不同粒径PMMA粉尘爆炸特性研究

采用20L球形爆炸测试装置,对比研究了30μm、800 nm、100 nm的微纳米PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)粉尘的爆炸特性,得出纳米粉尘相比微米粉尘具有爆炸升压速率大、爆炸持续时间短的特性;在密闭容器内,100 nm和800 nm粉尘颗粒的最佳爆炸浓度为250 g/m~3,最大爆炸压力P_(max)分别0.821 MPa和0.865 MPa,爆炸指数K_(st)分别为27.3 MPa·m/s和25.8 MPa·m/s;30μm粉尘颗粒最佳爆炸浓度为750 g/m~3,最大爆炸压力0.708 MPa,爆炸指数K_(st)为10 MPa·m/s~1,总体上纳米粉尘的爆炸危害远大于微米粉尘,但由于粒径减小团聚效果增大,100 nm粉尘只在低浓度下(250 g/m~3)的爆炸威力高于800 nm粒径,当浓度增大,团聚严重,其爆炸威力却低于800 nm粒径,所以对有机纳米粉尘并非粒径越小,爆炸威力越大,而更应关注纳米粉尘在低浓度下的爆炸危害,研究结论可为加工、储存有机纳米材料的安全防护与安全设计提供指导。     

武清地区冬季一次重污染过程垂直分布特征

为研究京津冀地区重污染过程大气污染物的垂直分布特征,于2016年12月13日重污染前（11:49-12:18）和12月18日重污染期间（11:00-11:16）在北京市、天津市、河北省交界处的武清地区利用系留气球开展1 000 m以下的大气观测,探究污染物的垂直分布特征及对流边界层、覆盖逆温层和混合层等要素对重污染形成的影响.结果表明:①在重污染前,大气层结不稳定,ρ（PM_2.5）、ρ（NO_x）与ρ（O₃）随高度变化不明显,存在明显的垂直对流运动,有利于大气污染物的扩散;PM_2.5/PM₁₀[ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）]在800 m以下为0.60~0.80,在800~1 000 m以上大于0.90.②重污染期间,近地面大气层分为对流边界层（距地面0~150 m）、覆盖逆温层（150~370 m）、混合层（370~500 m）和自由大气（500 m以上）4个层次.③NO_x主要在对流边界层内聚积;高空O₃在向近地面扩散时受强混合层阻挡,在混合层出现一个小峰值;PM_2.5不仅在近地面聚积,而且在覆盖逆温层内聚积,ρ（PM_2.5）在覆盖逆温层内呈双峰（峰值分别出现在150和370 m）分布,其粒径集中在0.5~1.0 μm,属于积聚态气溶胶.研究显示,在不利扩散条件下,汽车排放、村镇居民供暖排放的污染物聚积及二次颗粒物的生成是重污染形成的重要因素.      

高速铁路发展对隧道衬砌形式的影响

选取不同的隧道衬砌形式,可促使高速列车通过时产生的压力波迅速衰减,进而有效缓解高速列车通过隧道产生的空气动力学效应。从分析高速铁路隧道中的空气动力学问题及其影响因素入手,综述现有减缓措施及其弊端,提出从衬砌形式方面消减隧道中压力波的可行性;最后,对高铁隧道衬砌形式的发展方向做出合理设想,对未来高铁隧道衬砌形式的选取具有参考价值。     

小导管预支护作用机理与效果分析

小导管预支护是隧道施工中常用的一种超前支护技术。对小导管预支护加固机理和作用效应进行分析,通过建立预支护系统的串、并联模型,明确了小导管预支护各单元间的相互关系,采用FLAC三维数值模拟方法对小导管预支护效果进行分析,通过比较不同工况对拱顶竖向位移的影响,表明小导管注浆预支护在控制拱顶沉降、维持围岩稳定上发挥了重要作用。     

机器学习耦合受体模型揭示驱动因素对PM2.5的影响

PM_2.5主要受排放源、大气化学、气象条件等驱动因素的非线性影响,了解驱动因素对PM_2.5浓度的影响十分重要. 本研究基于南开大学大气环境综合观测超级站的逐时在线观测数据,耦合机器学习方法和受体模型,揭示了驱动因素的重要性以及对PM_2.5浓度的影响. 结果表明:① 2018年11月—2020年10月观测地点的PM_2.5浓度范围为3.21~291.80 μg/m3,采暖季PM_2.5浓度和化学组分均高于非采暖季. ②使用受体模型解析PM_2.5的来源及其贡献,发现观测期间二次源的贡献率(44.7%)最高,其他依次为燃煤源(23.6%)、机动车排放源(11.0%)、扬尘源(9.9%)、生物质燃烧源(7.2%),工业源的贡献率(3.6%)最小. ③利用随机森林-SHAP模型量化排放源、大气氧化能力、气象条件等驱动因素对PM_2.5浓度的影响,发现观测期间排放源对PM_2.5浓度的影响程度为54.3%,高于其他驱动因素;气象条件对PM_2.5浓度的影响程度次之,为32.4%;大气氧化能力对PM_2.5浓度的影响程度相对较低,为13.3%. 在采暖季和非采暖季,各驱动因素对PM_2.5浓度的重要性在排序上没有变化,然而驱动因素对PM_2.5浓度的影响程度有所不同. 采暖季排放源对PM_2.5浓度的影响程度高于非采暖季,采暖季大气压对PM_2.5浓度的影响程度低于非采暖季. 研究显示,排放源对PM_2.5的影响相对较大,气象条件和大气氧化能力对PM_2.5浓度的影响也不容忽视.      

石灰石矿废弃物的综合利用途径及效益

石灰石是水泥的主要原料。许多石灰石矿由于杂质含量高、品位低而不能充分利用,所含石渣被全部排弃,既占用土地,又浪费资源。本文提出了一条石灰石矿废弃物资源化的途径:把石灰石中的高镁石拌入水泥生料中,山皮土、夹层土代替粘土作水泥生产原料。这样做可实现石灰石、石渣的全部利用。     

基于模糊聚类的PM_(2.5)拟合组分选择模型的研究

提出了一种新的PM2.5源成分谱拟合组分选择模型,在充分考虑拟合过程的物理意义的基础上,采用聚类正确率作为组分选择的依据.实验验证,该模型能够准确获取较好的拟合主组分,相比与经验选或者手动盲选所得拟合结果,我们提出的模型将成功拟合(误差范围在0~0.05之间)的比例由40%提升到83%.     

新疆维吾尔自治区石化企业典型工艺无组织VOCs排放特征及光化学反应活性

为探究新疆维吾尔自治区石化企业典型工艺〔LCZZ（蜡催装置工艺）、XHS（循环水工艺）、DFT（大芳烃工艺）、SX（三循工艺）、180万t（180万t加氢工艺）、200万t（200万t加氢工艺）〕无组织VOCs（挥发性有机物）的排放特征及光化学反应活性,采用气袋法进行样品采集,用GC-MS（气相色谱-质谱仪）定量分析其主要成分,并利用LOH法（·OH反应速率法）和MIR法（最大增量反应活性法）估算VOCs组分的臭氧生成潜势.结果表明:该石化企业中,各典型工艺无组织排放的ρ（TVOCs）（VOCs化合物质量浓度之和）较高,范围为87.2~185 μg/m3,其中LCZZ排放最高,180万t排放最低;各工艺检测到的VOCs成分构成整体上相似,均以烷烃和卤代烃为主,w（烷烃）和w（卤代烃）范围分别为41.7%~67.3%和24.3%~50.1%;不同工艺的无组织VOCs特征组分各有不同,但均为ρ（氟利昂113）最高,w（氟利昂113）范围为22.3%~45.8%.不同工艺无组织废气中臭氧生成贡献率较大的物种均为烯炔烃和烷烃;LCZZ、XHS、SX及180万t中的丙烯、DFT中的正丁烷和200万t中的2,3-二甲基丁烷是各工艺排放VOCs中臭氧生成贡献率最大的组分,同时也是对光化学污染贡献最为突出的污染物质.研究显示,该石化企业无组织VOCs的污染较为严重,具有明显的工艺差异性,VOCs组分较复杂,应采取分工艺、生产全过程控制的污染防治对策.      

疏松砂岩油气藏出砂风险及机理离散元分析*

为了进一步了解疏松砂岩储层开发过程中的出砂机理，基于PFC3D平台构建离散元模型用于分析疏松砂岩储层出砂风险，探究生产压差等因素对地层出砂的影响。结果表明:较高生产压差下地层流体流速较快，流体对砂粒的拖曳力较大，出砂较严重，生产压差为4.5 MPa时出砂量比3.0，1.5 MPa分别高34.86%和75.45%；地层流体黏度的升高会降低其对砂粒的拖曳，一定程度上减弱出砂程度，流体黏度在1 000 mPa·s时出砂量比100，10 mPa·s下分别低42.50%和54.27%；较大地应力差异条件下砂粒间相互作用较强，砂粒更易脱离岩石骨架而出砂，地应力差异系数为1.75时出砂量是1.25时的2.51倍；另外，内聚力较低的储层砂粒间黏聚力较低，相同生产条件下更易出砂。研究结果可用于预测疏松砂岩储层出砂及定制防砂方案。     

大变形隧道长短锚杆支护机理及设计应用

以常用锚杆支护理论为依托,根据锚杆的受力特点,分析了大变形隧道长短锚杆各自的支护机理,提出了其参数的设计方法,并通过算例计算和数值模拟验证的方式对其合理性进行了验证.结果表明,大变形隧道长短锚杆组合支护中,短锚杆加固浅部围岩形成承载拱结构,长锚杆将浅部承载拱结构稳定到深部围岩,两者联合支护有效地控制了隧道的大变形,支护方式有救,参数设计方法合理,保证了隧道的支护效果,对隧道支护设计具有重要的工程参考意义.