均匀微带线是微带电路的基本结构, 建立微带线 PIM解析模型具有重要意义。本文基于受控源等效, 在微带线的集总电路等效模型中, 将微带线中的分布式寄生非线性 PIM源建模为二次受控电流源或电压源, 从而得到微带线 PIM电压和电流关系的传输矩阵表达式, 建立了寄生非线性机制的微带线 PIM解析计算模型; 并通过对比不同长度的镀镍微带线与不同浓度掺磷工艺镀镍微带线的传输互调与反射互调规律, 验证本文提出的 PIM传输矩阵方法的合理性。通过该模型提取了镍镀层在 0.71 GHz时的三阶相对磁导率非线性系数为 1×10-10 m2/A2。本文方法为进一步建立其他复杂结构微带电路 PIM模型提供了新思路。

为研究直通孔孔径、积水深度和水平径流速度对新型自密实透水混凝土(NSPC)抗堵塞性能的影响规律, 测试了堵塞和高压水枪冲洗后NSPC的透水系数, 并基于堵塞物被直通孔道捕获的概率建立了NSPC堵塞模型。结果表明, NSPC堵塞循环后的透水系数随直通孔孔径增加而增大, 当直通孔孔径与堵塞物粒径之比大于5时, 堵塞物形成的颗粒流仍会造成NSPC堵塞。积水深度的升高会降低NSPC堵塞后的透水系数, 水平径流速度对NSPC的透水系数影响较小, 但会延迟透水系数降低的时间。高压水枪清洗后NSPC的透水系数恢复率最高可达到85%。建立的NSPC堵塞模型能够预测直通孔道内堵塞物质量和透水系数衰减率的变化规律。

地聚物是通过化学激发生成的具有低碳属性的新型胶凝材料, 具有部分取代水泥的巨大潜力。本文通过压汞试验表征了偏高岭土-矿渣地聚物净浆及砂浆的孔隙结构, 分析了液固比、砂体积分数等因素对孔结构特性的影响, 明确了孔结构特性与面分形维数的相关性。采用氯离子非稳态电迁移试验、非稳态自然扩散试验和水分扩散试验, 研究了偏高岭土-矿渣地聚物净浆与砂浆的抗渗透性能, 分析了液固比、砂体积分数及孔面分形维数与浆体介质传输性能的相关性。结果表明: 随着液固比增大, 地聚物净浆的孔隙率和最可几孔径均增大, 抗渗透性能降低; 地聚物砂浆的抗渗透性能优于水泥砂浆, 砂体积分数增加时, 地聚物砂浆的最可几孔径和介质传输系数均先减小后增大, 抗渗透性能先增强后减弱; 孔面分形维数能较好地表征地聚物浆体孔结构特性, 并与抗渗透性能相关性良好。

透水混凝土具有显著的孔隙特征，可有效缓解城市内涝，涵养地下水系。针对透水混凝土由孔隙大导致的抗压强度低等问题，采用矿物掺合料替代部分水泥作胶凝材料，能够实现降低生产成本并提高抗压强度的目的。本文以粉煤灰、矿渣、偏高岭土等固体废弃物为掺合料，通过抗压强度、透水性能测试分析矿物掺合料单掺、复掺、三掺对透水混凝土性能的影响，并探究其水化机理。结果表明：复掺以及三掺体系的透水混凝土力学性能明显优于单掺体系；当三掺体系粉煤灰、矿渣、偏高岭土掺量分别为15%(质量分数，下同)、15%、10%时，透水混凝土性能最佳，抗压强度达22.1 MPa，孔隙率和透水系数分别为14.3%、3.27 mm/s，满足行业标准。

通过β-Si3N4长柱状晶粒生长搭接构建材料微孔隙结构, 成功制备了兼具高孔隙率、小孔径及窄孔径分布的多孔氮化硅毛细芯, 研究了不同烧结温度、成型压力、造孔剂含量对材料孔隙参数的影响, 测试了环路热管多孔毛细芯的热力学性能。结果表明: 当烧结温度、成型压力、造孔剂含量作用于材料微孔隙结构调控时, 均呈现与孔径分布相关的规律; 随孔隙率增加, β-Si3N4柱状晶粒直径减小、长径比增加, 形成的搭接骨架趋于细密, 起到分割晶间孔隙的作用, 在一定范围内抵消了由孔隙率增加引起的孔径增大, 实现了材料小孔径和高孔隙率的协同, 呈现出与常规颗粒堆积烧结成孔材料时, 随孔隙率的增加孔径增大不一样的作用规律; 当所制备的典型多孔毛细芯材料孔隙率为540%时, 渗透率达6.5×10-14 m2, 平均孔径仅为0.3 μm, 且超过95%的孔隙孔径介于0.1~0.4 μm, 最大毛细力达62 kPa, 热负荷功率大于200 W。

针对有机污染物和无机金属离子复合地下水污染源的阻截问题, 本文提出了一种以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂的地质聚合物阻截墙材料设计方法, 并研究了改性剂掺加量对地质聚合物渗透系数、兼容性能、吸附能力及抗压强度的影响。结果表明: 改性地质聚合物在保持良好渗透系数、兼容性能及抗压强度的前提下, 对苯酚-六价铬复合地下水污染源表现出较高的吸附能力, 可作为一种经济有效的阻截墙材料; 当水玻璃掺量为8%(质量分数)、水玻璃模数为1.0、水灰比为0.30、CTAB掺加量为2.0%(质量分数)时, 样品渗透系数为4.61×10-8 cm/s, 抗压强度为6.25 MPa, 对苯酚和Cr(VI)的去除率可分别达57.51%和28.18%。此外, 随CTAB掺加量增大, 改性地质聚合物渗透系数、吸附能力呈上升趋势, 抗压强度则呈下降趋势, 试块表观均未出现劣化现象。

为考察受载锂渣混凝土抗氯离子渗透性能, 本文设计了锂渣取代水泥质量0％、10%、20%和30%的C20、C30和C40混凝土, 对混凝土试件施加极限压荷载的10%、30%和50%, 作为持续压应力, 进行氯离子渗透性能试验。结果表明: 水灰比范围在0.40~0.62时, 电通量随着水灰比的增大而增大; 对于施加不同压应力的混凝土, 当压应力比达到0.3时, C20和C30混凝土电通量有明显的提升, 当压应力比达到0.5时, C40混凝土电通量有明显的提升; 对于不同锂渣取代量的混凝土, 电通量随着锂渣取代量的增大而减小。结合 Fick第二定律和质量守恒定律, 建立在持续荷载作用下锂渣混凝土氯离子渗透模型, 结果表明, 氯离子在浸泡环境下的渗透性能符合试验规律, 模拟结果与试验结果一致。

我国煤层渗透率低、瓦斯压力高、含量大，原始煤层瓦斯抽采困难。为提高煤层瓦斯抽采率、缩短预抽时间，必须实施人工增透；而众多压裂增透技术中，超临界CO2压裂兼具压裂增透和驱替置换的双重瓦斯强化抽采作用，是当前低渗透煤层压裂改造方法的一个研究热点。为探索高压脉冲放电激励CO2(L-CO2)压裂增透技术压裂机理，采用自主开发的高压脉冲放电激励超临界CO2试验装置，对基于高压脉冲放电激励液态CO2相变过程的电、热、力多场耦合的复杂过程进行定量研究，确定高压脉冲放电能量对液态CO2转化超临界态压力动态响应规律。通过Span ＆Wagner CO2状态方程，对液态CO2→超临界CO2气化需要的能量进行了分析与计算，得出在反应釜内放电能量达到20 kJ、40 kJ、50 kJ工况下超临界CO2压力将分别达到11 MPa、18 MPa、26 MPa。通过改变起爆电压等级分别为1500 V，2000 V，2500 V实现三个等级放电能量实验，放电能量分别为20 kJ、40 kJ、50 kJ三种工况下对反应釜内超临界CO2压力动态响应压力进行监测，获得压力与时间关系曲线，分析了压力曲线变化规律。研究表明:不同放电能量下，反应釜内液态CO2气化程度是不同的，随着放电能量的增加反应釜内超临界CO2压力随之增大。研究成果对实现高压放电激励超临界CO2持续压裂煤层增透技术应用提供了一定的借鉴意义。

在煤矿瓦斯治理工程中，预裂爆破是改善低透气性煤层渗透率的有效措施之一，其效果取决于爆破裂纹的产生与扩展程度。为研究低透气性煤层预裂爆破裂纹产生与扩展的特征及规律，将爆破过程看作平面应变问题，基于HJC模型、HIGH_EXPLOSIVE_BURN材料模型和JWL状态方程，构建了深孔预裂爆破数值模型，并采用六面体单元进行网格划分；基于此，采用LS-DYNA软件对数值模型进行解算，分析了爆破孔周围破碎区和裂隙区的产生与发展过程，探讨了爆破孔周围煤体的裂隙与应力变化特征；最后，针对煤层预裂爆破参数选取，给出了合理化建议。研究表明：采用2号岩石乳化炸药，药卷直径94 mm，炮孔直径120 mm的爆破条件下，爆破产生的破碎区范围为1.43 m×1.25 m，裂隙区半径约为3.4 m，主裂隙长度为2.0~2.62 m；爆破孔与控制孔连线方向主要受压应力作用，切向受拉压应力作用，控制孔左右两侧切向受拉压作用显著；不同炮孔先后爆破产生的应力波与裂隙区应力场发生叠加，对裂隙的产生发展具有一定影响；煤层预裂爆破的合理布孔参数需综合考虑煤层对爆破应力波的衰减作用、空孔壁面对爆破应力波的反射作用以及双孔爆破应力波的叠加作用。