王志良:依靠技术创新破解绿色发展难题

在全国政协十三届二次会议上,如何继续推进农村"厕所革命"?如何根治地沟油?仍然是全国政协委员最关注的问题之一,也是记者问得最多的话题之一。科技界别的全国政协委员、香港利万集团有限公司董事长兼总裁、香港中国商会创会会长、中海油宁波大榭石化执行董事王志良提交的《关于持续推进农村"厕所革命",改善农村人居环境的提案》和《关于疏堵结合,彻底治理"地沟油"的提案》,为持续改善人居环境、提高人民幸福感。

偏高岭土基地聚合物对水泥固化红黏土的改善机制

为了研究偏高岭土对水泥固化红黏土的改善效果,开展了三种组合(纯水泥、水泥+偏高岭土以及水泥+偏高岭土+水玻璃)的红黏土固化试验。基于固化剂化学组分和固化土的干密度、pH值以及物相成分等,研究了新型复合碱激发体系作用下偏高岭土对水泥固化红黏土的作用机理。研究表明:当水泥、偏高岭土和水玻璃掺入比分别为12%、5%和3%时,红黏土固化效果最佳,相比于纯水泥固化土其强度提高了2.82倍。在n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))从2.53增加至4.05过程中,固化土强度发展较快,随后逐渐趋于稳定。由于水泥水化生成的Ca^(2+)能够平衡固化体系中的部分负电荷,在n(Na_(2)O)/n(Al_(2)O_(3))较小的情况下固化土强度得到了显著提升。最后通过固化土微观形貌及主要物相组成发现,新型复合碱激发体系的试样中含有无定形地聚物凝胶且主要物相特征峰峰值有所降低,说明产生了更多的地聚合凝胶产物。

化学溶液长期浸泡作用下灰岩溶蚀劣化研究

在酸性(pH=3)、中性(pH=7)、碱性(pH=11)3种溶液环境中开展了灰岩浸泡溶蚀试验,测试了不同浸泡周期灰岩的单轴抗压强度、表面微观形貌、浸泡溶液的pH值及Ca^(2+)浓度,并讨论了灰岩宏观力学性能的劣化机制。研究表明:灰岩在酸性环境中溶蚀劣化程度最大,中性环境次之,碱性环境最小;在试验初期,3种化学溶液的pH值均变化剧烈,并逐渐向中性转化,最终呈弱碱性;在酸性溶液中试验初期Ca^(2+)溶出速率较快;而在中性和碱性环境下则溶蚀反应缓慢;随着浸泡时间的增加,溶蚀灰岩在微观形貌上表现为微孔洞扩展,表面粗糙程度加剧;从溶蚀后灰岩微观损伤区域的统计结果来看,3种溶液环境下灰岩的单轴抗压强度均随损伤区域比的增加而减小,酸性环境中的损伤区域比最大,中性环境次之,碱性环境最小。

长江魂 幸福情:基于跨学科实践的“长江生态文明”主题课程教学

新课程标准提出的“跨学科主题学习”逐渐成为培育学生核心素养的重要方式。常州市新北区圩塘中心小学进行了一系列积极的探索和实践,以“学生为本、滨江特色、素养养成”为重点,构建“长江生态文明”主题课程的跨学科方向,选取适切资源,促进资源与学科的融合,兼顾相关学科内容和学生的知识基础与兴趣,设计驱动性任务,探索实施路径,引领学生做新时代长江小主人。

基于近场动力学的岩石水力压裂数值模拟及裂隙网络定量分析

基于常规态型近场动力学方法实现了岩石裂隙扩展演化,采用实时追踪新生裂隙面并施加表面压力的方法来模拟压裂液与裂隙表面的相互作用,建立了岩石水力压裂的数值计算模型。根据数字图像处理技术将Zhang-Suen细化算法应用于水力裂隙网络的骨架提取,并采用统计方法计算裂隙网络形态参数,提出了水力裂隙网络量化计算方法。最后考虑加载速率、地应力条件及弹性模量等因素影响,研究了水力裂隙扩展过程及裂隙网络形态参数的演化。研究结果表明:当加载速率较小时,主裂隙朝着较大地应力的方向扩展,裂隙分支并不明显;增加加载速率会增大裂隙均宽和裂隙密度,能够促进裂隙的张开程度及裂隙数量,增强裂隙网络的复杂程度并提高其渗透能力。当水平向地应力和竖向地应力相同时,主裂隙呈十字交叉分布;随着竖向地应力的增大,水平裂隙受到抑制作用,主裂隙沿着竖向扩展,而裂隙总长和裂隙密度则呈增加的趋势。岩体弹性模量的增加会减少细小裂隙分支的扩展,使裂隙网络形态趋于简单化。

基于热力耦合的近场动力学方法高温岩石水力压裂数值模拟

基于近场动力学方法分别采用键型模型计算岩石热扩散过程和常规态型模型模拟岩石位移场的演化,根据物质点间的断键数量确定材料损伤值以实时追踪裂隙面的扩展,通过在裂隙面处施加水压和水温实现水与岩石间的相互作用,建立了考虑热力耦合效应模拟高温岩石水力压裂过程的数值计算模型。根据岩石加热裂隙扩展的试验结果,验证了计算模型的有效性。最后,讨论了水压、岩石初始温度及弹性模量等因素对水力压裂岩石裂隙结构形态的影响,并基于综合敏感度属性识别评价方法,分析了各影响因素对岩石裂隙形态参数的敏感性。研究结果表明:水压较小或岩石初始温度较低时,主裂隙几乎呈对称分布,基本上无裂隙分支现象;随着水压或初始温度的增加,裂隙逐渐增多并产生分叉现象,同时裂隙总长度和张开度也均呈增长趋势。当岩石弹性模量均值较小时,水力裂隙较为发育且萌生许多微小裂隙;随着弹性模量均值的增大,水力裂隙分支及微裂隙数量明显减少,裂隙总长度和张开度也相应地减小,而岩石起裂时间则近似呈线性增加的趋势。岩石材料参数和环境参数的敏感性综合评价表明,岩石裂隙扩展对弹性模量和水压呈高度敏感,而对水温则表现为不敏感。

随机微裂纹对岩石宏观裂纹扩展的影响规律研究

岩石微裂纹控制着岩石的宏观力学特性和破裂行为,其分布具有不确定性。现有关于岩石裂纹扩展的研究侧重于确定性裂纹扩展规律研究,而随机微裂纹的影响研究不足。该文基于键型近场动力学(Peridynamics,PD)理论,引入随机分布函数预设微裂纹的几何、位置随机参数,对预设有宏观裂纹和随机微裂纹的岩石构件拉伸破坏过程进行大规模蒙特卡洛模拟,提出了物质点断裂失效概率因子(PFP)来描述物质点的破坏概率,揭示了随机微裂纹对岩石拉伸宏观裂纹扩展的影响规律。通过分析两个经典算例,分别与FEM和XFEM对比,其结果有较强的一致性。另外,该文引入了含宏观裂纹与微裂纹的岩石构件,根据微裂纹的位置、角度和长度随机分布,首次绘制不同情况下随机裂纹的PFP云图,获得了各参数对裂纹扩展的影响规律。该文首创了物质点断裂失效概率因子,定量描述微裂纹对宏观裂纹扩展的影响规律,为预测含随机微裂纹的岩石裂纹扩展研究提供了一种新思路新方法。

基于近场动力学方法的玻璃板冲击破坏数值模拟研究

基于近场动力学方法,考虑刚体冲击作用下材料损伤发生断裂破坏影响,建立了刚球冲击玻璃板的三维数值计算模型,并结合Kalthoff-Winkler试验,验证了计算模型的有效性。最后,探究了刚球初始冲击速度、刚球直径和玻璃板厚度等因素,对玻璃板的冲击破坏结构形态演化以及裂纹扩展机制的影响。研究结果表明,当初始冲击速度较小时,玻璃板裂纹表现为辐射状,随着冲击速度的增加,环向裂纹出现并逐渐形成复杂的裂纹网络。同时,玻璃板的裂纹长度和裂纹占比均随初始冲击速度的增加而增大,且近似呈线性关系。随着刚球直径的增加,其与玻璃板的接触范围扩大,致使玻璃板的损伤程度加剧,且更易形成结构复杂的裂纹网络。此外,增加玻璃板的厚度会延长冲击持续时间,使得玻璃板承受更大的冲击能,从而导致板厚较小时局部结构损伤严重,但整体影响范围较小;而板厚较大时结构损伤的影响范围扩大,局部损伤则有所减弱。

西天山古生代铜金多金属矿床类型、特征及其成矿地球动力学演化

根据铜金矿床的含矿主岩和成矿作用方式 ,西天山的铜矿床主要可划分为 3种类型 :斑岩型、夕卡岩型和火山热液型 ;金矿床可划分为 2种类型 :浅成低温热液型和斑岩型。研究区从北到南可划分为 3条东西向的成矿带 :1阿拉套—科古琴铜多金属成矿带 ,分布着与中元古界灰岩和海西中期中酸性浅成侵入岩有关的斑岩 -夕卡岩铜矿、与海西中期酸性浅成侵入岩有关的斑岩型铜矿 ;2博罗科洛金多金属成矿带 ,分布着与下石炭统中酸性火山碎屑岩和中—基性熔岩有关的浅成低温热液型金矿、与海西中期中酸性浅成侵入岩有关的斑岩型金矿 ;3阿吾拉勒铜银多金属成矿带 ,分布着与二叠纪陆相中基性火山岩有关的火山热液型铜矿、与海西晚期中酸性浅成侵入岩有关的斑岩型铜矿。通过对西天山古生代的地球动力学演化探讨 ,认为上述 3条成矿带对应的大地构造单元分别为阿拉套—科古琴晚古生代岛弧带、博罗科洛晚古生代弧后盆地和阿吾拉勒二叠纪裂谷带。

新疆天山斑岩铜钼矿地质特征、时空分布及其成矿地球动力学演化

在前人研究成果的基础上,笔者等通过对新疆天山斑岩铜钼矿床(点)野外观察和室内岩矿测试分析,全面总结整个新疆天山斑岩铜钼矿地质特征和时空分布规律。通过对新疆天山斑岩铜钼矿成矿地球动力学演化探讨,认为西天山地区的喇嘛苏中型铜锌矿、达巴特小型铜钼矿、冬吐劲小型铜钼矿、莱历思高尔小型铜钼矿和肯登高尔小型铜钼矿分布在别珍套—科古琴晚古生代岛弧带,其成矿作用主要与晚古生代巴音沟洋板块向南俯冲作用有关;东天山地区的土屋—延东大型铜钼矿、灵龙小型铜钼矿和赤湖小型铜钼矿分布在大南湖—头苏泉晚古生代岛弧带,成矿作用主要与晚古生代康古尔塔格洋板块向北俯冲作用有关。三岔口小型铜钼矿和白山中型钼铼矿尽管分布在阿奇山—雅满苏晚古生代岛弧带,但其成矿作用分别与二叠纪和三叠纪的板内伸展—岩浆活化作用有关。

浆态床二甲醚合成中的过程耦合协同效应

对浆态床二甲醚合成过程中的反应与反应 ,反应与传热的耦合协同效应进行了探讨。理论分析和实验结果表明 ,反应与反应耦合作用显著 ,反应与传热耦合现实可行。由于过程耦合作用 ,使合成过程可使用富碳合成气 ,并可达较高的单程转化率 ,避免合成气的大量循环与压缩 ,节省过程能耗并可省却水煤气变换系统。从而降低整个过程的设备投资和生产成本 ,充分利用能源。

东天山康古尔金矿成矿晚阶段地幔流体参与成矿作用的碳氢氧同位素证据

康古尔金矿位于塔里木板块北部被动大陆边缘阿奇山-雅满苏裂谷带之北侧,是一个典型的韧性剪切带型(造山型)金矿,成矿作用表现为含金石英脉和石英碳酸盐脉两个阶段。本文对矿石中的碳酸盐脉和矿床周围地层中的碳酸盐岩进行了C、H、O同位素测试。通过研究初步认为:矿床周围地层石炭纪干墩组和雅满苏组中大理岩的C、O同位素组成与世界上其他地区的海相碳酸盐基本相同,以富^(13)C和^(18)O为特征,明显有别于矿石中碳酸盐脉;后者的C、H、O同位素组成与地幔多相体系中的原始碳酸岩基本相似,暗示在康古尔金矿成矿晚阶段有地幔流体参与成矿作用。

新疆东天山垅西金矿床地质和地球化学特征

垅西金矿是东天山地区较为典型的石英脉型金矿床 ,文章对该矿床进行了流体包裹体的温度测定、气液相成分分析、稀土元素分析和氢氧同位素分析。研究结果表明 ,垅西金矿的成矿温度为 2 2 2～ 313℃ ,成矿深度为 2～ 3.2km ,属中成中温热液矿床 ;流体包裹体中H2 O和CO2 为主要气相成分 ,Na+ 、K+ 和Cl-为主要液相成分 ;成矿流体主要来自岩浆水 ,晚期混入少量大气降水 ;

新疆巴音布鲁克乔霍特铜矿区钾长花岗岩中钾长石的^(40)Ar-^(39)Ar年龄及其地质意义

采用单矿物40 Ar_3 9Ar同位素年代学方法 ,对乔霍特铜矿区钾长花岗岩中钾长石进行精确的年龄测定 ,获得坪年龄为 2 74 .78± 0 .4 4Ma,等时线年龄为 2 72 .7± 3.0Ma。鉴于该钾长花岗岩体形成之后未见构造变形和热液蚀变现象 ,因此40 Ar_3 9Ar同位素年龄代表钾长花岗岩中钾长石结晶年龄 ,即钾长花岗岩体的结晶晚期年龄。根据钾长花岗岩体和乔霍特铜矿体的空间关系、铜矿石的品位变化、钾长花岗岩和铜矿石的稀土元素特征及铜矿石流体包裹体氢氧同位素组成等 ,认为乔霍特铜矿床的成矿作用直接与钾长花岗岩的侵入活动有关 ,钾长花岗岩中钾长石结晶年龄基本上代表乔霍特铜矿床成矿时代的下限。

岩体裂隙面粗糙度对其渗流特性的影响研究

为了研究岩体裂隙面的粗糙程度与渗流机制间的相互关系,将裂隙沿长度方向均匀分割成若干段,通过设置每一段末端的随机高度,生成两侧对称的粗糙裂隙面。基于格子Boltzmann方法,采用不可压缩流体的D2G9模型,验证了经典的Poiseuille流,计算了不同相对粗糙度岩体裂隙的渗流特性,讨论了裂隙面粗糙度对渗流流态的影响。研究结果表明:裂隙结构壁面对流体的阻碍作用,使得流体在壁面附近的流动产生急剧调整,同时随着裂隙相对粗糙度的增加,在裂隙隙宽急剧变化的部位,局部伴随着旋涡的形成,导致流体内部摩擦阻力作用增大。在单位时间截面渗流流量及每一段平均隙宽相等的条件下,将本数值解与多平行板理论解进行了对比,对于相对粗糙度δ=0.01674的裂隙方案,由于多平行板理论解忽略了粗糙裂隙隙宽变化而引起的局部压降,其裂隙中线处压降产生的最大误差达到15.2%。当相对粗糙度较小时,裂隙中线处的压力与光滑平板流相类似,近似呈线性变化。随着裂隙相对粗糙度增大,压力变化偏离直线方向,且在断面由窄突然变宽的部位,压力变化偏离线性尤为显著。

浅埋隧道围岩应力场的计算复变函数求解法

对于受地表边界和地面荷载影响的浅埋隧道的围岩应力场,由于在数学处理上存在一定的困难,很难用解析解来进行分析,而通常采用边界元或有限元的数值方法来解答。为了求解浅埋隧道的应力场,采用边界配点来确定边界条件,同时用保角映射将一个含圆孔的半无限空间区域映射为圆环域,然后把这个区域内的解析函数展开成Laurent级数的形式,利用Muskhelishvili的复变函数理论和最小二乘法来确定解析函数的各项系数,从而求得浅埋隧道围岩压力的半数值、半解析解,最后通过算例给出了围岩应力的分布情况。计算结果表明,该方法计算精度高、计算量小,具有应用价值。

基于弹性极限理论的盾构隧道收敛变形研究

为研究隧道横向收敛变形对隧道结构安全的影响,从变形协调的角度出发,应用修正惯用法求出螺栓在弹性极限状态下管片截面的弯矩值,并根据管片横截面受力与隧道横向变形之间的关系,反推出管片环的弹性极限曲率半径。基于上海地铁单圆隧道的设计参数,对弯矩传递系数ξ分别取0.3、0.4及0.5进行计算,得出隧道收敛变形的限制值分别为18.6mm、23.4mm及30.2mm。最后,以上海轨道交通8号线某区间隧道的实测横向收敛数据为基础,将该方法得出的限制值与设计控制值5‰D(D为隧道外径)进行了对比。通过对比表明:该收敛变形的限制值能够反映出管片接头处螺栓的受力状况,可以为地铁运营隧道的安全评判提供重要参考。

基于CDMA和MPEG-4的移动视频监控的实现

在该移动视频监控系统中,采用MSTFP模型来预测CDMA无线网络下一时刻的有效带宽。以此为基础,结合H.263与XVID代码中调节器的设计,设计并实现了基于缓存容量反馈控制法的自适应码率控制策略。实验表明,通过CDMA网络传输,视频速率与信道速率得到了良好匹配,实现视频很好的传输与显示。

泥炭质土层盾构施工扰动引起隧道长期沉降的研究

为了研究泥炭质土层盾构施工扰动引起隧道的长期沉降问题,将隧道周围土体视为连续、均质、各向同性的饱和黏弹性介质,采用五元件模型描述泥炭质土的流变特性,耦合Terzaghi-Rendulic二维固结理论,建立了隧道衬砌在完全不透水的情况下,盾构施工扰动引起周围土体超孔隙水压力消散的控制方程。采用分离变量法、保角映射、Laplace变换及逆变换等数学方法对该控制方程进行求解,得到了隧道周围土体超孔隙水压力消散的解析解,最后对土体的竖向应变进行积分获得了隧道长期沉降的计算公式。结合一工程算例分析了昆明泥炭质土层超孔隙水压力消散及隧道长期沉降的变化规律,研究结果表明:与上海软黏土相比,在初始阶段泥炭质土层中超孔隙水压力的消散速度较快,然后迅速变缓并趋于稳定。泥炭质土层中隧道的长期沉降持续时间更长且沉降量更大,在900 d的时间内隧道沉降趋于稳定,其累积沉降量约高达150 mm。此外,昆明泥炭质土的流变特性显著,如将土体中超孔隙水压力消散90%作为主固结沉降的完成时刻,则土体次固结沉降约占隧道总沉降量的36%,是隧道长期沉降中不可忽视的一个重要组成部分。

基于格子Boltzmann方法的岩体单裂隙面渗流特性研究

为了研究层流状态下粗糙单裂隙面的渗流特性,基于格子Boltzmann方法,建立了压力作用下单裂隙面渗流的数值模型。采用D2Q9模型模拟离散速度分布方向,在宏观尺度上,上、下边界设置为不透水边界(u_x=u_y=0),左、右边界为压力边界(左侧压力p_(in)大于右侧压力p_(out))在微观尺度上,左、右边界及光滑裂隙表面采用非平衡态外推格式,粗糙裂隙表面采用标准反弹格式。编制了相应的计算程序,验证了光滑平板裂隙流的立方定律。采用分段随机裂隙长及裂隙宽的方法生成了粗糙裂隙面,并基于格子Boltzmann方法研究了不同粗糙裂隙面方案的渗流特性。研究结果表明:对于粗糙裂隙面,渗流特征极大程度取决于裂隙表面形貌,随着相对粗糙度的增加,裂隙渗流规律明显偏离立方定律。为此,考虑裂隙面相对粗糙度的影响,根据不同裂隙粗糙面方案的数值计算结果,提出了层流状态下粗糙裂隙面渗流的立方定律修正公式,为系统研究复杂粗糙裂隙的水力特性奠定了一定的基础。