颗粒材料底面动摩擦系数特征研究

离散态颗粒物质具有明显不同于普通固体的界面摩擦特性,而摩擦系数是界面摩擦特性的主要表征参数之一.通过倾斜仪开展不同级配条件下颗粒材料的滑动摩擦试验,基于视频图像解析以及函数拟合方法,建立滑动位移与滑动时间的最佳函数拟合关系,分析滑动过程的加速度并推算底面动摩擦系数,研究颗粒粒径、质量配比等级配因素对颗粒材料底面动摩擦系...     

基于纳米划痕试验的砂岩结构面宏-微观摩擦系数关系研究

基本摩擦系数是影响岩体结构面抗剪强度的重要参数。常规室内试验方法所确定的基本摩擦系数往往受矿物成分、温度等因素影响,为系统揭示结构面的基本摩擦性质,分别研究了砂岩宏观摩擦系数与微观摩擦系数,并建立了两者的关系。首先,通过X射线衍射、纳米压痕试验确定砂岩矿物组分与力学参数。其次,采用倾斜试验、直剪试验开展摩擦系数的宏观尺度研究,对规格为10 cm×10 cm×5 cm的平直结构面试样开展直剪试验,分别施加1、2、3、8、12 MPa的恒定法向应力,研究表明,摩擦系数随法向应力增加呈对数降低趋势,随剪切速率增加呈对数增长趋势。再次,采用纳米划痕试验开展摩擦系数的微观尺度研究,研究表明,低荷载条件下,长石矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后保持不变的趋势,石英矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后增加的趋势;此外,随着剪切速率的增加,两种矿物的摩擦系数在低荷载条件下呈增长的趋势,在高荷载条件下基本保持稳定。最后,基于摩擦系数的宏-微观摩擦系数试验结果,采用速度-状态摩擦（RSF）定律建立红砂岩基本摩擦系数与矿物摩擦系数的线性回归方程,并通过直剪试验验证了该经验关系的可靠性,其误差范围为0.17...     

砂土质隧道围岩内摩擦系数的试验研究

砂土的内摩擦系数 与砂土质围岩稳定性有直接的关系。从影响砂土质围岩坑道稳定性因素及围岩稳定性分级的角度出发,探讨了与砂土质隧道围岩稳定性相关的内摩擦系数 的影响因素,发现砂土的细粒( 0.075 mm)含量对其有较显著的影响,二者呈负相关;砂土相对密实度 并非完全是越大而内摩擦系数 也越大,还与细粒含量及软硬状态有关;采用细粒含水率而不是砂土含水率的方法来评定潮湿砂土的 的影响是较为合理的方法,并总结了细粒含水率对 的影响规律。     

煤矿井下可退式卡瓦打捞筒的研制及应用

煤矿井下卡钻、埋钻导致的孔内断钻杆事故时常发生,目前常用的公母丝锥造扣的打捞方法成功率较低,不仅耗费大量的人力物力,还会影响煤矿开采生产进度。基于此,设计了井下可退式卡瓦打捞筒,通过外筒的螺旋锥面驱动卡瓦径向卡紧断裂的钻杆,实现起拔打捞井内钻杆。卡瓦抱紧钻杆的结构设计,提高了打捞筒对断裂钻具的把持力。控制环的键槽结构设计,实现了复杂工况下可退式操作。分析了打捞作业时钻机回转扭矩产生的切应力与打捞筒强度的关系、钻机起拔力产生的正应力与打捞筒强度的关系,为打捞筒壁厚参数设计提供理论支持;分析了钻机起拔力转换为卡瓦对钻杆抱紧力的公式,验证了卡瓦打捞筒打捞孔内钻具的可行性;试制的打捞筒在山西新源煤矿井下现场进行了打捞试验,试验表明其结构设计合理,打捞性能可靠。本研究为煤矿井下处理复杂钻孔断钻事故提供新型工具,为打捞工具结构设计提供了理论依据。      

微凸体对抛光岩石表面静摩擦系数影响试验研究

对典型岩石摩擦滑动试验装置进行了改进,以8种硅酸盐岩作为研究对象,在低正应力条件下对岩石摩擦滑动过程中的静摩擦系数进行了试验研究。对滑动表面形貌进行了表征,从统计学角度分析了粗糙度对静摩擦系数的影响,并基于滑动表面微凸体（凹凸体、微观粗糙度）对这一影响作进一步分析。研究表明：滑动面为抛光面时,千枚岩、石英岩、岩屑砂岩和石英砂岩的静摩擦系数为0.38～0.47,砾岩、含砾粗粒石英砂岩、中粒岩屑砂岩和中粒石英砂岩的静摩擦系数为0.83～1.07;在粗糙度中,轮廓最大谷深Rm和轮廓最大峰高Rp两个参数导致摩擦滑动中产生不同静摩擦系数,且随着这两个参数的增加,静摩擦系数呈指数规律增加;千枚岩、石英岩、岩屑砂岩和石英砂岩滑动表面的微凸体数量较少,砾岩、含砾粗粒石英砂岩、中粒岩屑砂岩和中粒石英砂岩滑动表面的微凸体数量较多,随着微凸体数量的增加岩石摩擦滑动过程中的静摩擦系数增加。     

摩擦系数变化对边坡滑动过程的影响

常规的滑坡计算方法认为土的内摩擦角保持不变,但是实际上土的摩擦系数在边坡滑动过程中是变化的。本文考虑边坡滑动过程中摩擦系数的变化,基于摩擦系数随运动过程变化的本构关系,采用物质点法对边坡滑动过程进行模拟计算。计算中用质点离散滑坡体,记录区域信息,每个计算时间步后将变形的网格抛弃,新的时间步采用未变形的网格。算例边坡滑动过程中惯性数始终比较小,在低惯性数下,摩擦系数变化的计算结果与摩擦系数取其下限值的结果比较接近。进一步对比分析了不同界限摩擦系数对边坡滑动过程的影响,发现界限摩擦系数越小,滑坡体形状越扁平,滑坡前沿滑动距离越远。     

φ60 mm一体式非开挖钻杆的试验开发

简单介绍了φ60 mm一体式非开挖钻杆的工艺设计、工步设计、模具设计、试验过程以及试验结果及分析，得出了试验成功、工艺合理的结论，并指出了今后生产中应注意的问题。     

颗粒滚动-滑动转换机制及摩擦系数的试验研究

颗粒间的滑动、滚动摩擦对其微观、宏观动力特性有很大的影响。在颗粒流体动力学研究中,对颗粒介质的滑动摩擦已有深刻的认识,而对滚动摩擦及其与滑动摩擦间相互关系的研究还需进一步深入。滚动摩擦的影响因素较多,且作用机理复杂,至今没有形成统一的理论。通过颗粒滑动–滚动摩擦试验,分析了颗粒表面粗糙度和形状对颗粒摩擦力的影响,初步研究了颗粒滚动–滑动摩擦的转化机制。试验结果表明：颗粒在不同的粗糙度和不规则形态影响下表现出滑动或滚动的不同运动形式,并呈现出一定的转化特性。该试验还进一步测定了颗粒滑动、滚动摩擦系数,定性地分析了颗粒的表面粗糙度和几何形态对它们的影响。     

北祁连西段卡瓦铁矿的地球化学特征及其地质意义

卡瓦铁矿位于北祁连造山带西段,是新近发现的沉积变质型铁建造。矿石全铁(Fe_2O_3~T,平均45.28%)含量最高,其次为SiO_2含量(平均40.50%),并具有较高的亲生物化合物P_2O_5(平均0.73%)及陆缘碎屑组分Al_2O_3(平均4.69%)、TiO_2(平均0.31%);Ba以及对氧化还原敏感的元素U、Th相对富集,Nb、Ta、Sr、Zr、Hf相对亏损;稀土元素总量较高,LREE亏损、HREE富集,弱的La正异常,无Eu、Ce、Y异常,Sr/Ba、Y/Ho比值与陆源沉积物相近。综合分析认为卡瓦铁矿是中元古代早期海洋化学沉积的产物,在形成过程中伴有较多陆缘碎屑物质的加入。此外,卡瓦铁矿缺乏Ce负异常,U、Th的相对富集,表明铁矿沉积于低氧的环境。     

涌潮河口底摩擦系数伴随资料同化研究

为更合理选取涌潮河口的底摩擦系数,基于无结构三角网格和有限体积法,建立了适用于反演潮汐涌潮河口底摩擦系数随空间和涨、落潮变化的伴随资料同化模型。一系列"孪生"实验均较精确地反演出了给定底摩擦系数。孪生实验表明底摩擦系数的空间分布会影响反演的精度,也表明充足的观测数据资料能够提高反演的准确性。利用实测数据进行了钱塘江河口伴随同化实验,得到涨、落潮底摩擦系数分别为0.000149和0.001520(相当于曼宁系数为0.012206和0.038987),利用该值模拟出了潮波变形和涌潮形成等现象,验证了前人在钱塘江河口数值模拟时关于底摩擦系数选取经验的合理性,反映了钱塘江河口底摩擦"涨小落大"的实质。     

石灰岩裂隙摩擦滑动特性试验研究

为研究石灰岩裂隙的摩擦滑动特性,搭建了三轴试验系统,进行了劈裂石灰岩岩芯在湿润和干燥条件下的滑动-控制-滑动试验、速度步长试验和渗透试验。通过滑动-控制-滑动试验和速度步长试验分别研究了石灰岩裂隙摩擦强度的时间依赖性和滑动稳定性,并进一步分析了水对裂隙摩擦强度特性的影响,同时还通过渗透试验观察了裂隙渗透率在滑动过程中的变化。滑动-控制-滑动试验表明:裂隙的摩擦强度具有时间和应力依赖性,裂隙摩擦强度在控制时间内的下降量及重新滑动后的愈合量均与控制时长成正比,而与有效压应力成反比;此外,摩擦强度特性还明显受到水的影响。速度步长试验则表明:石灰岩裂隙摩擦强度随滑动速度的增加而增大,呈现速度强化特性。最后通过不同有效正应力下(介于1?3 MPa之间)的渗透试验发现:裂隙的渗透率不仅随有效应力的增加而急剧下降,而且在各级正应力下亦随滑动而逐渐减小。     

不同级配粗颗粒材料动力特性试验研究

级配是粗颗粒材料最基本特征,根据大量试验结果和长期积累的试验经验,总结出了试验级配缩制的具体原则,并基于粗颗粒材料中小于等于5 mm粒径含量变化,分析了级配优劣对其充填关系的影响,级配越优,粗颗粒材料的充填关系越好,粗颗粒材料能达到较大的干密度,反之则越差,粗颗粒材料也难以获得较大的干密度。级配的优劣对堆石料动力特性的影响在低围压状态下并不明显,随着围压的升高,级配优的堆石料动力特性指标明显变优;砂砾料由于颗粒浑圆度较好,级配的优劣对其动力特性的影响逐渐减弱。针对上述级配对粗颗粒材料动力特性的影响规律,对于高土石坝来说有必要采用级配优的粗颗粒材料作为坝体的填筑料,通过其在高应力条件下力学性能的优势来控制坝体整体变形和提高其抗震性能。     

影响HDPE膜与砂土接触面摩擦特性因素的斜板试验研究

使用斜板仪量测了HDPE膜与砂土接触面的摩擦特性参数。为了分析影响摩擦特性的因素,试验中使用3种粗糙度的HDPE膜和3种状态的砂。为了模拟低应力条件下的接触特性,斜板仪的正应力控制在1.0～9.0 kPa之间。试验结果表明接触面的尺寸、HDPE膜的粗糙程度、砂的干湿状态和密实度对接触面的摩擦特性有影响,其影响分别为：(1) 接触面尺寸越大,摩擦角越大;(2) HDPE膜越粗糙,摩擦角越大;(3) 潮湿砂土与HDPE膜接触面的摩擦角大于干燥砂土的;(4) 松散砂土与HDPE膜接触面的摩擦角小于密实砂土的。     

自嵌式砌块与双向土工格栅的摩擦强度试验研究

在自嵌式砌块加筋挡土墙工程中,加筋与填土及自嵌式砌块的界面作用特性是最关键的技术指标,直接决定该工程的内部稳定性。通过室内拉拔试验可知,当法向应力大于24.8 kPa时,双向土工格栅会在其与上砌块后缘互锁连接接触处被拉断,而不是从混凝土砌块间被拔出,且此时双向土工格栅发挥出的抗拉强度远小于其条带拉伸情况下的抗拉强度;双向土工格栅与混凝土砌块界面间的强度包线由两段直线组成,当法向应力小于24.8 kPa时,摩擦强度随法向应力的增大而增大;当法向应力大于24.8 kPa时,摩擦强度为一常数。     

软土结构性的试验研究及其对工程特性的影响

结构性是土最为内在的根本特性之一.通过对天津地区软土进行的结构性试验研究表明,结构性对土工特性有很大的影响.表现为压密特性、孔隙水压力的变化和剪切应力应变关系均与应力水平有密切联系.通过SEM图像分析表明,微观结构为絮凝结构的土粒间力(其宏观表现为结构屈服应力)小于外力时就发生破坏,而一旦进入团粒结构,土体的变形发展缓慢.     

边坡稳定声发射监测的实验研究

滑坡问题不仅对生产安全造成威胁,有的甚至对当地脆弱的生态环境造成极大破坏,因而边坡稳定监测具有重要意义。边坡稳定的声发射监测在现场得到一定应用,但相关的基础研究却非常薄弱。实验研究了岩石剪切破坏过程的声发射活动特征和相似材料单轴压缩过程的AE活动特征,利用相似材料模型模拟了滑坡过程并进行了声发射监测。实验研究结果可以为现场监测中传感器的布设、临界参数的确定等提供依据。     

生石灰膨胀特性的试验研究

用生石灰处理软弱地基是工程中最常用的手段,生石灰膨胀量的计算是核心问题。为了研究生石灰的膨胀特性,以生石灰和生石灰与水泥的混合料为试样,考虑了磨细度、配合比及约束力等影响因素,进行室内试验,得到了生石灰的膨胀规律,即不论其他影响因素如何变化,生石灰体积膨胀系数 与约束力 总有如下数学关系： ,此关系由试验得出。用于地基处理时,膨胀系数 取决于地基土侧压力系数 、重度 以及深度 ,其关系为： ,该公式可为与生石灰有关的地基处理问题提供更可靠和准确的计算依据。     

裂隙概化模型的非饱和渗流试验研究

借鉴多孔介质非饱和渗流试验的研究成果,研制出一套可同时测定单裂隙毛细压力-饱和度以及非饱和渗透系数-毛细压力关系的试验装置.为检验试验装置的可信度和试验原理的正确性,并初步探讨单裂隙非饱和渗流的机理,特制作了一阶梯开度的裂隙概化模型(本文称之为“S-H”裂隙模型),并在上述试验装置上进行了“S-H”裂隙模型的非饱和渗流试验,初步阐明了单裂隙非饱和渗流的一些基本水力特性,同时试验结果也表明本文试验装置和试验原理合理可靠.     

刚性桩复合地基应力场分布的试验研究

刚性桩复合地基沉降计算问题目前尚未得到较好的解决,主要原因之一:是不甚了解复合地基中应力场的分布规律。为此,在两种土质中各进行了1组9桩复合地基试验。在桩间土及桩身分别埋设压力盒和钢筋计,对刚性桩复合地基桩间土不同深度的竖向应力、桩身轴力、侧摩阻力进行了仔细地观测。所得结果揭示了桩间土竖向应力σ_z、桩侧阻的分布规律以及荷载传递的全过程。试验结果可以为复合地基沉降计算的假定提供合理依据,同时,能够为荷载传递机理的研究带来帮助。     

表面驻波作用下紊动射流运动特性的试验研究

对表面驻波作用下紊动射流运动进行了试验研究。应用多普勒激光测速仪(LDV)进行流速场量测,应用电容式波高仪测量表面波动特性。结果表明,在表面驻波作用下,紊动射流动量主导远区流速的横向变化仍然可以用高斯分布表达,横剖面上流速的等值线图由原来对称于轴心的圆形变形为椭圆形;表面波动增强了紊动射流的扩散能力。