宾汉姆流体柱—半球形渗透注浆形式扩散参数的研究(“研究生论坛”稿件)

文献检索表明：目前国内外还没有一个能较准确计算宾汉姆流体柱—半球形渗透注浆形式扩散参数（如,半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度等）的理论公式,导致理论远滞后于工程应用。以宾汉姆流体流变方程及渗流运动方程为基础,采用理论分析与实验研究等方法,研究了宾汉姆流体柱—半球形渗透注浆形式的半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度理论计算公式;分析了宾汉姆流体流变性、注浆压力、地下水压力及注浆管半径对柱—半球形渗透注浆形式的半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度的影响;设计注浆试验对其进行验证。结果表明：由宾汉姆流体柱—半球形渗透注浆形式的半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度理论公式计算出的半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度理论值与注浆试验的实测值间虽有25%-30%范围内的差异,但都处于可接受误差范围内。因此,研究成果可为实际注浆施工提供理论支撑与指导作用。     

考虑水泥-水玻璃双液浆黏度时空效应的隧道预注浆研究

水泥-水玻璃双液浆作为典型的速凝型浆液开始在隧道超前注浆施工中得到广泛应用,但目前对于双液浆渗透扩散机理的研究较少,注浆压力、浆液扩散半径以及注浆量等关键施工参数的确定多以经验为主.本文考虑水泥-水玻璃双液浆为黏度时变性的宾汉姆流体,基于双液浆的流变方程,同时考虑双液浆的黏度时效性和黏度空间效应,推导得到了表征双液浆黏...     

幂律型流体柱形渗透注浆机制

为进一步完善与丰富幂律型流体的渗透注浆理论,探讨了幂律型流体的柱形渗透注浆机制.采用理论分析与实验研究等方法,以幂律型流体流变方程及渗流运动方程为基础,推导了幂律型流体柱形渗透注浆扩散机制;分析它的适用范围及参数确定方法,并设计室内注浆试验对其进行验证.结果表明:实际测量计算的幂律型流体在被注砾(砂)石体中的等效扩散半径值与由幂律型流体柱形渗透注浆扩散机理公式计算出的扩散半径理论值间虽有30%35%的差异,但都处于可接受误差范围内.幂律型流体柱形渗透注浆扩散机理在整体上能较好地反映幂律型流体在被注介质中的柱形注浆渗透扩散规律,可为实际注浆施工提供理论支撑与指导作用.     

鱼道结构优化研究（“研究生论坛”稿件）

大坝切断了鱼类的洄游路线,对鱼类的生长繁殖产生影响,尤以对洄游及半洄游性鱼类的影响为甚。某水电站所处河段是锥吻叶须鱼、横口裂腹鱼等半洄游性鱼类洄游的必经通道。为保护珍稀鱼类,修建了一座垂直竖缝式鱼道。对该鱼道进行一系列模型实验,通过模型实验,认为该鱼道内主流上的流速接近鱼类极限游泳速度,而且鱼道内水流扰动大,给鱼类洄游带来困难,有必要对其结构进行优化。提出了一种优化的新结构,使每一个水池都具有三级跌坎及一个凹槽,优化鱼道相比于原模型,鱼道内的平均流速降低了30%以上,水流也更为平缓。另外,凹槽中形成静水区,可以为鱼类提供休息场所。认为优化的鱼道结构在流速和流态方面对鱼类洄游有利。     

椭圆形裂隙中渗透注浆扩散规律的研究

为了研究裂隙岩体注浆浆液的扩散规律,将单一裂隙简化为椭圆形裂隙,利用广义柱面坐标、牛顿内摩擦定律、达西定律、渗流微分方程和边界条件下的连续性方程,推导出水平椭圆形裂隙中,层流状态下的牛顿液体在渗透注浆过程中各个参数之间的关系,研究了椭圆形岩体裂隙中渗透注浆的扩散规律.     

基于颗粒吸附概率模型的渗透注浆滤过机制研究

滤过效应对悬浊液渗透注浆扩散具有重要影响,滤过系数为渗透扩散关键影响参数,现有研究多将该系数假定为常数,具有较大局限性。考虑渗流域内各组分质量守恒,引入线性滤过定律,采用颗粒沉积概率模型描述水泥颗粒在多孔介质内沉积吸附行为,建立了考虑渗滤效应的水泥浆液渗透注浆柱形扩散理论模型。基于一维渗透注浆试验过程信息,提出了柱形扩散理论模型参数反演确定方法。开展了三维渗透注浆柱形扩散模型试验,结合理论模型计算结果,对比分析了孔隙率及浆液压力时空变化规律,探讨了注浆速率及浆液水灰比对滤过机制影响规律,并对理论计算模型准确性进行了验证。结果表明,注浆速率越小,注浆口处孔隙率衰减量越大,同时孔隙率沿浆液扩散方向衰减越剧烈;浆液水灰比越小,孔隙率衰减越快,滤过效应越显著。与试验值对比,所建立模型孔隙率最大计算误差小于12%,注浆压力最大计算误差小于14.2%,所建立模型可较好地描述水泥浆液多孔介质柱形扩散过程。     

考虑负荷时变性的配电网故障抢修恢复策略

针对未考虑负荷时变性求取的配电网故障抢修和恢复策略不准确的问题,该文在考虑负荷时变性和故障抢修恢复持续时间较长的基础上,对配电网多故障抢修顺序和故障恢复后网架重构优化问题进行研究。在故障抢修恢复阶段,以故障抢修完恢复负荷价值最大为目标;在故障恢复后网架重构阶段,以电压偏移量和网络损耗加权和最小为目标,采用二进制粒子群算法来求解模型。通过抢修与恢复的交替、协同,循环往复求解,得到故障抢修顺序和对应恢复策略。以改进的IEEE69节点配电网系统进行仿真分析,结果表明:配电网故障抢修恢复应结合故障发生后负荷实际需要求解目标值,进而确定抢修顺序;抢修故障恢复后,利用故障抢修完所处时段的负荷值来网络重构优化,更符合实际、更准确。     

缓闭式空气阀水锤防护效果研究（“研究生论坛”稿件）

为了研究缓闭式空气阀的水锤防护效果,在传统空气阀数学模型的基础上,根据缓闭式空气阀的工作原理,运用水锤理论和特征线方法,建立了缓闭式空气阀的数学模型,并给出了其求解方法。通过算例计算,比较了缓闭式空气阀与传统空气阀的防护效果差异,分析了影响缓闭式空气阀防护效果的各项因素,并给出了各项影响因素的最优值。计算结果表明,缓闭式空气阀能有效地防护负压、降低水锤正压,其防护效果与节流板位置变化的临界压力以及节流板孔口和空气阀孔口的面积比有关。研究成果为缓闭式空气阀的设计和运行管理等提供了科学依据。     

巨粒砾石土及其滤层联合抗渗试验（研究生论坛稿件）

利用新型研制的可提供高水压的粗粒土大型高压渗透仪,对双江口砾石土心墙堆石坝防渗料和反滤料进行了大型联合抗渗试验,在大量巨粒砾石土防渗料和反滤料的联合渗透破坏试验的基础上,研究不同防渗料砾石含量以及反滤料的级配和干密度对防渗料和反滤料联合抗渗性能的影响规律。试验结果表明:反滤料级配和干密度变化对试样渗透性的影响远小于防渗料掺砾量变化的影响。试样的临界坡降随着防渗料的掺砾量增加而减小,随反滤料的干密度变大而增大,反滤料的级配变粗而显著减小。在实际工程中为保证反滤料对防渗料的保护效果,应严格控制反滤料的下限级配和干密度即反滤控制孔径值。     

基于自然和社会属性的堰塞湖风险评估（研究生论坛稿件）

为完善堰塞湖应急处置和恢复重建工作内容,综合考虑堰塞湖风险的自然属性和社会属性,选择堰塞湖规模、堰塞体物质组成、堰塞体高度、集雨面积、人口密度、经济密度和心理恐慌度等7个指标构成堰塞湖风险评估指标体系。运用广义熵值法,以“5.12”汶川地震形成的9个堰塞湖为样本进行风险评估。评估结果显示,人口密度、心理恐慌度等指标在风险评估中所占权重较大,说明社会属性指标对堰塞湖风险的影响较为明显,在堰塞湖应急处置和恢复重建工作中应该对社会属性的风险因素提高重视。     

宾汉流体在明渠均匀层流中的流变参数和阻力规律研究

本文从宾汉体的本构方程及明渠均匀流的基本方程式出发,直接导出了宾汉体二元明渠均匀层流的流速分布、平均流速、流量以及阻力系数的表达式;并分别以宾汉数 y、赫斯特罗姆数 H_e 为参数,绘出了阻力系数λ与宾汉雷诺数 R_e的关系曲线;同时还提出了在明渠中测定(计算)宾汉体流变参数τ_B 及η_B 的一种方法。     

Fe3O4磁流变流体的粘度特性研究

叙述了磁流变流体的磁变效应(Magnetorhelogical Effect,简称MRE),以及Fe3O4磁流变流体的粘度特性实验.以实验为例,对磁流变流体的粘度特性进行研究.介绍有关实验的细节及结果.     

高压喷射注浆水泥土固化机理

与单纯水泥土固结体相比，外加剂b等量取代水泥质量分数的20％可提高水泥土抗压强度40％以上并能提高抗渗性能。SEM分析表明：掺外加剂b后固结体中生成的钙矾石晶体起到填充空隙、穿插、增强固结体的作用，CSH胶本具有胶结土颗粒的效果。     

顶管注浆压力变化对地层沉降影响机理的离心模型试验

顶管工程同步注浆是减小地层扰动和最终地层沉降的重要手段,为了研究注浆压力与顶管工程最终地层沉降的关系,从而在实际工程中选择合理的注浆压力和注浆量来减小顶管法对周围地层的扰动,为顶管工程同步注浆技术改进提供理论和实验支持。本文先从土体颗粒和膨润土分子的结构特征角度对地层和泥浆的互相作用以及沉降机理进行分析,提出了沉降四个阶段的理论假设,再使用岩土工程离心机和自主研制的顶管工程注浆模拟系统进行缩尺模型实验,模拟现场不同注浆压力下的顶管顶进,通过对各组实验沉降曲线对比分析,研究和验证理论分析部分的结论。最后将实验中的注浆压力等相关参数应用于苏州东汇公园顶管工程并在现场布置沉降测点,发现现场监测数据规律与实验结果吻合,进一步验证了本文的结论。研究表明：注浆后的沉降可分为土体塌陷阶段、渗透失水阶段、泥皮形成阶段和补浆抬升阶段四个阶段。土体塌陷阶段时间短沉降速度快;渗透失水阶段持续时间长总沉降量大,为地层沉降的主要部分;在泥皮形成阶段,膨润土分子在泥浆-地层接触面堆积形成泥皮,浆液不再大量向地层渗透使得地层沉降大幅减缓;最后在补浆抬升阶段,泥浆的注浆压力作用在泥皮上对上覆土产生推力,产生沉降补偿作用。注浆压力和注浆量的大小对最终地层沉降的影响很大,过小的注浆压力和注浆量会增大土体塌陷和渗透失水造成的地层沉降,而过大的注浆压力产生的过度沉降补偿作用甚至会使地表隆起,选择合理的注浆压力和注浆量对于控制地层沉降至关重要且效果显著,可应用于现场各类顶管工程。     

阳极-中间孔注浆时序对电化学加固影响的试验研究

为研究阳极-中间孔联合注浆时,不同注浆时序注入CaCl₂溶液对电化学加固效果的影响,开展了阳极-中间孔同时注入（S1）、间隔5 h注入（S2）和间隔12.5 h注入CaCl₂溶液（S3）的三组试验。通过监测排水量、电流、土体沉降和处理后土体的贯入阻力等指标,对三组试验进行对比分析。研究结果表明：阳极-中间孔联合注浆可以促进上、下半区域处理效果的均一性,推迟中间孔注浆的时间有利于提高总排水量;不同时段在中间孔注浆促进了下半区域的固结沉降,三组试验中,S2试验各点最终沉降相较于S1、S3试验更均匀。试验结束后,S2和S3组上、下半区域的贯入阻力分布范围明显大于S1组,较早在中间孔注浆,不利于上、下半区域的加固。     

焊钉连接件时变抗剪性能的试验研究

对于无支架施工的长跨连续组合梁,在施工期间进行分阶段浇筑混凝土时,需考虑不同混凝土龄期的组合梁结合面上连接件的早期组合作用。为此,进行了混凝土不同龄期下焊钉连接件的推出试验,分析了焊钉连接件极限抗剪强度、极限滑移、设计抗剪强度和剪切刚度随时间的变化规律,并给出了相应的时变计算公式。研究发现,混凝土龄期小于3 d时推出试件主要为混凝土板劈裂破坏;在不同混凝土龄期时推出试件的剪力-滑移规律基本相同,但抗剪强度和刚度均随混凝土龄期的增长而增大,且早期增长较快,后期较慢,说明组合梁结合面的早期组合效应不能忽略。     

混凝土动态特性及其机理研究

地震作用下混凝土动力反应和破坏过程极其复杂，结构的抗震设计是否安全、合理，不仅取决于抗震动力分析，而且取决于设计采用的地震动参数和混凝土材料动态力学参数，故而混凝土动态特性研究对公路、桥梁、大坝等结构的设计有着重要的意义．文章回顾了混凝土动态特性这一课题的研究历史，按时间顺序介绍了国内外的研究进展，以及混凝土动态强度特性、变形特性的有关试验研究成果，讨论了分离式霍普金森压杆(SHPB)、电液伺服系统、落锤、轻气炮、板冲击系统和声发射等材料动力试验设备的原理及其适用范围，并根据试验结果的分析和比较，对混凝土动态特性的率敏感性的机理进行了探讨，最后指出混凝土动态特性这个研究热点，在试验研究、理论分析及数值模拟等方面需要解决的问题，为进一步的研究提供参考．     

Penetration grouting reinforcement of sandy gravel

To study the relationship between grouting effect and grouting factors, three factors （seven parameters） directionless pressure and small cycle grouting model experiment on sandy gravel was done, which was designed according to uniform design method. And regressing was applied to analysis of the test data. The two models test results indicate that when the diffusing radius of grout changes from 26 to 51 cm, the grouted sandy gravel compressing strength changes from 2.13 to 12.30 MPa; the relationship between diffusing radius（R） and water cement ratio（m）, permeability coefficient（k）, grouting pressure（p）, grouting time（t） is R=19.953m^0.121k^0.429p^0.412t^0.437; the relationship between compressing strength（P） and porosity（n）, water cement ratio, grouting pressure, grouting time is P =0.984n^0.517m6-1.488p^0.118t^0.031. So the porosity of sandy gravel, the permeability coefficient of sandy gravel, grouting pressure, grouting time, water cement ratio are main factors to influence the grouting effect. The grouting pressure is the main factor to influence grouting diffusing radius, and the water cement ratio is the main factor to influence grouted sandy gravel compressing strength.     

宾汉流体在环空中温度分布规律研究

在钻井及采油工艺中许多流体表现为非牛顿宾汉流体特性,在现场施工中其流动换热特性将直接影响到井底参数的确定.从流体动量方程和能量方程出发,结合宾汉流体的本构方程,建立了宾汉流体环空中流动和换热充分发展时的控制方程组,并在恒壁温边界条件下对方程组进行了求解.得到了宾汉流体在环空中的温度分布规律.结果表明,宾汉流体截面上的温度分布与速度分布近似;等速核内温度随着压力梯度的增加而增加,随着屈服应力的增加而减小,随着视粘度的增加而增加;但等速核内的温度并不相等.     

齿轮齿条转向机构的时变可靠性分析

基于机构运动时变可靠性理论建立齿轮齿条转向机构运动精度可靠度的分析模型。在齿轮齿条式转向机构的运动学分析基础上,考虑机构构件的尺寸公差,建立包含机构结构误差和随机误差的误差函数,并推导机构运动误差的统计特征值的解析表达。应用首次穿越方法对转向机构运动误差过程的穿越率进行求解,以此获得转向机构的运动时变可靠度。文章最后给出了数值计算实例。