Study on the damage statistical strength criterion of backfill with crack under thermo-mechanical coupling

ABSTRACT

Aiming at backfill with crack under the thermo-mechanical (TM) coupling, the concepts of crack macro-damage, loading meso-damage, thermal meso-damage, and total damage of backfill were proposed. Based on the statistical damage theory, considering the coupling effects of temperature, load and initial crack, a damage evolution model of backfill with crack under TM coupling effects was established. Based on this, the strength criterion of backfill with crack considering the effects of thermal and mechanical coupling was constructed by multivariate function full differential method. The research shows that: (1) The theoretical curves of damage evolution model and strength criterion of backfill with crack under TM coupling are in good agreement with the test curves, which verifies the rationality of the model. (2) The initial thermal damage decreases first and then increases with increasing temperature, reaches a minimum value at 40°C, and generally shows a “V” -shaped distribution law. The coupling effect of temperature and crack aggravates the total damage of the backfill. (3) The strength criterion can reflect the relationship between the stress and strain of each limit state and the parameters of backfill with crack under different temperature conditions and can provide a certain reference for the evaluation of the stability of backfill with geological defects such as joints and crack in deep high temperature mines.     

基于改进N-K模型的公共建筑火灾风险耦合研究

为了弥补传统N-K模型需要大量统计数据支撑才能应用的局限性,提出了一种改进N-K模型。该模型能在缺少统计数据的情况下,结合层次分析法将事故发生概率替代为风险因素的频度进行风险耦合度计算。将此方法应用于公共建筑火灾风险耦合的研究中,结果表明:耦合风险因素越多,风险值越大;耦合风险因素相同时,建筑因素比设备因素更易造成火灾事故,人员因素比管理因素更易造成火灾事故;主观因素耦合风险比客观因素耦合风险大。分析结果与近些年发生的公共建筑火灾事故比较,关键致因风险及耦合情况与实际总体状况一致,证明了改进N-K模型具有一定理论价值。     

活性炭对含铅废水吸附特性研究

采用静态法用活性炭吸附处理含铅废水,考察了活性炭对含铅废水的吸附特性。结果表明:活性炭对铅离子吸附平衡时间为100 m in;吸附等温方程为:Ce/qe=0.4298+0.0594Ce(25℃),该方程符合Langmu ir型吸附模式,不同温度下吸附平衡参数0RL1,表示该吸附为有利吸附。实验数据应用数学模型拟合,二级相关系数R2=0.9998,显示吸附过程动力学与二级动力学模型相关性较好;计算不同温度下各热力学参数:△Hθ大于零、△Gθ小于零,证实该吸附过程是一个自发吸热过程。△Sθ大于零,表明铅离子在固液界面有序性减小、混乱度增大。△Hθ值很小,说明该过程为物理吸附。     

污泥焚烧中Cd形态转化的热力学平衡模拟

采用热力学平衡分析方法,结合典型污泥成分和焚烧条件预测了污泥焚烧过程中重金属Cd的转化和迁移规律。模拟计算中考虑了主量矿物质与Cl、S对Cd的形态转化的影响。研究结果表明,污泥焚烧过程中,在低温的条件下Cd主要以固体碳酸盐形式存在,随着温度升高,碳酸盐分解为固态CdO,随后有气态Cd(OH)2、Cd和CdO生成,并且在较高温度主要以气态Cd存在。焚烧体系中,矿物质SiO2对Cd的形态转化影响大于其他矿物质,SiO2能与Cd结合生成稳定的CdSiO3,从而可有效抑制含Cd气态污染物的排放。焚烧体系中Cl较易与Cd结合形成CdCl2而导致Cd的挥发,Cl含量的增加促进了Cd在焚烧体系中的挥发。在低温阶段,Cd易与S结合形成固态硫酸盐,抑制了金属的挥发;在高温阶段,金属的形态转化基本不受S的影响,但是可以影响气态金属Cd的生成温度。根据污泥在不同焚烧温度、Cl含量、S含量条件下Cd的不同产物形态,可以对Cd的污染进行有效控制。     

天然土壤对水溶液中Pb~(2+)的吸附

以天然土壤为吸附材料,处理水溶液中的Pb2+,研究3种土壤对水溶液中Pb2+的吸附过程并结合土壤的理化性质对吸附规律进行初步分析。结果表明,棕壤和钙层土对Pb2+的吸附能力远大于红壤,3种土壤对Pb2+的吸附动力学曲线与二次动力学方程有较好的拟合性;3种土壤吸附Pb2+的吸附等温线用Langmuir方程描述最为合适,其次是Temkin方程,再次是Frenudlich方程,钙层土对Pb2+的吸附受温度影响较为明显;由实验数据得出的反应热力学参数说明3种土壤对Pb2+的吸附是自发的吸热过程;Pb2+在饱和吸附的土壤表面覆盖率并不高;土壤对Pb2+的吸附能力受各种土壤理化性质的综合影响。     

光磁耦合废水处理工艺条件的优化研究

以Fe3O4/TiO2作为磁性光催化剂,采用光磁耦合技术处理模拟印染废水。利用统计学方法对光磁耦合废水处理的影响因素进行了探讨和分析,考察了磁场强度、磁性光催化剂投加量、pH值和光照时间对光磁耦合废水处理的影响。通过Design-Expert 7.0.0软件分析得到最佳工艺条件:磁场强度73.95 mT,磁性光催化剂投加量1.13 g/L,模拟废水pH值13,光照时间120 min。在最佳工艺条件下进行实验,脱色率为88.60%。     

催化铁与生物法耦合除磷工艺特性

为了研究催化铁与生物耦合后对生物除磷特性的影响,实验采用人工配水用厌氧／好氧间歇流式富集培养聚磷微生物。对比发现,催化铁与生物耦合组中厌氧末段ORP降低了约60mV,pH值小幅度的上升（≤0．3）,整个培养过程中铁离子的浓度开始快速增加,之后趋于稳定（约40mgFe／gMLSS）。对好氧末段污泥SVI值比较发现,耦合工艺污泥沉降性能得到改善。除磷曲线比较发现,耦合组中厌氧末段磷的释放量下降,而好氧阶段磷的吸收速率增加;胞内聚合物提取表明,耦合组厌氧末段聚磷菌细胞内PHA含量有提高,好氧末段糖原含量有下降。磷形态提取分析表明,耦合组好氧末段污泥中无机态PO3 4-- P含量更高。低浓度铁离子可以起到与生物耦合同步除磷的目的,本工艺长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷的抑制作用。     

催化铁与生物法耦合除磷工艺特性简

为了研究催化铁与生物耦合后对生物除磷特性的影响,实验采用人工配水用厌氧/好氧间歇流式富集培养聚磷微生物。对比发现,催化铁与生物耦合组中厌氧末段ORP降低了约60 mV,pH值小幅度的上升（≤0.3）,整个培养过程中铁离子的浓度开始快速增加,之后趋于稳定（约40 mg Fe/g MLSS）。对好氧末段污泥SVI值比较发现,耦合工艺污泥沉降性能得到改善。除磷曲线比较发现,耦合组中厌氧末段磷的释放量下降,而好氧阶段磷的吸收速率增加;胞内聚合物提取表明,耦合组厌氧末段聚磷菌细胞内PHA含量有提高,好氧末段糖原含量有下降。磷形态提取分析表明,耦合组好氧末段污泥中无机态PO^3-₄-P含量更高。低浓度铁离子可以起到与生物耦合同步除磷的目的,本工艺长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷的抑制作用。     

大气中二甲硫等氧化的化学耦合作用

从遥远海洋到重污染地区在很宽的大气条件下,用灵敏度分析法研究了二甲硫（DMS）和SO2的氧化机理及其化学耦合作用,DMS最重要的氧化机理是OH自由基的摘氢反应,对SO2是SO2与OH自由基的反应。在DMS和SO2的氧化过程中,碳、氮、氧化合物的化学耦合作用起着根本性的作用,重要的化学耦合反应是OH自由基的生成反应、消耗反应和NOx等的光化学引发反应等。     

基于耦合关系的中国区域土地利用效益水平测度

新时期,土地利用的属性决定了土地利用能同时产生社会经济效益与生态环境效益,而这两种效益的交互耦合进一步决定了土地利用的整体效益。本研究建立了土地利用的社会经济效益与生态环境效益的耦合模型,设计了分别测度这两种效益的指标体系,用熵值赋权法计算了各指标的权重,进而计算了中国31个省(市、自治区)土地利用中这两种效益的系数及其耦合协调发展系数。结果显示:第一类地区是我国社会经济与生态环境均较好的上海市;第二类地区主要是社会经济发展较好但生态环境建设相对滞后的地区;第三类是生态环境较好但社会经济发展相对滞后的地区;第四类是社会经济发展相对滞后但生态环境建设更为落后的地区;第五类是生态环境建设滞后但社会经济发展更为落后的地区。最后,对每一个类型的成因和未来发展思路作了说明,在此基础上,又说明了中国土地利用的整体效益仍较为有限、整体效益表现出较为明显的区域分布特征、社会经济与生态环境的协调发展已成为提高我国土地利用效益的现实选择等基本政策含义。