强触变性水泥基浆液研发及基本性能测定

为治理采空区灾害,提出采用强触变性浆液局部充填等精细化治理解决方案,强触变性浆液在流速极低或静置情况下能够快速失去流动性而呈现似固体状,可在大空洞采空区中流动范围有限并大角度堆积自立,在采空区治理工程中展现了很好的应用前景和实用价值。为了系统研究触变性水泥基浆液用于采空区充填治理的适用性,从强触变性水泥基浆液研发出发,开展了浆液稳定性、触变性、流变性及结石体强度特性等基本性能测定,并对其进行了概述;提出了触变系数的概念,弥补了触变指数、触变环法表征触变性随静置时间迅速增大的工程浆液触变性的不足。结果表明,所研发触变性水泥基浆液配比合理,成本低于120元/m3,触变性能突出,在1∶5的灰沙质量比下,结石体15 d单轴抗压强度超过1 MPa,满足充填堆积体强度要求。     

砂土层占比对双U型地埋管换热器换热性能影响研究

以西安两处地源热泵项目为工程背景，基于恒热流线热源模型和斜率法，对双U型地埋管换热器(DUBTHE)开展现场岩土热响应试验(TRT),分析了砂土层占比、管径对DUBTHE换热性能的影响。结果表明：当砂层占比分别为16.71%,45.99%时，其岩土初始平均温度、综合导热系数分别为17.70℃,1.54 W/(m·K)和18.83℃,1.79 W/(m·K);通过权重法计算的岩土综合导热系数是现场TRT测得的1.15～1.25倍；当砂层占比由16.71%增加到45.99%时，岩土初始平均温度和综合导热系数分别提高了6.38%和16.23%,并随着管径由25 mm增大到32 mm时，夏、冬季单位延米换热量分别提高了12.76%和35.61%;当砂层占比小于45%且地源热泵系统冷热负荷接近时，宜采用DN25 DUBTHE,当砂层占比大于45%且地源热泵系统热负荷大于冷负荷时，宜采用DN32 DUBTHE。     

煤矿冻结地层解冻井筒渗(突)水灾害治理技术

针对井筒渗水和突水的条件差异,分别使用井筒壁局部注浆法("补丁式"封堵法)治理井筒壁渗水,使用人工隔水层法("置换式"封堵法)治理井筒突水,并将2种方法应用于西北地区冻结法建井的煤矿井筒渗水和突水灾害治理,结果显示治理段井筒壁无渗水,揭露冻结管环形导水空间突水由稳定水量90 m3/h降低为2 m3/h。     

地热井高导热低密度固井材料制备、性能及结构

高导热低密度固井材料（HLC）能够有效解决中深层地热井井深易漏的固井难题,并能有效提高地热井地下换热效率。通过正交实验,基于层次分析法和矩阵分析法,综合考虑导热系数、48 h抗压强度、密度和成本4个指标,制备了可用于中深层地热井固井的HLC;通过实验测试了固井材料的各性能指标;利用SEM、XRD和MIP观测了HLC的微观结构,并分析了导热机理。结果表明,HLC配方为:55%水泥+9%石墨+25%石英粉+2%粉煤灰+2%硅灰+2%降失水剂+3%稳定剂+1.5%膨胀剂+0.5%缓凝剂,W/C=0.78;其各项性能指标均满足相关规范要求;石墨的加入改善了HLC的微观结构及孔径分布;导热机理符合导热路径理论。可为中深层地热井的固井施工和相似材料的制备研究提供借鉴。      

露天矿边坡稳定性评价岩体力学参数修正

由于天然岩体中存在着层理、节理、弱面、断层面等,使得岩体的宏观力学参数与实验室获取的标准岩块的力学参数之间存在差异,因此需要将实验室得到岩块的宏观力学参数经过一系列修正以得到岩体的物理参数,才能将其运用到边坡稳定性评价中。通过Hoek-Brown经验法、地质力学法及RMI法对露天矿室内力学试验进行了修正,给出了边坡岩体力学参数建议值,同时考虑到露天矿边坡在开挖过程中岩体的风化、爆破震动、施工机具扰动尤其是冻融循环等不利因素对岩体强度的影响,给出了边坡稳定性计算岩体力学参数建议值。结论为:天然状态下,粘聚力最大值为3.22 MPa,最小值为1.84MPa,内摩擦角最大值为32.44°,最小值为24.42°;饱和状态下,粘聚力最大值为2.77 MPa,最小值为1.55 MPa,内摩擦角最大值为27.49°,最小值为21.35°。更多还原     

冻融环境中饱和岩石的热量传递与温度平衡规律

 冻融环境中温度是岩石性态变化的关键影响指标之一,而冻融试验中岩石的热量传递和温度变化规律国内和国际都未形成统一认识。为探究岩石在冻融环境中的热量传递和温度变化规律,利用室内试验和数值计算方法分别研究冻结和融化过程中试样温度平衡的过程和时程规律。利用3种岩石进行饱和态的冻融循环试验,试样中心温度监测表明,冻结和融化过程的试样温度均存在显著的3段式变化特征,其中相变过程是一个较为特殊和重要的阶段,相变温度均在0 ℃～－1 ℃范围。随着试验温度区间增大,冻结和融化各阶段时长显现出不同规律,冻结过程总时间逐渐降低,而融化过程总时间先降低后升高。基于第3类热传导边界条件,利用Comsol Multiphysics有限元数值计算平台,分析考虑相变阶段的冻结和融化过程,数值计算结果与试验结果吻合较好。数值计算结果显示,试样不同位置的冻结与融化特征主要体现在相变阶段差异,而试样孔隙率对该阶段的影响最大,剩余温度势造成对称温度区间和非对称温度区间的冻结、融化特征的显著差异。     

露天煤矿冻岩边坡饱和砂岩冻融损伤试验与劣化模型研究

 高海拔多年冻土区露天煤矿岩质边坡常年处于冻融交替环境中,边坡浅部病害显著。为了分析边坡上岩石在冻融环境中的劣化规律,利用采集于木里地区露天矿边坡钻孔中的砂岩试样进行了室内饱和冻融循环试验,并建立了饱和岩石冻融劣化的理论模型。岩样冻融循环试验结果显示随着冻融循环次数的增大,饱和砂岩的微裂隙率逐渐增大,单轴和三轴抗压强度以及表示岩石质量的常见物理参数逐渐降低。基于岩石在冻融循环过程中的微裂隙变化,提出并推导了微裂隙扩展因子,理论建立了岩石强度随冻融循环变化的劣化模型和本构关系,利用劣化理论模型所计算的岩石强度与试验结果吻合较好。分析岩石微裂隙的变化规律,可以获得饱和砂岩在冻融循环环境中的劣化是由于岩石内部的微裂隙在水成冰相变过程中产生的巨大复合应力超过了岩石微裂隙开裂强度,而导致微裂隙逐渐失稳扩展,岩石整体性被削弱等结论。     

泾河东庄水库灰岩坝址岩溶渗漏三电网络模拟试验研究

本文采用三维电网络模拟试验方法对泾河东不库碳酸盐岩训段岩溶渗漏量进行了模拟计算。模拟了天然状态及库水位８１０ｍ时的渗流场，并计算出相应条件下泾河的渗漏量；对四种不贩防渗处理方案进行了效果预测及分析评价。     

泾河东庄水库灰岩坝址岩溶渗漏三维电网络模拟试验研究

本文采用三维电网络模拟试验方法对泾河东庄水库碳酸盐岩库段岩溶渗漏量进行了模拟计算。模拟了天然状态及库水位８１０ｍ时的渗流场，并计算出相应条件下泾河的渗漏量；对四种不同的防渗处理方案进行了效果预测及分析评价     

侏罗纪煤田顶板疏放水钻探设计方法探讨

为推广应用顶板预疏放水技术防治榆神府矿区侏罗纪煤田顶板水害,结合工程实践经验总结提出一种钻探设计方法。单孔设计以两个核心设计参数为基础,整体设计遵循5个基本原则,能实现可控性疏放水、疏放效果实时监测、疏放效果评价及矿井的疏供结合。该设计方法成功地应用于榆神府各大矿区,创造了显著的社会、经济及安全效益,具有工程借鉴及推广应用性。