京津冀协同发展视域下校局同城一体化共建机制研究——以中国人民警察大学为例

推动京津冀公安机关和公安院校同城一体化建设,既是贯彻京津冀协同发展战略的必然要求,也是奋力开创公安工作现代化建设新局面的重要举措。分析同城一体化建设的时代背景、内涵特征、建设目标,以中国人民警察大学为例,提出实践路径:加强顶层设计,完善保障机制;突出科技引领,创新发展机制;聚焦人才共育,完善共享机制;坚持实战导向,强化联动机制;强化过程管理,健全落实机制;开展效益评价,建立反馈机制。

高地应力软岩地层敞开式TBM法隧洞围岩变形控制技术——以香炉山隧洞为例

为解决敞开式TBM在滇西地区高地应力软岩地层施工中遭遇围岩大变形而导致的支护破坏、设备频繁被卡、隧洞侵限等工程难题,通过分析围岩允许变形量与变形规律,提出围岩控制时空原则:有效初期支护施作时间为开挖后15 d内、空间位置为距掌子面30 m范围内,TBM掘进日进尺不低于2 m/d。通过不同类型的支护结构现场试验,得出控制围岩变形的有效措施为预应力长锚索主动控制变形、灌混凝土箱体H型钢拱架被动强支撑。另通过滇中引水香炉山隧洞敞开式TBM施工实践,开发出“掌子面位置刀盘扩挖预留允许变形量、围岩出护盾灌混凝土箱体拱架被动强支撑、隧洞上半圆前置式自动化喷混凝土早封闭、预应力长锚索主动控制深层围岩变形、隧洞底部自进式锚杆后补强”等围岩变形有效控制技术。

一体式厌氧氨氧化工艺处理高氨氮污泥消化液的启动

利用新型固定生物膜一活性污泥反应器处理实际污泥消化液,通过接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化生物膜填料,逐渐提高进水氨氮浓度并控制溶解氧浓度在0.11～0.42mg/L,系统在65d内实现了短程硝化-厌氧氨氧化反应的启动.反应器系统稳定运行阶段具有良好的污染物去除效果,进水COD和氨氮浓度为921和1120.8mg/L,COD、氨氮和总氮去除率分别为66.8%,99.0%和94.4%,总氮去除负荷为0.27kg N/（m3·d）.试验表明采取逐步提高进水中消化液比例的策略,有利于一体式厌氧氨氧化工艺的快速启动.进一步分析发现系统同时存在厌氧氨氧化和反硝化的脱氮途径,对总氮去除的贡献率分别为67.4%～91.1%和8.9%～32.6%。

盘形滚刀磨损预测模型

盾构或TBM长距离掘进硬岩施工中,不可避免地会遇到盘形滚刀磨损问题。通过分析滚刀的磨损机理,确定了滚刀最主要的直接磨损机制是基于塑性去除的磨粒磨损;基于Rabinowicz磨粒磨损方程和CSM滚刀破岩力模型,通过近似计算和数学推导,建立了滚刀直接磨损的磨损速率和线磨损速率预测模型;并通过广州地铁7号线9标和广深港狮子洋隧道正滚刀的磨损数据进行了验证。结果表明,基于材料磨损机制建立滚刀磨损预测模型的可行性,所建立的预测模型也能较准确地反映滚刀的真实磨损情况。所建立的滚刀磨损速率模型可用于预测不同安装半径滚刀的正常掘进距离,所提出的滚刀线磨损速率可以作为衡量滚刀耐磨蚀性的重要指标;并且给出了滚刀磨损速率、线磨损速率与地层抗压强度、刀刃屈服强度、滚刀安装半径、滚刀直径、刀刃宽度、刀间距、贯入度等参数之间的定量关系;但该模型仅适用于正滚刀和中心刀的正常磨损预测,对于边滚刀还需考虑二次磨损。

TBM法超长隧洞物料高效运输技术研究

针对TBM法超长隧洞(>20km)支洞无轨运输与正洞有轨运输转换能力受限以及有轨运输运行速度受限导致TBM法超长隧洞施工物料供不应求而影响施工进度的问题,通过新增混凝土专用运输通道与倒运平台,降低了物料转换洞吊运压力,有效提升了物料无轨运输与有轨运输的转换效率;通过增设仰拱承轨台来代替钢轨枕支撑有轨运输轨道,提高了有轨运输轨道安装质量,有效提升了有轨运输的运行速度,大幅度缩短了超长距离物料有轨运输时间。上述两项措施在滇中引水香炉山隧洞的成功实施,实现了TBM法超长隧洞物料高效运输,可推广应用至其他类似隧洞工程。

狮子洋隧道陆地段盾构施工横向地表沉降研究

为了预测盾构隧道施工引起的地表横向沉降,针对狮子洋隧道陆地段DIK42+660断面地层,通过理论分析,利用Peck公式对该断面地表横向沉降量进行计算;通过数值模拟,利用ANSYS建立地层的有限元模型,并从数值模拟结果中获取地表单元的横向沉降量;最后通过与现场监测结果对比,对理论分析和数值模拟的地表横向沉降量预测方法进行评价。研究结果可为盾构隧道地表沉降的预测提供有效的方法。

码垛机器人运动学与动力学仿真

为了评价码垛机器人的工作能力和实现作业的精确控制,需对码垛机器人进行运动学和动力学仿真。本文以ABB IRB660码垛机器人为例,利用Matlab机器人工具箱编程,对码垛机器人进行运动学仿真,同时利用ADAMS建立虚拟样机,对码垛机器人进行运动学和动力学仿真。本研究有利于码垛机器人的结构设计和动作控制,通过仿真验证了机构设计的合理性和仿真方法的正确性,也为码垛机器人的电机选择提供了依据。

基于掘进参数的隧道围岩稳定性判识方法研究

为解决隧道开挖面围岩状态难以预知、超前处置不及时导致全断面隧道掘进机被卡被困的问题,通过引松供水、引汉济渭等不同隧道工程装备掘进参数与隧道围岩参数统计分析,建立贯入指数、贯通指数与隧道围岩总评分的回归关系。统计结果表明:隧道掘进机贯入指数与隧道围岩总评分呈指数函数关系,贯通指数与隧道围岩总评分呈对数函数关系。在此基础上,提出基于贯入指数和贯通指数的隧道围岩稳定性判识方法,并根据滇中引水隧道工程现场围岩揭露情况对该方法的围岩类别判识结果进行验证。验证结果显示围岩判识类别与实际围岩类别基本一致,表明了该判识方法的有效性和准确性。

氨氮负荷波动对城市污水短程硝化-厌氧氨氧化工艺硝态氮的影响

亚硝酸盐氧化菌(NOB)增长是导致城市污水短程硝化-厌氧氨氧化(partial nitrification/anammox,PN/A)工艺脱氮效率降低的主要原因之一.采用SBR反应器研究了周期性的进水氨氮负荷变化对城市污水PN/A工艺出水硝酸盐的影响.结果表明:恒定曝气量和曝气时间,进水氨氮负荷周期性降低时,PN/A工艺出水硝态氮逐渐增长,导致系统脱氮性能下降.在硝态氮增长之后,保持进水氨氮负荷稳定,系统的脱氮性能未恢复.进一步分析表明:低氨氮浓度下,NOB对于溶解氧的竞争是出水硝态氮增长的主要原因.因此,在城市污水PN/A工艺中,为了维持稳定的脱氮性能需要控制溶解氧和出水氨氮浓度.

一体化厌氧氨氧化反应器的优化及其稳定性研究

采用一体化厌氧氨氧化SBR反应器(120L)处理高氨氮废水,研究系统总氮去除负荷提高和稳定性的影响因素.长期试验结果表明:该一体化厌氧氨氧化SBR反应器的最大总氮去除负荷为1.1kg/(m^3·d),影响反应器运行稳定性的主要因素有:游离氨浓度、溶解氧浓度、絮体污泥和颗粒污泥相对比例等.在一体化厌氧氨氧化反应器中保持AOB和Anammox活性的相互匹配是维持系统稳定运行的关键因素.大量淘洗絮体污泥会造成氨氧化活性降低和溶解氧升高,从而引起总氮去除负荷下降.限制反应器负荷增加的主要因素有:(1)污泥随出水流失,体系污泥浓度保持恒定;(2)受溶解氧影响AOB和Anammox活性不能同时提高;(3)传质效率难以进一步提高.试验中发现总氮去除负荷和曝气量之间具有很好的相关性,反应器负荷波动时通过调整曝气量来调控反应状态,有利于一体化工艺的稳定运行.

新街台格庙矿区斜井隧道双模式盾构关键掘进参数配置研究

为了解决盾构关键掘进参数的合理配置问题,实现盾构在不同地层条件下安全、快速、高效掘进,以新街矿区斜井隧道工程为依托,在研究斜井隧道工程地质条件的基础上,提出了双模盾构掘进参数配置的原则;分析计算双模式盾构在2种掘进模式下的最大切深、土舱压力以及盾构推力、刀盘扭矩等关键掘进参数,确定了在EPB模式和单护盾TBM模式下的最大切深分别为28r/min和19 r/min,并提出了在6个地质区间下双模盾构关键掘进参数的配置建议。

深埋斜井隧道双模式盾构刀盘驱动扭矩分析

刀盘驱动扭矩是盾构机的关键参数,是盾构设计的重点内容之一,同时也是隧道顺利掘进的重要保障。文章针对神华新街台格庙矿区煤矿斜井工程,分析了隧道埋深和坡度对盾构刀盘驱动扭矩的影响;在现有扭矩计算理论的基础上,建立了盾构在高埋深、下坡掘进时的刀盘驱动扭矩的计算理论模型;结合工程实例,对不同埋深下斜井双模式盾构的扭矩进行了计算分析,同时对设备制造商提供的扭矩参数进行了合理性验证。结果表明:在土压平衡模式下,刀盘驱动扭矩随隧道坡度的增大明显增大,随埋深的变化先增大后趋于稳定;而在开式单护盾掘进模式下,隧道坡度和埋深的变化对刀盘驱动扭矩的影响较小。两种模式下稳定后的刀盘驱动扭矩分别为8 000 k N·m和2 000 k N·m,与盾构设备的实际参数设定值接近。

新型气水分离旋流器在单立管排水系统中的应用研究

将不同类型气水分离器安装在模拟室内排水系统的排水立管上,通过试验测得其与空白对照的排水系统的临界流量和立管内压力波动情况,确定气水分离旋流器的最佳结构。试验结果表明,安装新型气水分离旋流器可以将排水系统的最大流量提高21.6%,大大增加了排水立管的通气能力,减小了排水立管的压力波动,在造价仅为普通螺旋管的1/3～1/4条件下,达到了螺旋管的使用效果。

码垛机器人运动学分析与仿真

为了评价码垛机器人的工作能力和实现作业的精确控制,需对码垛机器人进行工作空间计算和轨迹规划。以ABB IRB660码垛机器人为例,建立D-H矩阵并对其工作空间进行仿真;然后对码垛机器人完成特定码垛任务进行轨迹规划。工作空间仿真结果表明,码垛机器人杆件参数和关节参数设计满足工作要求;对拟定的码垛任务轨迹规划结果表明,此轨迹规划达到了考虑速度、加速度等边界条件的前提下运动时间最优的目的,验证了机构设计的合理性。本研究有利于码垛机器人的结构设计和动作控制,并为码垛机器人的精确控制和动力学研究奠定了基础。

基于特征融合的配电网源-荷-储完全分布式协调控制方法

为解决电能供不应求难题,优化削峰填谷效果,控制配电网功率,提出基于特征融合的配电网源-荷-储完全分布式协调控制方法。通过改进K-均值聚类方法融合配电网特征,以有功功率波动及配电系统网损最小为目标函数,以节点潮流和负荷转化平衡等为约束条件,构建配电网源-荷-储完全分布式协调控制模型。试验结果表明:削峰填谷效果突出,且配电网功率曲线更加平缓。完成配电网源-荷-储完全分布式协调控制,为相关领域的研究提供参考。

基于Flamant解的堆载对隧道影响解析方法

基于Winkler地基模型和Flamant解(F解),给出了弹性连续体内堆载对隧道和管线影响的解析方法,并通过数值模拟进行验证。将堆载简化为梯形作用力(短边和长边半宽a和b),然后基于F解得到天然状态的土体变形解析解,然后将隧道简化为欧拉-伯努利梁,计算出隧道位移,与数值分析中的两者平均误差约10%。进一步探讨了荷载宽度、荷载埋深对土体应力的影响,结果表明:随着归一化埋深的增加,应力影响系数逐渐降低;且a/b越大,降低越快,当埋深相同时,随着a/b的减小,增速放缓;同一荷载埋深条件下的最大位移出现在该埋深处,并向着地面和底部逐渐减小,且前者减小的速度大于后者。研究成果为市政建设中地下隧道和管线保护提供借鉴和理论指导。

基于新表面理论的TBM破岩效率评价指标

岩碴是岩-机作用的直接产物,也是评价隧道掘进机(TBM)破岩效率和优化TBM掘进参数的有效指标。依托兰州水源地建设工程和龙岩万安溪引水工程,开展不同岩性条件下TBM岩碴筛分试验,得到了岩碴粒径分布规律。基于新表面理论,从滚刀破岩能量转化角度出发,提出了一种新的TBM破岩效率评价指标。基于岩碴粒径分布规律和TBM掘进参数统计,探讨了新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数之间的关系,指出了新表面理论指标在反映岩碴破碎程度和评价TBM破岩效率方面的优势。对新表面理论指标与TBM掘进推力以及刀间距s与贯入度p的比值进行回归分析,得到了硬岩(围岩等级为Ⅱ级)和软岩(围岩等级为III级)掘进条件下的TBM最优掘进推力和s/p取值区间。研究表明:(1)新表面理论指标符合岩石破碎学原理,可准确评价TBM破岩效率。岩碴越是破碎,新表面理论指标越大,掘进能耗越高,此时TBM破岩效率相对较低。(2)新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数均具有良好的线性相关关系。岩碴越是破碎,破碎单位体积岩石的能量消耗越大,新表面理论指标越大,对应的粗糙度指数越小。软岩掘进条件下TBM掘进比能低于硬岩,而岩碴破碎程度高于硬岩。(3)新表面理论指标随着TBM掘进推力和s/p的增加先减小后增大,在硬岩和软岩条件下,当TBM最优掘进推力区间和s/p区间分别为7 400~7 700 kN、13.9~14.4和1 000~1 500 kN、8.0~8.5时,新表面理论指标较小,TBM破岩效率较高。

常温下厌氧氨氧化组合工艺处理低C与N质量浓度比的城市污水的脱氮除磷性能

在常温条件下,利用序批式反应器和序批式生物膜反应器的组合工艺(SBR+SBBR)处理低C与N质量浓度比(ρ(C)/ρ(N))城市污水。原水先进入SBR反应器,通过厌氧-好氧交替运行实现高效除磷,其出水进入SBBR反应器进行强化脱氮处理。SBBR反应器通过接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化生物膜,控制适宜溶解氧(DO)质量浓度,实现全程自养脱氮。系统稳定运行期间,原水COD质量浓度为206 mg/L,总氮质量浓度为51.52 mg/L,磷酸盐质量浓度为4.09 mg/L,出水的总氮和磷酸盐质量浓度分别为10.7 mg/L和0.17 mg/L。研究结果表明:利用该组合工艺处理低碳氮比(ρ(C)/ρ(N)=4)城市污水,不外加碳源条件下,出水氮磷均可到达一级A标准。系统稳定运行的关键在于维持SBBR反应器合理的DO质量浓度(0.2~0.5 mg/L),持续抑制亚硝酸盐氧化细菌的增殖,避免硝酸盐的积累。

TBM主驱动轴承受力分析及应用研究

为解决全断面硬岩隧道掘进机(TBM)作业过程中,因主轴承载荷谱预测困难而无法计算主轴承服役寿命的问题,开展基于滚刀-主轴承力流模型预测TBM主轴承载荷谱方法的研究,基于CSM模型与秋三藤三郎模型,建立滚刀破岩载荷预测模型。结合TBM作业工况与刀盘滚刀分布情况,根据理论计算模型与有限元分析模型,建立多工况的刀盘-主轴承力流模型得到原始载荷。考虑TBM强冲击工作环境对载荷谱的影响,对比现场监测振动数据,引入冲击载荷系数,建立计算模型,得到主轴承载荷谱。研究结果表明:1)TBM在全推力工况下的工作时间占比达65%;2)4种工况中轴向力与倾覆力矩变化较大,径向力较为稳定;3)在全推力工况下主轴承主要承受轴向力,最高达到14 374 kN,与有限元分析结果相差5%。最后将计算结果与TBM实际施工数据对比,验证了模型的准确性。

光伏发电参与电网供电功率稳定性调节技术研究

当光伏电站有出力时,电网中其他电源需要调整出力以使负荷由光伏发电供电。在该调整过程中,由于光伏发电具有随机性、间歇性等特点,导致其供电功率的稳定性难以控制。提出光伏发电参与电网供电功率稳定性的调节方法。构建光伏并网发电系统模型,得出太阳能转化成电能的方式及其波动影响因素;利用双环控制来协助调节供电功率,得出各端变流器工作模式的变化形式,通过控制各端口的下垂特性,完成光伏发电参与电网供电功率稳定性的调节。实验结果表明,所提方法在调节供电功率稳定性时,电网功率振荡幅度小;在直流电流分别为0.25 kA、0.3 kA、0.35 kA时,所提方法的功率调节效果均较为理想,且耗时更短。