牛路岭电站20MW机组3号机改造技术分析

针对牛路岭水电站存在的主轴密封不严、空蚀、振动等问题,对3号机组进行了技术改造。本次改造主要对转轮、顶盖、底环、固定止漏环、主轴密封、导叶、控制环、尾水管直锥段等部件及其附属相关部件进行了优化设计。通过3号水轮机改造,将机组性能进一步优化,改造效果总体情况良好,提高了效率、空蚀和水力稳定性明显改善,使牛路岭电站的水轮机达到现代先进水平。     

An enriched FEM technique for modeling hydraulically driven cohesive fracture propagation in impermeable media with frictional natural faults: Numerical and experimental investigations

In this paper, an enriched finite element technique is presented to simulate the mechanism of interaction between the hydraulic fracturing and frictional natural fault in impermeable media. The technique allows modeling the discontinuities independent of the finite element mesh by introducing additional DOFs. The coupled equilibrium and flow continuity equations are solved using a staggered Newton solution strategy, and an algorithm is proposed on the basis of fixed‐point iteration concept to impose the flow condition at the hydro‐fracture mouth. The cohesive crack model is employed to introduce the nonlinear fracturing process occurring ahead of the hydro‐fracture tip. Frictional contact is modeled along the natural fault using the penalty method within the framework of plasticity theory of friction. Moreover, an experimental investigation is carried out to perform the hydraulic fracturing experimental test in fractured media under plane strain condition. The results of several numerical and experimental simulations are presented to verify the accuracy and robustness of the proposed computational algorithm as well as to investigate the mechanisms of interaction between the hydraulically driven fracture and frictional natural fault. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

李楼铁矿一次爆破成井试验研究

为解决井下大结构采场切割天井成井速度慢、成本高、安全性差的问题,设计采用一次爆破成井的方式来形成切割天井。确定了合理可行的掏槽方式及孔网参数、装药量及装药结构、起爆顺序及微差时间。据现场统计,一次爆破成井总成本为6.84万元,较普通法节省了成井费用6.46万元,节省工期7~8d,表明一次爆破成井效果良好,可在全矿推广应用。     

爆破对邻近巷道背爆侧倾斜裂纹影响实验研究

基于常被忽略的爆炸荷载对邻近巷道背爆侧围岩缺陷的扰动问题,采用爆炸加载数字激光动态焦散线试验系统,探究了爆炸荷载作用下邻近巷道背爆侧不同倾角裂纹缺陷的扩展规律。试验结果表明:爆炸荷载作用下,直墙拱形巷道背爆侧倾角θ=30o(逆时针方向为正)的预制裂纹最终扩展位移最大,之后随着倾角增大或者减小,裂纹扩展位移均逐渐减小;弧形断面对应力波的削弱作用小于矩形断面,这导致斜向上预制裂纹扩展位移为关于水平方向对称的斜向下裂纹的2~3倍;能量释放率对裂纹的扩展具有驱动效应,且其随时间基本呈现先振荡增加达到峰值,然后振荡减小为零的规律,但这种振荡幅度随裂纹最终扩展位移的减小而变小。上述的研究为邻近巷道背爆侧经济安全合理的支护提供了理论依据。     

CSD1800A型钻机在青藏高原应用效果及对比分析

介绍了CSD1800A型全液压动力头式钻机在青藏高原矿区内的应用效果,并对该型钻机在实际应用中的优点进行了分析;通过与国内外其它钻机的应用效果进行对比,认为CSD1800A型钻机是一款经济实用的中深孔钻机。     

光面爆破椭圆双极线性聚能药柱有效功及不耦合系数模拟研究

基于动力学仿真软件AUTODYN,对椭圆双极线性聚能药柱(EBLSC)进行了数值模拟。采用二维面对称计算方法,花岗岩岩体,空气夹层不耦合装药条件,研究了EBLSC结构及不耦合系数对光面爆破效果的影响,并建立有效体积功模型以评价爆破效果。结果表明,炮孔连线方向和垂直方向上的比冲量相近,偏差10%,故总能量沿周向近似均匀分布,但炮孔连线方向产生明显侵彻裂隙,且粉碎圈厚度和腔体扩张程度要小得多,表明该装药结构能够明显提高炸药能量的利用率和爆破效果;随着不耦合系数增大,炮孔连线方向上的损耗体积功先减小后增大,存在最大有效功。利用曲线拟合,得到最优不耦合系数约3.62,与相关文献的试验结果相近。     

大口径主镜支撑液压缸用弹性膜片优化设计

在大口径望远镜主镜液压支撑形式中,液压缸需要一种简单可靠、不需要润滑维护的精密导向机构,而且可以输出较大行程范围(毫米级)。设计了一种柔性金属膜片机构用于液压缸的径向定位导向。建立了金属膜片机构有限元模型,采用几何非线性算法,研究分析了不同拓扑结构对金属膜片柔度的影响,通过不同拓扑结构金属膜片的性能分析对比可知,V 型膜片能够很好地克服应力刚化,保证柔度的稳定性;以柔度为优化目标,对金属膜片V 型的位置尺寸和形状尺寸进行了优化设计,金属膜片在导向方向上的柔度提高了14.2%;搭建了柔性金属膜片机构柔度测试平台,验证了仿真计算结果。结合实验和仿真结果可知:V 型柔性金属膜片具有良好的定位导向性能,对用于液压支撑的液压缸和主动光学的微位移促动器的导向机构的设计具有指导意义。     

基于有限元的砂砾岩滤失研究

砂砾岩非均质性极强,既有高渗透性的天然裂缝,又有渗透性很差的砾石,滤失规律非常复杂,难以用解析方式全面准确进行描述。为解决此问题,将滤失区域离散成有限个单元,单元之间的渗透性存在一定差异,而单元内部的渗透性一致,在滤失边界上施加定压边界条件,通过数值求解得到了压力分布以及壁面上的滤失速度。文中还研究了砾石体积分数和天然裂缝方向、密度等因素对滤失的影响,对简化解析模型、明确砂砾岩滤失规律具有一定意义。     

复杂储层岩石脆性分析及应用研究

脆性指数(BI)是储层压裂评价的一个重要参数,复杂储层往往具有矿物成分多样、结构致密等特点,与页岩油气开采有一定的相似性,其脆性主要受矿物含量和含水饱和度等因素影响。脆性指数根据获取方式不同,定义也不同,有基于矿物组成的,也有基于弹性模量(E)和泊松比(ν)。从孔裂隙介质弹性波动理论出发,系统分析了各因素对岩石脆性指数影响,给出弹性模量和泊松比定义的脆性指数由页岩推广至致密砂砾岩的理论基础。通过对比致密砂砾岩储层压裂前后脆性指数特征,研究脆性指数对储层压裂的指导意义,为压裂效果的评价提供技术支持。     

基于偶极横波测井资料预测储层压裂缝几何参数

利用偶极横波测井资料算出泊松比、弹性模量和最小水平主应力等岩石力学参数,基于IVERSON模型首先估算射孔层段压裂缝延伸高度,通过工区储层各向异性系数与裂缝宽度的回归关系估算裂缝宽度,根据椭球体积模型并结合压裂液的利用率及加砂量估算裂缝的径向延伸长度。将该方法优化编程,用于处理工区压裂前后井的测井资料,对比分析预测结果与实际压裂效果,两者较为一致,表明该方法效果明显,值得推广应用。