南方中稻区镉累积特征及土壤安全阈值研究

系统研究中稻镉（Cd）富集特征及其影响因子，推导相应土壤风险阈值是安全利用Cd污染稻田的有效手段.以湖南攸县中稻田为例，在区域调查的基础上，应用正定矩阵因子法（PMF）明晰研究区土壤Cd污染来源.同时，结合Freundlich回归方程和Monte Carlo随机模拟方法，预测不同场景下稻米Cd超标风险并推导土壤Cd风险阈值.结果显示，大气沉降和灌溉用水是区域中稻田土壤Cd污染的主要来源.区域稻米Cd超标率为78.9%，土壤pH、无定形锰（Mnox）和土壤Zn是影响稻米Cd富集的关键因子，Freundlich回归方程对中稻Cd富集因子（BCF-Cd）的解释率为48.0%.区域中稻田土壤Cd风险阈值呈动态变化且随土壤pH和Mn含量升高而升高，在土壤酸化严重且Mn含量较低区域稻米Cd超标风险较高.综合考虑区域土壤因子动态变化，完善土壤环境质量标准将有助于稻田Cd污染风险的有效管控.     

空气泡沫驱伴生气燃爆特性及临界氧体积分数变化规律研究

为了探究高初始压力条件下空气泡沫驱井筒伴生气的燃爆特性，设计并搭建了高温高压可燃气体燃爆特性测试系统，对井筒伴生气的爆炸上限、下限以及临界氧体积分数等燃爆特性进行了测试。测量结果表明，随着初始温度和压力的升高，爆炸下限和临界氧体积分数降低，爆炸上限增加，伴生气的危险性增加。在0.5 MPa和10℃条件下伴生气的爆炸极限为2.01%～19.97%,而在15 MPa和80℃时爆炸极限迅速扩大至1.14%～56.67%。临界氧体积分数的测试结果从11.85%(0.5 MPa, 10℃)下降到8.91%(15 MPa, 80℃),最大差值为2.94%。根据试验结果拟合了临界氧体积分数的经验式，可快速评定不同初始条件下伴生气的安全氧含量。     

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律，运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统，开展下行通风火灾的管道相似模拟试验，得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律，对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明，火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快，巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度，火风压作用增强，通风系统稳定性降低，更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中，存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关，通风能力越强，巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。     

低围压下含瓦斯煤三轴压缩变形时的能量变化规律

为探究煤体在受压过程中的能量特征及临界破坏点能量变化规律，基于常规三轴压缩下含瓦斯煤的应力-应变曲线，分析含瓦斯煤破坏过程中弹性应变能和耗散能随应变变化的规律，据此给出含瓦斯煤在不同围压、含水率下变形破坏时的能量解释。研究结果表明：有效能比在同一围压下随着含水率的增大先增加后减小，表明含水率的增大会降低煤样强度。建立围压和含水率对含瓦斯煤三轴压缩变形过程中临界破坏点总能量耦合关系的多元线性回归方程，取得了较好的拟合度。     

基于应力与位移分析的地表沉陷区圈定

地表沉陷区是判定地表建(构)筑物稳定性的重要依据，一般认为沉陷区内地表的下沉值较大，不利于建(构)筑物稳定。充分采动时通常在垂直和平行矿体走向的主断面上，从采空区边界按照查手册确定的地表移动角向地表绘出矿体两侧的地表临界变形点，再连接这些临界变形点形成地表移动区。不充分采动或充填法采矿时还没有地表移动区的圈定方法，只能沿用充分采动的圈定方法，导致圈定的范围过大或评价结论不可靠。基于房柱式留矿法对地表滑坡影响的理论分析和数值模拟，得出不充分采动时绘制地表移动区的启示，并结合充填采矿的地压规律研究，探讨了充填采矿的地表移动区绘制方法。结果表明：充填采矿时应根据主断面开采的应力与位移分析确定地表沉陷区绘制的参考面及地表移动角；附近几乎受拉或地压与原岩应力区别很大的位移等值线与水平面所成的角应为地表移动角，否则，根据附近不受拉或处于原岩应力状态的位移等值线确定的移动角偏小，圈定的地表沉陷区过大；主断面内位移变化明显的平面应为参考面，如矿柱稠密或充填法采矿时最顶部采场的顶板。     

基于有效降雨阈值的鄂西山区五峰集镇滑坡危险性评价∗

五峰集镇地质环境背景条件复杂，特别在汛期降雨影响下滑坡地质灾害频发，因此开展五峰集镇滑坡空间预测评价和降雨阈值研究，不仅对研究区滑坡的防灾减灾具有实际指导意义，同时对基于降雨阈值的滑坡危险性评价方法研究也具备较好的参考价值。本文以降雨型滑坡多发的五峰集镇为例，利用地理探测器法准确选取研究区评价因子，综合层次分析模型与 BP 神经网络模型计算全区易发性指数，得到基于斜坡单元的滑坡易发性分区；同时，统计每个滑坡点的降雨历时及有效降雨强度，分析研究区滑坡的致灾雨型，绘制诱发鄂西山区滑坡灾害发生的临界降雨 I‐D 阈值曲线，得到设计工况下的时间概率；综合易发性分区和时间概率得到基于有效降雨阈值的鄂西山区五峰集镇滑坡危险性分区图。研究结果表明：五峰集镇滑坡高和极高易发区占研究区总面积的 27.12%，主要分布于研究区大型河流两岸；五峰集镇滑坡发生 10%、50%、75%概率的阈值曲线分别为 I = 31.42 × D^{-0.786 94} 、I = 68.11 × D^{-0.786 94} 、I = 84.74 × D^{-0.786 94} ；五峰集镇滑坡高和极高危险区占研究区总面积的 19.33%，主要分布于研究区中部及东南部河流两岸。本文所构建的五峰集镇滑坡危险性评价体系，以及适用于鄂西山区的基于降雨阈值滑坡危险性评价方法，能够为山区地质灾害防控以及危险性评价研究的不断完善提供有益参考。     

考虑岩石蠕变与损伤的直立层状边坡倾倒模型

倾倒破坏是直立层状岩质边坡失稳破坏的模式之一,目前仅研究了岩石分别为线弹性体、损伤体或蠕变体时在自重作用下边坡倾倒临界高度的计算方法,而实际工程中,岩体则往往同时具有损伤及蠕变特性。为此,针对软岩中同时存在的损伤与蠕变特性,在经典欧拉压杆模型的基础上分别假定岩石为Maxwell蠕变体、基于Weibull分布的统计损伤体及损伤与蠕变共存的复合体等三种模型,获得了相应的边坡倾倒临界高度计算方法,并讨论了相关参数对计算结果的影响。研究结果表明,在直立层状边坡倾倒计算中,应同时考虑细观损伤与蠕变对计算结果的影响,当考虑岩石蠕变性时,边坡倾倒临界高度随时间增加近似呈指数规律下降。     

砂土地层倾斜地表直筒型塌陷机制研究

为探究偏压对土洞发育的影响机制，在极限平衡法和合理拱轴线的基础上，推导了砂土地层偏压地形下直筒型塌陷覆盖层临界厚度计算公式。通过开展以坡面倾角为主变量、结合填土高度和含水率变化的单因素试验，来论证公式的合理性以及揭示不同因素对倾斜地表下塌陷覆盖层临界厚度的影响机制。结果表明：偏压地形下砂土地层直筒型塌陷的覆盖层临界厚度与土体性质、坡度等参数有关；随坡度增大，覆盖层临界厚度减小，地表塌陷历时缩短；覆盖层临界厚度随含水率增大而减小；土体性质对砂性土覆盖层临界厚度的影响大于坡度等外部因素的影响。该研究成果可为解决平面应变条件下的砂土地层地形偏压工程问题提供试验依据。     

市政污泥亚临界湿式氧化原位低碳处置技术

文章提出了一种基于亚临界湿式氧化处置市政污泥的原位低碳技术。该技术可在污水处理厂内直接对剩余污泥进行减量与资源化利用，省去了污泥脱水、干化、外运、储存、焚烧外加助燃料的处置过程，大幅减少了碳排放。同时，该技术可以将污泥中有机质转化为可利用的碳源，回用于污水处理过程，可以将氮、磷从污泥中回收后作为肥料利用，从污泥中分离出固体残渣作为土壤改良剂使用，具有工艺流程短、占地面积小、无需后续处置过程和污泥资源化价值高的优势，是在“双碳”目标下的一种具有竞争力的市政污泥处置新方式，具有广阔的应用前景和良好的可持续发展潜力。     

高温下受弯钢梁的弹塑性弯扭屈曲分析

基于弹塑性理论,通过建立钢梁截面的弯矩曲率关系作弯矩作用平面内的弹塑性分析等几个步骤,对火灾高温作用下受弯简支钢梁在弹塑性阶段的弯扭屈曲性能变化进行了分析,给出了钢梁的临界屈曲弯矩的计算表达式。通过算例分析了钢梁弹塑性阶段临界屈曲弯矩随温度的变化,并利用ANSYS有限元软件模拟了钢梁在火灾燃烧不同时刻的竖向变形。结果表明,随着温度的升高,钢梁弹塑性阶段的临界弯矩呈现出逐渐降低的趋势,而其竖向变形则逐渐增大,文中对这2个变量在不同温度条件下的具体变化情况分别进行了详细的分析和描述。