计量用低速风洞结构参数仿真研究

为准确分析风洞结构参数对所产生的风场稳定性的影响规律,以现有低速风洞为蓝本,通过改变其试验段结构参数建立多个不同参数试验模型;采用ansys CFD对建立的多个新模型进行结构流体仿真,对仿真结果进行数据拟合,找出风洞收缩段曲线结构参数变化对试验段轴向风速梯度和法向风速均匀性的影响;仿真实验结果表明,试验段法向中心面的有效试验区的均匀性系数随着收缩段长度增加而减小,到一定程度趋于稳定,风洞模型在L＞ 23 cm后风场均匀性系数基本处于稳定,试验段前半段的风速轴向梯度明显大于后半段的风速轴向梯度,有效试验区域多集中在后半段,风洞模型中轴向有效试验区域x＞(10～15) cm,可以为风洞的设计提供可靠参考.     

局部超挖对悬臂排桩基坑支护体系安全性能的影响

由局部超挖引发基坑大范围破坏的工程事故时有发生,但局部超挖对基坑整体安全性能的影响及其引发连续破坏的机理尚仍缺乏研究。以悬臂排桩支护的长条形基坑为例,采用模型试验和有限差分法对基坑局部超挖引起的荷载传递规律进行探索。结果表明:随着超挖深度的增大,由于土拱效应,超挖区外支护桩内力大幅增长,而超挖区内支护桩桩身弯矩先增加后降低或持续降低;大面积开挖深度相同时,随着局部超挖范围增大,邻近支护桩桩身弯矩与位移增幅逐渐增大并趋于稳定。研究成果初步揭示了局部超挖对支护桩内力的影响等荷载传递规律,可为防超挖引发基坑连续破坏研究和局部深坑设计提供参考。     

煤矿陷落柱探测的井下综合物探方法研究

并行网络直流电法因可在工作面任意布设电极,可快速实现三维电阻率探测,地震反射共偏移法原理为反射波勘探原理,采用多次覆盖观测系统开展井下数据采集;为了探查华北某煤矿西六采区陷落柱发育特征及其赋水性,确保回风上山掘进安全,基于这两种物探方法在皮带巷和轨道巷布设了两条测线,经过井下数据采集、室内资料处理与分析,得到了电阻率反演剖面和地震反射剖面,结合地质资料,对陷落柱的电性特征及结构进行研究。结果表明:陷落柱岩层连续性差,岩体较破碎;陷落柱底界发育深度超过底板60 m;陷落柱探查范围内及周围赋水性较弱。     

贵州水城盆地岩溶地面塌陷成因分析及防治对策

岩溶地面塌陷具有隐蔽性、突发性以及复发性等特点,已成为覆盖型岩溶地区危害性极大的环境地质问题。采用野外勘察、室内研究等手段分析了水城盆地岩溶地面塌陷发育规律,其塌陷机理模式主要有:潜蚀致塌式、真空吸蚀致塌式及冲爆致塌式,塌陷的出现大多与地下水开采有关,而岩溶地面塌陷已成为地下水开发利用的主要限制因素。针对塌陷发生机理成因与迫切的地下水开采需求,提出了地下水排泄区集中开采地下水的思路,通过布井于地下水集中排泄区,上游外围构建帷幕墙以溢流方式开采,保证开采量近似等于排泄量,维持主城区地下水流场相对稳定,有效避免由抽水引起岩溶地面塌陷的频繁发生,不仅使地下水资源得到充分开采利用,也为岩溶地面塌陷防治提出新的思路,利于城市持续发展。     

强度准则和失稳判据对有限元强度折减法结果的影响

本文主要研究有限元强度折减法的强度准则和失稳判据问题,从强度折减法基本原理出发,将边坡强度参数进行折减,利用理论分析与数值计算相结合的方法,通过对比分析研究了强度准则与失稳判据的影响。研究表明:在π平面上强度准则围成的圆的半径越大,所得的安全系数则越大。与传统的极限平衡方法的安全系数结果相对比,等面积圆强度准则结果与之相近。3种边坡失稳判据中塑性区贯通判据判断的安全系数偏保守,与Bishop法计算结果较为一致,收敛标准的安全系数偏大。     

钻井液密度窗口下限的三维数值计算格式

为了得到准确的安全泥浆窗口,结合有限单元法提出了用于计算钻井液密度窗口下限三维数值解的数值计算格式.计算包含了井孔轨迹全长的油田区块整体模型的应力场,利用有限元子模型技术逐点计算井孔轨迹上关键点的泥浆窗口下限值.在数值求解过程中,施加足够泥浆压力保持井孔围岩处于弹性状态,并施加反向载荷形成实际卸载,逐步试算求出泥浆窗口的下限值.利用一个包含直井段和90°转角圆弧段井孔轨迹的简单井孔模型,计算了沿井轴全长各处不同井孔倾角对应的泥浆窗口下限值数值解,并把该数值解和利用经典解析解取得的结果作了比较,证明了算法的有效性.     

Upper bound limit analysis of roof collapse in shallow tunnels with arbitrary cross sections under condition of seepage force

The analytical solutions for predicting the exact shape of collapse mechanisms in shallow tunnels with arbitrary excavation profiles were obtained by virtue of the upper bound theorem of limit analysis and variation principle according to Hoek-Brown failure criterion. The seepage force was included in the upper bound limit analysis, and it was computed from the gradient of excess pore pressure distribution. The seepage was regarded as a work rate of external force. The numerical results of roof collapse in square and circular tunnels with different rock parameters were derived and discussed, which proves to be valid in comparison with the previous work. The influences of different parameters on the shape of collapsing blocks were also discussed.     

玉北地区钻井液技术

针对玉北地区古近系膏岩层易蠕变缩径、二叠系火成岩地层易垮塌掉块、奥陶系灰岩地层易漏,导致的钻井周期长、机械钻速低、复杂情况多等问题,优选了适合各开次的钻井液体系。一开选用膨润土聚合物体系,利用其高膨润土含量解决地表流沙层的井壁稳定与井眼清洁问题;二开选用KCl聚磺钻井液,通过强化钻井液的抑制封堵能力与抗污染能力解决了因泥岩段水化膨胀、砂岩段形成虚泥饼造成的阻卡问题,实现了井壁稳定;三开选用KCl聚磺防塌钻井液,解决了高密度钻井液的抗污染问题,实现了深部地层的快速钻进;四开选用低固相聚磺钻井液,大幅度提高了深部地层的钻进速度。     

套建增层预应力型钢混凝土组合框架罕遇地震下抗倒塌性能分析

目的研究罕遇地震作用下套建增层预应力型钢混凝土组合框架在不同抗震设防区和场地土下的倒塌规律,以提高套建增层组合框架结构的抗倒塌能力.方法采用IDARC平面分析程序对一榀单层单跨预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱组合框架开展滞回性能全过程分析,并与试验结果对比,验证所建数值模型的可靠性,在此基础上建立单跨多层结构形式的套建增层组合框架数值模型,并开展罕遇地震作用下弹塑性时程分析.结果随着套建增层组合框架底层柱高度的增加和增层层数的增多,底层柱损伤呈降低的趋势;同时依据套建增层组合框架底层层高和增层层数,得到了8度和7度抗震设防区下,I、II、III类场地土上套建增层组合框架的倒塌范围.结论倒塌的套建增层组合框架均表现为底层出现层间铰的倒塌机制,依据现行规范对倒塌的套建增层组合框架提高一个抗震等级后均可避免其发生倒塌破坏,可为相关工程设计提供参考.     

Deposition of hydroxyapatite coatings by axial plasma spraying: Influence of feedstock characteristics on coating microstructure,phase content and mechanical properties

Axial plasma spray is one of the thermal spray techniques to deposit multifunctional advanced coatings. The present work explores the use of this process to deposit thin, continuous, and adherent Ca₅ (PO₄)₃OH (hydroxyapatite, HAp) coatings and characterize its microstructure, phases, hardness and adhesion strength. Three different suspension-deposited HAp coatings were investigated and compared with powder-deposited HAp coating on a Ti6Al4V substrate. The effect of mean solute particle size and solid-loading in the suspension has been explored on the evolution of microstructure, phase content and mechanical properties of axial suspension plasma sprayed (ASPS) coatings. Phase-characterization has shown retention of hydroxyapatite phase and coating crystallinity in the deposited coatings, whereas the adhesion strength of the HAp coating decreased from ～40 MPa to ～13 MPa when bioglass was added to the feedstock material. The lower solid load content and lower mean solute particle size in the suspension were found to be beneficial in achieving porous, rougher, and well-adhering coatings. This work concludes that ASPS can potentially deposit thin HAp coatings (< 50 μm) with high adhesion strength.