影响岩土导热系数测试准确性的因素分析

目前现场测量岩土导热系数方法需要首先确定回填材料导热系数、埋管管壁的导热系数、埋管管间距、钻孔直径、循环水出入口温度以及加热功率等,这些参数测定的准确性影响岩土导热系数测量的准确性。本文分析了上述因素测量准确性对岩土导热系数测试结果的影响规律。研究表明:回填材料导热系数、埋管管间距和加热功率测量的准确性对岩土导热系数测试结果影响较大;而埋管管壁导热系数、钻孔直径和循环水出入口温度测量值的影响较小。     

基于分布式光纤传感技术的岩土体导热系数测定方法

 以线热源法为基础,阐述基于分布式光纤传感技术的岩土体导热系数测量方法的基本原理。详细介绍测量的基本过程、方法和仪器设备。设计试验模型,对不同含水量情况下的3种岩土体的导热系数进行试验研究。以试验数据为基础,分析光纤温度随时间的变化规律,即随时间变化分为快速和缓慢均匀增长阶段,发现缓慢均匀增长阶段中光纤温度与时间对数具有良好的对数关系,证明该技术可行。同时,研究加热功率大小对导热系数测量的影响,认为在本试验功率范围内,可忽略加热功率对导热系数的影响。在此基础上,研究岩土体含水量对导热系数的影响。研究结果表明,含水量对导热系数具有显著影响,随着含水量的增加,导热系数不断增加,但不同介质的影响程度不同。最后,对该方法进行详细讨论。     

活性粉末混凝土热工参数试验研究

采用热线法对4种不同体积纤维掺量（素活性粉末混凝土、体积掺量0.2%聚丙烯纤维、体积掺量2%钢纤维、混合掺加体积掺量0.2%聚丙烯纤维和2%钢纤维）、几何尺寸为230mm×165mm×65mm的活性粉末混凝土（RPC）试件进行导热系数测定试验,获得了常温及100、200、300、400、500、600、700、800、900℃下的RPC导热系数实测值。研究温度、纤维种类和掺量对RPC导热系数的影响,拟合得到了RPC导热系数随温度升高而降低的关系式。并将RPC导热系数与高强混凝土和普通混凝土对比,结果表明,RPC的导热系数高于高强混凝土和普通混凝土。进行RPC试件的反演分析用高温试验,测量高温炉内试件中心温度。综合RPC导热系数实测值与试件中心实测升温曲线,采用ABAQUS有限元分析软件对高温下RPC试件的温度场进行模拟,进而反推出与各测点温度相对应的RPC比热容值,建立了常温至100℃及600~900℃时为常值,100~600℃随温度升高而增大的RPC比热容计算式。     

并联模型在测试复合保温材料有效导热系数中的应用

以并联模型为基础,应用数学模型计算复合保温材料有效导热系数的理论值,采用防护热板法测量复合保温材料有效导热系数的试验值.将复合保温材料有效导热系数的理论值与试验值进行比较,分析各部分材料的尺寸比例对复合保温材料有效导热系数的影响,结果表明:复合保温材料有效导热系数受到各部分材料的导热系数的数值大小以及尺寸比例的影响,呈...     

热线法测量相变构件导热系数的适用性研究

采用热线法测试了相变构件在不同环境温度及加热电压条件下的导热系数,结合MATLAB数值模拟计算了常物性材料和变物性材料在多种工况下导热系数的误差率。结果表明:普通材料以及相变材料在非相变区间的导热系数测量值与环境温度、加热电压无关,而相变材料在相变区间内导热系数测量值随环境温度的变化显现出较大差异。同一环境温度、不同加热电压时,相变构件在相变区间内的导热系数测量值不同,这与在非相变区间的导热系数规律不一致。数值模拟结果表明,常物性材料导热系数的误差率随工况的变化较小,其最大值为3.3%,变物性材料的导热系数误差率随工况的变化较大,最大可达80%。     

冻土导热系数测定方法探讨

冻土导热系数反映了土体传导热量的能力,其测定结果与试验土样的性质,试验方法的选择及试验环境等都有一定的关系。本文通过室内实验及数值模拟发现国家规范所采用的标准试样尺寸存在不合理性,并通过实验得出250mm×250mm×60mm较为合理,本实验也可为以后寻求更为合理的试件尺寸提供参考依据。     

沥青和水泥混凝土导热特性研究

通过试验,依据热线法研究了干燥和潮湿两种状态下的沥青混凝土和水泥混凝土这两种道面材料的导热系数。测量出了不同环境温度下道面材料温度随时间变化情况,经过计算确定了干燥和潮湿状态下沥青混凝土和水泥混凝土道面材料的导热系数,并用数值回归的方法得出了导热系数随温度变化的公式。     

岩石导热系数确定的一种新方法

采用现场围岩温度实测与计算机有限元分析相结合的方法确定了高寒地区隧道温度场计算时围岩导热系数值,该方法简便、计算参数少、适应性强、而且经济高效,避免了实验室内导热系数测定与岩土或土体实际导热系数间的巨大差异,是确定岩石、土体等导热系数的一种新方法,可应用到各类工程地质条件下。     

脂肪酸和石蜡复合相变材料导热系数的研究

制备了23种石蜡、脂肪酸及石蜡-脂肪酸复合相变材料,测试了不同摩尔比下同种相变材料以及复合相变材料在不同测试温度下的导热系数。结果表明:同类相变材料的导热系数与相变温度成反比;对某一种相变材料,当其处于未发生相变的纯固态或纯液态时,导热系数基本稳定,试样温度变化对导热系数的影响不大;在经历500次储能/释能循环试验后,二元脂肪酸及工业石蜡-脂肪酸复合相变材料的导热系数随循环次数的增加略有降低,但降低率均在10%以下,有机复合相变材料具有良好的循环稳定性。     

平板导热系数仪标定方法的探讨

在导热系数检测过程中,平板导热系数仪测量的温度和功率两个参数偏差对导热系数计算结果的影响非常大．因此提高检测仪器对这两个参数测量的准确度和检定仪器测量误差显得非常重要。根据国家标准GB／T10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》的要求和日常检测下作中反复试验得小的经验,提出一个对平板导热系数仪进行标定和测量误差的可靠方法,以供参考。     

Study of scale effect on intact rock strength using particle flow modeling

Based on the extensive review of the UCS versus specimen size test data and the various empirical relations between the UCS and the specimen size, a new expression is proposed to describe the dependence of the UCS on specimen volume. The proposed new relation can fit the UCS versus specimen size test data of different rocks very well. Then, a numerical study of the scale effect on UCS is conducted using a numerical model in which the intact rock is represented by particles bonded to each other at contact points, with the contact bonds having both normal and shear strength components. The bond can break if the normal or shear contact stress exceeds the corresponding bond strength. To simulate the initial micro-fractures (flaws or cracks) in the rock, the smooth-joint contact model is used. The fractures are considered to be randomly orientated and located disks. The size and number of fractures are described by an exponential expression derived using fractal theory. The numerical model is calibrated using the test stress–strain curves of 80 mm×40 mm×40 mm prism Yamaguchi marble samples. Then, the calibrated model is used to predict the UCS of Yamaguchi marble samples at different sizes. The predicted UCS values are in good agreement with the experimental values. The numerical simulations show that to capture the scale effect on UCS of intact rock, initial fractures with sizes increasing faster with the specimen size must be considered in the modeling.     

考虑尺寸效应的岩石损伤统计本构模型研究

基于岩石的应变强度理论和岩石强度的随机统计分布假设,采用损伤力学理论,考虑微元体破坏及弹性模量与尺寸之间的非线性关系,建立了单轴压缩下考虑尺寸效应的岩石损伤统计本构模型。然后采用伺服试验机对不同尺寸大理岩石进行了单轴压缩试验研究,得到了不同尺寸大理岩样试验结果;讨论了材料力学参数与尺寸之间的关系,给出了考虑尺寸效应的岩石损伤统计本构模型参数。预测的不同尺寸岩石理论曲线和试验结果相比较,显示了所建模型的合理性。最后探讨了岩石尺寸对损伤特性的演化规律。     

冻结岩石细观结构及温度场数值模拟研究

冻结岩石是一种内部结构及其复杂的岩土工程材料,热学特性与其细观结构密不可分.随着计算机技术的飞速发展,数字图像处理技术已经越来越多地应用于岩土工程领域.利用数字图像处理技术建立冻结岩石的细观结构模型,精确地描述页岩内部的空间结构及细观介质分布的几何形态.利用几何矢量转换技术,将细观结构模型转换为有限元物理模型,分析了负温条件下非均质冻结岩石冻融循环过程中的温度场分布规律.数值模拟结果表明:岩石的细观结构决定了冻融岩石温度场的分布形态,对岩石冻融损伤破坏过程产生不可忽视的影响.文章所提出的方法可实现考虑冻融岩石细观结构的冻土热、力学特性的定量分析.     

Experimental data of 3D printed granular material for verification of discrete element modeling simulation

Evaluating the verification of numerical simulation analysis results requires a benchmark for the real behavior of a material. The present report provides a set of experimental data as a benchmark for Discrete Element Method (DEM) analysis. The experiment consisted of the measurement of the particle characteristics and the angles of repose of artificial particles prepared by a 3D printer. The use of a printer is effective for reducing the errors in the particle modeling of the DEM analysis. The particle characteristics of the artificial particles were measured in terms of their size, frictional properties, coefficients of restitution, and elastic stiffness. Then, the angles of repose of the particles were tested under cubical and cylindrical conditions. In addition, the visualization inside samples in the repose state was carried out using X-ray CT analysis. Thus, in the resting state, the strain distribution inside the samples as well as the displacement levels and vectors could be obtained. This technical report is based on the activities of the TC105 domestic committee of the JGS.     

水泥胶砂强度尺寸效应试验研究

为探究水泥基胶砂强度尺寸效应的影响规律,通过改变用水量,调整各试验组的水胶比(W/C),来研究不同尺寸下水泥胶砂强度尺寸效应的影响规律.其中试块分别采用40 mm×40 mm×160 mm和20 mm×40 mm×160 mm的棱柱体.结果表明:当水灰比较小时,尺寸效应对抗折强度的影响较为明显,但是对抗压强度影响并不明...     

Thermo-mechanical behaviour of timber-to-timber connections exposed to fire

A numerical model is developed to analyse the thermo-mechanical fire behaviour of timber-to-timber dowelled and bolted connections in tension parallel to wood grain. The experimental results of two series of tests are used to validate the model based on three-dimensional (3D) finite element modelling. The thermo-mechanical performances of the connections are determined using two different meshing and calculation procedures. The thermal model meshing is continuous to take the thermal continuity between the connection components into account. Regarding mechanical and thermo-mechanical calculations, the meshing is discontinuous to consider the gap and the contact changes between the connection components. The thermal model takes into account the evolution of physical properties of materials as a function of the temperature and is calibrated according to the experimental measurements. The thermo-mechanical model considers the mechanical properties – temperature evolutions of the materials provided by the corresponding Eurocodes. The thermal model can predict the temperature fields inside the connection components. Its validation is conducted through comparison with the experimental temperatures measured in different places inside the connections. The mechanical model is validated using the experimental load–slip curves of the connections in standard conditions. Finally, the thermo-mechanical model is validated by considering the global time–slip curves and by determining the fire resistance rating of the connections. A good agreement is obtained between simulated fire resistance times and experimental ones.     

可燃液体自由表面燃烧特性的数值模拟

依据小尺度汽油燃烧实验模拟法确定边界条件,采用数值模拟方法进行汽油池火燃烧模拟。数值模拟结果和实验结果具有一致性:用非稳态数值模拟的火焰热辐射随燃烧的进行逐步增加;热辐射分布以火焰的高温区分布较强;火焰中各组分如氧气消耗量、C(s)等质量浓度与燃烧时间的无量纲关系曲线与燃烧过程的温度分布一致,且遵循双曲线变化规律。采用稳态模拟方法得到不同风速条件下火焰倾角与风速之间的变化曲线,有风时火焰温度较无风时增加,且随着风速的增加而增加(实际上存在某个临界风速);有风时火焰热辐射分布随火焰的倾斜而改变,下风向热辐射明显,上风向则较低,且热辐射波及范围较无风时增大。     

堆石料剪切强度与变形的尺寸效应模拟

堆石料尺寸效应的研究对准确预测土石坝的强度与变形至关重要。但是受室内试验条件的限制,能反映原型足尺级配料试样特征的三轴试验难以开展。通过对10~40 mm粒径范围内的古水玄武岩颗粒进行单粒强度试验,分析了单粒强度的尺寸效应,采用离散元方法对室内三轴试验的强度和变形进行模拟,结果表明采用的模拟方法可以很好地重现室内缩尺级配料的特性。运用相似级配法将模拟的缩尺级配扩展到原型足尺级配料级配,对原型足尺级配料试样的偏应力、体变和轴向应变关系进行模拟预测,同时整理了不同尺寸试样的强度参数。研究成果为由室内缩尺试验参数推演原型足尺级配料试样的强度及变形参数提供了一种可能。     

岩土破裂过程分析RFPA离心加载法

将离心加载算法引入到岩石破裂过程分析RFPA系统中,形成了RFPA离心加载法(RFPA-Centrifuge)。RFPA-Centrifuge的应力分析采用有限元基本算法,满足静力平衡、应变相容及岩土体的非线性应力–应变关系;秉承了RFPA系统的破坏分析功能,并且同样考虑材料细观非均匀的影响,对边坡等难点问题进行分析时,不需对滑动面或破坏区域做任何预先假定。通过对垂直土坡离心物理试验、倾斜的土坡、含两组平行节理岩质边坡和不同截面形状隧道的数值试验,证明该法可以直观、逼真地获得岩土结构的破坏区域或滑移破坏面,同时求得安全储备系数,分析结果与物理的试验和有限元强度折减法均比较一致。RFPA-Centrifuge不仅回避了强度折减法中有关力学参数复杂的折减规则,还克服了强度折减法难以用物理试验进行相互验证的不足,因而是一种极具前景的岩土工程稳定性分析方法。     

混凝土夹芯秸秆块砌块传热特性及优化措施

采用数值计算的方法对混凝土夹芯秸秆块砌块的传热进行模拟,得出砌块的稳态温度场、热流密度场等,计算出平均传热系数;与测试结果进行比较,得出模拟值与试验值相差仅为5.6％;根据模拟结果,认为砌块肋部热桥是影响保温性能的重要因素,并提出提高砌块保温性能的具体方案和措施.