纳滤工艺去除水体中新污染物的研究进展

新污染物是近几年在水体中普遍存在的痕量有机污染物,具有高毒性、生物积累性等危害,对人类健康和生态系统造成了潜在威胁,如何高效去除水中的新污染物已成为研究人员日益关心的问题。纳滤作为一种高效率、低能耗、无污染的膜分离技术,在去除新污染物方面有很好的应用前景。结合国内外研究现状,文章详细分析了纳滤技术去除水中新污染物的机理及影响因素,重点讨论了纳滤膜改性与膜组合工艺对新污染物的去除效果研究,并对未来的相关研究和实际应用提出几点建议。

基于COMSOL的非饱和土中单桩垂直动力特性研究

浅层地表存在大量的非饱和土,其动力特性与饱和介质或单相介质相比存在明显的差异,而这部分非饱和土常常是与单桩接触的主要材料,对单桩的动力行为影响显著。该文考虑动力受荷单桩周边土体的非饱和特性,基于非饱和多孔弹性介质的波动方程、单桩运动方程与边界条件,利用多物理仿真软件COMSOL中的偏微分方程模块构建了非饱和土与单桩动力相互作用的数学模型,并考虑土的成层性、横观各向同性和纵向非均质性。在与现有文献对比验证COMSOL模型正确性后,设计多组数值算例,讨论土体饱和度、地层非均质性等因素对单桩垂直动力阻抗的影响。

长期循环温度下能源桩-土热传播特性研究

开展了桩长52.5 m、桩径1.05 m的能源桩-土热传导离心模型试验,揭示了三十个周期的冷热循环温度作用下能源桩-土传热规律,基于ABAQUS有限元数值模拟,建立了桩周土体温度场长期数值计算模型,并将其与离心模型试验结果进行了对比验证。结果表明:各循环温度区间变化模拟值与实测值整体波动具有很好的一致性,各周期内最大相对误差为5.6%,整体误差较小,验证了模型的合理性;长期冷热循环温度作用下,能源桩整体运行效率存在降低趋势;桩端土体的温度变化滞后于桩体中部区域土体,因此在进行能源桩内管道布设时可以考虑桩端部分区域内适当加密,提高能源桩的换热性能;热循环阶段,模拟值变温区峰值高于实测变温区峰值,而在冷循环末期,模拟值较小,且距桩不同距离位置处实测值相对应的变温时间区间,相较模拟值变温区间均存在一定程度的后延,且循环周期越多时间区间后延效应越明显。

氨基三甲叉磷酸缓凝水泥固化土的试验研究

采用水泥作为固化剂,氨基三甲叉磷酸(ATMP)作为缓凝剂,研究ATMP对延时制样水泥固化土性能的影响。结果表明,ATMP的掺入能有效对水泥固化土因延时制样导致的强度衰减产生缓解,水泥固化土的强度随着ATMP掺量的增加而减小,ATMP的最优掺量为0.02%。

循环温度下能源桩土热传导解析计算模型研究

在实际工程中能源桩与周围的热传递作用是一个长期多次循环的过程。依托能源桩土热传导离心机模型试验结果,基于有限长热源模型,对长期冷热循环温度作用下能源桩桩周土体温度场进行了理论计算,并将所得解析解与室内试验桩周土体温度实测值进行了对比分析,结果表明:有限长线热源模型相较于无限长线热源模型精度更高,且无论是冷循环还是热循环,在循环后期延米换热功率都存在一定程度的降低,冷效率的降低相较于热效率更为显著,降幅可达13.15%;桩周土温在桩身中段范围呈现较为稳定的态势,而桩端由于竖向传热的影响,桩端土体变温区间显著收缩;在同一时刻处,能源桩传热效率随着距桩中心距离增大而逐渐减小。

塑料排水板外土体淤堵的试验与固结计算方法研究

塑料排水板(prefabricated vertical drain,PVD)处理深厚软基的固结计算是工程设计中的关键问题。为改进现有固结理论未能考虑长期排水固结过程中滤膜周围附土淤堵作用的不足,通过室内模型试验得到了塑料排水板长期固结过程中淤堵区渗透系数的自然对数与时间的线性关系,并在此基础之上推导了考虑密切影响区及普通影响区渗透系数随时间变化的等应变固结解。最后基于现场实测的固结度数据,对比了传统计算方法和改进方法的计算结果,发现改进方法的计算值的精度在固结后期比传统方法高了11.16%,论证了改进方法的有效性。

多场耦合下重金属离子迁移特性的试验研究

针对重金属污染土,结合可渗透反应复合电极,开展电动修复与地基加固联合技术的可行性试验研究。选择不同电极形状、电场形式和电荷形式,开展室内模型试验,分析多场耦合作用下重金属离子分布及土体固结变化规律。结果表明:无真空预压均匀电场条件下排水量最大,整体排水量和速率优于非均匀电场;土中电势变化规律表明,均匀电场保持整体较高的电势,比非均匀电场更加持续高效的排水;由于真空联合电渗排水抑制的影响,无真空预压均匀电场重金属去除率最高。此外,引入能量耗散系数分析不同模型的工作能耗,结果发现:非均匀电场单位能耗系数低于均匀电场,更加节能;从重金属污染土的固结与修复联合的综合角度,均匀电场在排水效率、重金属去除率优于非均匀电场,无真空预压均匀电场在实际工程中具有更好的应用前景。

基于SEM-DIC耦合方法的混凝土界面过渡区孔隙率影响研究

混凝土界面过渡区(ITZ)是混凝土骨料与砂浆的交界区域,相比于砂浆,其具有更小的强度与弹性模量,难以直接观察测量.为了描述ITZ的损伤演化,通过原位加载压缩试验,结合扫描电镜获取特定试件的表面细观形貌,用数字图像相关(DIC)方法分析ITZ孔隙率信息并表征ITZ损伤.同时,根据孔隙等效模型进行有限元模拟,给出一种能直观表征混凝土ITZ损伤的方法.研究结果表明:ITZ损伤分布大致表现为骨料-ITZ边界处的快速增长以及ITZ-砂浆边界处的缓慢减小;ITZ的弹性模量与孔隙率之间呈负二次幂函数关系,大致上符合EMF理论;ITZ的损伤因子与孔隙率之间呈二次多项式函数关系;ITZ的损伤程度可由孔隙率来表征;考虑混凝土界面过渡区影响的有限元模拟结果与试验结果基本吻合,说明试验所得结论可靠,可为混凝土结构损伤演化提供部分理论参考与数据支持.

基于锥角控制的下风向风力机功率调节策略

针对中小型下风向风力机开展了功率调节策略研究.首先,对100 W下风向风力机进行了仿真计算和风洞实验,探究了下风向风力机的气动性能;然后,分析了风轮锥角对风力机输出功率和叶根载荷的影响机制,归纳出输出功率与锥角余弦值的三次方正相关,叶根载荷与锥角余弦值的平方正相关;最后,形成了一套基于锥角控制的下风向风力机功率主/被动调节策略.研究结果表明:采用主动调节策略可在超额定风速运行时有效控制风轮输出功率,并可使叶根载荷极值降低14.2%;较控制前,采用被动调节策略可使得在超额定风速运行时,输出功率与额定功率的平均偏差减小20.84 W.两种调节策略皆可实现超额定风速运行时下风向风力机输出功率的有效控制.

堰筑法隧道就地固化填料化处理工艺及试验研究

堰筑法隧道施工过程中常遇到高含水率软黏土等土层,进行明挖隧道施工时多因淤泥土体强度低,流动性大的特性,致使施工便道,废土开挖较为困难。为此,本文结合锡常南部高速公路常州至无锡段太湖隧道工程,开展堰筑法隧道就地固化填料化处理工艺及试验研究。分别通过土体含水率、静力触探试验、CBR试验、填料土渗透特性和重金属析出特性等方面分析,验证该工艺的合理性和可行性。也可为其他类似工程的应用提供参考。

基于图像处理的风电叶片损伤识别定位系统

设计一套基于图像处理的风电叶片损伤识别定位系统。首先,耦合图像滤波、分割和形态学处理等图像处理算法实现损伤区域的检测识别;然后,基于多边形拟合结果,结合质心定位算法和外接矩形的位置坐标实现叶片损伤的精确定位;最后,依据提取到的基础几何特征、形状因子和长短径之比等图像特征实现叶片损伤类型的准确判断;通过对比不同光照条件下的叶片损伤检测效果,验证了本系统具有一定的自适应能力。试验表明,本系统的平均检测准确率为90%,具备一定的可靠性和稳定性。

滩涂地区预压作用下人工硬壳层对桥梁桩基的影响分析: 以浙江省十一塘高速为例

滩涂地区深厚的软土地质条件给现浇箱梁的施工带来了较大挑战,依托浙江省十一塘高速公路一期工程,研究预压荷载作用下人工就地固化硬壳层对桥梁桩基的影响。基于土体硬化模型建立三维数值计算模型,对比不同硬壳层深度下桩身轴力、侧摩阻力和水平位移的变化规律,结果表明:当硬壳层厚度为2 m时,桩身轴力减少约16%且硬壳层的厚度会改变负摩阻力的传递深度,表现为硬壳层厚度越厚桩侧阻力中性点越往上移。此外,在一定深度影响范围内,硬壳层能够有效控制桩顶和不同深度处桩身水平位移,硬壳层厚度越大,桩顶水平位移越小。最后通过分析土体模量对桩身水平位移的影响发现,桩身水平位移会随该层土压缩模量的增大而减小且土体卸载/再加载刚度模量E_(ur)的影响高于土体偏量加载刚度模量E_(50)及土体侧限压缩刚度模量E_(eod)的影响。

基于加速度模态曲率的桥梁结构损伤评估方法

基于加速度振动信号和弹性薄板理论,提出了一种利用加速度模态曲率定位桥梁结构损伤的方法,并根据模态曲率面积方差比提出用于量化桥梁结构损伤的损伤指数.结果表明,通过简支梁固有频率和一阶加速度模态振型的长期变化趋势能够识别结构损伤;在没有无损工况作为参考时,通过简支梁沿主梁方向的总应变和一阶加速度模态曲率能够准确定位到简支梁的损伤位置,二者的损伤定位结果互相印证,但一阶加速度模态曲率对低程度损伤的敏感性比应变更高;损伤位置处的一阶加速度模态曲率突变会随着结构损伤程度的增加变得越来越明显;拟合出损伤指数与刚度损伤程度的关系曲线,利用两者之间的关系曲线可以对简支梁损伤程度进行量化,且经过验证发现该方法的计算精度较高.

基于TM-DIC方法的桥梁动态响应测量

针对现有的桥梁动态响应测量系统及设备造价高、检测繁、推广难等问题,提出了一种基于TM-DIC方法的桥梁结构动态响应测量技术。方法利用常见的汉字特征作为识别目标,以智能手机作为采集设备,利用无线网路传输图像及视频数据,实现了非接触式便携测量。相较于现有视觉方法,上述技术融合模板匹配和数字图像相关方法,实现了目标自跟踪识别,自动划分感兴趣区域,大大减少了人为干预。通过实验室模型实验和现场实验进一步验证了方法的精度和稳定性。结果表明,所提方法具有成本低、精度高、便携性好的显著优势,为桥梁结构动态响应测量提供了新的解决思路。

输电线路钢管杆在腐蚀影响下的安全性分析

针对腐蚀影响下输电线路钢管杆的性能劣化,采用有限元法对腐蚀作用下的钢管杆承载力变化进行深入研究.通过对钢管杆底部腐蚀和横担腐蚀情况进行分析,得到各构件在腐蚀作用下的力学行为和模态响应.采用材料质量损失率来量化腐蚀程度,并引入材料属性降低来模拟腐蚀效应.研究结果表明,随着腐蚀厚度和长度的增加,应力和应变集中在腐蚀部位,振动频率呈现下降趋势,这可能加大了与风荷载的共振风险.随着质量损失率的增加,最大等效应力和等效弹性应变值明显上升.研究结果为进一步了解腐蚀对输电线路钢管杆的影响提供科学依据、为保障结构运行安全提供理论指导.

基于机器视觉的公路桥梁变形测量及安全预警

公路桥梁结构安全对交通安全运营和区域经济发展起到关键作用,但由于交通荷载的快速增加和复杂变化,桥梁结构变形及安全状况实时监测的需求日益凸显。然而,以接触式传感器为主的结构健康监测系统存在安装施工难、维护更换繁、需要中断交通等局限。为此,该文提出了一种基于机器视觉的非接触式变形测量系统,利用模板匹配和特征点识别方法,实现结构表面标记的识别和关键位置的位移提取,并通过实验室和现场试验对视觉方法的准确性和稳定性开展测试。此外,针对实际桥梁结构运营状况建立相匹配的有限元分析模型,通过动静力学试验设定多级预警阈值,进一步判定结构的安全状况。试验结果表明:①所建立的视觉变形测量系统位移测量误差在5%以内,振动频率误差在1%以内;②基于模板匹配和特征点识别的测量技术能够对结构自有特征进行识别,满足长期性变形监测的需求;③通过多工况下有限元分析,可以为结构长期位移监测设置预警阈值。

矿渣电石渣基地聚合物固化土力学特性及微观机理分析

通过以矿渣和电石渣为碱激发原料、硅酸钠为碱激发剂形成的地聚合物(GCG)固化淤泥来实现工业固废以及废弃土的资源化利用.通过无侧限抗压强度(UCS)试验研究了固化剂组分、养护龄期和含水率对GCG固化土强度的影响规律,并通过扫描电镜试验(SEM)探究了其微观机理.试验结果表明:矿渣与电石渣的最佳配比为6.5∶3.5;当固化剂掺量大于10%时,固化土UCS值大幅提升,最大28 d UCS值为8.86 MPa;当碱激发剂掺量增加时,固化土UCS值先增大后减小,存在最优掺量7.5%;28 d固化土强度在7~14 d时增长速率较大,在其他龄期下增长速率较小;当初始含水率由30%增长至60%时,不同固化剂掺量下的固化土28 d UCS值降低了57.1%~92.5%;固化剂掺入7 d后在固化土体能产生更多的胶结物,使土体结构更加致密.

建设与治理双重视角下的城市绿地高质量发展策略思考

在大力推进生态文明建设的背景下,面对快速城市化中暴露出的诸多城市绿地问题,研究基于“建设”与“治理”的双重视角,并以苏州市姑苏区为实证研究对象,结合苏州市姑苏区城市绿地建设与治理中遇到的实际问题,提出城市绿地高质量发展策略,且具有较强的示范作用。

矿渣掺量对热养护粉煤灰基地聚物收缩和抗压强度的影响及机理分析

本文通过数字图像相关(DIC)方法研究了0%、10%、20%、30%、40%、50%六种矿渣掺量(质量分数,下同)对粉煤灰基地聚物(FAGP)混凝土热养护过程中收缩的影响,测试了热养护后混凝土和净浆的抗压强度,并且结合同步热分析(TGA-DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对微观机理进行了分析。结果表明:随着矿渣掺量的增加,FAGP的收缩量和收缩速率均先减小后增大,抗压强度先增大后减小,水化程度增大,微裂缝数量增加;当矿渣掺量为40%时,FAGP混凝土的收缩量最小,抗压强度最大;当矿渣掺量较低时,地聚物水化程度小,微裂缝少,地聚物收缩的主要原因是热养护初期的弹性模量较低;当矿渣掺量较高时,地聚物水化程度大,微裂缝较多,地聚物收缩主要由较强烈的化学反应引起。

基于FPGA的船舶污水集成化处理系统

船舶污水处理对于保护水环境具有非常重要的作用,传统的船舶污水处理系统缺乏集成化功能,不能和其他系统联动。船舶污水集成化处理系统可以对污水参数进行测量,同时还可以控制风机、污泥泵等对污水进行处理。本文提出一种基于FPGA的船舶污水集成化处理系统,根据船舶污水处理的基本原理,设计系统的整体结构,重点阐述了传感监控模块实现的原理,最后对系统进行了测试。测试结果表明,经过处理后的船舶污水COD值和BOD值均符合船舶污水排放标准。本文设计的系统具有良好的实时性和集成性。