局部最优阈值分割算法在ECT相含率计算中的应用

电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)图像重构算法所重建的图像存在边缘不清晰,成像精度低的问题,很容易误判不同介质的交界面,而截面含水率计算的准确度依赖于对重构图像的二值化分割的准确度。该文通过分析全局阈值分割算法的不足,提出了结合模拟退火算法的局部阈值分割算法。为验证算法的有效性,对层流、中心流、环状流的重构图像进行局部最优阈值分割,并进行截面含水率的计算,通过与全局阈值分割算法进行对比,证明了采用局部阈值分割算法进行截面含水率的计算有相对较高的准确率。此外,考虑到ECT系统本身存在非线性误差,通过结合局部最优阈值分割算法,采用一种考虑ECT非线性误差的图像阈值分割算法。通过与全局阈值分割算法和不考虑非线性误差的局部阈值分割算法进行对比,结果表明考虑ECT非线性误差的局部最优阈值分割算法进行截面含水率的计算具有相对较高的准确率。

小断面水利隧洞高瓦斯段施工控制分析

以都江堰灌区“十四五”续建配套与现代化改造井研白井干渠项目一标段水井湾隧洞为例,针对小断面水利隧洞高瓦斯段施工控制问题,结合该区域的瓦斯地质条件,分析了施工中存在的重难点及相应的施工控制措施和应用效果。结果表明,小断面水利隧洞高瓦斯段施工难度比较大,安全要求高。采用自动监测与人工监测相结合的方式加强隧洞瓦斯监控,通过“一作业面一风机一管道”配置轴流风机压入式通风,并在瓦斯段每隔1000 m设置一处通风竖井的施工方法,可确保隧洞工区的瓦斯浓度快速达到安全范围要求,进而保证施工的安全性,确保施工人员能够安全、高效、有序地完成施工任务,可为类似工程施工提供借鉴。

毂辐式多点油品采样器的研制与应用

在原油管输交接计量过程中,如何持续监测原油含水率,并确保测量数据的准确性是一项技术难题.根据原油取样代表性要求和管道截面含水率不均匀的情况,研发了毂辐式多点油品采样器,介绍了该采样器的结构和工作原理,通过实际应用表明,该采样器可均匀获取输油管道截面各位置的原油试样,所收集数据能够客观反映流体分布状态,值得推广应用.

南京地铁7号线窑晓右线区间全断面灰岩盾构施工技术

南京地铁7号线窑晓右线220~431环区间段为全断面灰岩盾构施工断面,由于灰岩强度高、地层含水量大,导致盾构施工过程中出现螺旋机喷涌、出渣含水量大、刀具非正常磨损、施工效率低等问题。针对盾构施工过程出现的问题,有针对性的提出同步注浆、二次注浆、丙烯酸盐配合注入,前盾球阀、盾体超前注浆孔放水等改进措施,整体施工效率较改进前提升约48.1%。相关技术经验可为全断面灰岩盾构施工提供借鉴。

垂直节理影响的黄土隧道洞口段稳定性分析

通过模拟节理发育位置和数量的不同,在考虑隧道洞口段上覆土层厚度及洞周土体含水量变化的条件下,对黄土隧道洞口稳定性进行了计算分析。计算结果表明:在隧道洞口宽度范围之内,节理在拱顶中部时对拱顶沉降的影响较小,节理位置越偏离中部,拱顶沉降越大。节理位置位于隧道洞口段某侧时,节理发育一侧土体的相对剪应力水平和屈服区域面积均大于另一侧,说明节理对隧道洞口段有不利影响。当节理在洞顶两侧同时出现时,土体塑性区沿着节理面迅速发展,拱顶中部土体被节理充分切割,形成危险滑体。

兰州地区大厚度自重湿陷性黄土场地浸水试验综合观测研究

对兰州地区Q3大厚度自重湿陷性黄土场地进行了不设注水孔,埋设水分计和热传导吸力探头的浸水试验。研究结果表明:大厚度黄土场地的不同深度土层均会出现多次湿陷,湿陷次数随着土层深度的增加将减少;体积含水率在不同深度土层中呈现不同的变化规律,10 m以上基本由6段组成,10～22.5 m由5段组成,而22.5 m以下则由3段组成;25 m以上范围内水分入渗较为容易,该深度以下土层,由于上部土体发生湿陷压密以及空隙中的气体压力增大导致了水分入渗缓慢;离试坑周边较远的裂缝的产生由于试坑较近裂缝剧烈活动引起;水分运移基本呈现椭圆状形态入渗(长轴位于水平向),后期整个椭圆状湿润区的离心率越来越小,椭圆更扁;浸润角随着外部水源不断供给逐渐扩大,本次试验其变化范围在0°～55°;场地中水分入渗率基本呈现出幂函数减趋势。

土壤入渗气液两相流的变化过程

根据室内及田间恒定土壤空气压力、正常积水入渗过程中湿润层土壤含水量的变化,观察了禁锢土壤空气压力及入渗水流的变化过程。结果表明,入渗过程中禁锢土壤空气压力变化过程可分为急剧变化、缓慢变化和稳定变化3个阶段,得出稳定入渗阶段的平均截面含水率分别为0.97和0.50L/L。

高含水率黄土大断面隧道变形特性及施工方法

针对宝兰客运专线高含水率黄土大断面隧道建设过程中遇到的初支变形大、掌子面易失稳坍塌等技术难题,现场对高含水率黄土的分布进行了统计,并结合郑西客运专线大断面黄土隧道相关研究成果开展隧道变形特性试验。结果表明:高含水率黄土主要分布于黄土塬坡脚下方平坦阶地浅埋段,多位于土石界面附近或砂质黏质黄土界面附近;含水率越高隧道变形越大且以沉降变形为主。一般含水率黄土隧道可以采用台阶法施工;中高含水率黄土隧道需在台阶法的基础上加强辅助支护以控制变形;未饱和的高含水率黄土隧道可以采用简易CRD法或四台阶法施工;饱和高含水率黄土隧道需采用帷幕注浆等措施对掌子面进行预加固,经加强超前支护和辅助支护后可以采用台阶法施工。

南水北调西线工程岩石中石英含量变化及其对TBM施工的影响

石英是各类岩石中广泛存在的一种矿物成分,石英颗粒的大小和含量不仅决定了岩石的强度、硬度和耐磨性,而且直接影响TBM施工的掘进效率。在南水北调西线工程区采集124块岩石样品进行了岩石薄片鉴定,在岩石碎屑粒度分析的基础上,得到了不同采样区域岩石中的石英含量分布特征。基于TBM施工特点,根据不同岩石中的石英含量统计结果,分析了石英含量分布规律对南水北调西线工程TBM施工围岩分类和掘进效率的影响。研究结果表明:(1)砂岩(含杂砂岩)、粉砂岩和板岩中的石英含量具有较明显的差异,砂岩(含杂砂岩)、粉砂岩的石英含量较高,其平均值分别为74.21%和80.41%;板岩中的石英含量较低,平均值为9.36%。(2)砂岩(含杂砂岩)及粉砂岩中的石英含量一般大于60%,对TBM施工围岩分类的影响属于严重等级;板岩中的石英含量一般小于30%,对TBM施工围岩分类的影响属于轻微-明显等级。(3)岩石中的石英含量越高,岩石硬度和耐磨性越高,刀具损耗越大,TBM施工掘进速度PR和施工速度AR越低。研究成果可为南水北调西线工程TBM优化选型、施工围岩分类以及施工进度预测提供参考依据。

富水大断面煤巷结构耦合支护技术

为解决富水大断面煤巷顶板难支护的问题,以枣泉煤矿12207工作面运输巷顶板冒落控制为背景,得出支护形式不耦合、支护参数不合理和水理作用是造成顶板冒落失稳的主要原因。在此基础上,提出了以高强预应力锚杆和防水让压均压锚索为基础的多介质结构耦合支护设计方案及地下水的防治措施,且采用数值分析方法对结构耦合控制巷道围岩状况进行了预测。现场支护效果表明:多介质结构耦合支护能够有效地控制巷道围岩失稳,为类似的巷道支护提供了一条新途径。

元谋干热河谷侵蚀沟不同部位土壤含水量与植物多样性关系研究

【目的】针对元谋干热河谷地区土壤水分对植物群落的影响,开展不同部位土壤含水量与植物多样性的研究,为元谋干热河谷侵蚀沟植被多样性及生态恢复水土保持工作开展提供依据。【方法】在植物群落样方调查和烘干法测定土壤含水量的基础上,对元谋干热河谷沙地村、金雷村、小雷宰12条典型侵蚀沟不同部位(集水区、沟头和沟床)含水量与植物多样性关系进行了研究。【结果】(1)集水区、沟头、沟床不同部位土壤含水量分别为9.59%、10.11%和11.31%。(2)研究样区植物物种方面,丰富度指数Ma、香浓维纳指数H′、辛普森指数D、Pielou均匀度指数E分别为2.470、2.094、0.836和0.840。(3)研究样区侵蚀沟集水区、沟头、沟床土壤的平均含水量与丰富度指数Ma的相关系数分别为0.309、0.311、-0.146;香浓维纳指数H′相关系数分别为0.457、0.103和0.124;辛普森指数D相关系数分别为0.420、0.122、0.308;Pielou均匀度指数E相关系数分别为0.082、-0.164、0.228。【结论】(1)土壤含水量显示研究样区土壤较为干旱,水分可能是该区植物生长的限制因子;(2)植物多样性指数表明侵蚀沟内植物物种较少,植被需要恢复,侵蚀沟亟待治理;(3)通过对样区不同部位土壤含水量与植物多样性指数相关性研究得出,总体上以正相关为主,表明土壤含水量越高,植被生长越好。进一步说明水分是该区植物分布和生长的限制因子。显著性总体上偏低,是因为整体干旱的环境内,土壤含水量空间分异不够显著所致,小地形和降雨对植被的影响更为显著。这对于元谋干热河谷侵蚀沟植被恢复工作开展过程中,需将土壤含水量与地形因子综合分析提供了重要的理论和实践依据。

以地表水作为地下工程水量的探讨

本文结合大瑶山隧道石灰岩地段搜集气象、水文等资料进行观测与检验 ,并与实际工程水量对比 ,提出以地表水作为地下工程水量的可行性 ,使观测水量切合工程实际 ,取得效果 。

重庆段长江水处理下蚕豆根尖细胞重金属含量分析

为了检测重庆段长江水重金属污染的程度,采集长江水重庆段4个不同位点的水样培养蚕豆,取蚕豆根尖用湿式灰化法进行处理,并用原子吸收光度计PS-900测定其中的Pb、Zn、Cu、Cd、Hg含量。测定结果发现,同一取样点的长江水处理下,蚕豆根尖内重金属的含量与培养时间呈正相关;不同取样点的长江水处理下,蚕豆根尖中重金属含量表现为Zn>Cu>Pb>Cd>Hg;其中取自巫山九码头的水样培养的蚕豆根尖中重金属Pb的含量最高,已经超过了国家标准的限量;取自李渡长江大桥的水样处理的蚕豆根尖中Cd和Hg含量较其他水点多,表明重庆段长江水已经受到一定程度的污染,应予注意。

失水处理对Poly(AAc-co-AM)/Fe^3+配位水凝胶的结构及力学性能影响

制备了含有不同丙烯酸(AAc)/丙烯酰胺(AM)摩尔比的Poly(AAc-co-AM)水凝胶,将其浸泡在FeCl3溶液再经过在去离子水中的平衡溶胀后得到初始的Poly(AAc-co-AM)/Fe^3+(AY-Fe)配位水凝胶,再失水获得含水量约40%的Poly(AAc-co-AM)/Fe^3+(Ad-Fe)配位水凝胶。测定并比较了失水前后的不同配位水凝胶的力学性能,AY-Fe水凝胶的断裂应变为500%~800%,Ad-Fe水凝胶的断裂应变为550%~1700%,AY-Fe水凝胶的断裂强度为0.29~6 MPa,Ad-Fe水凝胶的断裂强度为2.59~14 MPa。用元素电子扫描电镜(SEM-EDS)面分析得到AY-Fe, Ad-1-Fe配位水凝胶中的Fe元素分布均比较均匀,失水后,Fe元素分布密度的提高有利于Fe^3+与COO^-间的配位;用红外光谱和紫外光谱揭示了配位水凝胶失水前后的键合作用变化。

大断面高含水量黄土隧道初期支护力学特性研究

以宝兰客专某隧道为工程背景,基于隧道开挖断面大,通过地层黄土含水量高等工程特点,通过现场监测和数值模拟结合隧道开挖方法对大断面高含水量黄土隧道初期支护力学特性进行研究。研究结果表明围岩压力和钢拱架应力均经历了初期波动阶段-稳步增长阶段-趋于稳定阶段的变化规律,稳定周期在一个月左右;由于高含水量黄土软弱,压力盒挤压后陷入围岩中,不能监测到围岩压力的全部值;钢拱架受力表现出最大跨以上受压很大,边墙部位受拉的分布规律;数值模拟能够经济、方便地协助现场监测完成科研任务。研究过程为该隧道的信息化施工提供了保证,同时研究成果也可为设计和分析研究其他同类工程提供参考。

内蒙古河套灌区土壤性质空间变异性分析——以解放闸灌域和永济灌域为例

以河套灌区解放闸灌域和永济灌域中的田间土壤粒径、含水率及电导率为研究对象,探究灌域土壤性质的空间变异性。对研究区田间土壤进行采样,运用经典统计学与地统计学方法对土壤性质的空间变异性和分布规律进行研究。结果表明:研究区内土壤粒径、含水率、电导率的变异系数介于10%~100%之间,属于中度变异;研究区内土质以壤土和粉砂壤土为主,占研究区总面积的72%~76%,秋季土质多样性高于春季;不同土壤质地下含水率和电导率的空间变异性不同,其中壤土的土壤含水率空间变化最大,壤土和粉砂壤土的电导率空间变化最大。解放闸灌域和永济灌域土壤性质的空间变异程度为中等变异。

利用包气带水分体积分数计算水资源评价参数

地下水资源计算是地下水评价的重要环节,参数准确与否直接影响水资源计算与评价的质量和精度。用包气带水分体积分数计算水资源评价参数,弥补了利用地下水动态和水文资料计算参数的不足之处。

银西高铁特殊地层隧道修建技术研究与应用

银西高铁是我国穿越黄土地层最厚和穿越黄土地层段落最长的有砟高速铁路,线路需穿越黄土古土壤层、红黏土膨胀地层、软塑黄土夹层带及高含水率黄土层等各类特殊软弱地层,特殊地层给隧道建设带来极大困难。基于理论分析、模拟试验及现场验证等方法,对复杂黄土隧道的结构设计、支护措施、软塑黄土改良技术及施工工法等关键技术展开研究并取得相应成果。实践证明,这些成果的应用极大保障了隧道工程的顺利进展,同时也提升了我国高速铁路隧道的建设水平。关键技术成果可为类似工程提供参考和借鉴。

两级浮选、精煤泥两段脱水工艺在田陈选煤厂的应用实践

详细阐述了田陈煤矿选煤厂两级浮选、精煤泥两段脱水工艺及其工艺特点,并介绍了该工艺的应用效果。生产实践表明,两级浮选、精煤泥两段脱水工艺运行效果良好,两级浮选精煤回收率高,尾煤泥灰分高,从而最大限度地利用了资源,取得了良好的经济效益。

干热河谷失稳性坡面植物碳氮磷化学计量特征对土壤性质的响应

以干热河谷阴坡和阳坡典型失稳性坡面不同区段(稳定区、失稳区和堆积区)的草本植物为研究对象,分析植物地上和地下碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征对土壤性质的响应机制。结果表明:失稳性坡面植物地上C含量(320.59 g·kg^(-1))、N含量(12.15 g·kg^(-1))和C/P(25.37)均显著高于地下(分别为254.01 g·kg^(-1)、6.12 g·kg^(-1)、13.43),C/N则表现为地下(43.09)显著高于地上(31.90)。阳坡植物地上和地下C含量、N/P均表现为稳定区和失稳区显著高于堆积区,N含量则表现为失稳区显著高于堆积区;阴坡植物地上N、P含量及地下P含量均表现为堆积区显著高于稳定区和失稳区,地下C含量则反之。植物地上生长主要受P限制,根系生长主要受N限制并随区段向下呈逐渐增加趋势;阴坡植物生长受P的限制程度高于阳坡,N限制弱于阳坡。土壤含水量(SWC)是影响植物地上C、N、P含量变化的重要因子,影响值分别为28.8%、20.8%、19.9%,土壤有机碳(SOC)则显著影响植物地下C、N含量,影响值分别为49.5%、22.1%,植物地下N含量的变化主要受土壤pH值的影响(24.3%)。坡向、区段及土壤因子均显著影响植物养分的分配,SWC和SOC是主要影响因子,同时还受土壤pH值的影响。