大学科普文化交流会纪实——2024年大学科普文化交流会在璧山圆满举行

2024年8月8日大学科普文化研讨会在重庆市璧山区高新技术产业研究院拉开帷幕,来自重庆科普产业集团、中子科学(重庆)研究院、重庆市核学会、人民城市发展中心以及《大学科普》工作站的与会人员共同探讨大学科普文化的创新与未来。会议伊始,全体成员以庄重而深情的仪式共同缅怀杰出的物理学家李政道先生。作为在量子场论、基本粒子理论、核物理、统计力学、流体力学、天体物理等诸多领域为物理学的发展做出了持久而明确的贡献,且开创华人获得诺贝尔奖的李政道先生的离世让科学界乃至全社会深感痛惜。《大学科普》杂志社特别发出唁电,表达对李政道先生逝世的沉痛哀悼和崇高敬意。

高压压水试验在深钻孔中的应用

常规压水试验一般按三级压力、五个阶段进行。三级压力一般分别为0.3,0.6,1MPa。但对于水库大坝、深埋地下工程等水头很高的工程而言,常规压水试验结果不能反映实际水头压力作用下岩体的渗透特性。试验在某花岗岩地区500m深孔中进行,因此选定压力阶段为2,4,6MPa。试验段长度取为6.5m,钻孔中共取21个典型区段进行高压压水试验,试验结果表明,高压压水试验能很好地反映岩体透水性的变化规律。该地区属低渗透岩体,因此在该地下工程灌浆处理裂隙岩体时最小灌浆压力值应不小于5MPa。

地应力对裂隙岩体渗流特性影响的研究

岩体总是赋存于一定的渗流场与应力场中的,研究地应力场对渗流场的影响具有重要的意义。首先分析了裂隙岩体渗流运动的基本规律,研究了应力对渗流作用影响的机理。在此基础上,结合甘肃某工程进行了现场地应力测量及高压压水试验,并且作了大量地表的、钻井岩芯的节理裂隙地质调查,得到了该地区的地应力值和渗透系数值。然后通过回归分析,可以发现该地区渗透系数随地应力值的增大呈负指数递减的变化规律。

甘肃北山花岗岩节理表面形态特性研究

花岗岩是中国高放废物处置的候选围岩,大量存在的节理面是核素迁移的主要通道,同时节理面对岩体的力学、水力性质起着支配作用。而节理面的表面形态与这些性质密切相关,因此需要对候选花岗岩体节理面展开多样本、大尺寸的现场表面形态研究。以中国高放废物深地质处置甘肃北山预选区某采石场中的天然节理面为研究对象,运用基于几何理论的测量方法,获得了大量不同尺度、不同方位的现场节理面的表面形态特征曲线。采用Barton直边法和统计参数法处理这些特征曲线,系统分析了特征曲线的尺度效应、各向异性特征以及与不同节理类型的关系。为进一步分析裂隙岩体的力学、水力特性建立了基础。

潮湿固化纳硅涂料在鲁班水库主坝廊道中的应用研究

水库廊道常年处于渗水、潮湿状态,会导致混凝土大量钙质、镁质析出物流失,廊道内壁的涂装体系常发生分解、粉化、剥落,严重影响了廊道的运营安全及整体形象。采用基于溶胶凝胶技术的纳硅材料对其进行改性,研究了潮湿环境的固化机理,测试漆膜各项物理、力学、化学性能指标,并在鲁班水库潮湿廊道进行了现场涂装试验,形成了科学、可行的施工工艺。结果表明:潮湿固化纳硅涂料在该类环境中能有效固化,漆膜具有优异的各项性能指标,施工工艺简洁可行。研究成果可有效减少混凝土钙质、镁质析出物流失,有效保障了混凝土结构的安全运营与整体形象,可广泛应用于水库廊道、水电站地下厂房等地下潮湿环境的混凝土结构。

甘肃北山预选区岩体力学与渗流特性研究

通过现场节理调查、地应力及高压压水试验及室内岩石力学试验,研究了甘肃北山预选区岩体力学和渗流特性。研究结果表明:甘肃北山岩体节理以陡倾角的剪节理为主,节理倾向分布可用正态函数进行有效地拟合,而开度分布可用负指数函数进行拟合。甘肃北山岩石均具有高密度、低含水量、低吸水率和低孔隙率的特性,岩石致密,但浅部岩石均匀性较差;英云闪长岩岩性不均匀,而300m以下似斑状二长花岗岩的岩石均匀性较好,其单轴抗压强度和弹性模量较高。该区最大水平主应力为17.52MPa,而最小水平应力为11.12MPa,属中等应力区;岩体的渗透系数为10-7～10-5cm/s,属低渗透性岩体。为此,编制了渗透张量计算和节理三维模拟程序,可较好地反映岩体的渗透性质和节理的三维分布。

岩体节理平均迹长估计

分析总结岩体节理平均迹长的估计方法后,扩展了测线法节理平均迹长估计的理论基础。扩展后的测线法在相同的现场节理调查数据下,可更加准确地估计岩体节理的平均迹长。同时指出,采用圆形窗口法平均迹长估计时,假设迹线中点在窗口中均匀分布与实际情况偏差很大,为避免迹线中点不均布的情况必须保证窗口的尺度足够大。随着圆形取样窗口的增大,迹线中点密度在窗口中的变化减小,估计所获得的节理平均迹长的准确度较高。通过现场节理调查获得丰富的节理数据,采用扩展的测线法和圆形窗口法分别估计岩体节理的平均迹长。当圆形窗口的直径与测线法删节长度相等时,扩展测线法和圆形窗口法估计所得的岩体节理平均迹长比较接近,由此可确定研究区域的岩体节理平均迹长。

甘肃北山芨芨采石场岩体节理特征研究

芨芨采石场是我国高放废物处置库甘肃北山预选区有利候选地段之一。采用综合节理测量法在芨芨采石场进行详细的节理调查,共获得13012条节理数据。根据芨芨采石场内的断层将该区域初步划分为3个岩体结构均质区和2个断层影响区。基于圆形窗口法原理编制计算程序,分析断层两侧节理的平均迹长和迹线中点面密度的变化,确定断层对节理分布的影响范围,准确划分岩体结构均质区的大小,并得出各均质区节理的平均迹长和迹线中点面密度;采用节理玫瑰花图和节理极点图法,得出各均质区节理的优势组,对各优势组的产状进行统计分析。芨芨采石场的岩体节理以陡倾角的剪节理为主,节理倾向和倾角符合正态分布;统计分析各优势组的节理间距,得出各优势组节理间距符合负指数分布。按照ISRM提出的《岩体不连续面定量描述的建议方法》(1978),采石场各结构均质区的节理间距都属于宽间距,表明岩体完整性较好。本次研究得到芨芨采石场岩体节理基本特征的定量化参数,为岩体力学和渗流特性的深入研究提供必要的数据。

岩体节理三维网络模拟技术及渗透率张量分析

在现场地质调查的基础上,对节理开度的概率分布函数进行了拟合,并进行了假设分布的有效性检验。这样,在进行节理三维网络模拟时,就可以生成具有厚度的圆盘来模拟岩体节理的空间分布。岩体节理的渗流量正比于节理开度的三次方,在 Monte-Carlo 法生成的模拟节理开度的三维节理网络的基础上,结合所述方法对岩体渗透率张量进行分析,使岩体渗透率张量的计算更加合理可行,且计算结果能更加客观地反映岩体的渗透特性。

砂卵石地层盾构始发与到达端头土体加固范围研究

基于板块强度理论,结合砂卵石地层的受力特点,将盾构始发与到达端头土体加固的力学计算模型简化为四边简支的矩形薄板,根据弹性力学中矩形薄板的莱维解,运用最大剪应力和最大拉应力原理,分析得出端头土体的纵向加固范围;采用MIDAD/GTS有限元分析软件,依托工程实例,建立三维有限元计算模型,对端头土体加固厚度、位移、加固土强度进行分析。研究结果表明:砂卵石地层端头土体纵向加固范围取1.0～1.5倍洞径可以满足盾构始发与到达安全性要求。

岩体节理大小估算新方法研究

节理大小主要指节理空间延伸范围,对于节理泊松圆盘模型,节理大小可以用圆盘直径表示。Warburton的方法需要先假设直径的分布形式,理论上正确,但并不实用。不假定节理直径的可能分布,提出一种新的方法估算节理直径分布,该方法在已知节理迹长分布基础上,通过设定不同节理直径平均值初值,计算相应节理直径分布,得到不同节理直径平均值初值和数值计算节理直径平均值之间的相对误差。分析相对误差与节理直径平均值初值之间的相互关系,当误差为0时,得到数值计算最佳节理直径平均值,从而获得相应节理直径分布。采用节理直径负指数和对数正态分布2种理想分布来验证数值方法的有效性,结果理论节理直径平均值和数值计算节理直径平均值之间的相对误差很小,且节理直径分布和理论节理直径分布一致。通过理论节理直径平均值和标准差变化对数值方法进行参数分析,研究数值方法计算节理直径分布的适用性。在节理直径平均值较大而标准差较小条件下,利用数值方法,所得节理直径分布更加准确。利用该数值方法研究节理直径分布简便实用。将该方法应用于我国高放废物处置库预选区甘肃北山芨芨采石场结构均质Ⅱ区,获得该区岩体节理直径分布。

高原地区750 kV输电线路基础选型研究

随着我国西北大开发战略的实施,西北地区输电线路电压等级越来越高,因此西北地区高海拔、高寒地区的输电线路基础选型的研究,对于西北地区高电压等级的建设、运行维护都有着十分重要的意义。结合青海地区750 kV输电线路工程的基础设计情况,对薄覆盖层岩石地基、厚覆盖层岩石地基、一般土质地基、河网地基等不同地基条件下输电线路基础选型进行了分析。

螺旋锚基础在高原地区750kV输电线路应用的局限性

螺旋锚基础因便于机械化施工、余土量少等优点,广泛应用于平原地区河网、泥沼、沿海滩涂等软弱性地质条件的低电压等级输电线路。然而对于高原地区土质较硬或含碎石土层等地质条件下螺旋锚基础是否适用,尚没有明确的结论。结合高原地区750kV输电线路工程的基础设计情况,从螺旋锚基础的加工工艺、施工机械选择、与常规基础经济性比较等方面入手,讨论分析了高原地区高电压等级输电线路中螺旋锚基础的适用局限性。

基于熵值法的高速公路施工过程对水土流失的影响评价

[目的]研究高速公路施工过程对沿线山体植被、水土保持方面的影响,为路段后期水土保持工作采取最优的防护措施提供参考依据。[方法]基于高速公路施工期水土流失影响因素的分析基础,建立多层次、多指标的高速公路施工期水土流失评价体系。通过现场工程参数分析,将水土流失影响指数(SWⅡ)引入同一高速公路不同路段水土流失影响的评价中。选用基于客观赋权法的熵值法确定评价体系中各评价指标对水土流失的影响程度。依托在建梁平至忠县高速公路项目,针对初步选定的9段路段进行施工期水土流失评价。[结果]确定研究区水土流失情况严重的4段重点路域,并将其划定为水土流失重点防护区域。[结论]验证了多层次、多指标的高速公路施工期水土流失影响评价体系的合理性,排除了人为因素的干扰,可以更加客观、科学地确定高速公路施工期水土流失重点路域。

电力需求信息监控系统建设项目在供电营销中的研究

电网企业产品价值的最终实现需要通过电力市场营销活动来完成,而电网企业从事市场营销活动、进行电力市场营销决策和组织,都是在特定的营销观念指导下开展的。下面根据电力市场营销战略思路,借鉴山东省电力营销实际情况,确定电力营销策略重点。

新疆阿奇山地段岩体节理特征研究

我国高放废物处置库新疆预选区的阿奇山地段是有利候选地段之一。本次在阿奇山地段进行详细的地质节理调查,以地表露头及采石坑内的节理为主要对象,通过现场节理调查取得节理数据,共测得3680条节理数据。进行节理几何特征的概率分析,对岩体赋存的结构条件进行有效、准确的描述和定量分析,准确地确定岩体节理的分布。由结果可以看出阿奇山地段的岩体节理以陡倾角的剪节理为主,且节理倾向和倾角符合正态分布规律,节理间距用负指数分布规律很好表示,阿奇山地段各区域的节理间距属于宽间距,由此表明此地段岩体完整性较好。本次研究得到阿奇山地段岩体节理基本特征参数,为高放废物深地质处置库的选址、概念库设计以及进行核素迁移规律研究提供翔实的资料。

超耐性纳硅材料在水利枢纽水位标尺涂装中的应用试验研究

为解决水利枢纽水位标尺在紫外照射、酸雨腐蚀、高速水流冲刷、干湿循环等不利环境中易出现的涂层粉化、失光、开裂、剥落、板材脱落等问题,综合运用理论分析、室内试验、现场试验等多种手段进行研究。在实验室分别以不锈钢板、铝板、高密度水泥板为基材,制备了水位标尺试样进行耐水、耐盐水、冻融循环、耐酸性及附着力试验,并在王甫洲水利枢纽泄水闸、船闸等混凝土结构上进行了现场涂装试验。室内试验结果表明,纳硅涂层对上述各类基材均具有良好的适用性,性能优异。在户外运行3 a后,对涂层的光泽度、颜色、硬度、厚度、粉化、外观进行了对比分析,纳硅涂层漆膜无任何破坏,色泽鲜艳、光泽饱满。研究表明,纳硅涂层具有超强的耐候性,能较好地解决水位标尺的各种问题。研究成果在该领域极具推广价值。

纳硅金属防腐漆在人民渠水工钢闸门防腐养护中的应用研究

四川德阳地处四川盆地东北角,属亚热带湿润季风区,降雨充沛,且处于西南酸雨区,属腐蚀较为严重的区域。四川省都江堰人民渠第二管理处管辖300多公里的渠道及一座大型水库,拥有大量的钢闸门和启闭机设备,这些水工钢结构长期处于潮湿、酸雨、紫外等不利环境下,腐蚀问题严重影响着结构的安全运营、养护管理及使用寿命。传统防腐涂层的使用寿命通常为2~3年,增加了防腐养护的工作压力,增加了养护成本,造成了较大的人力、物力资源浪费。新型纳硅金属防腐漆可将防护周期提高至8~10年,节约了大量的人力、物力成本,减少资源浪费,同时有效提升水工金属结构的管理、养护水平。

山区公路施工期边坡水土流失WEEP模拟分析

土壤侵蚀预报模型的研究能够为水土保持监测点的布设以及水土保持方案制定和实施提供强有力的科学支撑。水蚀预测模型WEPP作为一种基于侵蚀过程的模型,是可以对土壤水蚀有关的过程进行具体、全面描述的程序,但目前WEPP模型尚未应用在国内山区高速公路施工期边坡的水土流失预测中。本文以在建重庆市梁平至忠县高速公路边坡为研究对象,通过实验获得土壤样品的理化性质参数,基于WEPP坡面版对其在降雨作用下的水土流失情况进行了研究,结果显示WEPP模型坡面版在山区高速公路建设过程中边坡水土流失预测的应用上具有一定的适用性,并通过WEPP模型坡面版对沿线50个扰动边坡的径流量和产沙量做预测,然后和实际测量的结果做比较验证,最后表明WEPP模型在山区高速公路施工期边坡水土流失预测方面具有良好的适用性。

不同镀层在中东海湾地区光伏电站钢桩基防腐中的试验研究

中东海湾地区常年高温多湿,土壤为中、重度盐碱化,富含氯离子及硫酸根离子,土壤湿度大,导电率强,属重度土壤腐蚀地区。该地区光伏电站常采用H型或C型钢桩基并采用热浸镀锌和镀镁铝锌对钢桩表面进行镀层防腐工艺。通过扫描电子显微镜研究镀层的表面形态,通过能谱仪与X射线衍射仪研究镀层中合金元素分布特征,同时研究其维氏硬度、耐磨性、耐氯性、耐碱性,并进行模拟土壤环境的电化学腐蚀试验研究。研究验结果表明:镀镁铝锌中由于镁的引入,改善了镀层的晶体结构,有助于提升其防腐性能,更适合于光伏支架钢桩基的长期防腐。