Calculation theories and analysis methods of thermodynamic stability of embankment engineering in cold regions

The calculation theories and analysis methods of thermodynamic stability of embankment engineering in cold regions are systematically summarized.The engineering theories and methods taken to control frost heave and thaw settlement in seasonal frozen soil regions may not be applicable in permafrost regions.The active cooling technology of roadbed should be utilized to limit the effects caused by both climate changes and human engineering activities.The paper mainly discussed the calculation theories and analysis methods of four kinds of embankment structures,i.e.,the crushed-rock embankment,duct-ventilated embankment,thermosyphon embankment,and composite embankment.It is expected that a scientific basis could be provided for the theory,design,and application of embankment constructions in cold regions.     

二次吹扫条件下的PEMFC冷启动实验

通过使用干空气二次吹扫的方式对稳定工作后的质子交换膜燃料电池(PEMFC)单电池进行除水处理,考察了单电池经过吹扫除水操作后的除水量以及内阻变化过程,并研究了单电池经过吹扫除水处理后的常温启动性能以及-10℃下的冷启动性能.实验研究发现:单电池经过干空气二次吹扫处理后,可以在较短时间内经济有效地移除电池内的水,同时单电池的内阻升高.单电池经过干空气二次吹扫后常温启动性能下降,且随二次吹扫流量的增加而加剧,但未造成不可恢复的性能损失.适当的二次吹扫流量可以使电池成功冷启动.吹扫除水策略是优化PEMFC冷启动性能的关键因素之一.     

聚丙烯纤维对高寒地区水稳基层冷再生混合料性能的影响

为了改善高寒地区水泥稳定冷再生混合料的抗冻和抗干缩性能,提高水泥稳定冷再生技术在市政道路中的应用效果。研究了聚丙烯纤维对水泥稳定冷再生混合料的低温抗冻性、抗干缩开裂能力、抗拉和抗压强度性能的影响。聚丙烯纤维在水泥稳定碎石中起到加筋作用,增强了水泥稳定冷再生混合料的强度、韧性和抗裂性。综合分析得出在标准养护条件下,振动成型法成型的水泥稳定再生混合料的聚丙烯纤维最佳掺量为0.9 kg/m³,最佳纤维长度为12 mm。结合包头等高寒地区全年的气候情况,设计了具有代表性的不同养护条件,研究高寒地区环境对聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料性能的影响。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料在恶劣养护条件下仍能保持较高的力学性能,在确保混合料抗压强度、抗拉强度、抗冻性满足规范要求的情况下,聚丙烯纤维的加入可以减少0.5%的水泥用量。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料有效地解决了高寒地区低温、低湿度和昼夜温差大导致水泥稳定冷再生基层易发生的强度不足和开裂等病害,延长了冬季可施工时间。     

基于组合体力学模型的固井水泥石封隔能力分析

为探究水力压裂过程中水泥石封隔失效的内在机理，建立了一套基于套管-水泥石-地层组合体弹塑性力学模型的水泥石封隔能力失效分析方法，并通过数值模拟和实验分别验证了力学模型和分析方法的可靠性.然后借助等效应力与屈服强度、应变与材料极限伸长率的对比，绘制了水泥石封隔能力图版.研究表明:水泥石弹性模量对水泥石封隔能力影响存在最优区间，在本文研究条件下，水泥石弹性模量在6~9.7GPa之间有利于保持水泥石封隔能力.研究结果可为不同地区页岩气水平井固井水泥参数选择提供参考.     

边水稠油油藏蒸汽吞吐后转冷采物理模拟研究

针对热采后期开发效果受限的边水稠油油藏，提出热采吞吐后转化学冷采的开发方式，利用高温高压三维物理模拟系统进行了边水稠油油藏物理模拟实验，研究了边水影响下蒸汽吞吐过程的温度场、转化学冷采前后的生产动态特征。结果表明，蒸汽吞吐开发边水稠油油藏的过程中，受边水侵入的影响，油层加热范围呈非对称状，随着吞吐周期的增加，边水附近的油层加热范围明显不断缩小，逐渐形成水窜通道，使得水侵区域附近的油层动用变差；油层加热范围与边水的侵入相互影响，相互制约。降黏剂起到乳化降黏、减缓水侵的作用，结合水侵规律，合理利用边水能量，转为冷采开发可提高34%的采出程度。同时，利用数值模拟确定了该技术所适用的油藏范围。该研究成果对边水稠油油藏的开发具有一定的借鉴意义。     

八角茴香不同加工品反式茴香脑含量及温阳散寒、止痛作用的药效作用比较

采用气体色谱(GC)法测定八角茴香不同加工品的八角茴香反式茴香脑含量;并以药效评价八角茴香不同加工品的温阳散寒及止痛作用。采用无水乙醇分别提取微波火力60%烘干、光波烘干、晒干、阴干方法加工的八角茴香的反式茴香脑,GC法测定其含量。采用龙胆草、黄柏、生石膏和知母四味寒凉药水煎液灌胃复制实寒证大鼠模型,观察八角茴香不同加工品对实寒证大鼠能量代谢的影响;采用4℃冰醋酸造成小鼠腹部冷痛,观察八角茴香止痛作用。八角茴香微波火力60%烘干品、光波烘干品、晒干品、阴干品反式茴香脑平均含量分别为104.51、102.25、105.82、103.08,反式茴香脑含量无明显区别;微波八角组可升高血浆及肝匀浆中丙酮酸含量;光波八角组可升高血浆中丙酮酸、甘油三酯含量;八角八角、光波八角组、晒干八角组可升高肝匀浆中Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATP酶活力;微波八角、晒干八角及阴干八角组可降低肝匀浆中乳酸含量;4种加工品均可减少4℃冰醋酸引起的小鼠扭体反应次数。八角茴香4种加工品反式茴香脑含量无明显区别,均具有温阳散寒、止痛作用。     

基于MCGS的冷库集散控制系统的研究与设计

针对冷库控制参数多、管理复杂,目前我国绝大多数冷库还处在采用传统模拟控制器分散控制和人工管理的落后状态的情况,研究和设计了基于MCGS工控组态软件和RS-485总线网络的冷库集散控制系统.该系统克服了冷库采用传统分散控制方式操作管理不方便,控制性能、质量差,能耗大,效率低的缺点,不但能有效地提高冷库的控制性能质量和安全性、可靠性,而且还能节能降耗、提高冷库运行的经济效益.     

多周期交变载荷工况下地下储气库密封性评价

随着我国引进天然气资源的高速增长,在中亚管道投运的基础上,中俄西线天然气管道建设加快提速,急需寻找建设特大规模型地下储气库保障进口天然气供需平稳安全运行。克拉2气田是西气东输一线的气源地,距离中亚、中俄西线管线中国口岸较近,改建储气库将在季节调峰、安全平稳保供和战略储备方面发挥重要作用。为了讨论克拉2改建储气库的密封性,从盖层、断层、裂缝、溢出点、储层底板和井的完整性等方面,通过考虑逆断层的活动情况,使用断面正应力的最小值评价断层的密封性,将储层底板密封性和井的完整性纳入储气库评价体系,形成了考虑原始圈闭、钻采工程和多周期交变载荷工况下的储气库密封性评价体系。认为克拉2气田通过调整开发政策在开发末期改建为地下储气库可行,为改建储气库提供依据。     

利用LNG梯级冷能的冷库系统构建与载冷剂选择

分析了LNG冷能的梯级利用方式,对LNG冷能冷库系统从工艺角度进行设备、流程的研究,并作载冷剂选择.以LNG冷能评价分析指标,对某小型LNG冷能利用项目进行了经济性计算.结果表明:与常规电动压缩式冷库相比,在考虑设备造价与折旧率的情况下,以运行费用减少折算的冷库系统投资回收期仅为1.11年.因此,LNG冷能的第三级用于低温冷库是合理的冷能利用方式,既可以简化冷库系统的结构,减少设备投资费用,又能回收大量的LNG冷能,明显降低冷库运行的电耗,具有较高的节能经济性.     

寒区隧道地源热泵加热系统埋管间距优化分析

为预防寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速公路林场隧道中,用于对隧道洞口段衬砌和排水系统加热.采用有限元计算方法,首先通过对初始温度场的计算反演出岩体各项热物性参数,再以试验所得热交换管实际换热量作为模型中管壁的内边界条件进行热交换管的岩土热响应分析.计算结果显示,隧道内热交换管管壁温度及管间温度与现场试验结果能够很好地吻合,满足工程精度要求.利用验证后的有限元计算模型对热交换管间距进行优化,得到埋管最优间距为0.5～0.8m.