Ин таҳқиқот хусусиятҳои ҳолати тару тозаи шлами муҳофизатиро бо миқдори зиёди хокистари парвозӣ меомӯзад, ки барои муқовимат ба парокандашавӣ зери об ва истифода бар зидди шуста шудани маҳаллии қаъри баҳр дар атрофи таҳкурсиҳои яксутунӣ, яъне монопайлҳои турбинаҳои бодии баҳрӣ пешбинӣ шудааст. Шлами таҳияшудаи HFSP аз сементи оддии Портланд, хокистари парвозӣ, гидроксипропилметилселлюлоза ва маҳлули силикати натрий иборат аст. Муҳаққиқон кӯшиш кардаанд мувозинатро байни қобилияти ҳаракати мавод дар хати насосӣ ва қобилияти пас аз баровардан ба об бе пора шудан ва бе аз даст додани зарраҳои сахт дар ҷой мондан муайян кунанд.

Дар таҷрибаҳо миқдори семент %4, %8, %12 ва %16; миқдори гидроксипропилметилселлюлоза %0,1, %0,2, %0,3 ва %0,4; ва миқдори маҳлули силикати натрий %1, %2, %3 ва %4 тағйир дода шуд. Дар фазаи асосии сахт, ки аз семент ва хокистари парвозӣ иборат буд, ҳиссаи хокистари парвозӣ вобаста ба сатҳи семент тақрибан дар ҳудуди %84-%96 боқӣ монд. Дар ҳамаи омехтаҳо таносуби об/моддаи сахт дар 0,7 собит нигоҳ дошта шуда, дар маҷмӯъ 16 комбинатсияи таҷрибаи ортогоналӣ омода карда шуд.

Натиҷаҳо нишон доданд, ки ҷузъи асосие, ки реология ва парокандашавии шлами тару тозаро зери об муайян мекунад, гидроксипропилметилселлюлоза мебошад. Вақте ки миқдори ин илова аз %0,10 то %0,40 зиёд карда шуд, диаметри миёнаи паҳншавӣ аз 214 mm то 148,5 mm коҳиш ёфт, яъне шлам ғафстар шуд. Дар баробари ин, тирагии моеъи болоӣ аз 442 NTU то камтар аз 30 NTU поён рафт ва миқдори зарраҳои сахти ба об парокандашуда ба таври назаррас кам шуд. Ин тағйир нишон медиҳад, ки миқдори бештари илова якпорчагиро зери об нигоҳ медорад, вале ҳамзамон метавонад насосшавиро коҳиш диҳад.

Ҳамаи шламҳо дар таҷрибаҳо рафтори тунукшавӣ ҳангоми буришро нишон доданд. Ба ибораи дигар, вақте шлам дар хати насосӣ ба суръати баланди буриш дучор шуд, часпакии зоҳирии он коҳиш ёфт; дар шароити буриши паст бошад муқовимати дохилии бештар нишон дод. Ҳангоми муқоисаи моделҳои Bingham, Bingham-и тағйирёфта ва Herschel-Bulkley, модели Herschel-Bulkley дар ҳамаи гурӯҳҳои таҷрибавӣ бо қимати R² зиёда аз 0,999 беҳтарин мутобиқатро таъмин кард.

Муҳаққиқон инчунин се муодилаи бисёртағйирёбандаро таҳия карданд, ки аз рӯи миқдори семент, силикати натрий ва гидроксипропилметилселлюлоза шиддати ҷорӣшавӣ, коэффисиенти консистенсия ва индекси реологиро пешгӯӣ мекунанд. Ҳангоми мутобиқсозӣ ба маълумоти таҷрибавӣ, қиматҳои R²-и ин муодилаҳо аз 0,995 боло ва ҳудудҳои хато тақрибан дар дохили ±%3 буданд. Бо вуҷуди ин, маълум мешавад, ки ҳамон 16 таҷриба ҳам барои сохтани модел ва ҳам барои арзёбии мутобиқат истифода шудаанд; омехтаҳои мустақили тасдиқкунанда ё кросс-валидатсия пешниҳод нашудаанд.

Аз нуқтаи назари Туркия: Таҳқиқот барои рушди шламҳои минералии насосшаванда ва дар об пароканданашаванда дар Туркия, ки метавонанд дар таҳкурсиҳои турбинаҳои бодии баҳрӣ, сутунҳои бандарӣ, иншооти соҳилӣ ва таъмири таҳкурсиҳои зериобӣ истифода шаванд, арзиши таҳқиқотӣ дорад. Пеш аз татбиқ бояд тағйирёбии таркиби кимиёвӣ ва андозаи зарраҳои хокистари парвозии дар Туркия дастрас муайян карда шавад; омехта бо семент ва силикатҳои натрии маҳаллӣ аз нав тарҳрезӣ гардад; таъсири шӯрӣ ва ҳарорат дар оби воқеии баҳр чен карда шавад; таҷрибаҳои канали мавҷу ҷараён, санҷишҳои динамикии шуста шудан дар атрофи монопайл, озмоишҳои насоскунии миқёси калон, мустаҳкамии барвақт ва дарозмуддат, шусташавии металлҳои вазнин ва бехатарии экосистемаи баҳрӣ омӯхта шаванд. Аз ин таҳқиқот наметавон хулоса кард, ки барои як лоиҳаи бодии баҳрӣ дар Туркия дорухати омодаи мустақиман истифодашаванда, мутобиқат ба меъёрҳои амалкунанда, бартарии тиҷоратии хароҷот ё муваффақияти муҳофизати шуста шудан дар миқёси саҳроӣ вуҷуд дорад.

Чаро шуста шудани атрофи таҳкурсиҳои монопайл муҳим аст?

Яке аз роҳҳалҳои таҳкурсӣ, ки барои турбинаҳои бодии баҳрӣ васеъ баррасӣ мешавад, системаи сутуни ягона ё монопайл бо диаметри калон аст, ки ба қаъри баҳр фурӯ бурда мешавад. Вақте ҷараён ва мавҷҳо ба ин унсури амудии силиндрӣ бармехӯранд, сохтори ҷараён вайрон мешавад; дар пеши сутун ҷараёни ба поён равонашуда ва гирдоби наълшакл, дар паҳлӯҳо ҷараёни суръатгирифта ва дар қафо гирдобҳои кандашаванда ба вуҷуд меоянд.

Расми 1-и таҳқиқот ин майдони сеченакаи ҷараён ва чуқурии маҳаллии шуста шуданро дар атрофи монопайл ба таври схемавӣ нишон медиҳад. Афзоиши шиддати буриши қаъри баҳр дар атрофи сутун метавонад зарраҳои қаъри баҳрро ба ҳаракат дароварда, дарозии дар хок дафншудаи сутунро кам кунад. Ин ҳолат метавонад сахтии таҳкурсӣ, қобилияти борбардорӣ ва рафтори динамикии тамоми системаи турбинаи бодиро тағйир диҳад.

Муҳофизат аз шуста шудан одатан бо ду равиш баррасӣ мешавад:

• Муҳофизати фаъол: Истифодаи унсурҳое, ки сохтори ҷараён ва гирдобро дар атрофи сутун тағйир медиҳанд.
• Муҳофизати ғайрифаъол: Истифодаи санг, қабат, мат, инъексия ё шламҳои сахтшаванда, ки муқовимати қаъри баҳрро ба эрозия зиёд мекунанд.

Дар системаҳои анъанавии пуркунии сангӣ мушкилоте чун кашонда шудани сангҳо, шуста шудан дар канори қабати муҳофизатӣ ва вайроншавии якпорчагӣ дар шароити қаъри ҳаракаткунанда ба вуҷуд омада метавонанд. Дар равиши шлами сахтшаванда мавод ба чуқурии шуста шудан ё атрофи сутун насос карда мешавад, зери об якпорчагии худро нигоҳ дошта сахт мешавад ва ҳадаф ташаккули сохтори муҳофизатии муттасилтар аст.

Чаро миқдори зиёди хокистари парвозӣ истифода шудааст?

Ҷузъҳои асосии сахти истифодашуда дар таҳқиқот сементи оддии Портланд ва хокистари парвозӣ мебошанд. Хокистари парвозӣ маҳсулоти иловагии саноатии майдадонаест, ки аз истеҳсоли нерӯи гармӣ ба вуҷуд меояд. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки шакли курашакл ё наздик ба кураи зарраҳои хокистари парвозӣ метавонад ҳаракати шламро осон кунад, зарраҳои майда холигиҳоро пур кунанд ва бо мурури вақт дар реаксияҳои пуццоланӣ иштирок намоянд.

Нигоҳ доштани ҳиссаи баланди хокистари парвозӣ барои маҳдуд кардани миқдори семент ва сохтани маводи пуркунандаи зериобии ҳаҷман калон муҳим аст. Бо вуҷуди ин, ҳиссаи баланди хокистари парвозӣ метавонад рушди мустаҳкамии барвақтро суст кунад. Аз ин рӯ, дар таҳқиқот маҳлули силикати натрий ҳамчун иловаи суръатбахшандаи реаксияҳои барвақт ва гидроксипропилметилселлюлоза ҳамчун иловаи танзимкунандаи консистенсия ва парокандашавӣ зери об истифода шудааст.

Дар ин таҳқиқот бартарии истифодаи миқдори зиёди хокистари парвозӣ аз ҷиҳати партоби карбон, хароҷоти иқтисодӣ ё давраи ҳаёт чен карда нашудааст. Аз ин рӯ, танҳо баланд будани ҳиссаи хокистари парвозӣ исбот намекунад, ки мавод аз ҷиҳати экологӣ бартарӣ дорад.

Маводҳои истифодашуда

Таркиби кимиёвии семент ва хокистари парвозӣ

Ҳиссаҳои асосии оксидҳо, ки бо таҳлили флуорессенсияи рентгенӣ чен шудаанд, чунинанд:

Дар Расми 2 тақсимоти андозаи зарраҳои семент ва хокистари парвозӣ бо лазер нишон дода шудааст. Каҷхатҳо нишон медиҳанд, ки ин ду мавод тақсимоти якхелаи андозаи зарра надоранд. Бо вуҷуди ин, дар матни асосӣ нишондиҳандаҳои ададии андозаи зарраҳо ба монанди D10, D50 ё D90 алоҳида гузориш нашудаанд.

Тарҳи таҷриба

Дар таҳқиқот тарҳи ортогоналии таҷрибавӣ бо се омил ва чор сатҳ барои ҳар як омил, дар маҷмӯъ аз 16 омехта, истифода шудааст.

Бо зиёд шудани ҳиссаи OPC, ҳиссаи хокистари парвозӣ ба ҳамон миқдор кам карда шуд. Ҳамин тавр, дар фазаи асосии сахти семент-хокистари парвозӣ ҳиссаи хокистари парвозӣ тақрибан аз %96 то %84 тағйир ёфт.

Сементи хушк, хокистари парвозӣ ва HPMC аввал якҷоя омехта шуданд. Ин амал барои кам кардани ҷамъшавии доначаҳои HPMC ҳангоми тамоси аввал бо об анҷом дода шуд. Маҳлули силикати натрий пешакӣ дар оби омехта ҳал карда шуда, фазаи моеъ таҳти омехтани пайваста ба ҷузъҳои хушк илова гардид.

Матни асосӣ сатҳҳои омилҳо ва мавҷудияти 16 таҷрибаро шарҳ медиҳад, аммо матритсаи кушодаи L16-ро, ки таркиби пурраи ҳар рақами таҷрибаро нишон диҳад, пешниҳод намекунад. Гарчанде дар расмҳо гурӯҳҳои рақамгузоришудаи 1-16 мавҷуданд, барои хонанда бозсозии мустақими тамоми таркиби ин гурӯҳҳо душвор аст. Ин як камбудии муҳими гузоришдиҳӣ мебошад, ки такроршавандагии таҷрибаро маҳдуд мекунад.

Ҷорӣшавӣ чӣ гуна чен карда шуд?

Санҷиши ҷорӣшавӣ мувофиқи стандарти GB/T 8077-2023 гузаронида шуд. Конуси буридашудаи истифодашуда:

• Диаметри поёнӣ 60 mm,
• Диаметри болоӣ 36 mm,
• Баландӣ 60 mm буд.

Шлами тару тоза ба қолаб пур карда шуда, сатҳи боло ҳамвор ва қолаб ба самти амудӣ бардошта шуд. Диаметри калонтарини шлами паҳншуда бо миллиметр ҳамчун қимати ҷорӣшавӣ сабт шуд. Барои ҳар як шлам се ченкунӣ анҷом дода шуда, қимати миёна истифода гардид.

Вақте ҳиссаи HPMC аз %0,10 то %0,40 зиёд шуд, диаметри миёнаи паҳншавӣ аз 214 mm то 148,5 mm кам гардид. Ин ба коҳиши тақрибан %30,6 баробар аст. Муҳаққиқон ин тағйирро бо ду механизм шарҳ медиҳанд:

• Гурӯҳҳои гидроксилии HPMC оби озодро мепайванданд.
• Занҷирҳои дарози полимерӣ шабакаи сеченака ташкил медиҳанд, ки ҳаракати зарраҳои сахтро маҳдуд мекунад.

Баланд кардани ҳиссаи силикати натрий аз %1 то %4 қимати миёнаи паҳншавиро аз 186,5 mm то 172,7 mm кам кард. Дар таҳқиқот ин тамоюл бо таъсири мутақобилаи маҳлул бо ионҳои калсий ва тезонидани ташаккули барвақти гели C-S-H шарҳ дода мешавад.

Ҳиссаи OPC дар ҳудудҳои омӯхташуда ба паҳншавӣ камтарин таъсирро нишон дод. Бо вуҷуди ин, ташаккули C-S-H ё сохтори шабакаи полимерӣ дар ин таҳқиқот мустақиман бо микроскопия, спектроскопия ё ченкунии гармии гидрататсия нишон дода нашудааст. Тафсири механизмҳо аз рӯи тамоюлҳои реологии ченшуда ва адабиёти қаблӣ анҷом дода шудааст.

Муқовимат ба парокандашавӣ зери об чӣ гуна санҷида шуд?

Барои арзёбии якпорчагӣ зери об 50 mL шлами тару тоза ба сӯзандору пур карда шуда, нӯги сӯзандору дар зери сатҳи об нигоҳ дошта, ба зарфи пур аз об ворид карда шуд. Пас аз инъексия аз нуқтаи собит дар баландии 80 mm аз қаъри зарф 30 mL моеъ гирифта ва бо ченкунаки тирагии WGZ-1BW таҳлил карда шуд.

Қимати пасттари тирагӣ нишон медиҳад, ки аз шлам ба об зарраҳои майда камтар гузаштаанд ва муқовимати статикӣ ба парокандашавӣ баландтар аст.

Вақте ҳиссаи HPMC %0,10 буд, тирагии миёна 442 NTU чен карда шуд. Бо зиёд кардани ҳиссаи HPMC то %0,40 қимат ба камтар аз 30 NTU поён рафт. Ин тағйир ба камшавии ҳадди ақал тақрибан %93 дар тирагӣ баробар аст.

Дар қисми аксҳои Расми 5 дар оби болоии омехтаи дорои HPMC-и паст зарраҳои овезон ва тирагии равшан дида мешаванд, дар ҳоле ки дар омехтаи дорои HPMC-и баланд оби болоӣ тозатар ва массаи шлам дар қисми поёнӣ якпорчатар менамояд.

Ин таҷриба “муқовимати статикӣ ба парокандашавӣ”-ро нишон медиҳад. Азбаски мавҷ, ҷараён, турбулентӣ ё кашиши қаъри баҳр ба вуҷуд оварда нашудааст, натиҷаҳо бо муқовимати динамикӣ ба шуста шудан ё талафоти шуста шудан дар шароити воқеии баҳр маънои яксон надоранд.

Таҷрибаи реометр чӣ гуна анҷом дода шуд?

Ченкуниҳои реологӣ бо дастгоҳи Brookfield RST Soft Solids Tester анҷом дода шуданд. Барои то ҳадди имкон якхела кардани ҳолати ибтидоии намунаҳо барномаи зерини боргузорӣ истифода шуд:

1. Пешбуриш дар суръати буриши 500 s^-1 барои 60 сония.
2. 30 сония истироҳат.
3. Коҳиш додани суръати буриш аз 500 s^-1 то 40 s^-1.
4. Дар ҳар қадам 20 s^-1 камшавӣ ва 20 сония вақти ченкунӣ.

Расми 3 реометри истифодашуда ва барномаи зинавии суръати буришро нишон медиҳад. Барнома танҳо аз суръати баланди буриш ба суръати паст ҳаракат мекунад. Азбаски даври боло-поёни буриш, майдони гистерезис ё барқароршавии сохтор пас аз истироҳат чен карда нашудааст, аз таҳқиқот арзёбии пурраи тиксотропия баровардан мумкин нест.

Моделҳои реологии муқоисашуда

Модели Bingham:

\[ \tau=\tau_0+\mu\dot{\gamma} \]

Модели Herschel-Bulkley:

\[ \tau=\tau_0+K\dot{\gamma}^{n} \]

Модели Bingham-и тағйирёфта:

\[ \tau=\tau_0+\mu\dot{\gamma}+c\dot{\gamma}^{2} \]

Дар ин ҷо:

• \(\tau\): шиддати буриш, Pa.
• \(\tau_0\): шиддати ҷорӣшавӣ, Pa.
• \(\mu\): часпакии пластикӣ, Pa·s.
• \(\dot{\gamma}\): суръати буриш, s^-1.
• \(K\): коэффисиенти консистенсия, Pa·sⁿ.
• \(n\): индекси реологӣ.
• \(c\): коэффисиенти дараҷаи дуюми модели Bingham-и тағйирёфта.

Азбаски модели Herschel-Bulkley мустақиман часпакии пластикиро намедиҳад, часпакии пластикии эквивалентӣ бо муодилаи зерин ҳисоб карда шуд:

\[ \mu'=\frac{3K}{n+2}\dot{\gamma}_{\max}^{\,n-1} \]

Дар таҳқиқот суръати баландтарини буриш \(\dot{\gamma}_{\max}=500\ \mathrm{s^{-1}}\) гирифта шудааст.

Тунукшавӣ ҳангоми буриш чӣ маъно дорад?

Дар модели Herschel-Bulkley, \(n<1\) будан маънои рафтори тунукшавӣ ҳангоми буришро дорад, ки дар он бо зиёд шудани суръати буриш часпакии зоҳирӣ коҳиш меёбад. Дар ҳамаи омехтаҳои таҳқиқот қимати \(n\) аз 1 кам буд.

Ин рафтор аз ҷиҳати назариявӣ барои насоскунӣ бартарӣ дорад. Суръатҳои баланди буриш дар насос ва наздикии девори қубур метавонанд часпакии зоҳирии шламро кам карда, интиқоли онро осон созанд. Пас аз баромадани мавод аз қубур ва кам шудани бори буриш, консистенсияи баландтар метавонад ба шлам кӯмак кунад, ки дар қаъри баҳр бе парокандашавӣ боқӣ монад.

Таҳқиқот мегӯяд, ки шабакаи HPMC метавонад пас аз қатъ шудани насоскунӣ дубора ташаккул ёбад. Аммо суръати барқароршавии сохтор бо таҷрибаи тиксотропии сефосила, реологияи ларзишӣ ё даври дуюми буриш пас аз истироҳат мустақиман чен карда нашудааст. Аз ин рӯ, азнавташаккулёбии зуд натиҷаи пурра тасдиқшудаи таҷрибавӣ нест, балки тафсири механизмест, ки ба тунукшавии ченшуда ҳангоми буриш ва адабиёт асос ёфтааст.

Кадом модели реологӣ муваффақтар аст?

Дар Расмҳои 6, 7 ва 8 мутобиқати 16 шлам мутаносибан бо моделҳои Bingham, Herschel-Bulkley ва Bingham-и тағйирёфта нишон дода шудааст.

Дар ҳиссаҳои пасти HPMC ҳар се модел мутобиқати баланд нишон доданд. Вақте ҳиссаи HPMC ба %0,3 ва %0,4 расид, каҷхатҳо аз шакли хаттӣ дур шуданд ва тунукшавӣ ҳангоми буриш бештар намоён гардид. Дар ин шароит:

• Модели Bingham аз сабаби фарзияи хаттӣ шиддати ҷорӣшавиро баландтар ҳисоб кард.
• Модели Bingham-и тағйирёфта рафтори ғайрихаттиро бо ҳади дараҷаи дуюм қисман ифода кард.
• Модели Herschel-Bulkley ба шарофати параметри \(n\) дар ҳамаи сатҳҳои HPMC натиҷаи устувортар дод.

Қимати R²-и модели Herschel-Bulkley дар ҳамаи гурӯҳҳои таҷрибавӣ аз 0,999 боло монд. Аз ин рӯ, таҳқиқот муодилаи Herschel-Bulkley-ро ҳамчун модели асосӣ барои тарҳрезӣ ва ҳисобҳои насоскунии шлами HFSP тавсия медиҳад.

Таъсири HPMC ба шиддати ҷорӣшавӣ ва часпакӣ

Бо зиёд шудани ҳиссаи HPMC ҳам шиддати ҷорӣшавӣ ва ҳам часпакии пластикии эквивалентӣ ба таври назаррас зиёд шуданд. Мувофиқи модели Herschel-Bulkley байни сатҳҳои HPMC:

• Часпакии пластикӣ тақрибан ҳашт маротиба зиёд шуд.
• Шиддати ҷорӣшавӣ тақрибан чор маротиба зиёд шуд.
• Коэффисиенти консистенсия \(K\), аз 0,0797 то 5,1553 Pa·sⁿ афзуд.
• Индекси реологӣ \(n\) коҳиш ёфт ва тунукшавӣ ҳангоми буриш қавитар шуд.

Расми 9 қиматҳои шиддати ҷорӣшавӣ ва часпакии пластикиро, ки аз се модели реологӣ гирифта шудаанд, муқоиса мекунад. Расми 11 бошад, таъсири миёнаи OPC, силикати натрий ва HPMC-ро ба \(K\) ва \(n\) нишон медиҳад. Тағйир дар каҷхатти HPMC аз тағйироти ду ҷузъи дигар хеле калонтар аст.

Таъсири OPC ва силикати натрий

Бо зиёд шудани ҳиссаи OPC афзоиши маҳдуди шиддати ҷорӣшавӣ ва часпакии пластикӣ мушоҳида шуд. Муҳаққиқон инро бо мавҷудияти бештари C₃S ва C₂S, озод шудани ионҳои калсий ва ташаккули барвақти C-S-H мепайванданд. Бо вуҷуди ин, азбаски таҷрибаҳо каме пас аз омехтакунӣ гузаронида шуданд ва таносуби об/моддаи сахт баланд буд, гумон меравад, ки дар муддати кӯтоҳ шабакаи пайвастаи гидрататсия ташаккул наёфтааст.

Сатҳҳои миёнаи силикати натрий муқовимати ҷараёнро каме зиёд карданд. Аммо вақте ҳисса аз %3 то %4 зиёд шуд, дар баъзе моделҳо шиддати ҷорӣшавӣ коҳиш ёфт. Таҳқиқот инро бо он шарҳ медиҳад, ки ионҳои зиёдатии силикат метавонанд ба ҷойи пулбандии байни зарраҳо боиси телаёбии электростатикӣ шаванд.

Азбаски потенсиали зета, консентратсияи ионҳо ё қувваи байни зарраҳо мустақиман чен нашудааст, ин шарҳ механизми коллоидии тасдиқшуда нест, балки тафсирест, ки ба тамоюли таҷрибавӣ асос ёфтааст.

Каҷхатти часпакии зоҳирӣ

Каҷхатти часпакии зоҳирӣ дар Расми 10 нишон медиҳанд, ки дар ҳамаи 16 омехта бо зиёд шудани суръати буриш часпакӣ коҳиш меёбад. Фарқи байни сатҳҳои HPMC дар суръатҳои пасти буриш калонтар ва дар суръатҳои баланди буриш хурдтар аст.

Дар гурӯҳҳои дорои %0,1 HPMC часпакии зоҳирӣ дар минтақаи зери 100 s^-1 нисбатан собит монд. Дар гурӯҳҳои дорои %0,4 HPMC бошад, часпакӣ дар тамоми диапазони суръати буриш коҳиш ёфтанро идома дод. Ин натиҷа ишора мекунад, ки дар сатҳи баланди HPMC шабакаи полимер-зарра қавитар аст, вале зери буриш бештар вайроншаванда мебошад.

Муодилаҳои пешгӯишудаи таҳияшуда

Муҳаққиқон барои пешгӯии параметрҳои Herschel-Bulkley аз рӯи миқдори омехта се муодилаи регрессия таҳия карданд. Дар ин ҷо \(X_1\) — OPC, \(X_2\) — силикати натрий ва \(X_3\) — дозаҳои HPMC мебошад. Муодилаҳо бояд танҳо дар доираи қиматҳои фоизӣ ва ҳудудҳои таҷрибавии истифодашуда дар таҳқиқот арзёбӣ шаванд.

Модели шиддати ҷорӣшавӣ:

\[ \tau_0=\exp\left( -4{,}7621+0{,}6843\ln X_1+1{,}3257\ln X_2+3{,}9624\ln X_3 -0{,}00812X_1X_2-0{,}1265X_1X_3+0{,}2418X_2X_3 \right) \]

Модели коэффисиенти консистенсия:

\[ K=\exp\left( -8{,}4326+0{,}21644X_1-0{,}4872X_2+18{,}6351X_3 -0{,}00741X_1^2+0{,}04221X_2^2-22{,}4713X_3^2 +0{,}0136X_1X_2+0{,}5219X_1X_3-2{,}1364X_2X_3 \right) \]

Модели индекси реологӣ:

\[ n=1{,}0642-0{,}0187X_1-0{,}0641X_2-0{,}7326X_3 +0{,}00032X_1^2+0{,}00416X_2^2+0{,}3152X_3^2 +0{,}00074X_1X_2-0{,}0162X_1X_3+0{,}0483X_2X_3 \]

Дар Расми 12 параметрҳои пешгӯишуда ва ченшуда тақрибан дар дохили бандҳои хатои ±%3 нишон дода шудаанд. Бо вуҷуди ин, модел танҳо ба 16 комбинатсияи таҷриба асос ёфтааст ва дар муодилаҳо ҳадҳои хаттӣ, квадратӣ, логарифмӣ ва таъсири мутақобил мавҷуданд. Азбаски маҷмӯи мустақили санҷиш, омехтаи нави тасдиқкунанда ё кросс-валидатсия пешниҳод нашудааст, қиматҳои баланди R² набояд ҳамчун далели умумиятпазирӣ дар миқёси саҳроӣ арзёбӣ шаванд.

Оё дар таҳқиқот як омехтаи оптималӣ муайян шудааст?

Не. Таҳқиқот нишон медиҳад, ки зиёд кардани HPMC муқовимат ба парокандашавиро зиёд мекунад, аммо паҳншавӣ ва насосшавиро кам мекунад. Зиёд кардани силикати натрий метавонад реаксияҳои барвақтро тезонад, аммо миқдори аз ҳад зиёд метавонад боиси аз даст рафтани босуръати ҷорӣшавӣ гардад. OPC бошад, ба реологияи тару тоза таъсири маҳдуд дорад, вале барои мустаҳкамии сахтшуда муҳим аст.

Аз ин рӯ, беҳтарин омехтаро танҳо аз рӯи пасттарин тирагӣ ё баландтарин шиддати ҷорӣшавӣ муайян кардан мумкин нест. Тарҳи татбиқ бояд се ҳадафи зеринро ҳамзамон мувозинат диҳад:

• Қобилияти интиқол дар насос ва хати қубур.
• Ҷойгиршавӣ зери об бе пора шудан ва шуста шудан.
• Пас аз сахтшавӣ мустаҳкамии кофии механикӣ ва муқовимат ба эрозия.

Азбаски дар таҳқиқот мустаҳкамии сахтшуда чен карда нашудааст, ин мувозинати сегона пурра нашудааст ва барои истифодаи муҳандисӣ як дорухати ягонаи оптималӣ эълон нашудааст.

Паёмҳои асосии расмҳо

• Расми 1: Гирдоби наълшакл дар пеши монопайл, суръатгирии ҷараёни паҳлӯӣ ва механизми шуста шудани маҳаллиро нишон медиҳад.
• Расми 2: Тақсимоти андозаи зарраҳои OPC ва хокистари парвозиро муқоиса мекунад.
• Расми 3: Реометр ва барномаи буришро, ки аз 500 s^-1 то 40 s^-1 коҳиш меёбад, нишон медиҳад.
• Расми 4: Натиҷаҳои паҳншавиро мувофиқи сатҳҳои OPC, силикати натрий ва HPMC нишон медиҳад.
• Расми 5: Ченкуниҳои тирагӣ ва фарқи визуалии шламҳои дорои HPMC-и паст ва баландро дар об нишон медиҳад.
• Расми 6: Мутобиқати модели Bingham ва каҷшавиҳои ғайрихаттиро, ки дар HPMC-и баланд пайдо мешаванд, нишон медиҳад.
• Расми 7: Мутобиқати баланди модели Herschel-Bulkley-ро дар ҳамаи гурӯҳҳои таҷрибавӣ нишон медиҳад.
• Расми 8: Мутобиқати модели Bingham-и тағйирёфтаро нишон медиҳад.
• Расми 9: Тафовути шиддати ҷорӣшавӣ ва часпакии пластикиро, ки аз се модел гирифта шудаанд, муқоиса мекунад.
• Расми 10: Нишон медиҳад, ки дар ҳамаи гурӯҳҳо часпакии зоҳирӣ бо суръати буриш коҳиш меёбад.
• Расми 11: Таъсири бартарии HPMC-ро ба коэффисиенти консистенсия ва индекси реологӣ нишон медиҳад.
• Расми 12: Параметрҳои Herschel-Bulkley-ро, ки бо муодилаҳои регрессия пешгӯӣ ва дар таҷриба чен шудаанд, муқоиса мекунад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

• Системаи махсуси шлам бо ҳиссаи баланди хокистари парвозӣ ва барои истифода зери об пешбинишударо меомӯзад.
• Таъсири семент, силикати натрий ва HPMC-ро дар як тарҳи ортогоналии таҷриба муқоиса мекунад.
• Ҷорӣшавӣ, тирагӣ ва ченкуниҳои реологиро якҷоя арзёбӣ мекунад.
• Самаранокии се модели гуногуни реологиро дар ҳамон маълумоти таҷрибавӣ муқоиса мекунад.
• Ба таври миқдорӣ нишон медиҳад, ки HPMC мувозинати асосиро байни насоскунӣ ва якпорчагӣ зери об муайян мекунад.
• Барои параметрҳои Herschel-Bulkley муодилаҳои пешгӯиро пешниҳод мекунад, ки мустақиман ба миқдори омехта вобастаанд.
• Ба таври возеҳ мегӯяд, ки дар санҷиши ҷорӣшавӣ се такрор иҷро шудааст.

Маҳдудиятҳои таҳқиқот

• Таҳқиқот preprint-и аз арзёбии ҳамтоён нагузашта мебошад.
• Таҷрибаҳои воқеии монопайл, қаъри баҳр, мавҷ ё ҷараён анҷом дода нашудаанд.
• Чуқурии мустақими шуста шудан, суръати критикии ҷараён ё миқдори талафоти мавод чен нашудааст.
• Таҷрибаи парокандашавӣ дар оби ором гузаронида шуда, муҳити динамикии баҳрӣ ифода нашудааст.
• Ба таври возеҳ гуфта нашудааст, ки дар таҷрибаҳо оби баҳр истифода шудааст.
• Вақти сахтшавӣ, мустаҳкамии фишорӣ, мустаҳкамии кашишӣ, часпиш ва муқовимат ба эрозия чен нашудаанд.
• Таъсири HPMC ба воридшавии ҳаво ва таъхири гидрататсия муҳокима шудааст, вале ин таъсирҳо таҷрибавӣ чен нашудаанд.
• Ташаккули шабакаи полимерӣ ва истеҳсоли C-S-H бо таҳлили мустақими микросохтор тасдиқ нашудааст.
• Барои барқароршавии сохтори тиксотропӣ даври болораванда-пастшавандаи буриш ё ченкунии дубора пас аз истироҳат анҷом дода нашудааст.
• Ба ғайр аз ҷорӣшавӣ, шумораи такрорҳо ва хатҳои хатои таҷрибаҳои дигар шарҳ дода нашудаанд.
• Таҳлили дисперсия, қимати p ё аҳамияти омории омилҳо пешниҳод нашудааст.
• Матритсаи пурраи омехтаи 16 гурӯҳи таҷрибавӣ дар матни асосӣ ба таври возеҳ дар ҷадвал оварда нашудааст.
• Муодилаҳои регрессия бо таҷрибаҳои мустақил ё кросс-валидатсия санҷида нашудаанд.
• Муодилаҳо танҳо барои ҳудудҳои дозаҳои омӯхташуда ва таносуби об/моддаи сахт 0,7 таҳия шудаанд.
• Фишори хати қубури миқёси калон, энергияи насос, басташавӣ ва ҷудошавии мавод санҷида нашудаанд.
• Таъсири намак, хлорид, сулфат, ҳарорат ва фишори гидростатикӣ омӯхта нашудааст.
• Шусташавии металлҳо ё дигар ҷузъҳо аз хокистари парвозӣ ба оби баҳр омӯхта нашудааст.
• Экосаммият, хароҷот ва арзёбии давраи ҳаёт анҷом дода нашудаанд.
• Як дорухати оптималии саҳроӣ муайян нашудааст.

Таҳқиқот чиро дастгирӣ мекунад?

Таҳқиқот дастгирӣ мекунад, ки реологияи ҳолати тару тозаи шлами OPC-хокистари парвозии дорои ҳиссаи баланди хокистари парвозӣ метавонад бо HPMC ба таври қавӣ танзим карда шавад. Бо зиёд шудани миқдори HPMC парокандашавии статикӣ зери об кам мешавад, шиддати ҷорӣшавӣ ва коэффисиенти консистенсия зиёд мешаванд ва тунукшавӣ ҳангоми буриш қавитар мегардад. Натиҷаҳо инчунин нишон медиҳанд, ки модели Herschel-Bulkley шламҳои омӯхташударо нисбат ба моделҳои Bingham дақиқтар ифода мекунад.

Таҳқиқот чиро исбот намекунад?

Таҳқиқот исбот намекунад, ки шлами таҳияшуда дар таҳкурсии воқеии турбинаи бодии баҳрӣ шуста шуданро пешгирӣ кардааст, зери мавҷу ҷараён дар ҷой мондааст, ба қаъри баҳр пайвастшавии кофӣ ҳосил кардааст ё мустаҳкамии сохтории дарозмуддат таъмин кардааст. Ҳамчунин наметавон хулоса кард, ки ҳиссаи баланди HPMC беҳтарин роҳи саҳроӣ аст, муодилаҳои регрессия берун аз ҳудудҳои санҷиш эътибор доранд, мавод барои муҳити баҳрӣ бехатар аст ё истифодаи хокистари парвозӣ худкорона ҳалли камкарбонро фароҳам меорад.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Хулосаи тағйирёбандаҳои таҷрибавӣ

Хулосаи усулҳои таҷрибавӣ

Натиҷаҳои асосии миқдорӣ

Таъсири нисбии ҷузъҳо

Санҷишҳое, ки пеш аз татбиқи саҳроӣ заруранд

• Матритсаи пурраи омехта бояд нашр ва таҷрибаҳо дар лабораторияи мустақил такрор карда шаванд.
• Муодилаҳои регрессия бояд дар омехтаҳои нав аз валидатсияи беруна гузаранд.
• Оби воқеии баҳр, сатҳҳои гуногуни шӯрӣ ва ҳарорат истифода шаванд.
• Дар канали мавҷу ҷараён таҷрибаҳои шуста шудан дар атрофи монопайл анҷом дода шаванд.
• Талафоти мавод, диаметри муҳофизат, шуста шудани канор ва суръати критикии ҷараён чен карда шаванд.
• Фишори насос, диаметри қубур, масофаи интиқол ва рафтори басташавӣ муайян карда шаванд.
• Барои барқароршавии сохтор ва тиксотропия даврҳои болораванда-пастшавандаи буриш татбиқ карда шаванд.
• Мустаҳкамии фишории барвақт ва дарозмуддат ва рафтор зери борҳои даврӣ чен карда шавад.
• Таъсири хлорид, сулфат, таршавӣ-хушкшавӣ ва организмҳои баҳрӣ омӯхта шавад.
• Гузариши унсурҳо аз хокистари парвозӣ ба об ва экосаммият арзёбӣ шавад.
• Ҷойгиркунии зериобии миқёси пилотӣ ва мониторинги дарозмуддати саҳроӣ анҷом дода шавад.

Эзоҳи манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот:Rheological regulation of high-volume fly ash slurry for offshore monopile foundations scour protection

Муаллифон ва тартиби онҳо: Yu Wu; Qingsong Zhang; Shaolong Duan; Yuanshu Jiao.

Маълумот дар бораи муаллифони саҳми баробар: Дар таҳқиқот маълумот дар бораи саҳми баробар ё ҳаммуаллифи аввал зикр нашудааст.

Муаллифи масъул: Qingsong Zhang.

Суроғаи почтаи электронии муаллифи масъул: zhangqingsong@sdu.edu.cn

Пайвастагиҳои муассисавӣ:

1. State Key Laboratory for Tunnel Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, Чин.
2. School of Civil Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, Чин.

Мутобиқати муаллиф-муассиса: Ҳамаи чор муаллиф бо ҳар ду пайвастагии муассисавӣ нишон дода шудаанд.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии таҷрибавии preprint, ки ҷорӣшавии шлами тару тоза, рафтори статикӣ ҳангоми парокандашавӣ зери об ва моделсозии реологиро дар бар мегирад.

Соҳаи мавзӯъ: Таҳкурсиҳои бодии баҳрӣ, шуста шудани қаъри баҳр, маводҳои инъексияи зериобӣ, хокистари парвозӣ, шлами сементӣ ва реология.

Ҳолати арзёбии ҳамтоён: Таҳқиқот аз арзёбии ҳамтоён нагузаштааст. Дар ҳар саҳифаи версияи боршуда огоҳии preprint ва арзёбии ҳамтоён мавҷуд аст.

Платформаи нашр: SSRN.

Таъминкунандаи платформа: Elsevier SSRN Preprint Services.

Рақами сабти SSRN: 7194463.

DOI:10.2139/ssrn.7194463

Пайванди расмӣ:Саҳифаи сабти SSRN

Соли нашр: 2026.

Маҷалла: Нашр шудан дар маҷаллаи арзёбишавандаи ҳамтоён тасдиқ нашудааст.

Нашриёти аслии маҷалла: Маҷалла ё нашриёти маҷаллаи арзёбишавандаи ҳамтоёни тасдиқшуда вуҷуд надорад. SSRN платформаи preprint аст ва набояд ҳамчун маҷаллаи арзёбишавандаи ҳамтоён муаррифӣ шавад.

Маблағгузорӣ: Дар матни асосӣ изҳороти алоҳидаи маблағгузорӣ ё сипосгузорӣ мавҷуд нест.

Ихтилофи манфиатҳо: Муаллифон ягон манфиати молиявӣ ё муносибати шахсии маълумро, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, гузориш надодаанд.

Саҳми муаллифон: Изҳороти муфассали саҳми муаллифон ба монанди CRediT пешниҳод нашудааст.

Дастрасӣ ба маълумот ва код: Пайванди анбори кушодаи маълумот, маълумоти хоми реометр, ҷадвали омехта ё коди регрессия пешниҳод нашудааст.

Маҳдудияти гузоришдиҳии таҷрибавӣ: Гарчанде сатҳҳои омилҳо шарҳ дода шудаанд, матритсаи пурраи омехтаи 16 гурӯҳи таҷрибаи ортогоналӣ дар ҷадвали кушода пешниҳод нашудааст. Гуфта шудааст, ки санҷиши ҷорӣшавӣ се маротиба такрор шудааст; шумораи такрорҳо ва номуайяниҳои омории санҷишҳои тирагӣ ва реология шарҳ дода нашудаанд.

Ин шарҳи туркӣ бо баррасии тамоми матни асосии таҳқиқоти боршуда, таркиби маводҳо, тартиби таҷрибаҳо, 12 расм, ҳафт муодила, каҷхатти реологӣ ва натиҷаҳои регрессия омода шудааст. Мазмуни илмӣ танҳо бо таҷрибаҳо ва тафсирҳои пешниҳодшуда дар таҳқиқот маҳдуд шудааст; манбаъҳои беруна танҳо барои санҷиши библиографии унвон, DOI, платформа, муаллиф ва маълумоти муассиса истифода шудаанд.

Натиҷаҳо бояд бо дарназардошти он арзёбӣ шаванд, ки таҷрибаҳо бо хусусиятҳои ҳолати тару тоза маҳдуданд, санҷишҳои воқеии шуста шудан ва саҳроӣ мавҷуд нестанд, фаъолияти маводи сахтшуда чен нашудааст, матритсаи пурраи омехтаи ортогоналӣ пешниҳод нашудааст ва моделҳои регрессия бо маълумоти мустақил тасдиқ нашудаанд.