下充填料岩石中的渗流规律及影响因素.通过分析得出：在充填料中,流量在初始阶段增长较快,达到一个峰值后逐渐下降;压力随时间逐渐降低,最后趋于稳定;渗透率越大,流量和压降越大;高度越高,流量越小而压降越大;孔隙度越小,压力越大,孔隙度对流量的影响在不同阶段各不相同.在岩石中,渗流压力与其渗透率无关,但受充填料渗流的影响较大,随时间降低,渗流流量则只与岩石的渗透率有关.     

介孔二氧化硅球形孔内近场辐射换热

介孔二氧化硅基材内含不连续且均匀分布的球形孔.由于孔径小于热辐射特征波长,近场辐射作用不容忽视.本文基于涨落耗散理论和并矢格林函数,计算介孔二氧化硅球形孔内的近场辐射换热,由此得到的近场辐射的当量导热系数,将进一步用来修正介孔二氧化硅的有效导热系数.采用稀介质孔隙率加权模型耦合球形孔内近场辐射当量导热系数、孔内受限气体导热系数及介孔二氧化硅基材导热系数,得到介孔二氧化硅的有效导热系数,并进一步考察了孔径和温度的影响.研究结果表明,在介观尺度下,其辐射热流比宏观尺度下要高2-7个数量级.球形孔内近场辐射的热流及当量导热系数随着孔径的增加呈指数衰减,随着温度的升高而增大.介孔二氧化硅的有效导热系数随着孔隙率的增加逐渐减小,随着温度的升高缓慢增加.孔径越小,近场辐射的作用越显著,不容忽视.当孔径大于50 nm时,尺寸效应逐渐消失.