带裂缝隧道衬砌的安全评价及有限元分析

为研究衬砌裂缝对隧道结构安全的影响,以某公路隧道的裂缝监测为工程背景,从80处裂缝监测点中选取10条典型裂缝,采用综合判定法进行安全性评估,得出危险的裂缝断面,随后应用Midas/GTS软件建立典型裂缝断面的有限元模型,并对隧道衬砌结构的承载能力进行安全性分析。计算结果表明:隧道衬砌出现裂缝使得衬砌结构的承载能力发生变化,其整个受力分布规律也会发生改变,重新分布力会导致现有裂缝发展,并使其他位置发生新的开裂,应根据计算结果对薄弱部位进行加固。研究结果表明:通过采用定性的安全性评价与定量的理论计算相结合的方法,可以对带裂缝隧道衬砌结构的安全性作出科学的评估。

基于in vitro试验的中国典型土壤中砷的健康风险及影响因素

采集中国红壤、黑土、褐土、棕壤和黄壤五种典型土壤,经一个月老化制备成浓度为600 mg·kg^(-1)的砷污染土壤样品,利用体外(in vitro)试验方法(PBET-UF模型)研究经口部摄入的土壤砷在人体胃肠道的生物可给性/生物有效性,并评估其健康风险,进而从土壤性质角度(包括土壤基本理化特性及砷的赋存形态)综合地探讨砷的生物可给性/生物有效性的影响因素,以分析不同土壤间差异的原因。结果表明,土壤砷在胃阶段的生物可给性为37.2%~71.8%,小肠阶段的生物可给性为49.0%~73.3%,小肠阶段的生物有效性为48.6%~72.1%,各类型土壤间差异极显著;土壤砷从胃到小肠是一个逐步被消化溶出的过程,且小肠中溶解态砷均可透过模拟小肠上皮细胞的专用超滤膜;各类型土壤经口部摄入的砷健康风险存在极显著差异,致癌风险和非致癌风险分别超过相应可接受限值两个数量级和一个数量级;此外,土壤砷的生物可给性/生物有效性与土壤pH、游离氧化铁铝含量、迁移系数S及迁移系数W存在显著或极显著相关性,迁移系数S是影响土壤砷在胃阶段的生物可给性的主导因子,土壤pH为影响其在小肠阶段的生物可给性/生物有效性的主导因子,而游离氧化铁铝则主要通过与砷形成新矿物的方式降低其在土壤中的活性及生物可给性/生物有效性。本研究的成果将为后续开展更符合现实土壤污染情形的调查及重(类)金属污染土壤健康风险评估手段的完善做出积极贡献。

碱金属对固废焚烧燃烧特性及重金属排放行为的影响研究

利用热重分析和流化床焚烧实验,考察了城市固体废弃物焚烧过程中碱金属对流化床物料的粘结失流特征及重金属迁移行为的影响。热重分析结果表明:碱金属的存在会使城市固体废物的燃烧特性曲线向左偏移,促进城市固体废物在固定碳阶段的燃烧。同时,碱金属存在条件下,城市固体废物在挥发分析出阶段满足二维扩散g(α)=α+(1-α)ln(1-α)、三维球形扩散g(α)=[1-(1-α)^(1/3)]~2和三维扩散g(α)=[1/(1-α)^(1/3)-1]~2燃烧动力学方程;而在固定碳燃烧阶段满足的动力学函数为三维扩散g(α)=[1/(1-α)^(1/3)-1]~2和二阶化学反应g(α)=(1-α)^(-1)-1。流化床焚烧实验结果显示:碱金属的存在影响流化床的粘结失流时间。随着碱金属量的增加,粘结失流时间将会减少。此外,碱金属存在会促进Cr的排放,抑制Pb的排放,而对Cd的排放影响不大。随着温度的升高,重金属Pb和Cd的排放浓度也随之增加;在粘结过程中,随着温度的升高,而重金属Cr的排放浓度逐渐减少,这主要是由于粘结过程中重金属Cr被包覆或者吸附。

流化床焚烧失流过程中温度对固相中重金属(Pb、Cr和Cd)分布特征的影响

利用实验室自制的流化床,模拟城市固体废物研究温度对流化床粘结失流及重金属污染物在固相分布的影响。同时,利用热力学平衡模型辅证重金属在固相中的存在形态,以及利用扫描电镜鉴定了粘结体微观结构。实验结果表明:当碱金属存在时,温度越高,流化床粘结失流时间越短,粘结现象越明显。未发生粘结失流现象时,有无添加碱金属对重金属在固相中的分布相差不大;而当发生粘结现象时,重金属在粘结体中的浓度急剧上升,这是由于碱金属Na形成的低熔点物质,将重金属氧化物包覆在粘结体内或者重金属与碱金属发生化学反应。随着温度的升高,由于挥发的原因,重金属在固相中浓度降低。研究结果将有利于研究粘结控制的诱发因素,及其过程中重金属的迁移转化规律。