能源隧道热响应试验数值分析与适用性评价

以能源桩和能源隧道为代表的能源地下结构是一类节能环保的地下结构形式,能源隧道的理论研究与实际应用还处于起步阶段,相关测试与设计方法还不够成熟。以新八达岭长城站能源隧道试验段为研究背景,利用COMSOL软件对能源隧道热响应试验进行了数值分析与适用性评价,对TPT测试工况进行了数值模拟,经验证与现场实测结果吻合较好;对线热源传热模型用于能源隧道TRT试验的适用条件与方法做了初步探索,利用相对热效率的概念对模拟结果进行了分析。结果表明,线热源传热模型不能直接用于分析能源隧道TRT试验结果,但是T_fln(t)曲线的斜率与模型输入的围岩导热系数线性相关,可定义相对热效率来反映围岩导热系数对隧道埋管换热器换热能力的影响。     

高邮Ms4.9地震震前异常时空演化特征分析

高邮-宝应M_S4.9地震是江苏陆地上22年来最显著的地震,震中位于江苏陆地中部地区,震前前兆异常丰富,异常的时空演化特征比较典型。震前2年显示震源区应力压性和周围张性特征,表现为水位、地电阻率和形变的群体准同步变化;震前1年集中出现小震条带活动的交汇现象;震前1月开始出现岩石裂隙变化的失稳现象,表现为周围水温、水化学的短期快速变化。高邮—宝应M_S4.9地震震前异常时空演化特征反映了周围岩石孕震过程中的变形和裂隙变化特征,对中强地震预测具有很好的借鉴意义。     

走滑断层位移作用下X80天然气管道的管沟合理尺寸分析

活动断层是埋地长输管道安全运行面临的主要威胁,走滑断层是常见的1种断层形式,走滑断层错动下管道会产生较大的轴向应变而引发失效。采用松散颗粒状的松砂土进行管沟回填是穿越断层埋地管道主要的抗震措施之一。为得到经济有效、适用工程的管沟尺寸,基于非线性有限元方法建立了准确的考虑管沟回填的管道穿越走滑断层数值模型,使用壳单元和实体单元模型来模拟管道和土壤,采用面与面接触算法准确描述管土接触;通过参数化计算,分析了管沟的几何尺寸对管道应变的影响,并基于经济性原则给出了管沟尺寸的建议值。结果表明:管沟坡度是影响管道应变的主要因素,工程中建设管沟时建议其管沟坡度小于1,且管道尽量浅埋,对于管沟加宽裕量可不做特殊处理。研究结果可为埋地管道的抗震设计提供参考,为管道的安全运营提供保障。     

基于ABAQUS的穿越公路输气管道力学性状分析

为研究穿越公路埋地天然气管道在车辆载荷下的力学性状,运用ABAQUS有限元软件建立了输气管道-覆盖土壤的三维接触模型,模拟了不同管径、管道壁厚、管道内压、管道埋深以及交通载荷工况下,管道的应力应变情况,得到了不同变量条件下埋地天然气管道的应力应变规律。研究结果表明:交通载荷下输气管道穿越公路时,从经济性考虑,其埋深应控制在2m范围内;结合管道内压,对不同超载程度下重载车辆对埋地管道的力学性能影响进行分析,从安全性考虑,管道宜采用套管敷设穿越形式。所得结论可为输气管道穿越公路段的设计提供参考。     

初始几何缺陷对埋地管道屈曲临界载荷影响研究

管道初始几何缺陷与屈曲临界载荷间的关系已经成为新的研究方向。利用有限元方法对管道初始几何缺陷与临界载荷的关系进行研究,建立管道模型,在特征值屈曲分析基础上,输入不同比例的几何缺陷,逐个分析管道模型中节点的横向位移情况。结果显示,当几何缺陷达到一定程度时,屈曲临界载荷明显降低,且与初始几何缺陷具有线性相关性,利用Matlab对结果作线性拟合,给出了修正后的屈曲临界载荷公式。     

地表夯击载荷作用下埋地管道力学分析

为研究地基强夯作业中夯击载荷对埋地管道力学性能的影响,基于有限元原理建立了夯锤-管道-围土耦合三维模型,分析了夯击过程中管道截面变形及所受冲击力变化规律,研究了管道壁厚、夯击速度、夯锤体积对管道应力、应变及变形的影响规律。结果表明:夯击载荷下的管道所受冲击力为脉冲型,且随时间推移逐渐降低为0,最大冲击力随管道壁厚、夯击速度、夯锤体积增大而增大;管道最大等效应力、高应力范围及最大等效塑性应变随壁厚增加而减小,但随夯击速度或夯锤体积增大而增大;随着夯击速度、夯锤体积增大,管道截面变形率（椭圆度或凹陷率）逐渐增大,但其随壁厚增加而减小。     

中国地热资源特点与发展对策

地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源。中国地热资源丰富,以中低温资源为主,高温地热资源主要受中国地质构造特点及其在全球构造中所处部位的控制,主要集中在藏南-川西-滇西和台湾两个地区。但是,中国地热产业处在起步阶段,资源开发利用程度低,地热资源的利用绝大部分以直接利用为主,地热发电明显落后。针对中国地热资源开发利用存在的问题,提出了5 条促进地热产业发展的对策建议:建立国家级地热产业核心技术研发平台;尽快启动干热岩勘查开发利用示范工程建设;制订优惠扶持政策,推动地热产业步入快速发展轨道;积极推广地热尾水回灌技术,切实保护环境;尽快出台全国性的地热资源管理法规,以推动中国地热资源开发利用的法制化管理。     

基于三角模糊数的清河沉积物重金属评价

为全面了解北京清河沉积物重金属的空间分布及污染水平,在清河采集8个沉积物样品,测定w(As)、w(Cd)、w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Zn),并利用基于三角模糊数的地累积指数模糊评价模型对北京清河沉积物的重金属污染进行评价. 结果表明:北京清河沉积物中w(As)、w(Cd)、w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Zn)的平均值分别为43.18、1.20、70.70、49.62、38.59和297.36 mg/kg,不同重金属在各采样点间的分布差异较大,6种重金属的污染程度表现为As>Cd>Zn>Cu>Pb>Cr. 对于大部分采样点,基于三角模糊数的不确定性评价结果与常规评价结果保持一致,均显示清河沉积物重金属污染程度较低. 然而,QH6采样点(立水桥)As常规评价结果为偏中度污染,不确定性评价结果为中度污染;QH5采样点(清河大桥)Cd和Zn在常规评价结果为轻度污染,而不确定性评价结果为偏中度污染;QH8采样点(入温榆河口)Cd和Zn常规评价结果分别为轻度污染和偏中度污染,不确定性评价的结果则显示为偏中度和中度污染. 不确定性评价方法采用重金属质量分数区间值,而常规评价则采用重金属质量分数的单一值;不确定性评价通过计算隶属度确定污染等级,在接近分级界限时,不确定性评价和常规评价结果之间出现差异.      

处理含酚废水曝气生物流化床中丝状菌种群结构的解析

应用曝气生物流化床反应器(ABFT)处理含酚废水,随着进水ρ(苯酚)由100 mg/L提高到400 mg/L,苯酚的去除率稳定在100%左右,且苯酚的去除主要发生在4个反应池中的第一池. 利用扫描电镜(SEM)、荧光原位杂交(FISH)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对反应器内微生物种群进行分析. 扫描电镜结果表明,随着反应器进水ρ(苯酚)的提高,填料生物膜微生物逐渐演变为以丝状菌为主. 针对SSU rRNA的荧光原位杂交结果表明,反应器内丝状微生物主要为真菌. 分别对细菌和真菌的16S rDNA和18S rDNA 进行PCR-DGGE分析,结果表明,反应器内主要的苯酚降解菌为克氏地霉(Geotrichum klebahnii),同时存在发硫菌等丝状细菌. 聚类及多样性分析表明,苯酚对微生物种群表现出很强的选择性.