液氮冷却煤变形-破坏-渗透率演化模型及数值分析

如何定量评估液氮冷却后煤储层的渗透率演化是液氮冷却增透煤储层技术的关键。为分析液氮注入煤后的变形、破坏和渗透率演化过程,将煤视作弹脆塑材料,其变形过程包括弹性变形、脆性跌落和残余塑性流动3个阶段,结合单元强度退化指数、扩容指数和Mohr-Column准则,建立了考虑围压对煤单元峰后力学行为影响的本构模型。根据煤岩单元变形过程,将煤岩单元渗透率演化分成2个阶段,即弹性压缩煤岩单元渗透率减小阶段及煤岩单元破坏后的渗透率增加阶段。分析了单元弹性变形、剪切破坏和拉破坏与渗透率之间的关系。煤岩单元弹性压缩和拉伸引起单元内孔隙空间的变化,进而影响单元渗透率;煤岩单元剪切破坏在单元内形成共轭剪切带,在剪切带内的流体流动服从平行板定律,给出了基于单元体应变的剪切带宽度和渗透率计算公式;煤岩单元拉破坏在单元体内形成"十"字型裂隙,在裂隙内的流动也服从平行板定律,给出了基于单元体应变的裂隙宽度和渗透率计算公式。结合热传导理论建立了液氮冷却煤层的温度-变形-破坏-渗透率演化模型,并在FLAC下利用Fish函数方法予以实现。数值算例研究了液氯注入辽宁王营子矿某煤层气抽放井后煤层的变形、破坏和渗透率演化过程。结果表明:1)煤受液氮冷却作用后发生体积收缩,越靠近钻孔温度梯度越大,收缩变形越大,温度拉应力越大,越容易破坏,形成拉破坏区。液氮注入冷却10d后的拉破坏区约0.65m宽。2)在拉破坏区,单元内形成了贯通的裂隙,单元体渗透率显著增长,液氮冷却10d的单元渗透率最大增长幅度可达1.97×105倍。3)远离钻孔区域,拉应力也使得煤的渗透率有所增加,增加幅度为1%~14%,远小于破坏区。4)随着冷却时间增加,破坏区域扩大,但增长速率逐渐减缓,这表明在工程实践中冷却时间过长,不一定能取得更好的冷裂效果。5)液氮冷裂的主要影响区域在1.0m左右,但实际工程中钻孔内压力、煤岩体内水的相变等对煤岩的实际变形和破坏也有很大影响,从而使得液氮冷裂的影响区域更大。6)模型能较好地反映液氮冷却煤体变形-破坏-渗透率演化过程,从而为评估液氮冷却煤岩增透效果提供一种简便、可行的方法。     

载波相位对超高斯脉冲的影响

研究了载波相位对超高斯脉冲的影响,数值模拟了载波相位与几周期超高斯脉冲的脉冲能量、时间重心、均方根脉冲宽度之间的关系.结果表明.当脉冲宽度在几个光学振荡周期时,载波相位对超高斯脉冲的性质就开始有较显著的影响,不同数值的载波相位对超高斯脉冲的影响不相同.不同阶数的超高斯脉冲受到载波相位的影响也不相同,阶数越高,载波相位对超高斯脉冲的影响越大.     

混凝土受弯构件加固中碳纤维的设计和应用

聚丙烯腈基碳纤维是一种用于混凝土构件加固的新型建材,它的密度只有钢筋的1/4,抗拉强度却是钢筋的10倍左右,而且耐腐蚀性、耐久性很好,应用价值受到业内人士的认可.对聚丙烯腈基碳纤维片材加固混凝土受弯、受剪、混凝土柱抗震加固的设计及施工应用进行了详细介绍和研究,为更好地在混凝土加固工程中应用提供了参考.     

高温下混凝土T形柱正截面承载力分析

利用有限元软件实现了钢筋混凝土T形柱构件正截面承载力变形全过程模拟,计算结果与试验数据吻合良好,在此基础之上,将不同温度下混凝土和钢筋的本构关系代入T形柱有限元模型,重点分析了不同温度下钢筋混凝土T形柱构件的正截面承载能力和变形能力,初步研究了火灾对混凝土T形柱构件正截面承载能力的影响,为异形柱构件耐火性能研究提供了依...     

功率超声致煤层瓦斯升温机理

为了分析功率超声对煤层瓦斯抽放率的影响,基于线性超声学原理,推导了功率超声在煤层瓦斯中传播的吸收致能量损耗公式及热传导诱发的能量损耗公式,并进而推导了功率超声下煤层瓦斯升温计算公式.利用试验资料研究了煤体升温对瓦斯吸附/解吸的影响,在瓦斯吸附量.温度的拟合关系式基础上,建立了功率超声诱发煤层瓦斯升温致瓦斯解吸量的计算公式.研究表明,功率超声致煤层瓦斯升温作用能提高煤层瓦斯的解吸率和抽放率.     

天然片沸石对废水中氨氮的吸附机理研究

为了探索天然片沸石对高氨氮废水的吸附机理及最佳再生方法,选取河北省天然片沸石为研究对象,采用单因素试验法,通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学进行研究。结果表明,在温度25℃下,粒径为50~600μm,氨氮质量浓度为500 mg/L时,准二级动力学方程更能准确地描述片沸石对氨氮的吸附过程,颗粒内扩散和液膜扩散在吸附过程中占主导地位;当温度为45℃,片沸石的饱和吸附量为7.81mg/g,吸附等温试验较符合Freundlich模型。吉布斯自由能ΔG<0,吸附是自发的吸热反应,适当升高温度可提高片沸石的吸附量。对饱和片沸石的最佳再生溶剂为0.1mol/L的NaCl溶液,解吸率为79%,且可多次洗脱再生。研究结果有助于进一步提高片沸石在氨氮废水处理中的经济效益和环境价值,使得沸石在工业废水处理中的应用前景更加广阔。     

部分预应力混凝土连续梁桥施工过程中梁体纵向缩短的原因分析

广深准高速铁路在运营过程中发现线路多座部分预应力混凝土连续梁桥出现不同程度的梁体纵向缩短、支座偏移的病害,增大了设备维护部门日常维修养护工作量和难度,并形成安全隐患。结合广深铁路石龙大桥连续梁的观测和实验,采用桥梁博士中杆系有限元法模拟实际的施工过程,研究分析了施工过程中梁体纵向缩短的原因。通过计算分析得出:施工中移动挂篮、浇筑梁段和张拉预应力筋对梁端的缩短影响甚微,体系转换才是促使梁体纵向缩短的主要因素。     

基于模糊聚类的入侵检测算法

针对数据中各个字段属性差异及其对产生入侵行为的作用度分析不足,从缓解模糊入侵检测中误差率高入手,验证其中存在的等价转换失真问题,用动态自反馈理论改造模糊聚类过程,并分析入侵数据类型及其在入侵中所起作用,建立面向混合数据的自反馈模糊聚类方法,并在此基础上构建入侵检测系统.实验表明本方法能够有效提高入侵检测引擎的检测率,降低其误报率,缓解上述问题.     

超声波干扰提高煤层气抽放率的机理

为了对超声波干扰提高煤储层渗透率和煤层气解吸率的作用机理进行研究,分析了空化效应对煤储层渗透率的影响.分析了超声波诱发的热效应,会引起煤-煤层气系统温度升高,煤分子和煤层气分子的热运动加剧,动能增大,促进煤层气分子脱附,提高煤层气解吸率.分析了超声波穿过煤储层时的机械作用.因此利用超声波的空化作用、热效应和机械作用等能有效提高煤储层的渗透率,提高煤层气的解吸率,这为煤层气抽放提供了一种新的思路.     

吸力贯入式板锚安装过程与承载特性变化规律

在宏单元模型的基础上编写了吸力贯入式板锚(Suction Embedded Plate Anchor, SEPLA)旋转上拔过程的Fortran计算程序,分析了锚眼的切向偏心和泥面角对SEPLA的埋深损失、承载力及板锚旋转角的影响.结果表明: SEPLA的锚眼应设计在板锚中心下方0.2B~0.4B(B为矩形锚板的宽度);随着泥面角的增加,埋深损失增加,但板锚稳定时的承载力系数变化不大,泥面角对锚板承载力系数的影响很小;切向偏心比对SEPLA的承载力影响很大,随着切向偏心比的减小,SEPLA的最大和最终承载力系数减小,当切向偏心比大于0时,最终承载力系数随着旋转角的增加,先快速增长,而后增长速率趋缓,当切向偏心比小于0时,最终承载力系数随着旋转角的增大而增大,到达极值后又开始衰减.