考虑空隙影响的岩石统计损伤模型研究

为得到岩石在不同围压作用下变形特性以及岩石空隙对变形损伤的影响,采用TAW-2000岩石试验系统对砂岩进行室内三轴压缩试验;构建考虑岩石空隙损伤的三轴压缩统计损伤模型,以及提出确定分布参数和空隙损伤影响系数的方法,通过模型曲线和试验曲线对比,验证建立损伤模型的正确性与合理性。结果表明：该模型对传统破坏模型引入空隙损伤影响系数可以较好地描述损伤演化,并能反映出三轴压缩试验曲线的软化特性。该模型对传统破坏模型引入空隙损伤影响系数可以较好地描述损伤演化,并能反映出三轴压缩试验曲线的软化特性。岩石在同一围压作用下的损伤变量的变化规律都是呈现出先增大后趋于稳定的趋势,这是由于岩石在荷载作用下内部原生裂隙会进一步发展、扩散,直至贯通为宏观裂缝,导致岩石发生变形破坏,后续试验岩石试样沿着破裂面滑移,最终使得岩石的损伤程度逐渐加剧。由拟合结果可知,建立的统计损伤模型可较好地反应岩石的变形特性,也可较为真实反映巷道围岩的变形情况,对实际工程中巷道围岩-支护体的设计具有指导意义,但是实际工程中围岩所受的三向应力大小各不相同,鉴于试验条件约束无法实现,故需要在以后研究中对岩石做真三轴试验,才能更好地反映实际...     

硫酸盐还原菌分离及其处理煤矿酸性废水工艺的实验研究

针对煤矿酸性废水直接排放污染水资源的问题,试验选用污泥样作为筛选样品富集硫酸盐还原菌,采用稀释涂布-叠皿夹层厌氧培养法分离纯化SRB,研究了SRB对煤矿酸性废水中Fe2+和SO42-的去除效果。试验结果表明:分离纯化得到的SRB符合典型的"S"型生长曲线,SRB的最佳生长条件为34℃、p H为7、70%乳酸钠作为碳源。综合比较接种不同量SRB对煤矿酸性废水的处理效果可知,接种10%SRB的处理效果较好,接种时间为5d时对煤矿酸性废水中SO42-和Fe2+的去除率分别为74. 71%和99. 18%。     

辐射井在沈阳地铁一号线降水中的应用

目的解决沈阳地铁一号线滂江街站的降水问题.方法采用辐射井降水方法,在滂江街站穿越沈海立交桥段布设4眼辐射井.采用适宜的计算模型计算辐射井的出水量,采用人工取土自重下沉施工工艺进行竖井施工,采用水平孔套管水力正循环施工工艺进行水平井施工.结果辐射井有效地控制了其辐射区段的地下水位,保证了结构施工的顺利进行.同时,在沉降方面,保证了相临建筑物的安全.证明了在沈阳地区的地质和水文情况下,辐射井同样适用.结论辐射井的应用消除了地铁降水对地面既有交通设施和经济社会生活造成的影响,减少了建筑物搬迁移动,降低了施工成本,取得了良好的社会效益和经济效益.     

蛇纹石-黏土复合颗粒除氟的动态实验研究

为研究蛇纹石-黏土复合颗粒的除氟性能,采用室内动态实验探讨了复合颗粒在不同氟离子浓度、不同吸附柱高度和不同流速下对含氟水除氟效果的影响及其吸附动力学过程.试验结果表明:吸附剂的动态吸附容量与吸附剂高度、原水氟离子浓度呈正相关,而与进水流速呈负相关;吸附剂传质区长度与进水流速、吸附剂高度及原水氟离子浓度均呈正相关.吸附动力学拟合结果显示:蛇纹石-黏土复合颗粒对水中氟的吸附动力学符合Yoon and Nelson方程,平衡吸附容量与吸附剂高度呈正相关,与进水流速呈负相关.随着初始氟离子浓度的增加,到达吸附平衡时间缩短,吸附容量逐渐增大.     

定向剪切应力路径下类弱胶结软岩椭圆各向异性强度准则

地下工程开挖卸荷引起的围岩应力重分布将影响弱胶结软岩强度,导致巷道围岩产生不均匀大变形,甚至造成塌方、冒顶等安全事故。以膨润土、风积砂、石膏粉和滑石粉为原料制备类弱胶结软岩试样,利用GDS SSHCA空心圆柱扭剪仪开展主应力定向剪切试验,研究大主应力方向对弱胶结软岩应力–应变曲线、峰值应力(变)和抗剪强度的影响规律,探索主应力方向诱导的弱胶结软岩强度各向异性特征。结果表明：当0°<α <45°时(α为大主应力与竖直方向的夹角),试样产生轴向压应变和剪应变,且随着α的增加,试样轴向应变占比逐渐减小,剪应变占比逐渐增加;当α=45°时,试样以剪应变为主,并伴随体积扩容现象;当45°<α <90°时,试样受侧向挤压产生轴向拉应变与剪应变。当0°≤α≤30°时,峰值剪应力比(τ_zθ/p’)max随α的增加逐渐增大;而当30°<α≤90°时,(τ_zθ/p’)max则随着α的增加逐渐减小;当α=30°时,(τ_zθ/p’)max=0.81,为最大值,这表明软岩具有显著的各向异性特征。基于峰值剪应力比演化特...     

冻融循环影响下水泥、煤矸石改良粉土的力学特性研究

为研究水泥、煤矸石改良粉土路基在冻融循环作用下的力学性质,以高速公路粉土填料为研究对象,制作了含5％水泥和20％煤矸石的改良粉土试件,对其进行了负温度分别为-25℃、-30℃、-35℃的冻融循环试验,并以冻融次数和围压为变量对改良粉土进行三轴压缩研究.研究结果表明:增加围压和冻融次数、降低温度是改良粉土应力-应变曲线由应变软化型向应变硬化型转变的因素;冻融循环次数的增加,改良粉土极限强度、弹性模量、粘聚力及内摩擦角等指标的衰减规律为快速、缓慢、稳定三个阶段,趋于稳定的冻融循环次数为8次;温度的降低对改良粉土极限强度、弹性模量、粘聚力劣化影响较大,而对内摩擦角的劣化影响较小,力学指标劣化程度有收敛趋势.此研究可为粉土在路基工程中的应用和防治灾害提供一定的工程价值.     

冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

基于材料强度折减及钢管壁厚折减的方法,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压力学性能采用有限元法进行了研究。基于合理的有限元分析模型,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土柱的破坏模态、轴向荷载-位移关系、钢管与混凝土相互作用进行了分析,研究了含钢率、截面尺寸、钢管屈服强度、混凝土轴心抗压强度以及冻融循环-酸雨交替次数对试件轴压极限承载力的影响。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模型的有效性; 冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后轴压圆钢管混凝土短柱的破坏模态与普通试件相似,轴向荷载-位移曲线变化趋势一致,试件均为塑性破坏; 圆钢管混凝土轴压短柱随冻融循环-酸雨锈蚀交替次数的增加,材料性能劣化严重,外钢管对核心混凝土约束作用减弱,试件极限承载力明显下降。     

煤岩破裂过程声发射时-频信号特征与演化机制

掌握声发射信号时-频域特征及其与煤岩力学性质间的本质联系是利用该方法预测、预警煤岩失稳的基础。以具有不同夹矸和原始裂隙煤岩压缩破坏声发射监测试验为基础,引入小波变换方法,结合数字信号分析、岩石力学等相关理论深入分析煤岩破坏过程声发射时-频信号演化规律,构建了裂纹扩展释放弹性能引起应力波的振幅、频率力学表达。结果表明:受所含弱夹矸或裂隙增加影响煤岩强度、弹性模量降低,峰后软化特征明显,声发射存在由低幅振荡向高幅脉冲转化的信号激增点,强度越高,能量信号幅值显著提高、累积总能量越多,波形幅值增加,信号波形两相邻波峰间隔时间增长,夹杂的小幅振荡波越少;db5和sym2小波基函数分别与激增点、峰值点时域波形相似度最高,更适用于煤岩声发射信号研究;试验所用煤岩声发射信号主频带为0～70 kHz,煤岩强度越低信号频率分布越宽泛,随所受应力升高信号频带分布范围逐渐向主频移动。弹性模量和裂纹扩展速率共同确定了应力波振幅的变化范围,裂纹尺寸决定了振幅和频率的变化趋势,裂纹扩展速率是决定应力波频率的关键参量,进而3个参量共同影响声发射信号时-频特征。试验结果建立了裂纹表征参量与声发射信号频率、幅值的定性描述,为提高声发射信号监测准确性提供了理论基础,开展该理论的定量化应用是后续研究工作的重点。     

褐煤/麦饭石固定SRB颗粒处理含铬酸性矿山废水试验

针对硫酸盐还原菌(SRB)生物法处理酸性矿山废水(AMD)易受重金属离子和高酸度的抑制与毒害等问题,采用玉米芯为碳源的微生物固定化技术,分别构造以麦饭石和褐煤为填料的1~#和2~#固定化颗粒,对比处理含Cr~(6+)、SO_4~(2-)的模拟酸性矿山废水的效果。实验结果表明:1~#颗粒废水中COD的平均释放量(898 mg/L)要高于2~#颗粒废水中COD的平均释放量(698.9 mg/L),而2~#颗粒对AMD中p H提升(4～7.47)和对Cr~(6+)、SO_4~(2-)的平均去除率(96.57%、36.50%)要高于1~#颗粒对AMD中p H提升(4～7.04)和对Cr~(6+)、SO_4~(2-)的平均去除率(85.96%、20.85%)。可见,褐煤颗粒有比麦饭石颗粒较强的调酸、吸附金属离子和异化硫酸盐活性的能力。     

页岩气资源勘探开发历史及现状

在化石能源为世界主体能源,全球进入难动用储量开发时代的背景下,页岩气的成功开发对于北美的能源供给有着举足轻重的影响,美国的天然气供给实现了自给自足,并在世界范围内掀起了天然气革命。页岩气是21世纪的巨大资源,具有储量丰富、清洁廉价和能够长期供给的优点。但在中国乃至世界范围内,针对其进行的勘探和开发工作并不足,对页岩气的利用也只是冰川一角。中国页岩气资源潜力巨大,如能成功开发,不仅可以缓解当前的油气资源短缺现状,甚至可以改变油气资源格局和能源结构,对国家能源安全和经济发展具有重要的意义。页岩气的经济开发是必须且亟需解决的问题;页岩气储量巨大,如能成功开发,其产量也将是巨大的,并会随着开发的进行逐年大幅增长;中国页岩气资源丰富,政策支持良好,勘探开发前景广阔,但同时存在着地质条件复杂、关键技术难突破的问题,需在借鉴北美成功经验的同时,结合中国页岩储集层实际,开创出独具中国特色的页岩气勘探开发之路。