离心机非连续转机对阻隔墙内污染物运移影响的数值模拟研究

土-膨润土竖向阻隔墙广泛应用于场地管控和修复工程。正确评估阻隔墙的服役寿命,成为阻隔墙设计的关键。使用现场试验评估阻隔墙的长期服役性能往往需要数十年,而使用超重力模型试验能够将试验周期大大缩短。在高离心加速度下,土工离心机无法长时间工作,为解决该问题本文提出采用非连续转机的方法来模拟污染物长时间的运移。在非连续转机情况下,污染物的运移发生了变化,为正确评估阻隔墙的服役寿命,建立了一个数值模型来模拟污染物在离心加速度周期性变化下的运移行为。研究结果表明：①采用有效转机时长作为非连续转机情况下污染物运移的时间,则阻隔墙的服役寿命将低于连续转机。②离心机停机时,阻隔墙内污染物运移速度降低有限,污染物运移以扩散为主。③阻隔墙的服役寿命随离心机转机间隔的增大而减少。

     

成层介质中填埋场渗滤液水位的瞬态求解

现代填埋场排水层或覆盖层设计时,对排水系统水位深度的估算大都针对稳定状态时的最大水位,对水位增长过程的模拟鲜有涉及。在扩展的 Dupuit 假定基础上推导了成层排水介质中瞬态水位计算方法,通过与稳态计算方法的对比,验证了方法的准确性。通过参数分析发现对双层排水系统来说,渗透系数减小到一定程度后,会导致水位的大幅增加,达到稳定的所需时间也越长。排水距离越长和坡度越小,达到最高水位也越滞后。合理设置排水距离和适当增加排水系统的坡度可以非常有效地控制水位深度。 复合排水材料对减少最大水位深度有着重要的意义。     

高水头条件下氯离子击穿高岭土衬垫的离心模型试验研究

利用400 g-t土工离心机模拟了高水头条件下氯离子在高岭土衬垫中的一维运移及击穿过程。在1g条件下采用高含水率的高岭土泥浆加压固结制备形成衬垫模型,离心模型试验离心加速度50g,历时3 h 52 min,成功模拟了高水头条件下氯离子击穿黏土衬垫的过程。试验结果表明：离心状态下模型在高渗透压力作用发生再固结,在约30 min固结过程中模型发生了非稳定渗流,对早期污染物运移过程具有一定的影响,导致该运移过程与Ogata(1961)提出的污染物一维对流-扩散解析解的求解条件有所差异。采用等效时间的方法对试验结果进行拟合,根据拟合的参数预测原型的击穿时间,发现渗透系数为3.2×10^-9m/s的2 m厚黏土衬垫在上覆10 m水头作用下的击穿时间仅为1.97 a,稳定渗漏率为0.604 m/a。     

冬季邮轮客舱不同通风方式对空气环境营造及人际间新冠肺炎传染风险的数值比较

邮轮客舱因空间密闭且缺少自然通风,可能成为冬季新冠肺炎（COVID-19）疫情爆发的高风险场所,有必要探索合适的通风方式。采用计算流体动力学（CFD）方法,以双人客舱为研究场景,模拟了混合通风、置换通风和贴附射流通风三种通风设计对室内空气品质、舒适水平以及健康风险的性能。结果表明,在降低交叉感染风险方面,贴附射流效果显著,相比混合通风和置换通风,客舱内同乘人员的吸入暴露比（IF）分别降低了75%和88.9%。同时,贴附射流通风也能够显著改善人体头部水平的空气质量并为人体周围提供更高的热舒适水平。     

蒙特卡洛法与有限元相结合分析边坡稳定性

蒙特卡洛随机搜索法与弹塑性有限元法结合,求解边坡稳定问题。根据有限元分析的应力和孔隙水压力结果计算给定滑动面的安全系数。利用随机走步法不断更新试算滑动面,使其安全系数不断减小。通过比较一定数量的试算滑动面,确定边坡临界滑动面及其对应的最小安全系数。本方法通过随机搜索克服了大多数常规优化方法易陷入安全系数局部极小的问题。同时,本方法利用有限元法分析的应力和孔隙水压力结果,按有效应力法计算边坡安全系数,可分析施工过程中应力和孔隙水压力变化对边坡最小安全系数的影响。数值算例分析说明了所提出的确定边坡临界滑动面的方法的有效性和优越性。     

单节锂离子电池保护芯片与系统的设计

研究了一种单节锂离子电池保护芯片与系统,并成功设计了低功耗、高检测电压精度的保护IC。根据应用系统确定了保护芯片所需功能模块,然后采用0.6μm混合信号CMOS工艺制作。测试结果表明,该电路可以完成所有保护功能,正常工作时的功耗电流为3.1μA,过充电保护电压的检测精度达到了±25mV。     

单一组分与多组分城市生活垃圾孔隙率特性对比研究

在长期压缩条件下,城市生活垃圾孔隙率的变化规律不同于传统土力学中的土,垃圾孔隙率的变化同时受到生化降解和应力压缩的影响。基于城市生活垃圾可降解组分一阶动力学水解模型,分析建立了两种城市生活垃圾生化降解模型：单一组分生化降解模型和多组分生化降解模型。在生化降解模型和应力降解压缩模型基础上,提出了城市生活垃圾孔隙率计算模型。通过分析不同上覆应力（10,50,100,200,400,800 kPa）长期作用下的孔隙率变化,综合比较了不同生化降解模型以及垃圾组分和降解特性对孔隙率变化规律的影响。对于国内现阶段生活垃圾而言,多组分生化降解模型基础上预测的孔隙率变化规律与单一组分生化降解模型的分析结果一致,孔隙率随着长期压缩和降解的进行逐渐增加。然而,相比于单一组分生化降解模型,多组分生化降解模型更能反映垃圾组分及可降解组分降解能力对孔隙率变化规律的影响。     

PAA-Na改性膨润土在酸碱盐溶液中的渗透性

针对高盐或强酸碱溶液中以膨润土为主材的防污屏障的阻控效果因膨润土膨胀性和抗渗性的降低而劣化的问题,采用聚丙烯酸钠（PAA-Na）对国产钠化钙基膨润土进行改性,提高膨胀性和防渗性. 通过自由膨胀试验和改进滤失试验,研究不同浓度的NaCl溶液和酸碱溶液对聚丙烯酸钠改性膨润土PB2、PB5、PB10、PBHV5和美国怀俄明天然钠基膨润土的膨胀特性、渗透特性的影响规律. 结果表明,在酸碱盐溶液中PB10的膨胀特性和渗透性优于怀俄明膨润土,PBHV5与怀俄明膨润土相近. pH=2的强酸条件和pH=12的强碱条件会降低PBHV5和PB10的膨胀性和抗渗性,pH=3~11的酸碱溶液对两者的影响很小. 在酸碱溶液和低浓度（≤20 mmol/L）盐溶液中,由于晶层结构层剥离,3种膨润土渗透系数随着膨胀指数和孔隙比的增大而增大;在中高浓度（>20 mmol/L）盐溶液中,膨润土膨胀性降低,渗流通道增多,产生了渗透系数随膨胀指数和孔隙比的减小而增大的现象. 在所研究的聚合物掺量（2%~10%）下,膨润土抗渗性和化学相容性随着聚合物掺量的增大而提高,若目标取得优于美国怀俄明天然钠基膨润土的特性,聚合物掺量须不低于5%.     

钠质膨润土渗透性与膨胀性及可塑性的相关性

盐溶液与钠质膨润土的化学相容性研究对评估防污屏障的服役性能起到重要作用,为此,采用渗透试验、自由膨胀试验和界限含水率试验研究不同浓度的NaCl溶液和CaCl2溶液对钠质膨润土渗透性、膨胀特性、可塑性的影响规律.结果 表明,随着溶液中阳离子浓度增加,钠质膨润土的渗透系数增大,膨胀指数先增长再下降,塑性指数减小;相同浓度下...     

重金属在某简易垃圾填埋场底部及周边土层扩散勘查与分析

为了掌握重金属在简易填埋场底部及周边天然土层扩散情况,选取淮南某简易填埋场开展现场勘查和室内测试分析。在填埋场内、外进行了钻孔勘探、取土样和水样、水位测试等工作,对取得的土样和水样中重金属（Cu,Pb,Cr和Zn）含量及其存在形态进行了测试分析,获得了重金属在土层中沿深度及水平方向的分布规律。测试结果表明：重金属Cu,Pb,Cr在该填埋场下卧土层中总含量未超过国家土壤质量二级标准,重金属Zn在浅部土层中含量超过二级标准,但未超过三级标准。该填埋场历时17 a,垃圾渗滤液中重金属Cu,Pb,Cr在填埋场下卧土层中扩散深度达2 m以上,已击穿了浅部渗透系数较大的耕植土层,Zn扩散深度达3 m以上。填埋场内与渗滤液充分接触的土层中可交换态重金属占总量百分比低于1%,有机态重金属所占百分比明显高于场外背景值,但随深度增加而显著降低,其分布规律与有机质含量测试结果类似。该填埋场深度2 m以下的粉质黏土和老黏土层渗透性低、厚度大,具有良好的阻碍重金属扩散性能。