隧道压力拱边界统一判定方法及其空间演化特征*

为分析隧道开挖后围岩的稳定性,首先,对比不同方法,确定压力拱内边界、外边界的异同,建立压力拱边界的统一判定方法;然后,分析不同开挖方法对压力拱的影响;最后,提出隧道三维压力拱边界判定方法,揭示三维压力拱不同开挖步下演化特性与空间形态。结果表明:压力拱随着开挖步推进而逐渐扩大;采用中隔墙(CD)法开挖压力拱最小;由于工作面的空间约束作用,三维压力拱较二维的小,压力拱形态由小喇叭状逐渐变化,高度与宽度逐渐增大。在实际施工中,可采用分部开挖方法进行过程控制,并利用掌子面的空间约束作用,保证隧道施工安全。     

基于SVR的含缺陷管道剩余强度研究

针对采用标准预测含缺陷管道剩余强度误差较大这一问题,在Matlab中建立基于SVR的含缺陷管道剩余强度预测模型,并基于60组含缺陷管道爆破试验数据进行训练测试,以验证模型的实际性能.结果表明:SVR模型预测测试集结果的最小相对误差为0.55％,最大相对误差为10.35％,平均相对误差为2.63％,预测结果的R2高达0....     

典型三床RTO设备燃爆危险性数值模拟研究*

为研究苯、甲苯、二甲苯混合废气在三床蓄热式废气焚烧炉内部的燃烧过程,基于FLUENT软件建立典型的三床蓄热式废气焚烧炉的物理模型和数值模型,重点分析进气风量和混合可燃气体-空气摩尔占比对其内部压力变化规律的影响,以期可为其安全设计提供借鉴。研究结果表明:燃烧室内的温度变化与燃烧速度变化保持一致,可通过监测RTO燃烧室内的温度来定性评估气体燃烧速度,随着进气风量的增加,混合废气燃烧速度先升高后下降后再升高;从能源损耗和安全生产2个方面综合考虑,得出RTO运行的最佳进气风量为15 000 m3/h到30 000 m3/h,最佳的混合可燃气体-空气摩尔占比为0.15~0.2,这与RTO实际工况相符合,解释RTO装置内废气积聚导致爆炸事故的原因,燃烧过程中压力出现2次峰值超压,实际生产中需在2个时间节点多加防范。     

气体密度和初压对炸药爆炸压力衰减的影响

为研究气体密度和初压对爆炸压力的影响,以球形装药为例,在LS-DYNA中模拟不同气体密度、环境初压和真空度条件的TNT炸药爆炸,分析空气冲击波的形成过程和衰减规律。研究结果表明：在爆炸初期冲击波的波阵面位于爆炸产物边界,产物压力与冲击波压力存在强耦合作用;随着爆炸产物自身压力下降,其膨胀速度减慢,冲击波开始与爆炸产物分离,当产物中心压力下降为环境初压时,冲击波与爆炸产物彻底分离,其后以空气冲击波的形式独立传播。降低气体密度可以通过抑制冲击波形成,大幅降低爆炸压力;减小环境初压则通过加快冲击波的衰减速度,也可以在一定程度上降低爆炸压力。相较于单独改变密度和压力,提高真空度对冲击波压力的减小效果更好;近真空环境下无法形成空气冲击波,爆炸压力衰减速度快。     

谷物粉尘爆炸特性试验研究

为了解国内某啤酒企业平筛工艺过程除尘系统新鲜谷物粉尘爆炸特性,采用1.2 L哈特曼管式粉尘爆炸试验装置进行试验,以研究其粉尘粒径、质量浓度、含水率因素对谷物粉尘爆炸压力(P)及爆炸压力上升速率(dP/dt)的影响。结果表明,该谷物粉尘爆炸下限(LEL)质量浓度为125~166.67 g/m³,质量浓度为291.67g/m³时存在最大爆炸压力P_max和最大爆炸压力上升速率(dP/dt)_max,分别为1.81 MPa和10 MPa/s;dP/dt与P变化具有相似性。谷物粉尘粒径由98~105 μm增加至180~1 250 μm,其LEL质量浓度由50~58.33 g/m³增加至141.67~150 g/m³,且P由0.90 MPa降低至0.72 MPa;含水率由6.39%降低至0(绝对干燥)时,P由1.3 MPa增加至2.1 MPa。     

力热耦合条件下煤岩渗透率模型研究

为研究随采深增加煤岩的渗流变化趋势,利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,进行不同温度下孔隙压力改变的渗流试验,建立力热耦合作用下考虑滑脱效应的煤岩渗透率模型,采用试验数据验证模型的有效性。研究结果表明:在孔隙压力增大过程中,瓦斯流量逐渐增加,随温度升高体积应变、径向应变均呈降低趋势,轴向应变呈先降低后升高趋势;随孔隙压力增大,煤岩渗透率先逐渐减小后趋于平缓,且随温度升高,煤岩渗透率呈增大趋势;考虑力热耦合作用下煤岩渗透率模型计算出的渗透率与试验所测结果吻合较好;在低孔隙压力下滑脱效应较明显,随着孔隙压力增大,滑脱效应逐渐减弱。     

突出危险型煤瓦斯等温解吸试验研究

为深入研究突出危险煤瓦斯解吸特征,以块状型煤为研究对象,开展瓦斯等温吸附和解吸试验,分析解吸试验过程中最小平衡压力对解吸过程吸附常数的影响,探讨瓦斯吸附和解吸过程的可逆性、合理的解吸试验压力条件及其数据处理方法。结果表明:最小平衡压力对解吸过程吸附常数拟合结果影响较大;突出危险型煤在实验室条件下,等温吸附/解吸瓦斯过程有典型的可逆性,解吸过程有滞后性;等温解吸曲线仍服从Langmuir方程;为使解吸试验结果可靠性更高,拟合中应考虑解吸完全时的状态,即解吸平衡压力为0 MPa、残余吸附量为0 mL/g时的数据;解吸试验过程中,最小平衡压力不宜高于0.51 MPa。     

2种原煤样渗透性对比试验研究

为了研究构造煤原煤样与硬煤原煤样渗透率变化规律的异同,用三轴渗流装置对2种原煤样进行了瓦斯渗透性试验。在改变单一因素条件下,分别研究围压和瓦斯压力对2种煤样渗透性的影响,同时研究轴压加载及卸载过程中2种原煤样的渗透率变化规律。结果表明;瓦斯压力恒定时,2种煤样的渗透率都随围压的增大而减小;围压恒定时,瓦斯压力在0.2~0.6 MPa范围内,2种煤样的渗透率都随瓦斯压力增大而减小;瓦斯压力及围压同时保持恒定时,2种煤样的渗透率都随轴压增大不断减小,2种煤样在卸载阶段渗透率均不断增大,但均没有恢复到加载前的渗透率,构造煤煤样渗透率恢复率比硬煤小,说明构造煤加载过程中发生塑性破坏比例大于硬煤。     

不同侧压力系数下圆形巷道变形破裂规律分析

为研究侧压力系数对巷道周边岩体稳定性的影响,以一条深埋圆形巷道工程为背景,采用离散颗粒元软件PFC3D分析了5种侧压力系数下巷道周边岩体的应力差、位移、破裂分布模式和微裂纹数等,得到了圆形巷道周边岩体应力、变形和破裂随侧压力系数的变化规律。结果表明,1)随侧压力系数增大,巷道顶底部浅部岩体主应力差先增大后减小,深部岩体主应力差逐渐增大;而巷道两帮浅部岩体主应力差变化较小,深部岩体主应力差先减小后增大。这表明在相同埋深情况下,高侧压力系数不一定会对帮部岩体造成更大的破坏,但更容易使顶板产生高剪应力,不利于顶板岩体的稳定。2)侧压力系数越大,巷道顶板岩体竖向位移就越小,且其由拱顶往外平滑递减的规律性也越不明显,而帮部岩体水平位移变化规律与顶板岩体相反。3)巷道顶底部围岩在侧压力系数较大的情况下较易发生破裂,并随侧压力系数增大,其破裂范围越来越大;巷道两帮岩体则在不同侧压力系数下均会发生破裂,且其破裂范围随侧压力系数增大而略减小。4)不同侧压力系数下,巷道岩体总裂纹数都随开挖时间呈指数增长;且当巷道开挖完成后,岩体总裂纹数与侧压力系数呈抛物线关系。     

基于散射结构的脉冲流场与清灰压力动态特性分析

针对传统脉冲清灰中存在清灰不均匀的问题,应用上部开口散射器改善滤筒内部流场特性,从而改善清灰效果。通过数值模拟方法研究不同工况下滤筒内部脉冲流场及清灰压力的动态变化规律,探究清灰压力峰值形成机理。结果表明：脉冲喷吹气流以压力波的方式进入滤筒并向侧壁传递,而侧壁处气流径向速度与相同测点的清灰压力随时间等比例同步变化,两者存在直接关联。由于散射器对脉冲喷吹气流的分流和导流作用,相对无散射器而言,滤筒上部径向速度提高,清灰压力相应增大,其峰值由484 Pa增至744 Pa,增加了53.7%;滤筒中、下部,散射器的存在使脉冲喷吹流量和轴向速度减小,降低了脉冲气流对滤筒内部气流的压缩作用,滤筒中下部压力降低,滤筒下部清灰压力峰值由2175 Pa减小至1468 Pa,减小了32.5%。因此增设散射器可以在满足清灰要求的同时明显提高脉冲清灰的均匀性。