空化水射流处理垃圾渗滤液实验研究

以重庆某垃圾填埋场的渗滤液为研究对象,采用空化水射流空化降解垃圾渗滤液中复杂有机物,通过实验研究了泵压、围压、pH值和空化时间对空化处理垃圾渗滤液的影响规律,得出了空化水射流能降解有机物,从而显著提高渗滤液的可生化性的结论,同时确定了最佳空化条件是围压0.6 MPa,pH值9.0,空化处理时间90 min,泵压10 MPa。在最佳条件下空化处理垃圾渗滤液,COD和BOD5分别上升了124.8%和293.3%,BOD5/COD也提高了52.44%,色度降低,SS提高了191.5%,为后续处理创造有利条件。     

空蚀区空化水流特性的实验研究

实验研究了空蚀区空泡溃灭特性.实验在浙江工业大学水力学实验室空化水洞中进行,采用高速摄影技术观测了不同掺气体积分数下空蚀段的空化云形态,并量测了空化水流的压力.利用绘制的空化数曲线对空泡溃灭进行了分析处理,得到了空化水流在空蚀段沿程变化的特征.结果表明:在不同的掺气体积分数下,对应于各种不同的空化形态,空蚀段空化水流表现出不同的特点;空化数有一个突然上升的过程,在此过程中空泡大量溃灭.     

超高压水射流破岩过程中的应力波效应分析

选取200,220和260MPa射流压力和3种岩样,实验研究非淹没条件下破岩效果的宏观规律.针对岩石在超高压水射流作用下的破碎特性,建立球面应力波在岩石介质中传播的波动方程.运用拉格朗日方法描述岩石质点的位移场和速度场.利用Matlab对波动方程进行计算求解,分析超高压水射流冲击下岩石破裂时序演化过程,建立岩石宏观断裂规律与微观破坏机制间的联系.研究表明:超高压水射流作用下岩石的破坏主要表现为拉伸破坏;岩石受力在应力波效应下呈现两种状态,即先拉伸后压缩应力状态与压缩应力状态;理论计算分析与实验结果基本吻合,表明利用该方法分析超高压水射流破岩机理是可行的.     

掺气泡对空泡影响的高速摄影分析

为解决高速水流空化产生的空蚀破坏, 常在低压区或易发生空蚀部位上游设置掺气设施强迫 掺气, 而高速水流掺气减蚀的机理涉及空泡动力学问题.通过在直流式水洞中用高速摄影技术对半 圆柱突体的空化特性进行观察分析, 测量了半圆柱突体后空化区不同直径掺气孔及掺气体积分数 下压力和空化数的变化.揭示了半圆柱突体后空化云的形态、随流运动的演变情况, 不同直径掺气 泡对空化云及空泡和掺气泡相互作用的影响.试验结果表明在流速v =11 .67 m/ s , 掺气量分别为 0 .6 , 0 .8 , 1 .0 m3/h 的情况下, 高10 mm , 底部直径为6 mm 的半圆柱突体后2 mm 掺气孔的空化数 会达到最大值, 并且最佳掺气孔径会随掺气体积分数的增加而减小.     

磨料射流辅助三翼钻头破岩实验研究

通过对磨料射流辅助三翼钻头破碎岩石的力学分析,理论上给出了提高钻进速度的依据,利用自行设计的磨料射流实验系统,采用收敛型喷嘴以不同泵压对预制水泥试件进行冲蚀实验,试验研究表明,在泵压及磨料浓度保持不变的情况下,随着冲蚀深度(靶距)的增加,磨料射流的破岩能力先增大后减小,呈抛物线型变化,存在破碎的最优靶距;随着试件硬度的增加,破岩速度减小,冲蚀深度减小,但破岩最优靶距没有变,同一靶距下,破岩速度变小;随着泵压的增大,磨料射流的最优靶距随之增大,最优靶距受喷嘴加速直线段长度的影响;通过致密砂岩的钻进对比实验得出,在同等扭矩及推力条件下,磨料射流辅助钻进的效率可以提高63.4%.     

脉冲水射流破岩的数值模拟与分析

基于多物质任意拉格朗日-欧拉流固耦合算法(ALE),建立了脉冲水射流破岩的有限元模型.对不同入射速度下的破岩过程进行模拟,得到了岩石在脉冲水射流作用下的破碎和损伤演化过程,分析了射流速度对破岩效率的影响和最优入射速度.     

淹没磨料射流的岩石冲蚀实验研究

为了有效解决水下切割问题,并大大提高射流的切割能力,将淹没射流装置与磨料射流系统融合形成淹没磨料射流系统,采用高分辨率的数码摄像系统,研究了淹没磨料射流空泡云的形成;利用电子天平的精确测量系统,测试分析了淹没磨料射流对岩石的冲蚀性能.结果表明:淹没磨料射流在岩石冲蚀实验中,最优有效靶距直径比为4.28,最优冲蚀时间为1 min,较纯水空化射流工作效率提高3倍.随着泵压的增加,淹没磨料射流对花岗石的冲蚀质量、冲蚀深度增加;随着围压的增加,对花岗石的冲蚀质量、冲蚀深度减少.     

深部硬岩脆-延性转化行为的细观损伤模型研究

试验研究表明在压缩荷载作用下,围压对低孔隙率硬岩的强度、破坏模式、剪胀性等具有重要的影响。在围压不断增大的条件下,硬岩的破坏特性将呈现由脆性向延性转变的趋势。本研究旨在基于细观力学方法分析硬岩的脆-延性破坏机理,探究脆-延性转化过程中非弹性变形、损伤与围压的定量关系,继而构建细观损伤力学模型描述深部硬岩在不同压缩荷载作用下的脆-延性转化力学行为。为了验证所构建模型的合理性和有效性,通过UMAT子程序将其嵌入有限元软件Abaqus后模拟了低孔隙率砂岩（10~120 MPa）和Tavel石灰岩（10~150 MPa）在常规三轴加载下的力学行为。对比发现数值模拟结果与试验数据具有较好的一致性,说明细观损伤力学模型能够较好地捕捉硬岩随着围压增加表现出的从脆性到延性转化的力学特性,也初步表明基于细观力学的分析方法可以为解译深部岩石的力学行为提供理论支撑。     

预留切槽红砂岩的楔形压头侵压试验研究

目前对静压破岩机理的试验研究多为经典侵压试验,对刀具破岩产生的压痕切槽对后续周边刀具破岩的影响问题研究较少.为了获得最优刀间距,研究如何采用预切槽技术降低刀具工作推力等问题,采用楔形压头对预留切槽岩石的侵压试验,重点研究了不同切槽间距对楔形压头破碎参数的影响,并开展了不同切槽深度对压头跃进破碎的影响研究.研究结果表明,岩石破碎时,楔形压头推力与切槽间距对数相关,楔形压头破岩量与切槽间距高度线性相关.     

TBM盘形滚刀切削饱水岩石试验研究

为了研究不同类型(软岩-硬岩,高孔隙率-低孔隙率)岩石饱水情况下全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀的切削特性,选用砂岩、花岗岩、板岩、石灰华、混凝土5种岩石开展干燥条件与饱水条件下的滚刀切削破碎试验和破碎块筛分实验,并利用三向力传感器对侵入过程中的侵入力进行测定.对比分析滚刀切削过程的侵入力-侵深曲线、破碎块特征以及破碎比能耗等规律.试验结果表明:饱水后岩石强度下降6%~27%;饱水后岩石侵入系数较干燥条件下的降幅与岩石吸水率呈正相关性,Pearson相关系数为0.957;混凝土和石灰华干燥条件下瞬间破碎,而在饱水条件下抑制了裂纹的扩展;饱水后岩石破碎块度增大,硬岩在饱水后的破岩量下降,软岩破岩量增加;饱水后硬岩破碎的比能耗下降明显,平均下降37.8%,软岩的破碎比能耗上升,其中混凝土饱水后比能耗升高20%,石灰华升高81.6%.     

多股射流入射水垫塘点面脉动压力特性

本文首次对１：１００大比尺的水垫塘模型在多股射流入射时的底板点面脉压进行了多组次量测,对点面壁压的自相关特性,点面脉动强度关系及点面关系的频谱特性进行了分析,得到点面壁压脉动强度均化系数Ｃｐ与承压面积Ｓ和水垫塘水垫深度ｈｔ的经验公式。这些结果为工程设计提供了重要的依据。     

基坑支护中水土压力合算与分算的综合分析

分析了水土分算和水土合算的计算方法，并给出了在不同情况下水土分算的合理计算公式。提出了当采用不固结不排水强度指标时的土压力计算方法。通过将这些算法与实际工程的比较发现了“广义”水土合算法的不安全性，并找出了几种合理的算法。     

安装参数与掘进参数对滚刀破岩阻力的影响

为获得不同切削顺序下盘形滚刀安装参数与掘进参数对其破岩阻力的影响,通过建立多滚刀破岩数值模型,研究不同切削顺序下滚刀贯入度、刀间距、安装半径与刀盘转速等参数对滚刀破岩阻力的影响规律,采用多因素正交实验法分析各因素对破岩阻力的影响显著性,并通过滚刀破岩试验验证数值分析结果的正确性.研究结果表明：滚刀破岩阻力总体上随贯入度、切削速度、刀间距与安装半径的增加而增大;不同切削顺序下,滚刀破岩阻力各不相同,其差异性随贯入度增加以及刀间距减小而逐渐增大;3种不同切削顺序下,贯入度对滚刀破岩阻力影响均为非常显著,刀盘转速和滚刀安装半径对破岩阻力影响较小,刀间距对破岩阻力的影响随切削顺序变化而有明显差异,破岩试验结果与仿真基本一致.     

高渗透压-硫酸盐侵蚀下混凝土时空劣化

为了模拟研究混凝土海水环境下的侵蚀损伤及劣化规律,采用质量分数10% Na₂SO₄溶液对混凝土试样进行不同渗透压和不同时长下的室内侵蚀试验. 结合微米压痕试验、CT扫描试验和电子显微镜扫描试验,对高渗透压-硫酸盐耦合侵蚀作用下混凝土的侵蚀损伤及微观力学性能进行研究. 试验结果显示,渗透压加速了离子迁移,主要起到了促进化学侵蚀作用. 渗透压越大,混凝土化学损伤速率越快,侵蚀深度越深;骨料与砂浆胶结处是易侵蚀、易破坏的薄弱点;混凝土内部孔隙易生成水化产物,高渗透压下容易生成大量短柱状石膏晶体及细密的针状钙矾石晶体.     

深基坑支护结构土压力计算理论的发展述评

根据基坑支护工程的设计计算理论与工程实践的发展与动态,参阅大量相关资料,结合近年的研究成果,对支护结构土压力计算理论的创新与发展进行了分析,并对水土合算、水土分算、考虑施工过程的分步开挖、考虑渗流时的土压力计算方法进行了论述．     

Impingement capability of high-pressure submerged water jet: Numerical prediction and experimental verification

At jet pressures ranging from 80 to 120 MPa, submerged water jets are investigated by numerical simulation and experiment. Numerical simulation enables a systematic analysis of major flow parameters such as jet velocity, turbulent kinetic energy as well as void fraction of cavitation. Experiments facilitate an objective assessment of surface morphology, micro hardness and surface roughness of the impinged samples. A comparison is implemented between submerged and non-submerged water jets. The results show that submerged water jet is characterized by low velocity magnitudes relative to non-submerged water jet at the same jet pressure. Shear effect serves as a key factor underlying the inception of cavitation in submerged water jet stream. Predicted annular shape of cavity zone is substantiated by local height distributions associated with experimentally obtained footprints. As jet pressure increases, joint contribution of jet kinetic energy and cavitation is demonstrated. While for non-submerged water jet, impingement force stems exclusively from flow velocity.     

Rock-breaking mechanism and experimental analysis of confined blasting of borehole surrounding rock

The rock-breaking mechanism and effect of confined blasting were analysed by blasting and impact dynamic mechanics, fluid dynamic mechanics, fracture mechanics as well as blasting experiment. The results showed that the fracturing of surrounding rock in confined blasting condition is the result of coaction of rock pre-cracking by shock wave and stress wave and the continuing expanding crackenhancement of confined medium, and the model of crack development of borehole surrounding rock in confined blasting condition was established. This study acquired the damage range of surrounding rock under the action of shock wave and stress wave, as well as the crack development characteristics of surrounding rock after the wedge-in confined medium into the crack space. Deep-hole confined blasting experiment on large rock showed that the high-efficient utilisation of in-hole explosive was achieved and the safety of rock blasting operation was ensured. Safe static rock-breaking under the action of high-efficient explosive blasting was achieved as well as the unification of super dynamic load of explosive blasting and static rock-breaking of water medium.     

黄河调水调沙有关问题的探讨

总结了小浪底水库运用以来黄河调水调沙取得的重要成果;从小浪底水库拦沙运用变化及黄河下游河道冲淤变化两方面分析了当前小浪底水库调水调沙的运用条件;提出了今后黄河调水调沙应当关注的一些问题,如水库汛限水位、调水调沙调控指标、调水调沙运用思路等.     

淹没磨料射流的动理论分析

淹没磨料射流有效地解决了水下切割硬度较大的物体,动理论方法能更好地分析淹没磨料射流流动的相关理论问题。借助于多相流的运动理论,深入分析了淹没磨料射流的输运特点,探讨了淹没磨料射流中各相的碰撞特征。建立了淹没磨料射流中固、液、气各相分别满足的连续性方程和动量方程。分析指出,只要知道各相的分布函数,则可得到液、固、气各相的运动规律。     

砂性土坡面防护结构抗降雨冲刷性能试验研究

针对砂性土堤防坡面抗雨水冲刷能力弱的工程实际,建立砂性土坡面冲刷试验模型,开展降雨冲刷试验,研究不同砂性土堤防坡面保护层抗冲刷性能。分析降雨条件下不同砂性土堤防坡面保护层的冲刷过程,总结出沙土、膨润土与秸秆三者混合形成的坡面保护层能够抵抗雨水冲刷、保障植物种子顺利成长,便于施工。