爆破冲击荷载下隧道振动特性与安全性评价研究

隧道工程爆破施工引起衬砌结构以及地表建筑物破坏时有发生,研究隧道工程爆破振动效应以及安全性评价方法,对确保隧道工程施工安全十分重要。基于三维动力有限元分析方法,以某城市双连拱隧道工程爆破施工为例,探讨爆炸冲击荷载作用下隧道围岩介质动力响应特征。研究表明,爆破冲击对周围介质的影响具有时间滞后和累积损伤效应,只考虑爆破瞬时最大振动波速对围岩介质以及地表建筑物的影响不能真实反映爆破影响的实质。同时结合具体工程对地表建筑物爆破安全评价方法进行分析研究,建议将现代数值分析方法应用于复杂条件下隧道爆破安全性评价工作。     

消防第一出动时间的频次分布规律研究

消防队接到火警后第一出动力量及时到达火场展开灭火救援,对有效控制火灾、减少人员伤亡和财产损失有着重要的意义。第一出动时间直接反映了城市灭火救援专业力量的出动响应水平。采用SPSS软件对1995-2003年日本全国城市火灾数据进行分析,发现第一出动时间的频次符合对数正态分布;与部分中国城市火灾统计数据对比后,表明后者符合同样的规律。中国数据对数正态分布的期望值为4.9分钟,其物理意义为消防力量第一出动时间的平均值,与我国消防条例对城镇消防站设置的基本原则相符。     

苏州大气颗粒物PM2.5和PM10质量浓度异常“倒挂”现象的成因及影响分析

为深入研究PM_2.5和PM₁₀质量浓度异常“倒挂”现象的成因及影响,在苏州市相城区国控点开展比对监测分析,回顾性分析了2016—2020年苏州全部国控点颗粒物浓度数据。苏州市相城区国控点PM_2.5浓度的比对分析结果表明：该国控点频繁出现PM_2.5浓度高于其他国控点PM_2.5浓度和高于该站点PM₁₀浓度(“倒挂”率高达34%)的“双高”现象,PM_2.5平均浓度比其他9个国控点高12.5%～37.2%,比位于同一站点的备用监测仪器(“倒挂”率为0)高38.1%。2016—2020年,苏州全部国控点“倒挂”时间的总体趋势都是逐年递增,且集中发生在相对湿度较高的20:00至次日07:00。这5年间各国控点PM_2.5浓度异常偏高导致的异常“倒挂”现象对全市年均浓度产生的正误差分别为1.6%、2.8%、6.0%、6.2%和4.1%,基本呈现出逐年递增的趋势。上述结果表明：苏州PM_2.5浓度偏高是由动态加...     

Simulation and control strategy for the variational influent of WWTP

With the development of activated sludge model, the simulation software for the design and operation of wastewater treatment plant （WWTP） was produced and has been widely used. The dynamic change of the quality and flow of influent are major factors causing the unstable operation of wastewater treatment process. As a basic model, ASMI model was used for the simulation of activated sludge process, and double exponential model was selected for the simulation of secondary sedimentation tank. The influences of influent change to the aeration tank and secondary sedimentation tank were investigated, and the relationship among influent change, the quality of effluent and the level of sludge blanket in secondary sedimentation tank was established. On the basis of the simulation results, the operation of the WWTP could be adjusted under the dynamic change of the influent. Furthermore, the controlling strategy combined the feed-forward on the influent flow and the feedback on the level of sludge blanket in the secondary sedimentation tank was studied.     

Dynamic phosphorus budget for lake-watershed ecosystems

Lake eutrophication caused by excess phosphorus （P） loading from point sources （PS） and nonpoint sources （NPS） is a persistent and serious ecological problem in China. A phosphorus budget, based on material flow analysis（MFA） and system dynamic （SD）, is proposed and applied for the agriculture-dominated Qionghai Lake watershed located in southwestern China. The MFA-SD approach will not only cover the transporting process of P in the lake-watershed ecosystems, but also can deal with the changes of P budget due to the dynamics of watershed. P inflows include the fertilizer for agricultural croplands, soil losses, domestic sewage discharges, and the atmospheric disposition such as precipitation and dust sinking. Outflows are consisted of hydrologic export, water resources development, fishery and aquatic plants harvesting. The internal P recycling processes are also considered in this paper. From 1988 to 2015, the total P inflows for Lake Qionghai are in a rapid increase from 35.65 to 78.73 t/a, which results in the rising of P concentration in the lake. Among the total P load 2015, agricultural loss and domestic sewage account for 70.60% and 17.27% respectively, directly related to the rapid social-economic development and the swift urbanization. Future management programs designed to reduce P inputs must be put into practices in the coming years to ensure the ecosystem health in the watershed.     

岩溶山区不同土地利用方式下土壤质量指标响应

探讨了岩溶山区不同土地利用方式与土壤质量指标之间的响应关系.对重庆市北碚岩溶山区土壤肥力指标进行主因子分析的结果表明,原有22个土壤质量指标可归为4 类,分别以有机质,有效含水量,通气孔隙度,细菌、真菌数量百分比为代表,这4类因子基本反映了土壤质量随土地利用变化的综合变化状况.通径分析表明,不同土地利用方式下土壤持水性能主要与有机质、＞0.25 mm水稳性团聚体有关,二者的效应均大于黏粒.在土地利用方式变化过程中,土壤质量变化体现在有机质含量、土壤供持水能力、土壤结构状况和土壤微生物特性的变化上.     

爆炸荷载作用下砌体结构响应的有限元分析

对墙体模型进行简化,用单个混凝土砖块宽度的墙来代替所要分析的整面墙,并采用有限元分析软件LS-DYNA对砌体墙的破坏模式进行数值模拟分析。LS-DYNA的数值模拟结果显示,混凝土砌体墙在不同爆炸荷载作用下会发生不同程度的破坏,破坏的产生首先从墙体中部开始;随着爆炸荷载峰值的提高,砌体墙的破坏逐渐由中间向两端发展,当爆炸荷载峰值压力达到0.36 MPa及以上时,墙体会发生破坏,有块体飞出,并在重力作用下发生倒塌。数值模拟的结果与文献提供的试验结果比较吻合。     

输水隧道在行波激励下的三维地震反应分析

随着大规模调水工程的建设,穿越软土地区的浅埋输水隧道的抗震性能的重要性愈加突出,这就涉及到地震动的输入问题。而对于空间尺度很大的大型输水隧道,地震动输入的空间变化特性即多点输入对输水隧道的地震响应产生重要的影响。所以在考虑了衬砌-水体-围岩的相互作用的同时,还考虑了地震波有限波速传播所引起的行波效应及不同地震动激励方向对三维输水隧道的地震动的影响。结果表明:与地震动一致输入相比,行波效应将对输水隧道的地震响应产生不利的影响。     

非饱和黄土静、动强度及其相关性研究

通过静三轴试验和动扭剪试验研究了非饱和黄土的静、动强度特性,对非饱和土的有效应力计算公式以及动扭剪试验Mohr-Coulomb强度指标的整理进行了讨论,提出了非饱和黄土和饱和黄土的有效应力计算的简化公式。分析了原状黄土和重塑黄土静强度指标随含水量、密度变化的规律,以及动强度指标随含水量、破坏振次变化的规律。研究了黄土静、动强度指标之间的相关性,黄土的静力强度指标与破坏振次为20次时的动力有效强度指标很接近。静、动强度指标之间有很强的相关性,提出了用黄土的静力强度指标推求相应的动力强度指标的经验公式。     

预应力锚索加固石窟围岩的地震响应的数值模拟分析研究

针对预应力锚索加固石窟文物的特点,阐述了影响石窟围岩变形稳定性的主要因素和动力有限元分析方法。以榆林窟的三个典型工程剖面为实例,通过对不同峰值加速度、频谱、持续时间的动荷载作用下预应力锚索加固的石窟围岩位移场、应力场分布特征的数值模拟计算,揭示了预应力锚索加固石窟岩体在地震作用下的动态响应和变化规律。分析结果表明,随着地震动峰值加速度(PGA)、反应谱特征周期和地震动持续时间的增大,洞窟的位移和应力值明显增大,应力集中区的范围扩大,围岩损伤的可能性增加,稳定性降低。应力分布与洞窟数量、组合特性、几何形状和尺寸密切相关,并控制了石窟围岩的震害特征。本文为石窟文物的科学保护和岩体抗震加固与减灾提供了理论基础和实践依据。