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深埋隧洞爆破开挖围岩振动能量分布特征与预测

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长安大学学报（自然科学版） 2023年第1期43卷 62-71页

作者：涂颖晏育松杨建华章伟鹏刘达南昌大学工程建设学院江西南昌330031 中铁水利水电规划设计集团有限公司江西南昌330029 江西省水利科学院江西南昌330029

深埋隧洞爆破开挖引起的开挖面上地应力快速释放是诱发围岩振动的重要因素,为掌握深埋隧洞爆破开挖爆破荷载与地应力快速释放共同扰动下的围岩振动特性,针对锦屏地下实验室上层中导洞爆破开挖现场围岩振动监测,采用变分模态分解(VMD)方... 详细信息

深埋隧洞爆破开挖引起的开挖面上地应力快速释放是诱发围岩振动的重要因素,为掌握深埋隧洞爆破开挖爆破荷载与地应力快速释放共同扰动下的围岩振动特性,针对锦屏地下实验室上层中导洞爆破开挖现场围岩振动监测,采用变分模态分解(VMD)方法对爆破荷载产生的围岩振动和地应力快速释放诱发的围岩振动进行了分离,利用小波包分解方法研究了爆破振动和诱发振动的能量分布特征及其影响因素,构建了深埋隧洞爆破开挖爆破荷载与地应力快速释放共同作用激发围岩振动的预测模型。研究结果表明:爆破荷载产生振动的能量主要分布在200~300Hz频带范围内,地应力快速释放诱发振动的能量主要分布在0~150Hz频带范围内,诱发振动的频率明显低于爆破振动的频率;随着传播距离的增加,爆破振动和诱发振动低频范围内的能量占比均显著增加;装药量对爆破振动能量分布具有显著的影响,随着装药量的增加,爆破振动低频能量的占比增加;诱发振动的能量分布不受装药量和开挖面上地应力水平的影响,只与地应力释放持续时间和开挖面的大小有关;构建的以单响药量、单孔药量、炮孔个数、炮孔间距、爆心距、开挖面法向地应力、地应力释放持续时间为输入参数的基于遗传算法优化的神经网络模型GA-BP可实现深埋隧洞爆破开挖时,爆破荷载与地应力快速释放共同作用激发围岩振动的预测,预测的质点峰值速度(PPV)相对误差为10.4%,预测的中心频率相对误差为3.2%。

关键词：隧道工程爆破开挖围岩振动小波包能量分布振动预测

非木材自苛化碱回收及黑液燃烧法除硅机理的研究

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非木材自苛化碱回收及黑液燃烧法除硅机理的研究

作者：章伟鹏陕西科技大学

学位级别：硕士

本论文针对非木材纤维原料制浆厂广泛存在的“硅干扰”和白泥回收综合利用问题,提出一种新的黑液燃烧法除硅技术,并将其与黑液自苛化相结合,在黑液燃烧过程中完成黑液自苛化的同时降低黑液硅含量。从而为解决“硅干扰”问题、降低白泥... 详细信息

本论文针对非木材纤维原料制浆厂广泛存在的“硅干扰”和白泥回收综合利用问题,提出一种新的黑液燃烧法除硅技术,并将其与黑液自苛化相结合,在黑液燃烧过程中完成黑液自苛化的同时降低黑液硅含量。从而为解决“硅干扰”问题、降低白泥产量提供理论依据。文章从以下几个方面展开了研究:(1)竹浆黑液VIE值测定方法的研究通过响应面优化设计,对竹浆黑液的固含量、加热时间、加热温度和黑液添加量四个因素进行优化,获得竹浆黑液VIE值测定最佳工艺条件,为碱回收黑液的燃烧提供合理的数据支撑。研究表明:通过响应面设计得到黑液VIE值与黑液固含量(A)、加热时间(B)、加热温度(C)、和黑液质量(D)之间关系的二次回归方程模型,且其合理性比较高。各因素对黑液VIE值显著性影响的大小顺序依次为:加热温度(C)>加热时间(B)>固形物含量(A)>黑液质量(D)。进而得出竹浆黑液VIE值测定的最佳参数为:固形物含量55wt.%,加热时间40min,加热温度360℃,黑液添加量5g。(2)竹浆黑液流变性能的研究降低竹浆黑液黏度,改善其流变特性可以为优化竹浆黑液碱回收系统各单元设计提供有效帮助。采用AR2000ex旋转流变仪对不同浓度(508wt.%)的硫酸盐竹浆黑液在不同温度下的流变性能进行分析。结果表明:硫酸盐竹浆中高浓黑液在0.100s-1的剪切速率范围内近似于非牛顿流体,并产生剪切-稀化现象。在高温、高固形物含量条件下,剪切-稀化的特性更加明显。在较低温度下,黑液体系所表现出的弹性模量和黏性模量相当。当固形物含量比较高时,黑液体系的弹性固体特性比较明显,此时当外界受力不足以完全破坏其结构时,其回复的能力比较大,从而会产生增稠现象。此外,黑液在低剪切速率下黏度与剪切速率的关系呈现不规则变化,但在一定的剪切速率范围内,黏弹性特征符合幂律区规律。(3)ICP法分析黑液无机元素含量文章提出一种采用ICP分析黑液中无机元素含量(Si、Mg、Al、Ca、B)的方法。该方法采用硝酸/过氧化氢(测硅时添加氢氟酸)消解体系对黑液样品进行预处理。黑液样品的消解量为1g,硝酸和过氧化氢的添加量为:10:4,消解后所得样品为无色透明试样,满足ICP测样要求。且ICP法测定黑液体系中的硅、铝、钙、镁等元素具有较好的准确度和精度,实验所得相对标准偏差低于0.8%,回收率在98%03%之间。(4)镁盐除硅剂除硅效果的研究分别采用氧化镁和硫酸镁作为燃烧法除硅剂添加到黑液当中。实验所得氧化镁的最大除硅率为33%。硫酸镁除硅剂的添加量为2.0%时,除硅率可以达到82%,反应生成类似Mg2Al4Si5O18的沉淀物,该物质的粒径大约为21.20μm,比表面积为47.30 m2/g。黑液样品的TG-FT-IR分析结果显示,黑液样品在210℃和840℃左右出现最大失重,最大失重处产生的主要热解产物有CO2、CH4、H2O、醛酮类化合物和醇酚类化合物等。(5)自苛化协同黑液燃烧法除硅的研究分别对添加硼酸钠苛化剂和同时添加硫酸镁除硅剂和硼酸钠苛化剂的黑液进行了研究。结果发现:硼酸钠具有较好的自苛化效果,当硼酸钠添加量为15%,即B/Na比为0.2时,自苛化率达到65%。硫酸镁和硼酸钠在黑液燃烧过程中具有协同效应,反应所得绿液不溶物主要含有O、Mg、Al、Si、B、Ca等元素,其可能的化学组成有:Ca(Si2O5)、CaB2(SiO4)、Ca2B2O5等。

关键词：硫酸盐竹浆黑液 VIE值流变硅干扰自苛化协同除硅

基于变分模态分解的深埋洞室爆破开挖围岩振动特性分析

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岩土力学 2021年第12期42卷 3366-3375页

作者：杨建华章伟鹏姚池张小波周创兵南昌大学建筑工程学院江西南昌330031

深埋洞室高地应力爆破开挖产生的围岩振动包含爆炸地震波和爆破开挖面上地应力快速释放诱发的地震波,二者在时域上没有明显的分界点,这给单独研究爆炸地震波和诱发地震波的振动特性及其围岩动力响应带来了很大的不便。首次采用变分模态... 详细信息

深埋洞室高地应力爆破开挖产生的围岩振动包含爆炸地震波和爆破开挖面上地应力快速释放诱发的地震波,二者在时域上没有明显的分界点,这给单独研究爆炸地震波和诱发地震波的振动特性及其围岩动力响应带来了很大的不便。首次采用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)方法对典型深埋洞室爆破开挖产生的爆炸地震波和诱发地震波进行了分离,并对其可靠性进行了验证,在此基础上基于实测数据分析研究了爆炸地震波和诱发地震波的频率特性及其质点峰值振动速度(PPV)衰减规律。研究结果表明,VMD方法因能自适应地确定所给信号的模态分解个数并匹配每种模态分量的最佳中心频率和有限带宽,可以有效实现深埋洞室爆破开挖爆炸地震波和诱发地震波的分离;诱发地震波的中心频率明显低于爆炸地震波的中心频率,诱发地震波的存在使得围岩振动低频成分显著增加;相比于爆炸地震波,诱发地震波随距离衰减较慢,是中远区围岩振动的主要成分。

关键词：深埋洞室爆破开挖振动变分模态分解中心频率

竹材蒸煮同步除硅研究及黑液结垢性能初步评价

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中国造纸 2015年第8期34卷 18-23页

作者：徐永建章伟鹏张鼎军林涛陕西科技大学轻工与能源学院陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室陕西西安710021 贵州赤天化纸业股份有限公司贵州赤水564700

研究了以偏铝酸钠和氧化钙分别作为除硅剂在竹材蒸煮中同步除硅的作用效果,并初步评价了黑液中残余铝离子和钙离子对黑液结垢性能的影响。实验表明,成浆段添加氧化钙和偏铝酸钠都显示出留硅效果,偏铝酸钠的留硅效果优于氧化钙。当偏铝... 详细信息

研究了以偏铝酸钠和氧化钙分别作为除硅剂在竹材蒸煮中同步除硅的作用效果,并初步评价了黑液中残余铝离子和钙离子对黑液结垢性能的影响。实验表明,成浆段添加氧化钙和偏铝酸钠都显示出留硅效果,偏铝酸钠的留硅效果优于氧化钙。当偏铝酸钠的用量为1.5%(对绝干原料)时,黑液硅含量为0.36 g/L,硅去除率为68.19%。氧化钙的加入引入了可溶性钙离子,对黑液的结垢带来不利的影响。偏铝酸钠作为除硅剂的加入,可以得到较高的除硅率,同时黑液中残留铝离子含量很低,不会对黑液的结垢造成很大影响。

关键词：蒸煮同步除硅竹浆黑液结垢

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硫酸盐竹浆黑液流变特性及燃烧法除硅的研究

中国造纸 2016年第4期35卷 29-32页

作者：徐永建章伟鹏孙浩张鼎军田勇陕西科技大学轻工与能源学院陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室陕西西安710021 贵州赤天化纸业有限责任公司贵州赤水564700

研究了中高浓硫酸盐竹浆黑液的流变特性以及铝盐燃烧法除硅效果。研究表明,竹浆黑液在0.1~100 s^(-1)的剪切速率范围内近似于非牛顿流体,并且随着剪切速率的改变产生剪切-稀化现象。高固形物含量的竹浆黑液在一定的剪切速率范围内符合... 详细信息

研究了中高浓硫酸盐竹浆黑液的流变特性以及铝盐燃烧法除硅效果。研究表明,竹浆黑液在0.1~100 s^(-1)的剪切速率范围内近似于非牛顿流体,并且随着剪切速率的改变产生剪切-稀化现象。高固形物含量的竹浆黑液在一定的剪切速率范围内符合幂律区特征。在黑液燃烧法除硅中,铝盐除硅剂用量为2.5%(对固形物含量)时,黑液沉淀物中硅含量为20.15%,具有较好的除硅效果。

关键词：竹浆黑液流变特性燃烧法除硅

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高掺量粉煤灰混凝土力学性能随龄期发展研究

南昌工程学院学报 2017年第6期36卷 62-66页

作者：曹健刘靓芳章伟鹏龚亦凡张纯南昌工程学院江西省水利土木工程基础设施安全重点实验室江西南昌330099 南昌工程学院江西省水利土木特种加固与安全监控工程研究中心江西南昌330099 南昌工程学院瑶湖学院江西南昌330099

基于粉煤灰在混凝土工程中广泛应用的现状,结合粉煤灰混凝土力学性能随龄期发展较快的特点,考虑加载龄期和粉煤灰掺量等因素,开展试验研究不同掺量粉煤灰混凝土抗压强度和弹性模量随龄期发展的规律。研究结果表明,随着龄期的发展,粉煤... 详细信息

基于粉煤灰在混凝土工程中广泛应用的现状,结合粉煤灰混凝土力学性能随龄期发展较快的特点,考虑加载龄期和粉煤灰掺量等因素,开展试验研究不同掺量粉煤灰混凝土抗压强度和弹性模量随龄期发展的规律。研究结果表明,随着龄期的发展,粉煤灰混凝土的力学性能呈增长趋势,且随粉煤灰掺量的增加,这种增长趋势愈发明显。在对试验结果分析的基础上,讨论了粉煤灰在混凝土力学性能随龄期发展的机理。对高掺量粉煤灰在混凝土中的工程应用及结构设计等方面提出了建议。

关键词：粉煤灰混凝土抗压强度弹性模量龄期发展

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竹材石灰法蒸煮同步除硅及黑液结垢性能评价

陕西科技大学学报（自然科学版） 2015年第3期35卷 12-15,32页

研究氧化钙作为除硅剂在竹材蒸煮同步除硅过程中的除硅效果,并对残余钙离子对黑液结垢性能的影响进行了初步的评价.实验结果表明:在成浆段添加氧化钙作为蒸煮同步除硅剂具有一定的留硅效果.氧化钙添加量为3.0%(对于绝干原料)时,黑液的... 详细信息

研究氧化钙作为除硅剂在竹材蒸煮同步除硅过程中的除硅效果,并对残余钙离子对黑液结垢性能的影响进行了初步的评价.实验结果表明:在成浆段添加氧化钙作为蒸煮同步除硅剂具有一定的留硅效果.氧化钙添加量为3.0%(对于绝干原料)时,黑液的硅含量为0.855g/L;黑液中钙离子的含量为1.092g/L.黑液中钙离子的含量随着氧化钙加入量的增加而增加,对黑液的蒸发结垢带来了一定的影响.

关键词：蒸煮同步除硅竹浆黑液结垢

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原位苛化技术的发展及展望

纸和造纸 2015年第9期34卷 82-86页

作者：徐永建宁宇震岳小鹏章伟鹏张鼎军陕西科技大学轻工与能源学院陕西省造纸技术及特种纸品开发重点实验室陕西西安710021 贵州赤天化集团纸业股份有限公司贵州赤水564707

本文介绍原位苛化技术的产生背景和发展历程。原位苛化技术是在碱回收炉中直接将碳酸钠脱除二氧化碳形成氢氧化钠的新型苛化技术,被认为极具有取代传统苛化技术的价值。原位苛化技术包括自动苛化技术和直接苛化技术,目前认为最有发展前... 详细信息

本文介绍原位苛化技术的产生背景和发展历程。原位苛化技术是在碱回收炉中直接将碳酸钠脱除二氧化碳形成氢氧化钠的新型苛化技术,被认为极具有取代传统苛化技术的价值。原位苛化技术包括自动苛化技术和直接苛化技术,目前认为最有发展前途的自动苛化剂和直接苛化剂分别是硼砂和二氧化钛。未来,原位苛化技术可能与黑液气化技术结合,在非木材纤维原料比重较大的中国实现工业化;也可能是原位苛化技术与黑液除硅技术结合,在实现原位苛化的同时达到协同除硅的目的,成为解决"硅干扰"问题的一个重要突破口。

关键词：原位苛化黑液气化碱回收

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航空发动机组合式空气雾化喷嘴雾化性能研究

航空发动机组合式空气雾化喷嘴雾化性能研究

作者：尹章伟中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

航空发动机燃油喷嘴作为燃烧室内部燃烧的关键部件,对其雾化性能的优化有利于充分燃烧从而达到节省燃料,减少排放的目的。由于国内对于组合式空气雾化喷嘴研究较少且尚未形成成熟的产品,因此利用Solid Works软件对组合式空气雾化喷嘴进... 详细信息

航空发动机燃油喷嘴作为燃烧室内部燃烧的关键部件,对其雾化性能的优化有利于充分燃烧从而达到节省燃料,减少排放的目的。由于国内对于组合式空气雾化喷嘴研究较少且尚未形成成熟的产品,因此利用Solid Works软件对组合式空气雾化喷嘴进行了建模,并简化了模型和同时提取出了流场模型。利用Fluent软件使用流体容积法(VOF)对组合式雾化喷嘴的双油路离心式组件和气动雾化组件的内流场及外流场进行数值模拟计算,并搭建了雾化试验台做了雾化性能测试实验验证了数值计算结果的可靠性。结果表明喷嘴流场在极短的时间内便趋于稳定,同时雾锥角度随供油压力的变化而有所增加最后趋于稳定,雾锥角度随供气压力的增大而增大。雾滴粒径随供油压力的增大而变小,供气压力增大雾滴粒径也会有所减小。随着油温升高,雾锥角度增大。改变部分副流场和主流场以及气动雾化组件的关键结构尺寸会造成燃油分布和油滴速度改变。同时改变部分关键结构尺寸参数会使得雾锥角度改变,其中对于双油路离心式雾化组件,其旋流室收缩段角度对于雾锥角度的影响最大,改变旋流槽直径对雾锥角度的影响最小,对于气动雾化组件,改变喷口结构尺寸参数对雾锥角度影响最大,改变旋流片结构尺寸参数对雾锥角度影响最小。完成指定边界条件下的关键结构尺寸参数对雾化性能影响的相关实验后给出了一套在相对可靠的尺寸参数。随后,设计了验证上述仿真试验的喷嘴试验件,通过3d打印技术和CNC加工技术结合的方式制造了该试验验证件,并取得了良好的雾化效果,验证了3d打印技术在喷嘴研究阶段应用的可行性,极大的降低了喷嘴试验的成本。

关键词：组合式燃油喷嘴关键结构尺寸流场雾化特性