MXene材料Nb_(2)CCl_(x)与Ti_(2)CCl_(x)对Mg储氢性能的改性研究

镁是众多固态储氢材料中一类深受关注的材料,具有很高的储氢容量(7.6%(质量分数))和可逆吸放氢等优点。但是Mg吸放氢所需温度高,放氢动力学缓慢等影响了其实用性。采用熔盐刻蚀法以n(Mg)∶n(MXene)=10∶1的比例制备了两种不同类型的MXene(Nb_(2)CCl_(x)和Ti_(2)CCl_(x)),并研究不同种类MXene的添加对金属Mg的微观结构和吸放氢性能的影响。结果表明,材料的相组成未发生改变,但球磨后材料的颗粒尺寸进一步减小,增大了其比表面积。Nb_(2)CCl_(x)和Ti_(2)CCl_(x)的引入则使Mg的性能得到明显提升,可以有效提高材料的吸放氢速率,Mg@Nb_(2)CCl_(x)在200 s内就可以放出5.0%(质量分数)的氢气,Mg@Ti_(2)CCl_(x)在250 s内也可以放出5.3%(质量分数)的氢气。同时也可以降低材料的初始吸放氢温度,10%(质量分数)Nb_(2)CCl_(x)使纯Mg的初始吸氢和放氢温度分别降低了125℃和175℃,10%(质量分数)Ti_(2)CCl_(x)则使纯Mg的初始吸氢和放氢温度分别降低了100和125℃。根据Chou模型进行吸放氢动力学拟合的结果表明,MXene的加入使Mg的控速步骤由表面渗透控制向扩散控制转变,从而提高了Mg的吸放氢动力学性能。

黄土盾构隧道围岩强度指标结构性参数表征与荷载计算

为了考虑黄土地层特征,获取合理的围岩压力以指导黄土盾构隧道结构设计,通过对比盾构隧道与新奥法隧道围岩压力现场测试数据,结合黄土盾构施工实践,验证形变围岩压力计算黄土盾构隧道围岩荷载的合理性;考虑黄土地层的强度参数,通过芬纳公式构建黄土盾构隧道形变围岩压力的计算方法;采用三轴剪切实验,探究原状黄土的应力应变关系以及应力结构性参数的变化规律,构建应力结构性参数下黄土强度指标的计算方法;结合盾构隧道开挖支护下围岩的应力应变变化规律,建立深埋黄土盾构隧道围岩结构性参数场的计算框架,结合结构性参数修正的黄土强度准则,给出深埋黄土盾构隧道围岩压力的计算方法。研究发现,使用形变压力理论计算黄土盾构隧道围岩荷载具有合理性;原状黄土相比重塑黄土有明显的应力峰值及应变软化现象;黄土应力结构性参数与粘聚力存在较好的拟合关系,与内摩擦角相关性低;当仅考虑地层浸水造成黄土结构性演变引起的围岩压力变化时,当含水率由1%增加到25%,塑性圈半径由4.6 m增加为5 m,围岩压力由587 kPa增加到622 kPa。

黄土盾构隧道开挖围岩扰动特性模型试验研究

为了探究不同含水率和埋深等工况下的黄土盾构隧道开挖对围岩的扰动作用特征,采用相似模型试验,首先通过三轴试验测定了不同含水率下原状黄土物理参数及强度指标,通过大量试配得到了不同含水率下与原状黄土强度指标参数相似的试验用土。其后,考虑盾构隧道盾尾间隙特征,开展不同含水率及埋深等组合工况下盾构开挖模拟试验,通过微型土压力传感器、百分表等监测元件以及数字图像技术等手段,分析了不同工况下地层变形、地表沉降和围岩应力的变化规律。研究发现:含水率较低时,围岩的自稳能力强;含水率越高,埋深越大,开挖对地层的扰动作用也越大;地表最大沉降值与含水率呈正相关,与埋深呈负相关;围岩剩余应力随含水率和埋深的增大而增大,但当含水率增大至一定值(26.6%)时,围岩剩余应力骤减;基于不同含水率下的围岩应力及变形发展规律,可将黄土含水率分为自稳、形变以及松动含水率,基于含水率和埋深引起的围岩松动情况,可将不同工况下的黄土盾构隧道围岩压力作用模式按照形变压力和松动压力计算,以更加适应黄土地层的特性。

公路隧道运营环境的二氧化碳分布特性

为了探究公路隧道运营环境中CO_(2)的分布特性,基于宁波市5处公路隧道的现场实测,研究公路隧道运营环境的CO_(2)体积分数基本水平以及CO_(2)体积分数与隧道交通流状态、平面线形、断面几何特性等的关系.基于4G远程智能化连续监测,分析公路隧道运营环境CO_(2)体积分数随时间的变化.通过数值模拟探讨隧道长度、线形、交通流状态及断面几何特性等对CO_(2)分布的具体影响规律.研究发现,CO_(2)体积分数沿隧道纵向具有明显的线性递增特征,通常情况下隧道出口处的CO_(2)体积分数最高,可达691×10^(−6)~1226×10^(−6),为一般大气环境水平的2~4倍,同交通量情况下通风水平、横通道、加宽带、线形、长度等会提高线性增长的斜率且影响程度依次递减.CO_(2)的断面分布具有明显的扩散现象和重力效应,同一断面的壁面高度越大,体积分数越小,直线隧道两侧的CO_(2)呈对称分布,曲线隧道内侧的体积分数显著高于外侧,加宽带具有一定的缓冲效应且加宽带一侧体积分数略低于另一侧,横通道具有一定的互补式通风效果.CO_(2)体积分数具有明显的时变特征和周期性,8点、12点、17点出现日体积分数极值,周末出现周体积分数极值,体积分数变化与交通量情况显著相关.

泥质砂岩地层盾构隧道管片连续上浮规律与分析

为了得到施工期盾构隧道管片的连续上浮规律,基于连通器原理设计一套管片竖向位移连续监测装置,依托华东某泥质砂岩地层盾构隧道进行现场实测研究。研究结果表明:管片在脱出盾尾前12 h内呈现出“阶梯状”上浮的规律,即上浮主要发生在盾构掘进期间,而在待机期间管片上浮趋势逐渐减缓,直至停止上浮。最大上浮速率可达0.2 cm/min,主要发生在掘进期间,最大下降速率为0.15 cm/min。管片上浮增量与时间仅呈中等相关或弱相关的关系,而与所处的位置呈强相关或极强相关的关系。掘进期间,上浮增量累计占比为76.9%,是待机期间的3.3倍。

Stability analysis of tunnel face reinforced with face bolts

Face bolting has been widely utilized to enhance the stability of tunnel face,particularly in soft soil tunnels.However,the influence of bolt reinforcement and its layout on tunnel face stability has not been systematically studied.Based on the theory of linear elastic mechanics,this study delved into the specific mechanisms of bolt reinforcement on the tunnel face in both horizontal and vertical dimensions.It also identified the primary failure types of bolts.Additionally,a design approach for tunnel face bolts that incorporates spatial layout was established using the limit equilibrium method to enhance the conventional wedge-prism model.The proposed model was subsequently validated through various means,and the specific influence of relevant bolt design parameters on tunnel face stability was analyzed.Furthermore,design principles for tunnel face bolts under different geological conditions were presented.The findings indicate that bolt failure can be categorized into three stages:tensile failure,pullout failure,and comprehensive failure.Increasing cohesion,internal friction angle,bolt density,and overlap length can effectively enhance tunnel face stability.Due to significant variations in stratum conditions,tailored design approaches based on specific failure stages are necessary for bolt design.

绝缘子湿增长动态覆冰模型研究

绝缘子覆冰是一种复杂的自然现象,涉及流体力学、热力学、气象学等多方面的问题。为了实现绝缘子湿增长覆冰的数值计算和模拟,该文采用软件仿真、理论分析和试验研究相结合的方法分析了不同环境条件下的绝缘子表面水滴碰撞捕获、水膜的流动和冻结等物理过程。综合考虑冰棱长度对绝缘子外部流场及水滴运动轨迹的影响及冰棱壁面水膜＂断流＂对冰棱生长的影响,基于质量守恒定律和能量守恒定律,建立了绝缘子表面覆冰厚度和冰棱增长的计算模型。在重庆大学人工气候室内通过控制环境参数,对FXBW-110/100绝缘子进行湿增长覆冰试验,记录不同环境温度、不同风速下复合绝缘子伞裙表面覆冰厚度、冰棱长度随着时间的变化规律。将试验值和模型计算值进行对比,得到绝缘子表面覆冰厚度平均误差〈15%,冰棱长度平均误差〈10%,验证了模型的有效性。

自然环境绝缘子长串覆冰直流闪络特性

输电线路绝缘子的覆冰将严重影响其电气性能,危害输电线路的运行安全。直流输电具有线路造价低、运行损耗小、节省线路走廊、能非同期连接两个交流电网等优点,适用于大容量、远距离输电,促成了我国“西电东送”和“北电南送”的电能传输格局。该文在重庆大学雪峰山自然覆冰试验基地进行自然覆冰直流闪络试验。研究表明,长串绝缘子在自然覆冰情况下的直流冰闪电压随污冰参数(ISP)呈负幂函数变化。自然条件下,LXY−160型、XWP−210型和FXBW−220/100型等绝缘子的直流冰闪试验显示,干弧最小闪络电压梯度U5′0受绝缘子爬电距离和干弧距离共同影响,XWP−210绝缘子在覆冰污秽地区的外绝缘效果最好。此外,在重庆大学多功能人工气候室进行人工覆冰试验,将试验结果进行压强换算后,与自然覆冰结果进行了对比。自然覆冰比人工覆冰的直流冰闪电压更高,分散性更大。试验结果可为超高压直流输电线路外绝缘设计提供参考。

倒T型布置绝缘子串污秽闪络特性

合理的绝缘子串布置方式是提高污秽闪络电压的有效方法之一,目前国内外对于绝缘子串布置方式的研究主要集中在V型串和倒V型串,对于倒T型布置的绝缘子串闪络特性缺乏基础试验研究。为此,以XWP–70等3种绝缘子为试品,采用均匀升压法展开试验研究并与普通悬垂串进行对比。研究表明:倒T型布置绝缘子串的闪络电压(Uf)与附盐密度(ρESDD)满足幂函数关系;倒T型布置的绝缘子串闪络电压相较于普通悬垂串提高11.6%～22.3%,而且随着附盐密度的增加,闪络电压提高百分比也随之增加。根据实验结果,计算出倒T型绝缘子串在各个污区的串型等效系数,方便倒T型绝缘子串串长的选择。

冰棱生长对绝缘子覆冰过程的影响分析

国内外对不同环境参数下绝缘子覆冰增长特性进行了大量的试验研究,而绝缘子湿增长覆冰过程中会产生冰棱,对冰棱如何影响绝缘子覆冰的研究较为缺乏。因此,该文首先基于流体力学原理,采用仿真软件Fluent对比分析有、无冰棱及冰棱长度对绝缘子外部气流场及水滴运动轨迹的影响,计算得到不同冰棱长度下绝缘子表面的水滴碰撞率α_1。在此基础上,根据热平衡方程,推导出绝缘子表面冻结系数α_3的计算公式,进而得到绝缘子表面覆冰厚度增长模型。对复合绝缘子FXBW-110/100和瓷绝缘子XP-160在人工气候室开展湿增长覆冰试验,研究不同温度及风速下,绝缘子表面覆冰厚度随时间的变化规律,并将模型计算结果与试验值对比。结果表明:两种绝缘子表面覆冰厚度模型的计算值与试验值的误差小于10%,瓷绝缘子覆冰厚度增长速度快于复合绝缘子,并且随着冰棱长度的增加,绝缘子表面覆冰厚度增长速率逐渐降低。

隧道内大巴车火灾热释放率及温度场研究

大巴车火灾是常见的一种隧道火灾,其对隧道结构稳定,尤其是人员安全构成了巨大威胁。文章考虑车身、座椅、内饰、行李等材料的不同燃烧特性,建立精细化大巴车燃烧数值模拟模型。通过对比车辆从前、中、后座位处引燃3种工况,对大巴车的火源热释放率(HRR)、温度场以及火灾规律进行了研究。采用玻尔兹曼曲线叠加高斯曲线拟合方法得到了大巴车HRR计算公式。研究结果表明:大巴车热释放率峰值可达48 MW,平均热释放率为8.1 MW,燃烧释放能量为14.5 GJ;燃烧最高温度达1 040℃,车门处120 s可达到60℃,从后部点燃车门处升温快,且最易引爆油箱。

低渗地层盾构隧道壁后注浆压密-劈裂扩散模型研究

通过对盾构隧道环向浆液压力分布、起劈压力分布的计算,建立了低渗地层盾构隧道壁后注浆压密-劈裂扩散模型,提出了环向劈裂区间角及其计算方法,给出了浆液扩散距离与劈裂通道宽度计算式,并分析土体侧压力系数、盾构埋深对劈裂区间角的影响及土体弹性模量、浆液黏度对浆液最大扩散距离与劈裂通道宽度的影响,结合理论对盾构掘进过程中地表冒浆问题进行了讨论。研究结果表明:在低渗地层进行盾构隧道壁后注浆时,浆液在劈裂区间角内以劈裂形式扩散,在其余区域以压密形式扩散;劈裂区间角与土体侧压力系数、隧道埋深均呈负相关关系;最大扩散距离与注浆压力差,最大通道宽度与最大扩散距离均呈指数关系,其指数分别为4,0.25;正常注浆参数下,浆液向下扩散距离远大于向上扩散距离,结合某城际铁路盾构隧道实际注浆参数及地层参数,分析了地表冒浆的原因,进一步验证了该扩散模型的合理性。

黄土盾构隧道地层特性演变规律及围岩压力计算

确定合理的围岩压力对隧道结构的设计及后续运营安全意义重大。受到黄土地层特殊结构性的影响,在隧道施工和浸水等扰动下,结构所承受的围岩压力将发生变化,这种变化使用常规的围岩压力计算方法难以考虑。首先,考虑盾构隧道开挖与支护的边界条件,通过复变函数理论建立了隧道围岩应力应变的理论计算方法;其后,将黄土结构性参数引入邓肯-张模型,构建了力场和浸水等作用下围岩切线模量的求解方法,实现了黄土结构性参数本构的描述;最后,结合黄土结构性本构及深埋隧道开挖支护的围岩复变函数理论解析,考虑隧道施工以及地层增湿等的扰动,构建了深埋黄土盾构隧道围岩压力的求解方法。研究发现:受到开挖及支护效应的影响,拱顶和拱底的结构性参数小于边墙部位;随含水率增加,地层的结构性显著降低,含水率25%下的结构性参数仅为5%含水率的11%;随含水率的增大,围岩切线模量逐渐降低,含水率5%~25%的降幅约为60%;随着含水率的增大,围岩压力增大,衬砌不同角度处的围岩压力增幅较为接近,含水率5%~25%的增幅在17%~19%之间。研究成果可为深埋黄土盾构隧道的围岩压力计算提供新思路。

近距离穿越古迹隧道爆破施工爆源参数优化

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件研究了监测节点受循环进尺长度和掏槽型式影响的动力响应规律,并结合现场测振系统的反馈数据优化施工方案;为验证优化方案的施工效果、进一步探究振动波传播规律,利用小波时频分析研究了影响主振频率、幅值及振速幅值的主要因素。结果表明:不考虑山体崖面影响,循环进尺为2 m、3 m时,爆源垂直对应的监测节点振速峰值由1 m循环进尺对应的“谷底”位置转变为“坡顶”位置,但总体仍表现为循环进尺越大,隧道爆破对监测点的影响越大;考虑山体崖面时,越靠近出洞口崖面,各监测节点振速峰值受隧道洞室影响的变化规律逐渐消失;而相同掏槽型式下,循环进尺的减小能有效地降低主振频率的集中范围。

输电线路导线覆冰扭转特性的数值模拟

输电线路导线覆冰是电力系统最严重的自然灾害之一,研究导线覆冰的数值计算方法,建立仿真平台,不仅可以科学地预测导线覆冰增长,并且能大量减少自然覆冰观测工作量。但是已有的数学模型和仿真计算方法都回避了导线覆冰扭转这一自然现象,从而不能有效模拟实际覆冰增长。该文基于导线覆冰形成机理,加入导线覆冰扭转因素,提出导线扭转的数学模型,借助C语言编写仿真模拟程序,实现导线覆冰动态增长的数值模拟过程。仿真结果表明,导线覆冰增长是一个伴随扭转的动态过程,距离杆塔距离、档距、风速、液态水滴直径大小均对扭转角度大小有影响。在重庆大学雪峰山自然覆冰试验基地,验证了该文所提出的数值模拟方法的科学性。

不同布置方式对交流绝缘子串人工污秽闪络特性的影响

绝缘子串的布置方式影响其污秽闪络的特性,对此该文提出一种新的绝缘子串布置方式-倒T型布置,并对其电场分布进行了仿真计算,在人工气候室进行了污秽闪络特性试验研究。结果表明:采用倒T型布置方式可较大程度提高绝缘子串污闪电压,其中"4+4"倒T型布置方式下绝缘子污闪电压最高可提升14.9%,且随着水平耐张部分绝缘子片数的增加,倒T型布置的绝缘子串污闪电压不断提高。绝缘子串倒T型布置放电过程与普通悬垂串存在差异,其悬垂部分高压端和低压端先产生局部电弧并向中间发展,水平耐张串部分在放电发展过程中很难产生电弧。

大道之行,文化引领——山东中医药大学附属医院文化建设纪实

文化建设是医院高质量发展先于行动的核心引领力,是推进医院治理体系和治理能力现代化的的哲学前提。山东中医药大学附属医院着力培植“乐群敬业,厚德怀仁”的核心价值体系,围绕“人本性的哲学观,学术性的根基观,社会性的使命观,国际化的动力观”办院理念,将中医文化的核心价值观贯穿于医院发展与医疗服务实践全过程,积极锻铸彰显中医特色的医院文化。

火灾时管片可靠度计算及优化研究

受火灾高温的影响,隧道衬砌结构可靠性降低。笔者通过自由变形理论,解析计算可靠度优化模型中的结构内力,明确了计算中的随机变量;从结构可靠度指标几何意义出发,基于优化思想确定了可靠度计算公式;考虑火灾下衬砌管片的损伤特点,提出了火灾下管片的功能函数,建立了管片高温下可靠度计算优化模型;最后通过案例分析并利用非线性规划求解优化问题,得到火灾下衬砌可靠度的变化规律,并对管片截面厚度进行了优化设计。研究表明,常规设计管片各处可靠度指标差异较大,隧道拱顶可靠度最低,10 min后失效概率大于0.023,通过优化设计可使火灾持续30 min后满足基本安全。

数字图像测量技术及在隧道室内模型试验中的应用

首先按照数字图像技术分析基本原理差异,对数字图像相关(DIC)、粒子图像测速(PIV)等二维数字图像测量方法在隧道模型试验中的应用现状、技术发展以及基本原理进行梳理。进一步,对三维测量方法的原理及在隧道模型试验中的应用潜力进行分析。最后,通过黄土地层盾构隧道的掘进模拟试验,对数字图像测量技术在隧道模型试验中的应用进行示范。结果表明:DIC、数字照相变形量测(DPDM)等非接触测量方法以照片上点的相关性判断各点的位移,使用场景更偏向于室内试验道路、桥梁、隧道、基础、河坝、钢结构、钢混结构等土建结构的变形监测中;而PIV分析可测量流体中流动的大小和方向,被广泛运用于浆液、泥石流、喷泉等流体运动的研究中。此外,基于黄土地层盾构隧道室内模型试验方案发现,低含水率黄土地层盾构掘进8环管片距离时,围岩的扰动范围为盾构掘进中轴线两侧1 D(管片外径)左右和盾构上方1 D范围内。

基于驱替效应的盾构壁后注浆微观模型分析

当盾构隧道位于水位线以下时,为了分析壁后注浆浆液驱动地下水体过程,基于毛细管组渗透理论,将浆液的渗流路径概化为毛细管,考虑牛顿流体浆液驱动地下水(牛顿流体)进行扩散,推导了半球形及柱形模型浆液渗流扩散半径计算式,并讨论了注浆压力、浆液水灰比、地层渗透系数的影响.研究结果表明:浆液扩散半径主要与注浆压力、渗透率、注浆时间、孔隙率、浆液和地下水黏度等因素有关,浆液水灰比对于浆液扩散半径影响最为显著,浆液的黏度由0.0047 Pa•s降至0.0019 Pa•s时,浆液扩散半径在注浆时间为1 h时降低幅度为46.7%,相同注浆条件下可增大水灰比来增大浆液扩散半径;浆液扩散半径随渗透系数的增大而增大,地层的渗透系数大小一定程度上反映了浆液扩散的难易程度;在计算出浆液扩散半径(浆液加固范围)的基础上提出了注浆压力下限值计算方法,用以指导盾构隧道壁后注浆工程施工.