隧道干冰清洗试验研究

隧道运行中汽车尾气、扬尘、油污不易降解,越积越多,导致隧道严重污染,影响行车安全,定期进行隧道清洗是隧道安全运行的重要保证。研究了一种利用干冰清洗隧道的方法,基于二氧化碳物化性质和干冰清洗特点建立了隧道干冰清洗理论模型,对干冰清洗时混凝土表面孔隙、表面温度、混凝土单轴抗压强度及清洗效果进行试验,分析了干冰清洗对混凝土表面损伤和抗压强度的影响。试验结果表明:干冰清洗能彻底清除混凝土表面污秽物;清洗过程中的温度变化、干冰微爆对混凝土表面及强度影响较小。干冰清洗技术可用于隧道清洗。     

高温对喷射混凝土孔隙结构分布特征的影响分析

齐热哈塔尔水电站引水隧洞长达15.66 km,其中有3.345 km处于高地温环境中,高温会对喷射混凝土内部孔隙结构造成严重影响。为了有效的研究喷射混凝土在高温下孔隙结构的分布特征,采用CT技术对混凝土试件断面自上而下进行扫描,获得了混凝土断层扫描影像;并结合图像分析软件Image-Pro Plus对混凝土孔隙结构分析处理,以获得混凝土在不同温度下其内部孔隙变化特点和孔隙在混凝土内的分布特征。分析结果表明:混凝土孔隙率是随温度的变化而变化的;温度升高,混凝土的孔隙率也随着增大,并且混凝土内的孔隙绝大多数是沿着骨料周边发展的。     

交错互通微通道网格板的孔隙特性与传热性能

采用多片叠合铣刀加工一种具有规则孔隙的表面热功能结构——交错互通微通道网格板(简称网格板).通过理论计算得出网格板的孔隙率、体积比表面积、重量比表面积等孔隙特性,并研究孔隙特性随微通道间距、微通道深度以及微通道宽度的变化规律.然后将网格板置于板式换热器中,分析体积流量、孔隙率以及体积比表面积对压降与传热性能的影响.结果表明:通过调节微通道间距、微通道深度和微通道宽度,孔隙率可以在10.9%~88.0%范围内变化,体积比表面积可以在2.89~6.40 mm-1范围内变化;网格板可使换热器的传热性能提升近3倍;同等条件下,高孔隙率和大体积比表面积的网格板强化传热效果较好.     

聚晶金刚石复合片钻头喷嘴倾角组合的流场特性

为了解决番禺地区珠江组快速钻进中出现的PDC钻头泥包问题,在实体PDC钻头计算模型基础上,运用数值模拟方法,采用标准 两方程模型对主喷嘴和辅助喷嘴不同喷射倾角组合进行井底流场特性研究,最优化喷嘴角度组合。结果表明：主刀翼1号喷嘴喷射倾角20°、3号喷嘴喷射倾角15°能使井底流场分布最优;远离主刀翼的4号和5号喷嘴喷射倾角变化对井底流场影响较大,适当增加这两个喷嘴喷射倾角有利于井底岩屑快速排出;2号喷嘴喷射倾角在限定范围内变化,对井底流场影响有限。最后,1-5号喷嘴喷射倾角分别按照20°、25°、15°、25°和25°组合布置,应用于个性化215.9mm五刀翼PDC钻头设计中,在实钻中取得了良好的进尺和机械钻速,成功解决钻头泥包。     

湿喷混凝土回弹率影响因素

为解决喷射混凝土回弹率过高的问题,根据碰撞能量守恒原理,对喷射混凝土回弹机理进行了分析,结合某隧道工程进行了具体的湿喷试验,针对湿喷角度、湿喷距离和速凝剂掺入质量分数三个影响因素对湿喷混凝土回弹率的影响进行了研究.结果表明:喷射混凝土施工中,应尽量保持喷射角大于70°,以获得良好的密实性和较低的回弹率;若喷射距离小,刚刚喷射的混凝土易被冲掉,喷射距离过大,混凝土又易脱落,喷射距离1 m左右时为最佳;速凝剂掺入质量分数过少时,混凝土凝结速度慢,易被冲掉,掺入质量分数过大,喷射面上的混凝土迅速凝结硬核,回弹率增加,掺入质量分数最佳为5%左右.     

孔隙混凝土损伤破坏的数值模拟

利用MATLAB数值分析软件模拟生成随机孔隙,借助APDL程序将孔隙坐标及孔径导入ANSYS软件进行有限元分析。建立孔隙混凝土细观单元的二维数值模型,用单元生死技术模拟混凝土孔隙的损伤破坏过程,研究孔隙率对混凝土力学行为的影响。结果表明:混凝土内部的孔隙率影响混凝土的损伤破坏行为,在混凝土内部孔隙密集的地方容易出现应力集中现象;混凝土的孔隙率越大,混凝土损伤破坏越严重,弹性模量越小,反之混凝土的孔隙率越小;损伤破坏行为越轻,弹性模量越大。     

基于图像处理的矿石颗粒三维微观孔隙结构演化

采用高精度显微CT技术及三维图像分析方法研究氧化铜矿石颗粒在酸浸前后内部微观孔隙结构特征及其演变,考察孔隙率、孔隙尺寸分布、孔隙连通度、孔隙分维等参数的变化规律。结果表明：酸浸后矿石颗粒的孔隙率明显增加,孔隙尺寸分布范围更广,出现一定比例的大孔隙,平均孔隙直径增加2~3倍;孔隙连通度在酸浸前基本为零,酸浸后明显增加,并在各方向上呈现空间变异性;孔隙分维数在浸出结束后也有所增大,且在一定范围内与孔隙率及平均孔隙直径呈指数增长关系。借助三维图像分析可实现矿石浸出过程中内部微观孔隙结构的定量描述,从而揭示矿石颗粒孔隙结构的演化规律。     

气溶胶喷射打印系统成形宽度影响因素分析

在分析气溶胶喷射打印技术工作原理的基础上,利用商用压电陶瓷雾化片和自行设计制造的喷印头,构建出由气溶胶喷射打印装置、温度控制装置和运动控制装置3部分构成的气溶胶喷射打印系统。以纳米银导电油墨为对象,采用单参量对比实验分析法,研究鞘气流量、载气流量、喷嘴与衬底间距、打印速度、打印层数等因素对打印成形宽度的影响。结果表明:随着载气流量增大、层数增加,纳米银导电油墨沉积成形宽度增加;在实验参数范围内,载气流量和打印层数对成形线宽影响明显,且呈正相关;线宽随着鞘气流量的增大先减小后增大;喷嘴与衬底间距在15~45 mm范围内对线宽无明显影响;在喷嘴直径为200 μm,鞘气流量为50 mL·min-1,载气流量为3 mL·min-1,喷嘴与衬底间距为3 mm,衬底移动速度为3 mm·s-1,打印层数为6～8层,加热板温度为80 ℃时,可获得最小宽度为26 μm,高度为7 μm的均匀线条,这也是纳米银导电油墨喷射打印的最优工艺参数。     

高瓦斯隧道新型喷射混凝土配制及气密性

为研究适用于高瓦斯隧道的新型喷射混凝土的材料性能及气密性影响因素，以桐梓隧道为工程依托，通过配合比试验、气密性测试和现场试喷确定了满足强度、和易性及气密性要求且施工性能好的新型喷射混凝土，运用气压差值法和压汞法分析了气压和孔隙结构对新型喷射混凝土气密性的影响，给出了适用于新型喷射混凝土气密性测试的最佳测试压力及其透气系数。结果表明：新型喷射混凝土配合设计为：水灰比0.38，水泥：粉煤灰：玄武岩纤维=360: 90: 1.5（kg/m3）；与孔隙率相比，最可几孔径的拟合相关系数更高，能更好的反映其与混凝土透气系数的关系。     

助航灯干粉清洗设备最优清洗参数的试验研究

为有效提高嵌入式助航灯干式喷粉清洗设备的清洗效率,以清洗效率明显高于锥形喷嘴的扁平喷嘴为例,用正交试验的方法探究其最优清洗参数。实验结果表明,当喷射压力为0.7 MPa、喷射角度为45°、磨料流量为6g·s~(-1)时,只需花费12~13s的清洗时间便可达到标准清洁度,此匹配参数即为嵌入式助航灯干式喷粉清洗设备的最佳清洗参数。