降压开采下深海能源土斜坡分解区的判定及其稳定性分析

深海能源土是指含新型战略性新能源-天然气水合物的海底沉积物。降压开采天然气水合物是一种相对经济、高效的方式,开采中水合物储层分解区域的确定与能源土斜坡稳定性分析是确保天然气水合物安全有效开采的前提之一。本文归纳了水合物降压开采的基本方程,通过自主编写USDFLD子程序,在ABAQUS中实现了降压开采条件下海底斜坡水合物储层分解区域的判断,模拟了水合物饱和度以及相关物性参数的变化情况。结合一实际海底能源土斜坡,完成了降压开采条件下能源土斜坡水合物储层分解区域、有效应力及变形场的计算,并结合有限元强度折减法对深海能源土斜坡降压开采的实际工况进行了数值模拟。结果表明开采前与开采后的安全系数变化不大,单井降压开采对斜坡的稳定性影响不明显。     

孔隙填充型深海能源土的离散元成样

针对孔隙填充型水合物的赋存形态,提出了一种新的制备孔隙填充型能源土试样的数值成样方法.孔隙填充型水合物的砂性能源土试样是由砂粒和水合物颗粒混合而成的特殊的散粒体材料,具有明显的非连续特征.在土骨架的孔隙中,将水合物块体视为由颗粒通过强胶结作用凝聚而成的团簇整体,随机填充生成不同水合物饱和度的沉积物试样,开展能源土宏观力学特性的离散元固结排水三轴压缩试验模拟,并从应力应变、体变、接触组构等方面进行分析.结果表明,水合物饱和度的增大对低饱和度的孔隙填充型能源土试样的初始弹性模量和强度影响较小.有效围压相同时,孔隙填充型能源土试样的体积剪缩量随着水合物饱和度的增大而减小;而水合物饱和度相同时,能源土试样强度及体积剪缩量随着有效围压的增大而增大.能源土试样的剪胀角随有效围压的增大而近似线性减少,随水合物饱和度的增大而趋于线性增大.颗粒间接触方向随着轴向应变的增大而朝竖直方向偏转.     

循环荷载下深海能源含气土动力特性试验研究

以往对深海能源含气土的研究多以静荷载作用为主,且含气土的气泡尺寸多为不可控的离散小气泡。本研究提出一种能够控制含气量及气泡大小的制样方法,并对含有离散大气泡的深海能源含气土开展固结不排水循环加载动三轴试验,分析深海能源含气土在不同循环应力比(cyclic stress ratio, CSR)、有效围压、饱和度和黏土含量条件下的累积塑性应变、滞回曲线、动孔压和动强度发展规律。结果表明：累积塑性应变分为“稳定增长型”和“失稳破坏型”两类,累积塑性应变增长速率随着CSR增大、饱和度下降、围压增大和黏土含量增加而加快。含气土的滞回圈随振次增加、饱和度下降、围压增大及黏土含量增加,呈现出回弹模量降低、阻尼比增大的现象。含气土动孔压发展模式分为“缓慢增长型”和“孔压骤增型”,孔压增长速率随饱和度下降、CSR增大及黏土含量增加而加快,且在循环荷载作用下,动孔压均未达到有效应力水平,即在轴向应变达到5%前,试样未现液化破坏现象。动强度随饱和度降低而下降,且下降幅度随饱和度的降低,呈现出增大的趋势。     

深海能源土含气储层边坡稳定性研究

深海能源土开采不当往往会造成含水合物储层的强度劣化,诱发海床失稳问题。为探究深海能源土开采对含气储层边坡稳定性的影响,以深海能源土采挖回填装置的开采工况为实际工程背景,针对3种工况下能源土采挖回填诱发的海底滑坡现象,基于有限元强度折减法建立数值模型,分析不同黏土含量、含气量及回填加固等因素引起的水合物含气储层稳定性问题,得到相应安全系数。研究结果表明：黏土含量越高,海底沉积物边坡的安全系数越低,边坡稳定性越差;含气量对深海能源土含气储层的边坡稳定性呈非线性影响,安全系数随含气量的增加呈先上升后下降的趋势;采用胶结性材料进行回填加固处理可提高海底边坡安全系数,边坡稳定性增强。     

中国产业能源强度的因素分解分析

使用了因素分解方法对中国2004到2009年的能源强度变化进行了分析.实证结果显示各行业能源使用效率的提升是我国“十一五”期间能源强度下降的原因,并且从国家政策的角度对模型得出的结论进行了解释.指出进一步淘汰落后产能是未来节能政策应做的工作.     

湖相沉积型扰动膨胀土的力学特性研究

通过对不同含水率的湖相沉积型扰动膨胀土的膨胀特性和强度特性进行试验研究,采用回归分析建立了湖相沉积型扰动膨胀土的含水率与膨胀力、膨胀率和抗剪强度等力学指标间的相互关系,对湖相沉积型膨胀土的力学特性研究及工程问题处理提供一定的参考价值。     

基于离散元的碎片尺寸随机的颗粒破碎模拟方法

依据天然堆石颗粒的破碎特性,构建了子颗粒粒径随机的碎片替换模式,即立方体替换模式.采用立方体替换模式可得到符合天然堆石颗粒破碎特性的子颗粒粒径分布.单轴压缩模拟试验表明,与子颗粒粒径固定的4球和18球替换模式相比,立方体替换模式能提高试样级配曲线的连续性,并改善中间粒径缺失的问题.对比不同子颗粒数量替换模式的模拟结果可知,立方体替换模式对应试样的接触数目和平均接触力分布符合替换模式子颗粒数量对分布的影响规律;剔除无接触和单接触颗粒后,3种替换模式的细观力学特性的变化规律一致,表明立方体替换模式可以用于模拟粗粒土的颗粒破碎.     

辽宁省人均能源足迹分解模型及实证分析

运用生态足迹模型计算得到了辽宁省1999～2008年间人均能源足迹由1.753 hm2增大到3.107 hm2,同期内人均生态足迹由2.847 hm2增大到4.729 hm2.约60%以上的生态影响是由能源消费造成的,并且能源消费造成的生态压力逐步增大.建立并运用人均能源足迹分解模型对辽宁省能源足迹计算结果进行了实证分...     

考虑颗粒破碎的粗粒土直剪试验离散元模拟

为了分析粗粒土的剪切力学特性,采用离散元软件PFC2D模拟考虑颗粒破碎的粗粒土直剪试验,提供了制备可发生破碎的单颗粒粗粒土试样方法,以及改变离散元试样孔隙率的方法。在不同竖向压力作用下对粗粒土试样模拟直剪试验,分析剪应力、体应变与剪切位移的关系,剪切前后应力状态,剪切后速度分布情况。改变粗粒土试样的孔隙率和颗粒间黏聚力,分析粗粒土剪切强度的影响因素。研究表明,试样先剪缩再剪胀,剪应力峰值、残余强度随着竖向压力的增大而增大。应力场受剪前均匀分布,受剪后分布不均匀。剪切带内外颗粒处于不同的运动状态,剪切带内速度变化梯度较大。在相同竖向压力作用下,剪切强度随孔隙率增大而减小,随黏聚力增大而增大。     

基于GFI模型广东能源消费变动的因素分解分析

运用广东省1990-2009年能源消费的面板数据,采用广义费雪指数方法对广东能源消费的影响因素进行分解分析,探讨产业能源效率、产业结构、经济发展与人口发展等因素对广东能源消费变动的影响和作用。为了进一步剖析各因素对能源消费变动的影响效果,构建回归分析模型,研究表明：经济发展、人口发展与产业结构对广东能源消费增长起到推动作用,产业能源效率对广东能源消费增长起到抑制作用。     

含水合物沉积物合成方法及其对热、力学性质影响的研究进展

研究含水合物沉积物的热学和力学性质对保障天然气水合物的有效安全开采具有重要和应用意义。鉴于现场保压取样研究非常困难,目前常用的方法是利用实验室人工合成含水合物沉积物样品进行试验。首先总结了孔隙填充型、骨架(颗粒)支撑型、胶结型和颗粒包裹型的水合物在沉积物中的4种常见生长模式,以及不同生长模式下含水合物沉积物物理性质的差异;然后,介绍了溶解气法、部分水饱和法和种冰法3种实验室水合物合成方法及其对水合物生长模式的影响;最后,指出含水合物沉积物的热学性质和力学性质受到水合物饱和度、水合物生长模式等因素的综合影响,而水合物饱和度又受到水合物合成方法和水合物形成物的影响。因此,在开展实验研究过程中,应根据研究目的,选择合适的水合物形成物和水合物合成方法,以使得实验结果能够更好符合实际情况,从而指导生产实践。     

油腔式滑动轴承的有限元动力分析

本文用伽略金法对油腔式动滑动轴承建立有限元的数学模型，使流量平衡方程，雷诺方程及压力降方程同时求解，在提高精度的同时使得复杂边界的润滑问题能用统一的数学模式表达，讨论了油腔式滑动轴承的动特性，用摄动理论建立扰动压力方程，为求解带来了方便本文的 计算结果与有限差分的计算结果具有较好的合，分析结果表明有用有限元法解决几何形状复杂的润滑问题是行之有效的。     

框式玻璃幕墙热工性能的数值模拟方法

研究了框式玻璃幕墙的稳态传热机理和光学性能,运用差分法建立了玻璃体系的传热和光学性能数值计算模型,基于二维稳态热传导理论推导并建立了框体系在对流、辐射等边界条件及其耦合作用下的热工性能有限元计算模型.采用Visual C++和ObjectARX.对AutoCAD进行二次开发,研发了框式玻璃幕墙热工性能计算软件.通过与多种商业软件的计算对比,验证了文中计算理论和数值方法的正确性.     

计算机在热线导热仪的应用

根据目前应用的热线导热仪存在的问题,提出将计算机数据采集与处理系统应用到热线导热仪上测量非金属材料的导热系数,提高导热仪的测试精度和再现性·实验结果表明,计算机在热线导热仪的应用可以大大改善测量结果的准确度和再现性,为其推广应用提供了理论依据·