激光诱导荧光技术与地下水重金属原位检测应用进展

对地下水重金属污染进行现场检测,是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针,在目标重金属存在下,通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光,从而完成对重金属的识别和检测,具有快速甄别地下水重金属污染特性和无损获取其价态的优势。本文在简述LIF检测重金属原理和LIF原位检测地下水重金属装备基础上,重点从荧光探针合成及其在重金属传感检测方法的构建上总结了基于不同荧光探针的LIF现场检测重金属的研究进展。目前可用于重金属检测的荧光探针包括以小分子探针、有机大分子和聚集诱导发光为主的有机荧光探针和以金纳米簇、量子点和金属有机框架材料为代表的纳米荧光探针。这些探针的合成及其对应的传感检测方法的构建表明LIF技术在地下水重金属检测中具有巨大优势。而针对地下水重金属检测的LIF设备研发方面的成果虽不如荧光传感检测方法丰富,但已研制出部分重金属的传感器和检测装备,表现出良好的应用前景。未来研究将会聚焦在地下水重金属主控因子识别和抗干扰技术研发、荧光探针合成与LIF检测方法构建、重金属传感部件和检测装备集成研制,以及检测技术标准化,为后续场地地下水典型重金属LIF检测技术的研究提供参考。

地铁曲线地段扣件刚度对钢轨波磨的影响实测与仿真分析

钢轨波磨是地铁典型病害之一。为抑制钢轨波磨的产生,对某地铁线路的钢轨波磨特征、轨道刚度进行测试,并基于摩擦自激振动理论,研究了扣件刚度对钢轨波磨的影响。结合实测与仿真结果,提出了钢轨波磨控制措施,并通过后续测试对治理效果进行评价。研究结果表明:该线路存在40 mm~60 mm典型波长的钢轨波磨,并且内轨钢轨波磨更为严重。轮轨系统的不稳定振动主要发生在内侧轮轨之间,且频率为445.38 Hz。增大扣件垂、横向刚度可以抑制该不稳定振动,降低轨道结构在400 Hz, 800 Hz频率下的动态响应。波磨治理1年后,内外轨的不平顺幅值并未有明显增长,钢轨波磨发展速度得到明显控制。研究结果可为既有线路钢轨波磨治理以及新建线路钢轨波磨预防提供参考。

职业教育现场工程师培养:何以可为与何以作为

面向先进制造业等重点领域的数字化、智能化职业场景,实施职业教育现场工程师专项培养,既是增强职业教育适应性、推进产业转型升级所需,亦是优化人才供给结构赋能制造强国建设、彰显职业教育类型特征所向,有其自身“可为”的逻辑遵循。在实践中,应当深化产教融合,打造基于专业群的现场工程师学院,推进数字赋能、创新基于学徒制的培养模式,实施专业认证、构建“专业认证+职业资格证书”的培养标准,强化关键能力、培育教师教学创新团队,加强专题研究、夯实现场工程师教育理论与实践根基,以实际“作为”贡献职教智慧与工程力量。

高地应力软岩隧道仰拱结构受力特性与参数优化

为探索高地应力软岩隧道施工期间仰拱结构受力特性与合理支护参数,以陕西省宝汉高速公路连城山隧道工程为依托,针对仰拱施工病害及其主要影响因子,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,探讨了不同影响因素下的仰拱结构变形与力学响应,分析了仰拱结构变形与受力对不同影响因素的敏感性,基于仰拱结构病害特征及数值模拟结果,对仰拱半径(深度)、仰拱厚度等支护参数进行了优化,并进行了工程验证。结果表明:连城山隧道施工期间仰拱二次衬砌最大接触压力达1.034 MPa,混凝土最大应力超过其抗压强度(30 MPa),出现了仰拱回填隆起、开裂等病害,仰拱设计支护参数难以保障结构稳定;地应力水平和基底围岩劣化对仰拱结构变形与受力状态均有显著影响,其中基底软化深度的影响最为突出,地应力水平次之;减小仰拱半径、增大仰拱厚度、增大仰拱钢筋直径、减小仰拱钢筋间距均能显著抑制仰拱变形,而提高混凝土强度等级对控制仰拱变形效果不明显,且经济性较差;优化后的仰拱受力得以明显改善,有效控制了仰拱结构病害,避免了频繁拆换仰拱,保障了隧道结构安全稳定。研究成果可为类似软岩隧道仰拱变形控制及病害防治提供重要借鉴。

2023年甘肃积石山6.2级地震中川乡液化流滑灾害调查及诱因初析

2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县发生了6.2级地震,地震导致青海省民和县中川乡金田村和草滩村发生特殊的流滑灾害,其规模之大、灾害之重在国内外实不多见。通过实地考察,得出了地震土壤液化是此次流滑灾害诱因的结论,且此次灾害是近70 a以来首次具有现场实证性质的液化流滑型地震灾害。调查分析结果表明:流滑区上游滑源区地下土壤液化触发了流滑,中游流通区特殊的水文地质条件加剧了流滑的发展;土壤液化潜在多区、多源特性,即中游流通区存在疑似液化区;流滑区地震动强度较大,初步估计地震动峰值加速度值为0.4(±0.1)g。调查分析结果可为认识此次液化流滑灾害提供科学依据。

软土地区基坑前排倾斜双排桩支护现场试验及工作机理

基坑倾斜桩支护大幅提高了无支撑支护结构的适用深度,具有造价低、施工便捷、绿色低碳、变形控制好等特点,然而目前研究多集中在单排倾斜桩,对前排倾斜双排桩支护的试验、理论与应用的研究均较少。针对前排倾斜双排桩支护基坑开展了现场试验,同时采用有限元方法分别从前排斜桩、桩顶连梁及桩间土体作用3个方面深入探究了前排倾斜双排桩支护的工作机理,进一步分析了直斜桩长度和排距对前排倾斜双排桩支护结构受力变形性能的影响。结果表明,相比传统竖直双排桩,前排倾斜双排桩支护结构的支护性能显著提升,前排斜桩主要发挥“斜撑”作用,连梁主要起到将直斜桩及冠梁连接成一个空间刚架的作用,桩间土体能够提高桩土摩阻力,进而有效减小前排倾斜双排桩变形。研究成果有助于前排倾斜双排桩的推广和应用。

稠油化学复合冷采技术研究与应用

我国稠油储量可观,其中60%的是深层稠油,而主流的蒸汽吞吐等热采技术采收率不足20%;稠油资源开发潜力极大,积极探索新的开采方式以提高采收率是石油领域高质量发展的必然选择。本文着重阐述稠油化学复合冷采技术体系构建及其现场应用,为中深层稠油的新型绿色低成本接替技术发展提供有效方案。在分析稠油组分的基础上,细致剖析稠油结构致黏机理,包括化学降黏机理、降低启动压力梯度机理、提高驱油效果机理在内的提高采收率机理,以丰富理论认识。面向工程应用亟需,从水溶性降黏剂分子设计与合成、自组装调堵剂研发两方面出发,突破稠油绿色化学驱油体系。基于发展的稠油化学复合冷采技术,完成了3个稠油油田示范工程应用,在提高产油量、控制含水率方面取得了良好成效。进一步梳理了分子采油理论与技术、渗流理论与数值模拟技术等方面的后续发展要点,以为深层稠油的绿色高效开发接替技术研究、稠油化学复合冷采技术推广应用研究等提供启发和参考。

便携式激光诱导击穿光谱仪测定土壤中重金属

土壤重金属污染对农作物生长和人体健康都有严重危害,现场快速检测对土壤重金属污染调查、应急监测具有重要意义。采用自主研发的土壤重金属激光诱导击穿光谱现场快速检测仪对矿区周边土壤进行现场检测分析,以835个不同基质土壤的光谱数据建立定标数据库,通过支持向量机建立回归模型对土壤重金属元素含量进行定量反演。现场检测获取的全波段光谱波动在15%以内,Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等6种元素光谱强度相对标准偏差平均值为6.31%。将检测结果与实验室电感耦合等离子体质谱法分析对比,6种元素的皮尔逊相关系数r在0.8501~0.9829,检测结果80%以上处于±30%相对误差区间分布。对比结果表明自主研发的土壤重金属激光诱导击穿光谱现场检测仪可以满足现场快速检测需求。

职业本科院校现场工程师培养的价值内涵、规格定位和实施策略

培养一批精操作、懂工艺、会管理、善协作、能创新的现场工程师人才,是职业本科院校实现高质量发展的重要目标。职业本科院校培养的现场工程师是实施人才强国战略的基础性支撑,是教育链、人才链与产业链、创新链融合的价值旨归,更是人才培养的题中应有之义。职业本科院校要根据自身属性,将现场工程师的培养规格定位为工程技术型、能力复合型和实践创新型。基于此,在实施策略上,需要研发专业认证标准,夯实人才培养基础;聚焦工程实践问题,创新课堂教学模式;融合多元培养主体,形成育人联动机制。

新质生产力推动下现场工程师培养的内在逻辑与实践进路

新质生产力对职业教育人才培养提出了新要求。马克思主义生产力经典理论和习近平经济思想对分析新质生产力的内涵与特征提供了理论指导。面向先进制造业、战略性新兴产业和未来产业培养现场工程师,是高等职业教育支撑和服务新质生产力发展的本质要求和现实需要。针对当前现场工程师培养存在的供需错位、范式缺失、效能不足等问题,构建量增质升的培养体系、创新生态协同的培养机制及场景化协作学习范式,成为现场工程师培养的实践路径。

循环张拉作用下新型多节泡土钉抗拔性能现场试验研究

新型多节泡土钉具有拉拔硬化特征,相比传统土钉,其在土质边坡中抗拔性能更优。为了探究实际工况条件下新型多节泡土钉的边坡加固性能,并与传统土钉进行比较,开展7组新型多节泡土钉及传统土钉现场循环张拉试验,研究注浆工艺、节泡间距及埋深对土钉抗拔力及其发挥速率的影响规律,进而探明了每一循环下土钉弹、塑性拉拔位移占比,并分析其内在机理。试验结果表明:循环张拉作用下,注浆工艺对土钉的抗拔力影响显著,采用改进式压密注浆工艺和直接压密注浆工艺的土钉抗拔力远远超出传统注浆工艺,且初期的拉拔硬化现象更明显。采用改进式压密注浆工艺的土钉抗拔力发挥速率最快,直接压密注浆工艺次之,传统注浆工艺最小。从总体趋势上看,新型多节泡土钉抗拔力发挥速率在降低,传统土钉抗拔力发挥速率在升高。采用改进式压密注浆工艺虽然不能提升土钉弹性拉拔位移的占比,却能显著提高极限抗拔力;节泡间距对多节泡土钉抗拔力和抗拔力发挥速率影响较小,主要受到土钉周围土体强度的影响;埋深影响多节泡土钉的极限抗拔力,埋深越大,极限抗拔力和初始抗拔力发挥速率越大,同时抗拔力发挥速率随拉拔位移递减的趋势也更加明显。研究成果对提高新型多节泡土钉加固性能和优化工程应用提供指导。

基于均匀化理论与上限分析的膨胀土滑坡稳定性分析

在膨胀土和滑坡共同作用下,隧道洞口段施工更容易引发地表开裂甚至滑坡等工程灾害,在隧道内采用微型桩群防治滑坡比抗滑桩具有优势。本文基于均匀化理论与上限分析对某高速公路隧道洞口段膨胀土滑坡的稳定性进行计算,并评价微型桩群和削方卸载不同组合方式的处置效果,计算时将微型桩群及桩周土通过均匀化理论等效为符合摩尔库仑强度准则的等效加固体来,以此提高计算效率,最后通过对现场削方+微型桩群加固处置后的滑坡变形监测来验证计算的合理性,得出如下结论:相较于土的强度参数,等效加固体内摩擦角保持不变,黏聚力从26kPa提高到85.36kPa。处置前后的滑坡稳定性评价结果表明,不做处理时,滑坡滑动面从滑坡上方岩土交界面延续到隧道洞口前;仅采用微型桩群加固时,滑坡安全系数在1.17左右,滑动面从岩土交界面延续到隧道洞口后;同时采用微型桩群加固和削方卸载时,滑坡安全系数提高到1.26~1.28,滑动面上缘由土石交界面前移。现场变形监测表明地表变形与深层土体变形均不超过3mm,该措施能保障滑坡的稳定性,同时也验证了计算方法的合理性,可为同类工程提供参考。

高速铁路土工格栅加筋膨胀土边坡作用机制

土工格栅加筋处治是解决膨胀土边坡问题的关键技术。为深入研究格栅与膨胀土相互作用机制,依托南宁铁路改柳南线工程,开展加筋设计及格栅抗拔稳定性计算。将考虑膨胀土侧向膨胀影响及格栅反包约束作用的设计方案应用于实际工程中,并通过预埋设的监测元件,对自然降雨−蒸发气候下加筋边坡的含水率、应力、位移及格栅应变的变化特征进行长期监测。研究结果表明:在考虑侧向膨胀及格栅约束的影响下,土工格栅的抗拔稳定安全系数仍满足规范要求。基于监测数据发现,受大气环境影响,体积含水率的波动幅度由浅至深逐渐减弱;格栅应变变化趋势与土体应力变化趋势基本一致,随季节性干湿气候呈“波浪”式变化;靠近坡面土体受大气干湿循环的影响更为显著,对降雨入渗敏感,其土工格栅应变变化迅速,峰值出现时间早;格栅应变峰值远小于格栅允许拉应变,且边坡累积水平位移量较小,表明加筋边坡滑移破坏风险较低;在降雨过程中,格栅对边坡土体施加弹性约束,允许坡面发生一定程度的膨胀,释放坡体因增湿产生的膨胀势,从而避免边坡因侧向应力增大形成渐进式滑坡,体现了土工格栅加筋膨胀土边坡“以柔治胀”的作用机制。研究成果可为高速铁路膨胀土边坡的土工格栅加筋设计与施工提供理论和技术支撑。

成都平原浅层天然气高瓦斯隧道抽排性能评价

针对浅层天然气工区高瓦斯隧道盾构施工难的问题,借助工程实例,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法,分析了成都平原浅层天然气抽排性能的影响因素,确定了研究区的有效抽排半径和抽排时间。结果表明,当裂隙渗透率为39 mD、瓦斯压力为0.31 MPa时,研究区浅层天然气高瓦斯工区的有效抽排半径为5 m、抽排时间为60 min,与煤层瓦斯的抽排参数差异巨大;抽排负压对抽排流量影响较大,对有效抽排半径影响较小;抽排流量和有效抽排半径与地层初始渗透率的变化呈现正相关关系。

大凉山背斜核部区隧道初支大变形机理与控制

针对大凉山2号公路隧道穿越高地应力背斜核心区域,隧道易发生初支大变形、坍塌、钢架扭曲等问题,通过现场监控量测、围岩岩性实验、理论分析、数值模拟分析和围岩接触压力监测等综合分析,研究了大凉山2号隧道背斜核部大变形成因机理。研究表明:背斜核部玄武岩单轴抗压强度为23.31 MPa,凝灰质泥岩遇水具有一定膨胀性,给围岩变形创造了条件。由于岩层岩性不同,开挖后洞周玄武岩呈独立受弯剪梁状态。相对无水条件下,受地下水补给影响,围岩塑性区面积增加,拱腰部位较为明显。加固前,拱顶沉降量最大达470 mm,拱腰最大收敛值为844 mm,围岩接触压力为523.47 kPa。采用双层小导管+中台阶临时支撑+边墙临时支撑的“主动适应+强支撑”的综合处置方式,隧道拱顶变形减少87.6%,水平收敛变形减少95%,围岩接触压力最大值降至128 kPa,隧道变形得到有效控制。

软土地层双洞口顶管接收井下沉力学特性研究

相较于常规沉井,顶管接收井几何形式的差异对结构受力、变形的影响规律尚不明确,亟待对此展开深入研究。以武汉市某排水顶管工程矩形接收井为依托,对沉井结构受力及下沉姿态开展现场监测,并利用数值模拟进行了对比验证和拓展研究。结果表明:预设顶管接收洞口引起的结构局部刚度降低,会导致结构在初沉阶段受弯效应增强,从而使接收洞口附近的内层钢筋压应力减小并使钢筋转向受拉状态,并且在下沉后期加剧该处钢筋应力变化幅度;因沉井外壁摩阻力增大而产生的附加应力叠加弯矩作用,使结构内、外层纵向钢筋沿井壁厚度方向的内力分布不均。对软土地层进行土体加固,有利于提高顶管接收井结构稳定性和顶管机头接收精度。

深部煤层开采导水裂隙发育规律研究

导水裂隙发育规律是深部煤层安全开采的一个重要参数,以孔庄煤矿7303工作面为依托,采用相似模拟实验、钻孔注水漏失量探测和钻孔窥视相结合的方法,对工作面导水裂隙发育特征进行研究。结果表明:相似模拟实验表明工作面平均周期来压步距19.5 m,垮落带呈梯形,随着工作面推进,离层裂隙被压实,导水裂隙发育由低速向高速转变,导水裂隙最大发育高度69.8 m,裂采比21.8。通过现场实测得到导水裂隙最大发育高度65.27 m,裂采比18.13,与浅部煤层工作面裂隙发育特征进行对比分析,裂采比与煤层埋深呈正相关。该研究成果对孔庄煤矿防治水害具有重要的指导意义。

科教融汇理念下现场工程师培养的内涵意蕴、基本遵循与实践路径

科教融汇既是科技创新发展的崭新要求,也是推动职业教育适应产业需求的有效途径。为应对产业数字化转型下的人才素质需求变化,国家围绕产业高端和高端产业提出“职业教育现场工程师专项培养计划”,旨在培养具有一线生产运作技能,并能优化生产流程的高素质技术技能型人才。为实现这一类型人才培养,政府主管部门应统筹多方科教资源,辐射现场工程师培养框架建设;职业院校应积极主导并搭建多方协同育人体系,共建科教融汇平台资源,落实现场工程师技能孵化与输出;同时吸收社会力量有效补位,完善和深化培训课程体系适应性建设,赋能现场工程师可持续发展。

建筑施工现场安全风险分析及管理对策

建筑施工现场安全问题频发,对项目的整体安全构成威胁。从施工企业的角度出发,对施工现场管理中的共性问题进行剖析。研究发现,施工人员安全意识薄弱、设备运行状况不佳、异常气候下的特殊作业风险以及管理制度不完善等是导致安全风险问题的重要因素。基于此,提出制订安全施工方案、建立安全管理体系、明确安全生产责任,以及采用合理的技术手段等措施来确保施工安全顺利进行。

重载铁路双柱式桥墩加固技术优化研究

为探索基于性能提升的桥墩加固优化设计方法,以重载铁路中数量较多的分离式双柱式桥墩为对象,基于数值模拟分析和桥墩加固运营性能试验,开展3种常用方法加固条件下的桥墩静力性能对比分析和动力性能对比试验研究,并进行加固技术优化研究.结果表明,设计荷载作用下,墩身外包加固抑制墩顶水平位移效果较好,而"增大基础和增补桩基"组合加固则能有效减少基底截面应力;运营列车作用下,3种方法加固条件的墩顶横向振幅较加固前均有不同程度降低,但也有部分桥墩受施工等因素影响出现振幅增大的情况.采用优化提出的"增大基础+增补桩基+墩身外包"三重加固法,墩顶横向振幅降低幅度超过50%,能够很好地满足重载铁路双柱式桥墩强化改造需求.