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关键词： 天然气水合物   最佳安放角   旋流效能参数   数值模拟  

摘要： 固态流化法是针对海底非成岩天然气水合物藏开发出的一种绿色开采方法,通过海底开采、封闭流化、气液固多相举升等系统将水合物安全可控地输送到陆地上。螺旋流具有切向速度大和携固能力强等优点,针对在多相举升过程中,涉及水合物与泥沙流化及管输能力提高等诸多技术问题,以海水、水合物颗粒及泥沙为研究对象,对以导流条全程起旋的管内水合物泥沙混合浆液进行数值模拟研究,提出表征液-固-固螺旋流起旋效果的旋流效能参数,并以此优化了适合水合物泥沙混合浆液的导流条最佳安放角和最佳高度,优化结果为最佳安放角40°,最佳高度为管径的1/8。

关键词： 煤岩劈裂   注浆加固   流固耦合   数值模拟   扩展机理  

摘要： 目的注浆改造是富水煤矿灾害防治的有效手段,研究富水高压作用下煤体的注浆劈裂效应对实际工程有重要意义。方法基于离散元流-固耦合机理,引入“域”与“管道”概念,对注浆劈裂过程进行流固耦合计算。将流体“域”作为储水“水库”,其由颗粒圆心连线构成的三角形区域组成,“管道”为模型中流体的运移通道,将各个流体“域”连接起来,通过光滑平行板模型对其表征。采用单轴压缩试验和巴西劈裂试验标定数值模型细观参数,建立劈裂注浆数值模型,模拟煤岩体劈裂后的力链分布规律,分析注浆压力和侧压力系数对裂隙扩展的影响。结果结果表明:无围压时,孔周煤岩颗粒接触力为0.02~0.10 MPa,有围压时,孔周颗粒接触力为0.06~0.12 MPa;等围压条件下,围压越大,试样应力集中范围越大,劈裂扩散距离越短;同一围压下,注浆压力越大,试样劈裂距离越长;围压不等时,裂隙平行于最大主应力方向发育。结论采用较高注浆压力可有效驱替煤层裂隙中的水体和空气,减少钻孔工程量,降低成本。研究结果有益于注浆参数的选取,可为今后类似工程提供有意义的技术支持。

关键词： 防洪(潮)排涝   排涝水闸   清淤疏浚   鱼珠湾片区  

摘要： 鱼珠湾片区是黄埔区防洪(潮)排涝问题最复杂的区域,目前片区具有地势多样性、河涌汇流特殊性的特点,现有的排涝设施无法满足区域发展的安全需求。为了解决片区的防洪(潮)排涝体系不完善的问题,开展了防洪(潮)排涝水闸实施方案研究,以新建水闸为主要内容,实现提升防洪排涝标准的目标,与珠江堤防形成封闭防洪(潮)体系。工程的建设为完善区域防洪(潮)排涝体系提供了一体化支撑。

关键词： 煤矿   裂隙数量   注浆加固   渗流特性   数值模拟   破裂特征   灾害防治  

摘要： 【背景】矿井巷道围岩注浆治理灾害是常规手段，裂隙发育程度对注浆加固与封堵效果影响显著。【方法】为明晰裂隙围岩注浆前后抗渗性能变化，选取煤矿沉积岩中最常见的砂岩为研究对象，通过室内试验、数值模拟等综合研究方法，探究不同围压条件下含不同裂隙数量砂岩试样渗透率变化特性，评估注浆处理对其渗流性能的影响特性；借助Rock Top多场耦合试验仪，对标准岩石试件进行三轴压缩–渗流试验，研究围压分别6、8和10 MPa情况下不同裂隙数量(1、2、3条)注浆/未注浆砂岩应力-应变行为与渗透率变化过程。【结果与结论】(1)将裂隙砂岩注浆后与注浆前的渗透率之比定义为裂隙砂岩注浆修复系数Zs，试验表明裂隙砂岩注浆修复系数越小，试件渗透率的修复程度越高；在相同围压条件下，未注浆试样渗透率随裂隙数量增多提高至原岩的27.6～283.0倍，注浆后试样渗透率比原岩降低了64.32%～98.47%，且裂隙砂岩注浆修复系数呈幂指数下降趋势；在裂隙数量相同条件下，随砂岩围压增加，注浆前试件渗透率相较原岩降低了48.42%～85.30%，注浆后试件渗透率降低了53.89%～90.14%。(2)随着裂隙数量的增加，注浆前后砂岩破坏特征表现为砂岩裂隙逐渐从裂隙端部向相邻裂隙扩展并相互连接，形成更复杂的破裂形态和更多的次生裂纹。(3)通过引入工程实际，利用COMSOL、MATLAB软件对1、2、3条裂隙呈1:100生成随机裂隙，通过分析工作面顶板和砂岩含水层底界面水流速度及注浆后效果，验证了在一定范围内砂岩裂隙数量越多，注浆后渗透率修复程度越高的结论，研究结论可为煤炭资源的安全开采和灾害防治提供重要的技术支持和科学指导。

关键词： 硐室水溶采矿法   钙芒硝矿   溶区稳定性   溶浸实验   数值模拟  

摘要： 针对硐室水溶采矿法溶区稳定性问题，以彭山同乐钙芒硝矿开采为工程背景，采用室内溶浸实验与FLAC3D有限元数值模拟相结合的研究方法。通过溶浸实验系统性研究溶区内溶浸物体积变化规律，建立三维数值模型分析溶区内应力场、位移场、塑性区分布特征及地表沉降规律。溶浸实验结果表明：溶浸开采之后，矿层中钙芒硝矿含量越高且矿石粒径越小，溶缩率越大。数值模拟结果表明：1）溶浸物溶缩率的大小对溶区稳定性有较大影响；2）溶浸后的钙芒硝矿体与未溶浸的芒硝矿柱最大垂直应力分别为3.25 MPa和13 MPa；3）接顶情况下顶板最大下沉量为7 mm，地表最大下沉量为7.7 mm，未接顶情况下顶板最大下沉量为37.7 mm，地表最大下沉量为34.5 mm。结果表明溶浸物接顶情况下溶浸后的钙芒硝矿体仍能有效地支撑顶板，溶浸开采后溶区总体稳定；溶浸物不接顶情况下溶区整体稳定性存在隐患。研究结果对盐矿开采工程的长期稳定和安全运营均具有重要的理论价值和工程意义。

关键词： 深厚覆盖层   高土石坝   地震响应分析   小浪底主坝  

摘要： 以小浪底主坝结构为例，对深厚覆盖层地基高土石坝的地震响应进行深入分析。介绍小浪底主坝的设计参数和地震参数，根据坝址场地设计反应谱人工合成地震加速度时程曲线，并对斜心墙堆石主坝在地震荷载作用下的反应进行了三维有限元动力计算分析，以研究大坝在遭遇地震时的坝体响应、永久变形、防渗墙动应力及反滤料的液化等关系大坝地震安全的几个核心因素。通过模拟结果的对比分析，得出小浪底主坝在地震荷载作用下稳定情况良好，抗震安全性综合评价达到最高评级。

关键词： 流体辅助注射成型   弹头注射   超临界二氧化碳   数值模拟  

摘要： 流体辅助注射成型工艺(FAIM)是一项利用压力流体完成熔体充填、保压来获得复杂中空制件的聚合物一次成型工艺。文中简要概述了近年来FAIM工艺的国内外研究进展，涵盖了气体辅助注射成型、水辅助注射成型等常规工艺，以及硅油辅助注射成型、液气辅助注射成型、液态二氧化碳辅助注射成型、流体驱动弹头辅助注射成型、流体辅助共注射成型、流体驱动弹头辅助共注射成型等衍生工艺。首先介绍了不同流体的穿透过程并进行了对比，进而阐述了不同工艺成型制件结晶形态及纤维取向的影响机制及差别，最后通过数值模拟进一步分析了不同工艺的成型机理差异。另外，在此基础上展望了FAIM工艺的未来研究方向。

关键词： 安全工程   组分运输   体积分数梯度   火焰   超压特性  

摘要： 为了研究密闭空间内氢气泄漏形成的不同均匀程度气云爆炸行为，利用Fluent软件设计了64 L立方体空间，用组分运输模型模拟氢气泄漏、静置和爆炸过程。结果表明，氢气泄漏会由于重力作用在密闭空间内形成体积分数梯度，在静置至500 s的过程中，梯度逐渐减小，空间内氢气最大体积分数差从63.25百分点降低到1.37百分点。通过对静置不同时长形成的气云点火，得出非均匀气云火焰向各个方向传播距离和火焰温度均存在差异，且差异随着均匀程度增大而逐渐减小的规律。随着气云均匀程度增加，火焰向上、水平、下三个方向传播的平均速度分别增加65.31%、89.42%和107.28%。同时，爆炸产生的最大超压与静置时间呈幂函数关系。研究结果可为氢气泄漏后空间内的气体分布情况和爆炸危险性预测提供一定参考。

关键词： 石墨化炉   电场   温度场  

摘要： 结合传热学理论和电场基本原理，针对用于生产石墨颗粒的石墨化炉（产量27t），建立了该炉的三维几何模型和电热耦合数学模型，研究了电极结构对其电热特性的影响，并通过改变电极直径d、电极插入深度h、同侧电极间距D等结构参数，分析炉内电场强度E的分布，以及功率密度P和温度T随时间τ的变化。结果表明：电极附近及正负电极间的区域是炉内的主要发热区，物料升温速率前期小后期大；随着电极直径的增加，炉内平均功率密度■增大，物料升温速率变大，当电极直径为0.6m时，该炉电热性能达到最佳；随着电极插入深度的增加，炉内平均功率密度明显增大，同时温度显著升高，物料升温速率大幅增加，最大电极插入深度为0.6m；同侧电极间距对炉内平均功率密度和平均温度的影响较小，但对高温区的分布影响较大，其合理取值范围是1.8～2m。

关键词： 碾压混凝土重力坝   温度应力   仿真计算   温控防裂  

摘要： 【目的】碾压混凝土坝温控防裂的核心在于减小内外温差以控制表面裂缝。我国西北寒区年均气温低且温差较大，剧烈的温度变化容易导致坝体混凝土开裂，因此需开展针对性温控防裂研究与措施制定。【方法】本文以甘肃省某碾压混凝土重力坝为研究对象，结合当地气候条件、材料特性与施工进度，采用全过程仿真分析方法，模拟分析了施工期无温控措施下坝体温度场和应力场的分布规律，并研究了混凝土内部降温与表面保温的协同控制措施，定量评估了浇筑温度、通水冷却及外部保温对改善表面温度应力的贡献。【结果】仿真计算结果表明:①不采取温控措施时，基础强约束区混凝土表面最大拉应力达3.30 MPa，安全系数仅1.19，开裂风险较高。②通过合理控制浇筑温度、优化通水冷却参数并加强外部保温措施，表面应力显著降至2.11MPa，安全系数提高至1.72，满足工程抗裂要求。③不同温控措施对表面应力的削减幅度及贡献率依次为通水冷却(0.59 MPa，49.6%)＞浇筑温度(0.39 MPa，32.8%)＞表面保温(0.21 MPa，17.6%)。【结论】西北寒区碾压混凝土坝温控防裂应将通水冷却作为核心措施，辅以浇筑温度控制，并协同实施表面保温，以系统性提升坝体抗裂性能。研究成果可为西北地区类似气候条件下碾压混凝土坝的温控防裂提供参考。