To investigate the dynamic response characteristics of deep-water bridge pier foundations under the coupled action of wave and current,this study employed a battle spectrum to simulate the nonlinear effects of waves.MATLAB software programming was utilized to solve the time-history curve of wave-current forces.Based on the ANSYS software,a three-dimensional finite element model of the 3#pier structure of the Taihe Ganjiang Bridge was established,accurately simulating the response pattern of deep-water pile group under the coupled action of wave and current.Through transient dynamic analysis,the main conclusions provide guidance for the design and operation maintenance of deep-water bridge pier foundations.The main conclusions are as follows:the displacement at the top of the pier foundation shows a cumulative trend,and the displacement,stress,and strain at the pier body,pier bottom,and pile top exhibit nonlinear fluctuations.The deformation in the direction across the bridge is greatest at the top of the pier and gradually decreases downwards,with the minimum value at the pile top.The maximum values of stress and strain on the pier body are located at the still water level and the intersection of the pier bottom and the cap,respectively,with the minimum values at the top of the pier and the pile top.The result can provide theoretical guidance for the design and operation of deep-water bridge piers.
Highway in mountainous areas is vulnerable to landslide disasters,which may lead to the damage of subgrade.It is necessary to comprehensively evaluate the prevention and control effect of the treatment project when the subgrade is reconstructed after landslide damage.A reconstruction project of G326 highway damaged by a landslide in Guizhou Province was taken as an example.The landslide deformation and failure process in-duced by heavy rainfall was simulated.The prevention and control effect of different treatment schemes was an-alyzed and evaluated,such as the different prevented schemes of slope cutting,anti-slide pile and pile with pre-stress anchor cable.The results show that the deformation gradually expanded from the front of the landslide near G326 highway,to the head of the landslide with the increase of rainfall,and the plastic state occurred in the whole landslide body on July 8.After the combined treatment of slope cutting and anti-slide pile with pre-stress anchor cable,the maximum displacement of the landslide main area is 3.1 mm,and the maximum is 1.7 mm in the head of the landslide.The structure of anti-slide pile with prestress anchor cable optimizes the stress state of the landslide and makes the deformation of the whole landslide in a controllable and acceptable range,which ensures the safety of highway subgrade reconstruction.This research has some reference value for the highway reconstruction after a landslide.
煤矿覆岩离层突水危险性预测评价是制定科学防治水方案的基础和依据.为提高特厚煤层开采覆岩高位离层水害防控的精准性,首先根据离层与开采煤层之间距离及其与导水裂隙带范围的空间关系,判断出特厚煤层开采形成的高位离层位于导水裂隙带顶部附近,并分析了高位离层水涌突的3个基本条件,即相对封闭的可积水离层空间、离层补给水源和下渗的导水裂隙通道;然后在底板突水危险系数法的基础之上,提出了离层突水危险系数的概念,建立了高位离层水涌突危险性评价方法和危险性分级标准;最后采用该评价方法对郭家河煤矿1305工作面顶板离层突水危险性进行了评价,并根据郭家河煤矿和崔木煤矿其他工作面顶板离层突水危险性评价结果对该方法进行了验证.结果表明:郭家河煤矿1305工作面顶板离层突水危险性等级为安全,即不会发生离层突水;郭家河煤矿和崔木煤矿其他工作面顶板离层突水危险性评价结果与实际突水情况基本一致,验证了该评价方法的有效性.该研究成果可为黄陇煤田特厚煤层开采顶板离层水害的精准防控提供理论依据.
非开挖内衬技术广泛应用于城市地下管网的修复,对于保护城市环境和保障地下管网结构安全具有重要意义.然而原有管道的椭圆变形缺陷会降低新建内衬管的结构稳定性.将几种不同的椭圆变形管道内衬临界屈曲压力计算数学模型进行了对比,分析了现有规范中计算方法的不足,并基于最小势能原理和非线性理论,通过椭圆局部曲率方程推导出内衬的结构势能,建立起原有管道椭圆变形后柔性内衬管在外部静水压力作用下屈曲压力计算的数学模型;通过理论模型计算结果与有限元数值模拟结果进行对比,发现两者计算得到的内衬临界屈曲压力的计算误差基本上在10％以内;分析了不同椭圆度和内衬尺寸比(DR)值对内衬临界屈曲压力的影响规律,并通过与其他计算模型进行对比,验证了本文提出的计算模型在不同DR值内衬设计时的优势.
In order to solve the problem of insufficient water supply in Langqi Island of Fuzhou City, the Langqi branch（Mawei District） water supply pipeline of Tangban water diversion project is constructed across the Minjiang River channel.The inner diameter of the pipe is 1 200 mm, the length is 1 934 m, and the pipe material is Q345B steel pipe.In order to reduce the damage to existing ground facilities and ensure that the main navigation route of Minjiang River is unblocked, the horizontal directional drilling crossing construction method is adopted.The crossing stratum of this project is the soft and hard alternating stratum of rock and muddy clay.The first domestic 2 000 t level electric drive horizontal directional drilling machine independently developed is adopted, the new KY-100 horizontal directional drilling magnetic target guidance and positioning system is applied, and the internationally advanced dual drilling machine docking process is adopted to ensure the smooth implementation of the project.At the same time, in order to overcome the engineering difficulty related to complex crossing strata, difficulty in laying artificial magnetic field, long crossing distance, and tendency to ooze at the soil entry and exit points, technical means such as double casing, wall hook fishing, and casing cleaning and drilling tool unclamping are adopted to deal with the accidents in the hole such as bending and fracture of the drill pipe, which improvs the construction efficiency and reduces the impact of directional drilling on ground facilities and the environment.The relevant technical experience in this paper can provide data and technical support for the safe construction of similar projects in the future.
煤矿综掘面传统的通风系统智能化程度低,风筒出风口风流状态无法根据实际通风需求来进行连续动态调控,易造成巷道内瓦斯和粉尘聚集严重,影响掘进面安全高效开采,危害工作人员的身体健康.为提高掘进工作面通风智能化、精细化管理水平,以陕西神木柠条塔矿S1202综掘面为研究对象,利用数值模拟试验数据作为训练样本数据,建立了基于Adam(适应性矩估计)算法优化BP(反向传播)神经网络的煤矿综掘面风流智能调控模型;由实时监测数据驱动该模型输出调控方案,通过自主研制的出风口风流智能调控装置对风流进行连续动态精准调控;在物理实验平台和井下分别进行了模型调控效果测试,其中在物理实验平台以一个截割循环为单位,验证了模型连续调控的效果,在井下验证了单方案的降尘效果.结果表明,模型能够根据粉尘和瓦斯浓度实时监测数据实现风流智能调控,有效优化风场分布,降低瓦斯和粉尘浓度.
为了研究变电站中可能出现的标准火灾、电力火灾和碳氢火灾三种火灾模式对无防火保护钢构件的影响,首先使用自制的耐火实验炉对三种火灾升温模式下不同厚度钢板达到临界温度的时间进行了实验分析;然后采用ABAQUS软件对实验结果进行了模拟复现,并对不同升温模式下钢构件达到临界温度的时间与钢构件荷载比的关系进行了数值模拟.结果表明:标准火灾升温模式下钢构件达到临界温度的时间为16～23 min,电力火灾、碳氢火灾升温模式下钢构件达到临界温度的时间为2～6 min,电力火灾和碳氢火灾升温模式下钢构件达到临界温度的时间相对标准火灾升温模式有急剧缩短,平均缩短幅度超60％,最大幅度达86.3％;数值模拟结果显示电力火灾、碳氢火灾升温模式下钢构件荷载比大于0.70时其达到临界温度的时间均低于6 min,钢结构稳定性失效的危险性较大,且钢构件的荷载比越大其到达临界温度的时间越短,两者之间具有较强的线性关系.该研究结果对多种火灾升温模式下钢构件的防火保护设计具有一定的参考价值.
酸雨入渗显著改变了某些地区的地下水水质,但关于地下水化学组分对酸雨响应过程的研究少有报道.以山西云冈石窟景区为研究区,通过对比酸雨、河水和地下水20年时间尺度的水化学组分变化,揭示了酸雨如何控制不同类型地下水的水化学演化过程.结果表明:2003年以来云冈石窟山体的饱和带地下水中SO42-浓度未发生明显变化,其较高浓度的SO42-来源为地下水区域尺度水循环过程中的水-岩反应;2003年和2012年二窟泉水中SO42-浓度较低,但近几年其SO42-浓度大幅度上升,分析成因为历史上的酸雨于近几年到达二窟泉,酸雨与砂岩的水-岩作用也引起了二窟泉水中其他阳离子浓度的明显上升;2003年以来石窟顶部上层滞水水质无明显变化,指示了历史上的酸雨至今尚未通过非饱和带下渗至上层滞水对应层位,证明石窟顶部粉土层具有良好的阻水作用.通过研究二窟泉水和石窟山体上层滞水对酸雨的响应关系,加深了对云冈石窟山体不同部位地下水来源的认识,对云冈石窟水害治理具有重要意义.
引入低位排烟口概念,构建以隧道排烟效率η、隧道拱顶温度T、隧道清晰高度处烟气温度Tz和隧道清晰高度处能见度Vz4个评价指标组成的隧道火灾烟气控制效果评价模型,并采用FDS数值模拟软件探究低位排烟口在隧道火灾中的排烟有效性及工程设计参数.结果表明:低位排烟口下缘距地面高度越低隧道排烟效率越低,低位排烟口下缘距地面高度为1.5 m及以上时符合隧道内部排烟要求;通过增大排烟口间距或增大排烟口面积均有利于提高低位排烟口总排烟效率;确定符合隧道火灾控制评价指标的低位排烟口下缘距地面高度为1.5 m,排烟口间距为60 m,排烟口尺寸宜取4 m×0.8 m(排烟口面积S≥3.2 m2).
以综采工作面采空区为研究对象,基于渗流理论及连续性方程,运用三维数值模拟的方法,以Y型通风为例,采用上隅角埋管、预埋立管和高位定向钻孔协同抽采,研究抽采前后采空区在走向、倾向和竖直方向上瓦斯流场分布规律,并通过对比文献中的试验数据来验证数值模拟结果的可靠性.结果表明:抽采前,Y型通风下在综采工作面采空区走向上,距离工作面越远深部瓦斯浓度越高,瓦斯最高体积分数为98.6％,综采工作面采空区倾向上瓦斯浓度较小,瓦斯浓度在1.0％以下;抽采后,综采工作面采空区瓦斯最高体积分数由98.6％降低至4.6％,且采空区3/4区域瓦斯体积分数不足3.0％,综采工作面与上隅角区域瓦斯体积分数也均降低至1.0％以下,未产生上隅角区域瓦斯浓度超限现象,瓦斯浓度大幅度下降.该研究对丰富采空区瓦斯渗流理论、提高瓦斯抽采量、解决上隅角区域瓦斯浓度超限问题、保证矿井安全生产等方面具有一定的理论和现实意义.
在地下洞库工程建设中,低渗岩体内发育的节理密集带、断层等空隙中通常形成优先流,从而对洞库涌水量与储品水封安全性造成严重影响,因此裂隙介质优先流的识别、工程风险评估以及防渗控制研究具有重要意义.以HN地下水封石油洞库为例,使用FEFLOW地下水模拟工具的非结构化剖分技术对优先流潜在通道进行了精细的几何刻画,建立了工程场区尺度的地下水水流模型,并对施工期中优先流防渗处置不同工况下洞库涌水量与储品水封安全性进行了模拟分析.结果表明:优先流是影响洞库围岩中地下水的流场形态以及洞库涌水量的重要因素,断层、节理密集带等不连续面是主洞室涌水主要的充水途径,优先流形成的涌水量占据主洞室总涌水量的60％以上.在地下工程施工期间做好优先流通道的防渗处理是必不可少的工作.
为分析火场条件下常用电缆的产烟特征及烟气毒性,采用NBS烟密度试验箱和傅里叶红外分析仪联用装置开展了模拟火场条件下常用电缆的热解燃烧试验研究,对不同外加热辐射强度作用下不同类型和规格电缆的质量损失速率、烟气比光密度、烟气产物及烟气毒性进行了分析.结果表明:高外加热辐射强度作用下,电缆燃烧的产烟量明显增大,其质量损失速率随外加热辐射强度的增加呈线性增加;火场条件下,ZR-YJV电缆具有更大的火灾危害性,主要表现在其具有较大的烟气比光密度和较高的CO、CO2气体生成速率等方面;规格较小的电缆产烟速率更快,但差异性不显著;电缆燃烧还会产生SO2、NO2等强烈刺激性气体,其浓度均小于CO、CO2气体,但仍然超过其职业接触限值,可能会对人体造成伤害.
地下水是宝贵的水资源,又是重要的生态环境因子,我国因地下水水源地开发与保护不当引发了一系列的生态环境地质问题.从保护地下水水源地生态安全的角度出发,介绍了科学划分地下水水源地保护区及评价地下水可开采量的方法,总结了地下水水源地潜在污染源识别及原位修复技术的研究进展.提出了应基于生态水位合理评价地下水可开采量,充分考虑生态脆弱性并建立地下水水源地生态脆弱保护区;应加强地下水水源地生态安全的预防性和保护性工作,识别地下水的潜在污染源,完善污染物的生态风险评价和地下水水质的监测预警机制,建设地下水水源地生态保护工程;应使用生态环境友好型地下水污染修复技术,防止修复过程对地下水造成次生污染.该研究为保障我国地下水水源地的供水安全和生态安全提供了基础和借鉴.
涉核地下硐室群核事故产生的钚气溶胶威胁核设施的长期运营安全,现有关于封闭空间内的钚气溶胶扩散行为研究主要涉及简单硐室,而未涉及复杂地下硐室群,复杂地下硐室群核事故钚气溶胶扩散行为尚未得到充分揭示.首先对核事故钚气溶胶源项进行分析,讨论了钚气溶胶颗粒产生的方式和粒径分布特征,给出了硐室内钚气溶胶初始浓度的估算方法;然后通过分析钚气溶胶颗粒的空气动力学行为,给出了适合于描述钚气溶胶颗粒在硐室内传输的本构模型,建立了地下硐室群内钚气溶胶扩散行为模拟方法;最后以某复杂地下硐室群为例,采用Ventsim软件对两种释放场景(缓慢释放和剧烈释放)、不同释放位置条件下钚气溶胶的扩散行为进行了数值模拟,并对硐室群核事故应对措施展开了讨论.结果表明:钚气溶胶在硐室群内的扩散行为主要受核泄漏方式、核泄漏位置、钚气溶胶颗粒粒径以及通风系统的影响,通过合理规划硐室群布局、通风风路、防核泄漏措施等,可有效降低核污染扩散的风险.该研究结果对于地下硐室群核安全设计、核应急处理与核扩散风险管控等措施的制定具有一定的参考价值.
国家"双碳"战略目标急需"碳监测"专业技术人才,高校《环境监测》课程正是培养此类人才的核心课程之一,因此该课程顺应时代发展、变革创新的需求迫在眉睫.论述了高校在现行《环境监测》课程中融入"碳监测"内容的必要性和紧迫性,提出了碳监测的教学目标、教学要求,从理论和实践两个方面对碳监测的主要教学内容进行了探讨,并在此基础上,结合目前大多数高校使用的《环境监测》教材,设想了需要融入的具体碳监测教学内容及其安排,提出了利用课程设计、实验、参观及专家讲座和实习等多种方式丰富实践教学内容的建议,以期为高校环境监测课程根据时代发展不断丰富和拓展教学内容提供启示.
煤矿瓦斯浓度精准预测及提早预警对于预防瓦斯灾害发生至关重要.为充分利用井下多传感器监测信息提升矿井瓦斯浓度预测及预警模型的性能,提出一种基于主成分分析(PCA)、门控循环单元(GRU)神经网络和支持向量机(SVM)组合的多参量瓦斯浓度预测及预警模型.针对监测数据的时序性、动态性和非线性强等特性问题,采用邻近均值法、小波降噪和归一化法对数据进行处理,利用PCA对数据降维以简化GRU模型拓扑结构,提高瓦斯浓度预测精度,通过构建基于SVM的矿井瓦斯浓度预警模型实现对矿井安全状态的实时动态监测.选取安徽某煤矿171105工作面的实测数据对PCA-GRU-SVM模型预测结果与性能进行验证.仿真结果表明:相对于PCA-LSTM、PCA-RF和PCA-BP模型,本文构建的预测模型的平均绝对误差(MAE)分别减少了 18.45％、56.36％和87.3％,均方根误差(RMSE)分别减少了 5.17％、9.04％和67.52％,预警模型的预测准确率为94.1％,说明该模型具有较高的拟合度和预测精度.该研究结果可为实现瓦斯灾害的预测及超前预警提供参考,对矿业安全生产具有重要意义.
环境污染第三方治理是我国生态文明体制改革的重要改革事项,在电镀企业推行环境污染第三方治理对于当前持续深入打好污染防治攻坚战具有重要意义.以广东省深圳市具有代表性的20家电镀企业废水处理设施作为评价对象,运用New Cost DEA(新成本数据包络分析)模型对电镀企业废水处理设施运营成本效率进行了评价.结果表明:电镀企业废水处理设施运营的成本效率处于中等偏下水平,主要受到配置效率的影响;采用第三方治理委托治理和委托运维模式的电镀企业废水处理设施运营的成本效率均优于采用传统治理模式的电镀企业,其中采用第三方治理委托治理模式的成本效率优于委托运维模式;成本效率进一步分解结果表明,电镀企业具体要从技术效率、投入要素价格因素和配置效率三方面来提升废水处理设施运营成本效率.该研究成果可以为包含电镀企业在内的企业推行环境污染第三方治理提供依据.
植物是人体从土壤中摄入硒的重要媒介,而茶树是富集硒能力较强的植物,能将土壤中的硒富集储存在茶树植株内,因此研究茶树对土壤中硒的吸收富集机制对人类健康具有重大意义.采集贵州省遵义市正安县两处茶园(茶园1、茶园2)的25份土壤样品和15株茶树样品,测定了土壤中总硒含量和茶树各部位硒含量,并对连续浸提法提取的土壤中各形态硒含量进行了检测,比较了两处茶园土壤的pH值和养分含量,分析了两处茶园生产富硒茶叶的潜力.结果表明:遵义市两处茶园土壤均为酸性土壤,pH值范围为3.7～5.5,适宜茶树种植;两处茶园均有土壤样品达到富硒土壤标准(硒含量＞0.4 mg/kg);土壤中的硒以残渣态为主(百分比含量超75％),其生物利用度低;天然条件下硒主要富集在茶树的老叶中,根部基本无硒的积累;茶园1有55.6％的嫩叶样品硒含量(0.2～4.0 mg/kg)处于富硒茶叶标准,可认定为富硒茶叶,说明茶园1具有良好的生产富硒茶叶的潜力;茶园2 土壤pH值更适宜、总硒含量更高,但因无人管理而无富硒茶叶产出,建议后续对茶园2进行合理开发利用.
管道是含水层中十分常见的水文地质结构,目前关于含水层中地下水管道流模拟常用的模型有等效渗透系数模型、多节点井流(MNW)模型和管道流(CFP)模型,其中MNW模型和CFP模型被耦合到地下水数值模拟软件MODFLOW中.MNW模型使用有限差分网格渗透系数对管道流进行计算,在数值模拟过程中假设包含管道的含水层网格渗透系数为孔隙介质渗透系数,但其并不能反映管道-含水层网格系统的高渗透性.基于等效渗透系数法对MNW模型进行修正,为了检验修正后MNW模型的模拟效果,以二维砂槽试验数据为例,分别采用CFP模型、原始MNW模型和修正MNW模型对管道周围含水层地下水流场进行了数值模拟,并将模拟流场与实测流场进行了对比分析.结果表明:修正MNW模型与原始MNW模型相比其模拟误差降低了 76.14％,且其模拟误差小于CFP模型,说明修正后的MNW模型提升了多节点井流模型对含水层中管道流的模拟效果,更好地体现了现实中管道与含水层的双重介质性,对更加高效而准确地进行含水层中地下水管道流数值模拟具有实际意义.
有效的有毒气体泄漏扩散抑制方法可以减少液氯槽罐车道路运输事故泄漏后对周围人员生命健康的威胁.运用理论分析与数值模拟相结合的方法,建立了水喷雾抑制氯气泄漏扩散控制模型;采用Fluent软件对水喷雾抑制氯气泄漏扩散行为进行了数值模拟,分析了基于离散相模型(DPM)的不同喷射源类型、位置、数量等关键参数对氯气泄漏扩散抑制效果的影响.结果表明:不同喷射源类型水雾均能对氯气泄漏扩散起到抑制作用,但作用方式不同;在坡道路面设置水雾喷射源对坡道路面的氯气云团扩散具有更好的抑制效果,且随着与罐体距离的缩短,其抑制效果更佳;在坡道路面与平面路面的交界处或附近设置水雾喷射源,对平面路段后方的氯气云团扩散具有较好的抑制效果;随着水雾喷射源数量的增加,水雾对氯气泄漏扩散的抑制作用增强.该研究成果可为液氯道路运输过程中的氯气泄漏扩散应急处置提供理论依据.
