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关键词： 深埋硐室   拱顶稳定性   非线性Baker准则   竖向地震力   上限分析  

摘要： 针对Hoek-Brown和Mohr-Coulomb准则主要分别适用于岩体和土体的情形,采用更具适用性的广义非线性Baker准则,并结合极限分析上限方法,旨在研究深埋硐室拱顶岩土体的动力稳定性。通过构建满足Baker准则下拱顶塌落的曲线型破坏机构,考虑竖向地震荷载的影响,计算内外力功率并建立功率平衡方程,基于变分原理推导在有无竖向地震力作用时拱顶破坏机制的上限表达式,从而求解得到破坏面形状、塌落拱高度和宽度的解析解。同时采用ABAQUS数值模拟验证解析解的有效性及合理性,研究分析不同参数下拱顶破坏机制的变化规律。结果表明除岩土体特性参数外,尤其是向上的竖向地震力对拱顶破坏范围有显著影响。

关键词： NiCo_(2)S_(4)   MXene   氮掺杂碳   空心球   双模板   钠离子电池   稳定性  

摘要： [目的]针对可充电钠离子电池(SIBs)实际应用中,NiCo_(2)S_(4)电极存在的动力学缓慢和循环稳定性不足等问题,对NiCo_(2)S_(4)电极材料进行优化.[方法]利用聚乙烯微球(PS)和金属有机骨架ZIF-67双重模板,通过室温搅拌和高温煅烧的工艺,制备了一种NiCo_(2)S_(4)/MXene/氮掺杂碳(NiCo_(2)S_(4)/MX/NC)的空心微球,并将其作为SIBs负极材料,考察其电化学性能.[结果]在结构方面,NiCo_(2)S_(4)/MX/NC具有独特的中空球形结构,球内表面有导电性优异的MX片,外表面均匀地附着高容量的NiCo_(2)S_(4).NiCo_(2)S_(4)/MX/NC在SIBs应用中获得了优异的电化学性能,具有较高的充电比容量(在0.2 A/g的电流密度下为780 mAh/g),首次库伦效率高达86.4%,优异的循环稳定性(在10 A/g大电流条件下,循环4000次,约每次0.0034%的低容量衰减率).此外,动力学研究表明NiCo_(2)S_(4)/MX/NC电极具有混合的电荷储存行为,且表面吸附的赝电容过程起主导作用.[结论]MX和NC的引入显著提高了复合电极的导电性,而空心球形结构的构建有效提升了复合电极的稳定性,增强了其大电流承受能力,防止NiCo_(2)S_(4)材料在循环过程中结构塌陷.本研究采用的结构设计、复合掺杂等综合策略,为提高金属硫化物的储钠性能提供了新思路.

关键词： 碳酸钙   形貌调控   Pickering乳液   稳定性   光散射法  

摘要： 以十二烷基硫酸钠(SDS)、硝酸镁为形貌和晶型调控剂,分别制备了方解石型球状碳酸钙(CS-CaCO_(3))和文石型晶须状碳酸钙(AW-CaCO_(3)),并与水、橄榄油混合制备了相应的Pickering乳液,利用稳定性分析仪研究了颗粒形貌、粒径、用量、油水质量比等因素对Pickering乳液稳定性的影响。SEM测试结果表明,CS-CaCO_(3)颗粒由类棱形纳米初级碳酸钙晶体聚集而成,平均粒径约1.5μm;AW-CaCO_(3)晶须长度为12~20μm,长径比约15。随着碳酸钙质量分数的增大,Pickering乳液液滴的粒径和迁移速率均减小、稳定性提高。由AW-CaCO_(3)制备的Pickering乳液内部可形成网状结构而具有优异的储存稳定性。

关键词： 多样性-稳定性关系   时间尺度   物种异步性   结构方程模型  

摘要： 森林群落稳定性是体现森林面对干扰抵抗能力的重要指标,已知森林生物量稳定性会受到多样性、物种异步性和优势物种稳定性的影响,然而,关于这些变量在不同时间尺度下的相对重要性的相关研究较少,本文旨在探索不同时间尺度下森林群落稳定性影响因素。基于吉林省金沟岭林场的110块固定样地数据,本文利用相关性分析研究不同时间尺度下多样性、优势物种稳定性、物种异步性和森林群落生物量稳定性的相关关系是否一致,接着采用结构方程模型计算直接效应和总效应。结果表明,物种丰富度、胸径变异系数、物种异步性与稳定性总是呈显著正相关关系。随着时间尺度的增大,物种异步性的直接效应由0.44增长为0.63,总相对效应由36.87%增长为45.57%,物种异步性一直是影响森林生物量时间稳定性的最重要因素。本研究得出影响群落稳定性的最重要因素,有助于更好地理解森林生态系统多样性-稳定性关系的机制,然而多样性-稳定性关系及其机制是复杂的,未来仍需要选择不同多样性指标进行深入研究。

关键词： 隧道   断层破碎带   围岩稳定性   水位升降   流固耦合  

摘要： 为研究隧道斜穿断层破碎带时流固耦合效应和水位升降对隧道围岩稳定性的影响,以醴娄(醴陵—娄底)高速公路周家冲隧道工程为依托,以流固耦合效应和不同地下水位为单一变量,采用FLAC^(3D)有限差分软件建立三维数值计算模型,对比分析不同工况下隧道围岩变形和应力及塑性区分布。结果表明,考虑流固耦合作用时,隧道围岩位移和应力及塑性区体积均增大;水位升高对强度高围岩处拱顶位移的影响非常小,但会使仰拱位移进入收敛期的时间延长,高水位时隧道仰拱易发生底鼓破坏;围岩塑性区主要分布在断层、拱脚及拱腰处,随着地下水位升高,塑性区体积以拉伸塑性区增长为主。

关键词： 刷式密封   流固耦合   力学特性   周向滑移   稳定性  

摘要： 随着发动机向着高推重比以及低油耗方向发展,刷式密封的工作环境越来越苛刻。特别是在高压、高旋流环境下,刷丝极易发生周向滑移失稳问题,这就会造成整个密封系统的失效。本文应用悬臂梁理论建立了能够求解刷丝三维弯曲变形的力学理论分析模型,并结合包含刷丝真实结构的三维数值模型构建了刷式密封双向流固耦合的研究方法。在此基础上,分析了进口旋流速度0~300 m/s和不同背压下在压差0.2~0.5 MPa对刷丝力学特性及变形规律的影响;理论推导了刷丝发生周向滑移失稳的力学条件,阐明了刷丝周向滑移失稳的物理机制,并结合三维流固耦合计算总结归纳了刷丝失稳判据。研究结果表明:引起刷丝周向大变形的根本原因是刷丝所受的法向气动力与轴向气动力的比值(F_(n)/F_(ax)),当比值大于0.913时,刷丝将发生周向滑移失稳、进一步导致密封失效。在背压0.1 MPa、压差0.4 MPa时,随旋流速度增大,刷丝感受到的周向动压越大,F_(n)/F_(ax)逐渐增大;当旋流速度增大到230~250 m/s时,F_(n)/F_(ax)超过失稳的临界阈值,刷丝开始发生周向滑移。并且压差越大,刷丝发生滑移失稳的旋流速度越小。然而,与低背压不同,在高背压1.0 MPa下,刷丝在旋流速度100~120 m/s就开始发生周向滑移;且随压差增大,刷丝受到的F_n/Fax是逐渐降低的,即压差越大,越趋于稳定。

关键词： 岩心定向   声学电视图像   光学电视图像   赤平极射投影   边坡岩体稳定性  

摘要： 某露天矿边坡岩体稳定性主要受区内断层和节理裂隙等地质结构影响,为查明岩体结构面分布特征,通过对4个岩土工程勘察钻孔进行Reflex ACTⅢ岩心定向处理,但由于花岗岩侵入体与沉积岩接触带附近的岩体破碎、裂隙发育影响了岩心定向准确率,各钻孔高置信度的岩心定向数据比例仅为8.05%~34.29%。为此,本文采用光学电视图像(OTV)/声学电视图像(ATV)测井技术,通过高分辨率、连续、定向的360°钻孔壁图像有效获取了岩性和构造特征、关系和方向数据,提高了钻孔岩心定向的地质结构信息数据精度。在此基础上,利用赤平极射投影理论,通过动力学分析,发现该露天边坡主要破坏模式是楔形滑动破坏,概率为12.66%~34.99%,其次为平面滑动,概率为3.40%~20.36%,为露天开采边坡控制提供了依据。

关键词： 土质边坡   稳定性分析   边坡治理  

摘要： 以冀东地区某铁矿露天采场西帮边坡滑坡体为研究对象,通过展开土力学试验和边坡反演模拟分析,得出该区域边坡为土质边坡,富水性强,滑坡模式为近似圆弧型边坡失稳。根据不同区域的边坡稳定现状,采取西帮边坡削坡放缓、分区加固和疏干排水措施,治理后的N8~N16边坡安全稳定系数达到1.2以上,满足《非煤露天矿边坡工程技术》(GB51016-2014)要求,有效解决西帮边坡滑坡问题,为矿山安全高效生产提供可靠的保障。

关键词： 聚丙烯酸酯   反相破乳剂   界面张力   作用机理   油水分离  

摘要： 采用水相聚合法,以甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、苯乙烯为单体,合成聚丙烯酸酯反相破乳剂CR-3,研究乳化剂种类、乳化剂投加量和CR-3有效含量对最终乳液产品稳定性的影响,并初步探索CR-3作为反相破乳剂的作用机理。结果表明,当乳化剂选用十二烷基硫酸钠,其投加质量分数为3%,CR-3有效质量分数为12%时,所得乳液产品的粒径中值为57.5 nm,无渣且稳定性高。反相破乳性能评价表明,该产品清水效果显著。在曹妃甸油田含油污水油水分离的现场试验表明,加注40 mg/L CR-3时,电脱水器出口原油含水率为0.3%,满足油品要求,在核桃壳过滤器之前配合清水剂和浮选剂使用,出水水质满足回注标准,现场各系统运行稳定。机理研究表明,将CR-3投加至含油污水,其分子中的亲油基团(酯基)会吸附在油滴表面,促进分子中苯环、极性基团与沥青质、胶质的芳香结构相互作用,降低缔合体尺寸,进而促进油水分离。

关键词： 气液界面暴露   连续流暴露系统   沉积量   孔间均一性   柠檬烯   Calu-3细胞  

摘要： 目的评价体外气液界面(ALI)连续流暴露系统,为吸入毒理学体外研究提供参考数据,并用此系统结合Calu-3细胞ALI培养模型对化合物柠檬烯的吸入毒性进行初步评价。方法荧光素钠(Na-flu)剂量法辅以石英微量天平法(QCM)来评估ALI连续流暴露系统的沉积量和孔间均一性;采用ALI连续流暴露系统将柠檬烯气溶胶暴露于ALI培养的Calu-3细胞模型3 h,暴露剂量为高、中、低(0.213、0.104、0.0645μg·cm^(-2)),洁净空气暴露作为阴性对照组,24 h后检测暴露后细胞的活性、乳酸脱氢酶(LDH)释放量、跨上皮电阻值(TEER)、黏蛋白MUC5AC与炎症因子基因表达,来评价柠檬烯的吸入毒性。 结果 ALI连续流暴露系统荧光素钠的沉积量为(0.085±0.007) μg/30 min/孔,在经过多次调试后,孔间均一性从最初的26%优化至10%以下;与对照组相比,柠檬烯气溶胶暴露后细胞活性以及 IL-8 基因表达无明显变化、细胞 IL-6 基因表达上升;中暴露剂量的柠檬烯促使细胞释放LDH>10%、细胞肿瘤坏死因子 TNF-α 基因表达下降;高暴露剂量的柠檬烯降低细胞TEER值,损害细胞屏障功能、细胞黏蛋白 MUC5AC 基因表达增加。 结论 ALI连续流暴露系统调试过后可以用于吸入毒性体外研究;高、中暴露剂量的柠檬烯具有吸入毒性。