生活污泥灰水化活性激发试验研究

为实现生活污泥灰的大规模资源化利用,研究了机械粉磨、微波辐照和外加剂对污泥灰活性的影响,采用激光粒度分析、X射线衍射、热重分析及扫描电镜等仪器对生活污泥灰及水泥复合试样进行表征.结果表明:与未处理的污泥灰相比,机械粉磨后的污泥灰体积密度峰值对应的颗粒粒径减小,比表面积增大,水化活性得以提高.微波辐照促使生活污泥灰发生熔融反应,生成以矽钙石(rankinite)和铝酸一钙为主的活性矿物,且污泥灰的水化性能大幅增长.复掺外加剂对生活污泥灰的激发效果优于单掺,当NaCl掺入质量分数为1.5％,三乙醇胺(TEA)掺入质量分数为0.03％时,污泥灰-水泥试样3 d抗压强度最大,相比空白样提高110％.复合外加剂的掺入促使更多生活污泥灰及水泥颗粒参与水化反应,并生成水化氯铝酸钙晶体包裹于层状的水化硅(铝)酸钙凝胶中,形成密实的微观结构,以提高污泥灰-水泥试样的早期抗压强度.     

胡敏酸对水泥土强度的影响及机理

针对实际工程中胡敏酸造成水泥土搅拌桩强度降低的问题,利用室内试验研究不同胡敏酸掺入量、不同水泥掺入比制备的水泥土试样以及在不同养护龄期下水泥强度的变化规律,基于扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)的检测结果,分析胡敏酸对水泥土试样强度的影响机理.结果表明,1)水泥土试样的无侧限抗压强度随着胡敏酸质量分数的增大而减小,其峰值应力处的应变也随着胡敏酸质量分数的增大而降低;水泥土试样的无侧限抗压强度随着养护龄期的增大而增大;水泥土试样的无侧限抗压强度随着水泥质量分数的增加而增大,但随着胡敏酸质量分数的增大,低水泥质量分数的无侧限抗压强度增幅较小.2)通过对扫描电镜观察和能谱结果的分析,添加胡敏酸制备的水泥土试样,微观结构变松散,土颗粒周围的胶结物质减少;水泥质量分数较低时孔隙较多且较大,孔隙随着水泥掺入比的增大而减少,水泥结构变得更为密实;水泥土试样中水泥的水化产物即水化硅酸钙(C-S-H)与水化铝酸钙(C-A-H)随着胡敏酸质量分数的增大而减少,其微观结构中水泥的水化产物减少,能谱分析中水泥土的Ca质量分数减小,其宏观上表现为水泥土无侧限抗压强度降低.     

钢渣在复合胶凝材料水化过程中的作用机理研究

在相同掺加比例、相同水胶比条件下,通过测试胶砂试块力学性能、浆体Zeta电位、水化反应热及硬化浆体微观分析,对比研究了具有相同细度的钢渣粉与惰性掺合料石英粉对于复合胶凝材料水化硬化过程与技术性能的影响.试验结果表明,钢渣在复合胶凝材料中积极地参与水化反应过程,水化反应迅速,水化产物均匀交错,凝胶结构致密,形成的水泥石力学性能好.     

城市污水处理厂污泥固化处理技术研究

以水泥、粉煤灰和煤渣为固化剂对城市污水处理厂的污泥进行固化处理.通过抗压强度和重金属浸出毒性来评价污泥固化块的力学性质和安全性能;采用XRD和SEM分析污泥固化块的组成和微观结构.结果表明,水泥、粉煤灰、煤渣对污泥固化块的抗压强度具有有利影响.当水泥掺量为0.07 kg/kg,粉煤灰掺量为0.02 kg/kg,煤渣掺量为0.06 kg/kg,即m(污泥):m(水泥):m(粉煤灰):m(煤渣)＝1:0.07:0.02:0.06时,养护7 d的污泥固化块抗压强度约为1.8 MPa.该配方的污泥固化块对重金属具有较好的固定效果,浸出液中重金属质量浓度满足国家标准.污泥的含水率对污泥固化效果具有不利影响.     

高流态封孔注浆材料力学性能及水化机制

为提高深部矿井煤层气抽采效率,针对目前常见的封孔注浆材料存在的高分子封孔材料价格昂贵易燃、普通水泥材料渗透性差、粉煤灰等膏体材料强度不足等问题,采用超细水泥为基料研发一种高流态封孔注浆材料。通过对高流态封孔注浆材料开展力学性能试验研究、结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等一系列试验的结果,揭示新型高流态封孔注浆材料水化机制。结果表明：高流态封孔注浆材料在水化初期就生成大量的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)晶体;随着水化反应的持续,水化产物的凝胶粒子充填材料中的孔隙。与普通水泥封孔注浆材料相比,材料的水化反应更迅速、更充分、整体结构致密,比普通水泥封孔注浆材料抗压强度提高3.68%,更有利于保持瓦斯抽采钻孔的稳定性,提高瓦斯抽采效率。     

机械力活化制备电解锰渣基复合充填材料的性能及其机理研究

以电解锰渣为基体,外加粉煤灰、氢氧化钙及硅酸盐水泥制备电解锰渣基复合充填材料（CFM）,研究了原料机械力球磨前后CFM性能的变化。机械力球磨可显著降低混合原料粒径（D90降低50.92%）、增加原料间的接触面积,提升原料反应活性,使水化反应的需水量增加、反应速度加快,并促进基体中生成更多水化产物,进而提升CFM的性能。原料经球磨后制备的CFM-B2（电解锰渣掺量55%）的流动性、凝结时间、泌水率、线性收缩和抗压强度均满足充填材料使用要求,且其重金属、氨氮浸出浓度满足标准（GB 5085.3—2007和GB 31573—2015）要求。     

磷石膏基保温砂浆的制备与性能研究

为了实现磷石膏的高附加值资源化利用,研究了CaO掺量、细度与砂浆性能之间的关系,利用预处理后的磷石膏,对磷石膏基保温砂浆进行配合比设计,分析胶凝材料组成、轻质骨料掺量、外加剂种类等因素对磷石膏基保温砂浆性能的影响规律,制备磷石膏基保温砂浆,并测试其性能.结果表明:通过在磷石膏中加入CaO及粉磨处理,可以提升磷石膏砂浆的强度,减少礴石膏中可溶性磷、氟对磷石膏砂浆的不良影响;磷石膏基保温砂浆的强度主要来源于磷石膏的硬化和水泥的水化;制备的磷石膏基保温砂浆的抗折强度达到2.1 MPa,抗压强度达到6.5 MPa,导热系数达到0.073 W/(m· K),满足保温砂浆的使用要求.     

粉煤灰-煤矸石基胶结充填材料制备与性能研究

为了解决我国煤矿采空区地表沉陷以及"三下"压煤资源浪费的问题,提出以粉煤灰-水泥熟料-脱硫石膏复合胶凝材料为胶结材,原状粉煤灰为细骨料,破碎后的煤矸石为粗骨料制备新型煤矿开采胶结充填材料。依据正交试验结果和各因素影响规律趋势图,确定充填材料的优化配合比。研究结果表明,适当增大水泥熟料掺量可缩短材料初凝时间,减小水胶比能使材料强度显著提高,而材料坍落度可通过选取适宜的浆体中的固体质量分数和灰矸比来有效调节,当胶凝材料中水泥含量为15%,脱硫石膏含量为8%,水胶比为2,灰矸比为2∶3,浆体中的固体质量分数为70%时,充填材料性能可达到最佳。通过试验优选材料各项参数,工业废弃物可以用来制备高质量的胶结充填材料。     

全尾砂胶结充填体强度影响因素响应面法研究

为研究充填体各影响因素对不同养护龄期充填体抗压强度的综合作用,提高矿山充填质量,在对尾砂、胶凝C料等充填材料物化性能分析的基础上,设计、开展正交试验,建立不同养护龄期响应面模型,深入分析各影响因素间的交互作用。结果表明:在所建立的响应面模型检验中,F值大于33.34,P值小于0.000 1,模型是有效的;料浆固相质量分数及灰砂比的提高能有效增加充填体抗压强度;速凝剂掺量存在一个临界值;料浆固相质量分数与灰砂比之间有协同关系,料浆固相质量分数和灰砂比与速凝剂掺量之间有微弱的拮抗关系。     

高水巷旁充填材料力学性能改进试验研究

针对高水充填材料在沿空留巷工程中可压缩率低、韧性差而易被压裂、破坏等问题,对高水充填材料进行性能改进试验,研究不同掺量发泡剂,不同纤维长度及掺量对材料膨胀率和强度的影响,并进行正交试验,同时对改进前后的高水充填材料进行力学性能和微观形貌对比分析。结果表明:水灰比1.5∶1、发泡剂掺量0.03%、聚丙烯纤维掺量0.6%以及复合早强剂掺量1%,是高水充填材料具有良好均匀性、膨胀性及强度等综合特性的最优配比,该配比下高水充填材料可压缩性和整体性大大改进;改进后试样内部密集分布气泡、穿插纤维;外加剂对高水充填材料主要水化产物钙矾石等承载结构无不良影响。     

中等变质程度软硬煤瓦斯放散规律研究

自主设计了煤粒瓦斯吸附-放散试验系统,以郑煤集团告成煤矿普遍存在的中等变质程度贫瘦软硬煤为研究对象,对比分析了贫瘦煤软硬煤前120 min瓦斯解吸规律,试验结果表明,瓦斯解吸初期软煤的解吸速度都大于硬煤的解吸速度,软煤在前30 min解吸量占总解吸累积量的84.07%以上,而硬煤仅为67.76%;对比了多种描述瓦斯解吸-扩散过程的经验公式,发现孙重旭式和文特式拟合效果最好,且相关指数的变化范围较小。     

基于FAHP-FCE的煤矿水害危险性评价

针对煤矿水害影响因素的多指标性和复杂性,采用模糊层次分析法(FAHP)和模糊综合评价法(FCE),在结合专家经验基础上建立了煤矿水害危险性评价指标体系,给出了一种定性与定量相结合的FAHP-FCE评价模型。同时使用AHP-EGM(专家评分法)和AHP-FCE评价模型进行煤矿水害危险性评价,并将3种模型的评价结果进行对比,结果表明,FAHP-FCE评价模型能够定量地反映出煤矿生产系统水害潜在的危险性及综合危险性程度,这有助于水害防治措施的制定和实施,其具有更好的可靠性和实用性。     

基于岩体扰动参数的边坡结构优化

为了研究岩体扰动参数对边坡稳定性的影响,根据某露天边坡岩体物理性质及坡体钻孔勘探结果,分析了边坡体各岩组在不同扰动参数下的强度弱化过程;考虑由扰动产生的节理裂隙对边坡稳定性的影响,通过Phase^2软件对仿真计算模型进行了不同扰动程度的区域划分;同时提出了一种用于直观表征露天整天边坡稳定性的安全系数“玫瑰花”图。结果表明:各边帮受节理切割和爆破扰动的影响,稳定性差异较大,部分边帮安全储备充足,仍存在优化空间;节理裂隙几何位置对边坡失稳滑移面具有控制作用,对于近乎顺层岩质边坡,其破坏主要沿节理面剪切滑移;对于具有浅埋倾覆节理面边坡,由于岩体强度较高易发生倾倒破坏,所绘制的边坡安全系数“玫瑰花”图可直观表征露天边坡整体稳定性,考虑局部扰动影响对边坡稳定性分析进行精细化表征,为矿山边坡角度的进一步优化提供了一定的参考指标。     

基于可拓学的地铁车站深基坑施工安全评价

针对地铁车站深基坑施工工艺复杂、不确定因素多、施工阶段风险概率高、风险损失后果严重等问题,采用层次分析法构建评价指标体系,利用可拓学理论建立可拓评价模型,通过定量化、模型化的方式使矛盾问题转化为相容问题。得到相应的评价指标体系和评价模型后,结合工程实际和专家打分确定安全评价指标权重,进而通过计算评价指标和对象之间的关联函数和关联度,最终得出目标层所属的安全等级。工程实例结果表明,基于可拓学的安全评价结果基本符合实际施工安全等级,该方法有效可行。     

浮式LNG平台串靠卸载泄漏后果影响分析

浮式LNG生产储卸装置(FLNG)作为新兴的深海气田生产装置,集天然气生产、液化、储存和装卸功能于一身,其卸载方式主要有旁靠卸载和串靠卸载2种,其中串靠卸载因能适应恶劣海况而备受深海作业欢迎,但串靠卸载的泄漏后果和影响尚不明确,因此研究恶劣海况下LNG串靠卸载的泄漏风险及后果尤为迫切和重要。考虑海上极端气象条件,采用DNV公司的PHAST软件,定量计算FLNG串靠卸载方式在卸载臂发生小孔、中孔、大孔泄漏及全尺寸破裂时,LNG泄漏后产生的具有火灾爆炸危险性的蒸汽隔离区域,根据伤害阈值明确LNG导致人员低温冻伤和窒息的最小距离,并对可能发生的喷射火、池火和蒸汽云爆炸等恶劣事故造成的后果进行预测。     

铀尾矿滩面氡析出率与环境因素的灰色关联度分析

通过对衡阳市某铀尾矿滩面的氡析出率、大气温度、大气湿度、气压、γ剂量率、土壤含水率等环境物理量进行监测采集。应用灰色关联度分析法计算分析了其中各因素与氡析出率的关联度,结果发现在分辨系数为0.5的条件下,大气温度、大气湿度、气压、γ剂量率及土壤含水率与氡析出率的关联度分别为0.550 1,0.476 1,0.631 5,0.748 2和0.485 9,其中γ吸收剂量率对氡析出率关联度最大;而大气湿度的关联度最小。结合氡析出率的影响因素具有多重性的特点,试验研究成果可为以后探索氡析出率与各环境指标量的数学关系提供重要参考。     

基于智能手机采集数据的施工活动识别

施工人员的活动监控对施工安全管理及预防职业疾病至关重要。为提升施工安全的智能化管理水平,对楼板钢筋工程施工中的8个主要活动进行识别。为弥补单一传感技术采集维度不足的缺陷和集成传感技术对系统灵活性的限制,采用智能手机内置加速度传感器和陀螺仪采集试验人员模拟施工人员活动时的加速度和倾角数据,并提取平均值、标准差、协方差、四分位距(IQR)为活动的特征矢量。通过决策树中的CART算法建立分类训练模型,采用“交叉验证法”对模型进行评估和验证。测试结果表明:对于样本个体的平均分类准确率为95.28%,预测准确率为92.86%;样本总体的分类准确率为89.67%,预测准确率为94.82%。研究表明,基于智能手机采集数据的决策树模型可以用于施工人员的活动识别。     

配置SCR的柴油货车道路运行NOx排放分析

为了研究重型柴油货车在不同道路运行工况下的NO_x排放特性,以一辆配置选择催化还原(Selective CatalyticReduction,SCR)净化系统的国V排放标准的重型柴油货车为研究对象,开展实际道路运行车载排放测试,通过车载排放测试系统实时采集车辆行驶速度、NO_x排放体积分数与排气温度等数据,分析车速、排气温度、路况等对NO_x排放的影响。结果表明,车速低于40 km/h,NO_x排放随车速增大稍有增加; 40～70 km/h,随车速增大NO_x排放降低;高于70 km/h,随车速增大NO_x排放显著降低。车速与排气温度呈线性正相关,排气温度高于150℃,SCR才能显示出对NO_x的净化效果。市区工况车速低,排温低于150℃,SCR不能有效工作;市郊、高速工况下排温高于150℃,SCR催化效率提高,车速增大,排温升高,NO_x排放降低,因此NO_x排放市郊工况低于市区工况,高速工况低于市郊工况。配置SCR的重型柴油货车NO_x高排放区主要集中在中低车速、加速区间内。     

类酶联免疫分析法可行性的研究

多环芳烃作为持久性高毒性的有机污染物,一直受到广泛关注。酶联免疫分析技术因特异性强、快速、便捷等优点而广泛使用。建立了芳香烃受体介导的类酶联免疫竞争方法(类ELISA),用于检测环境中多环芳烃类物质的含量。在实验室条件下,分别检测了5种多环芳烃萘、苊、菲、荧蒽和芘,同时比较与高效液相色谱法(HPLC)和气相色谱-质谱联用法(GC/MS)在灵敏度、准确性和重现性等标的差异。HPLC检出限为2.70~10.71 ng/mL;GC/MS的检出限为2.60~24.40 ng/mL;类ELISA的检出限在1.24~3.10ng/mL。HPLC的加标回收率为58.03%~106.69%;GC/MS的加标回收率为88.16%~154.83%;类ELISA的加标回收率为74.67%~121.84%。HPLC的变异系数为4.26~9.03;GC/MS的变异系数为1.44~5.82;类ELISA的变异系数为2.56~8.16。结果表明,类ELISA方法灵敏度较好,准确性较高;而GC/MS方法重现性较好,检测更为稳定。     

基于PSR模型的城市生态安全评价与贡献度研究——以铜川市为例

以铜川市为例进行城市生态安全评价和指标分析,采用压力-状态-响应模型和层次分析法构建出含有项目、因素、指标的铜川市生态安全评价体系。通过生态不安全指数定量表示城市的生态安全状况,对铜川市2014-2016年的生态安全状况进行了综合评价,并计算分析了各指标对城市总体生态不安全指数的贡献度。结果表明,铜川市的生态安全处于“临界安全”状态,并呈现逐渐向好的发展趋势。人均灌溉农田面积、地表水环境质量、环境空气质量和环保投资占GDP比例对铜川市生态不安全指数贡献度较大,应给予重视。