热力耦合作用对桩及桩间土拱效应的影响研究*

为研究负温对桩侧应力及桩间土拱效应的影响,通过FLAC3D软件模拟热力耦合作用下新型排桩冻结法中桩间土拱效应的变化及温度效应下的桩间距,并根据巴霍尔金单排管冻结稳态温度场解析解,建立冻结壁平均温度区域解。研究结果表明:桩土接触面的应力分量τxy近似线性变化,应力分量σx近似均匀分布,温度降低对应力分量τxy的分布影响较小,但对应力分量σx的影响较大;负温使桩间距发生变化,且整体平均应力的分布也更加均匀化;通过与巴霍尔金解析解对比,证明单排管冻结温度场模型的可行性,在此基础上建立的单排管冻结壁平均温度区域解,其与数值模拟结果相差不超过1 ℃,计算误差满足工程要求;随着冻结时间的增加,单排管冻结壁温度场呈抛物线形式降低。     

中国南海高温高压井钻完井损失工时事件统计分析

为研究我国南海高温高压井钻完井、测试损失工时事件规律,对2009—2018年中国南海高温高压探井钻井日志进行分析,汇总501起海上高温高压井钻完井损失工时事件,并将其划分为复杂情况及事故停工、自然停工、修理停工3大类进行研究。结果表明:复杂情况及事故停工事件数与年份无明显关联,但与地质资料准确度关系密切,修理停工事件数随年份呈现震荡下降趋势;复杂情况及事故停工总损失工时最多,其中卡钻损失工时占比最高;修理停工总损失工时最少,其中钻井设备故障损失工时占比最高;灾难天气、洋流或地质活动是造成损失工时最多的原因,不安全行为是单起事件平均损失工时最多的原因,设备老化是修理停工最主要原因。研究结果可为后续高温高压井钻完井非生产时间成本估计模型提供数据基础。     

矿井热宽温度环境人体热健康分区热调节模型*

为评价矿井热环境中工人职业健康安全状况,提出矿井热宽温度环境人体热健康状态的基本特征与生理要求,分析热宽温度环境人体分区热调节规律与热健康状态的对应关系。基于生物控制论的观点,提出热宽温度范围内不同热应力作用下人体分区热调节机制,建立人体分区热调节模型。结果表明:模型能实现对环境热应力作用下人体物理热平衡状态与生理状态的参数化描述,揭示多因素作用下人体热健康状态的热应力边界与变化规律。分区热调节模型提供了人体热健康状态定量模拟平台,通过参数调整可使模型适应研究需求,模型为井下热环境工人职业健康安全状况分析与评价提供了可参考的思路与方法。     

屏蔽服冷却系统对人体表面温度影响的研究*

为科学有效地论证多种方式组合的冷却屏蔽服在不同环境条件下对人体表面温度控制的效果,需要对冷却系统及人体敏感部位发热量进行客观评估。通过对5名健康男性的高温测试,探究人体在不同环境温度下体表温度的变化,得出胸部、背部及额头为热量最高部位,并构建以“人体-降温屏蔽服-外界环境”为主体的冷却系统数值模型,对不同环境中的屏蔽服冷却效果展开研究,分析穿戴冷却屏蔽服时人体躯干部分的温度分布及影响。结果表明:在屏蔽服中靠近胸部、背部部位引入相变材料和风扇,均可帮助人体降低体温,提高舒适度。     

氧化还原体系低温引发丙烯酸酯乳液聚合安全风险研究

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯乙酯、丙烯酸酯丁酯为反应单体,十二烷基苯磺酸钠为乳化剂,过硫酸铵为氧化剂,亚硫酸氢钠为还原剂,在低温下进行乳液聚合。主要研究了反应单体的热稳定性及反应过程中的相关热力学参数,最后按照规定对该聚合体系进行了安全风险研究。研究结果表明,丙烯酸酯混合单体无热分解放热风险,丙烯酸酯乳液体系的绝热温升(△Tad)为49.6℃,失控体系能达到的最高温度(MTSR)为91.9℃,该体系的最终反应工艺危险度评估为1级,聚合工艺热风险低。     

肥煤自燃全过程热动力学特征参数研究

实验测定了林西矿肥煤样品30~900℃煤自燃全过程热动力学特征参数,得出:TG/DTG曲线显示煤样DTG初始临界温度45℃,干裂温度122℃,活性温度195℃,增速温度265℃,质量极大值温度342℃,着火温度465℃,最大热失重速率温度515℃和燃尽温度690℃;DSC曲线显示,煤样初始放热温度60℃、最大热释放速率温度511℃。结合TG-DTG-DSC曲线综合分析可知,煤温达到510℃左右时煤样反应最剧烈。由煤自燃标志气体测定实验系统得出:煤温130℃后CO,CO 2释放量迅速增加,210℃增加速度下降;CH 4,C 2 H 6含量变化具有规律性且两者变化相近;C 2 H 4出现温度为130℃;C 2 H 4/C 2 H 6比值在190~350℃有较强的规律性,呈上升趋势且上升速度较快;350℃之后,CH 4,C 2 H 6,C 2 H 4体积分数均开始急剧增大;C 2 H 4/CO与C 2 H 4/CO 2变化趋势大致相同,在130~350℃时缓慢增长,达到350℃后比值呈指数形式上升。经拟合曲线,得到活化能的3个突变点温度:70,180,220℃,其中180℃与交叉点温度相吻合。通过以上研究,得到了肥煤自燃全过程的热力学特征参数,为实际生产中防治煤自燃提供了理论依据。     

汽车道路试验安全管理体系建设研究

为了保障汽车道路试验安全、提高安全管理水平,设计提出汽车道路试验安全管理体系(SMS)总方案。根据OHSAS 18001和安全标准化规范的特点分析,论证了融合两种体系建立道路试验SMS的适用性。并从政策与目标、风险管理、安全保证和安全促进四个模块阐述了该体系的搭建思路、框架内容和搭建步骤。最后,以某自主品牌车企研发中心道路试验的应用情况为例进行效果评估,结果表明:汽车道路试验SMS能有效防控风险、提升试验安全管理水平。     

Spatial and Seasonal Response of Municipal Water Use to Weather across the Contiguous U.S.

Weather variability has the potential to influence municipal water use, particularly in dry regions such as the western United States (U.S.). Outdoor water use can account for more than half of annual household water use and may be particularly responsive to weather, but little is known about how the expected magnitude of these responses varies across the U.S. This nationwide study identified the response of municipal water use to monthly weather (i.e., temperature, precipitation, evapotranspiration [ET]) using monthly water deliveries for 229 cities in the contiguous U.S. Using city‐specific multiple regression and region‐specific models with city fixed effects, we investigated what portion of the variability in municipal water use was explained by weather across cities, and also estimated responses to weather across seasons and climate regions. Our findings indicated municipal water use was generally well‐explained by weather, with median adjusted R² ranging from 63% to 95% across climate regions. Weather was more predictive of water use in dry climates compared to wet, and temperature had more explanatory power than precipitation or ET. In response to a 1°C increase in monthly maximum temperature, municipal water use was shown to increase by 3.2% and 3.9% in dry cities in winter and summer, respectively, with smaller changes in wet cities. Quantifying these responses allows urban water managers to plan for weather‐driven variability in water use.     

Development of machine learning based prediction models for hazardous properties of chemical mixtures

Lower flammability limit (LFL), upper flammability limit (UFL), auto-ignition temperature (AIT) and flash point (FP) are crucial hazardous properties for fire and explosion hazards assessment and consequence analysis. In this study, a comprehensive prediction model set was constructed by using expanded chemical mixture databases of chemical mixture hazardous properties. Machine learning based gradient boosting quantitative structure-property relationship (GB-QSPR) method is implemented for the first time to improve the model performance and prediction accuracy. The result shows that all developed models have significantly higher accuracy than other regular QSPR models, with the 5-fold cross-validation RMSE of LFL, UFL, AIT, and FP models being 1.06, 1.14, 1.08, and 1.17, respectively. All developed QSPR models can be used to estimate reliable chemical mixture hazardous properties and provide useful guidance in chemical mixture hazard assessment and consequence analysis.