非开挖市政道路施工钻孔泥屑气力输送方法的研究

摘要

随着我国经济的快速发展和人口数量的迅速增长，城市化进程不断地加快，原有市政管线的设计容量和运行能力已不能很好的满足发展要求，市政管线需要不断地进行新建、改建和修复。如果采用传统的“明挖法施工”，通常会造成交通堵塞、绿地和园林毁坏，有时还因为河道、水网、铁道、机场及建筑物的存在，不允许或者不能施工。因此，不破坏原有路面和建筑物的“非开挖市政道路管线施工”是近年来市政道路管线施工的一种新方法。 本课题针对目前国内外非开挖市政道路管线钻孔施工过程中泥屑湿法输送存在的问题，通过研究提出了一种用于非开挖市政道路管线钻孔施工中泥屑气力输送新方法。论文主要研究的内容如下： 第一章绪论。主要介绍本课题的来源及研究意义、国内外研究现状，以及本课题主要研究的内容及其关键技术。 第二章气力输送理论基础。本章首先通过对气力输送原理的学习和研究，分析归纳了气力输送方法与特点，在此基础上推演了颗粒的运动阻力和运动方程，为后续的研究奠定了理论基础。 第三章钻孔泥屑气力输送技术的研究。本章针对非开挖市政道路管线施工钻孔过程中产生泥屑的实际情况，研究提出了钻孔泥屑采用“栓流气力输送”系统方案，并对系统方案相关问题进行了较为深入的探讨，构建了钻孔泥屑栓流气力输送系统动力学模型。 第四章气力输送系统关键零部件的设计。本章对钻孔泥屑栓流气力输送系统的关键零部件：压送罐(即贮泥斗)、拉伐尔管以及控制系统进行了研究设计。 第五章实验研究。为了验证研究内容，本课题研究设计了一套“钻孔泥屑栓流气力输送”实验装置。通过实验分别对工艺系统相关参数：主、辅输送压力、料气比、料栓速度等进行了实验研究，通过实验，优化了数学模型，使模型更加贴近实际。 第六章结论。本章主要对本课题研究的内容进行回顾和总结，肯定了工作成绩，指出了存在的问题，并对其理论研究和应用进行了展望。 本课题的主要创新点： 1．本课题的研究为解决国内外非开挖市政道路管线施工钻孔过程中泥屑输送提供了一种“气力输送新方法”，并研究构建了其输送过程动力学模型。 2．通过“钻孔泥屑栓流气力输送新方法”的实验研究，初步证明了该方法的先进性和可行性，为该方法的实际应用奠定了理论与实验基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本课题主要研究内容

1.4本章小结

第二章气力输送理论基础

2.1气力输送机理

2.2气力输送装置的类型和特点

2.3气力输送状态的类型

2.3.1铅垂管气力输送状态

2.3.2水平管气力输送状态

2.3.3气力输送状态的分类

2.4颗粒的运动阻力

2.4.1运动颗粒阻力的表达式

2.4.2阻力系数及其三个区域

2.4.3水平管内颗粒群的运动方程

2.4.4铅垂管内颗粒群的运动方程

2.5小结

第三章钻孔泥屑气力输送技术的研究

3.1总体方案构思

3.1.1泥屑特点及气力输送要求

3.1.2非开挖施工钻孔基本工作原理

3.1.3涉及到的关键技术

3.2气力输送系统方案设计

3.3气力输送泥屑数学模型

3.3.1泥栓的形成与运动状态

3.3.2料气速度比

3.3.3泥栓流压损模型

3.3.4泥栓的动力学模型

3.4本章小结

第四章气力输送系统关键零部件的设计

4.1气力输送系统关键部件设计

4.1.1压送罐

4.1.2拉伐尔射流器

4.2系统的控制

4.2.1气动回路设计

4.2.2电气系统设计

4.3本章小结

第五章实验研究

5.1实验系统设计

5.1.1实验内容

5.1.2实验方法

5.2气力输送泥屑实验研究

5.2.1气力输送泥屑过程气固浓度分布

5.2.2气力输送泥屑过程料气速度比

5.2.3气力输送泥屑过程的压力损失

5.3实验分析

5.4本章小结

第六章结论

6.1总结

6.2问题与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢