马家坡瓦斯隧道设计等级的判定研究

由于瓦斯在煤（岩）中的含量、压力的存在形式、涌出规律、煤层的赋存条件等很难在勘测设计阶段完全、准确掌握,因此在隧道施工中,若突遇高瓦斯隧道地段而不及时按照瓦斯隧道施工规范施工,爆炸伤亡事故便难以避免。对马家坡隧道ZK140＋660～ZK141＋100段施工过程中所检测的瓦斯含量数据进行了统计和分析,对掌子面出现煤层的位置取煤样测试了吨煤瓦斯含量,通过间接法测试了瓦斯压力,计算出了瓦斯绝对涌出量,具体参数如下：吨煤瓦斯含量值2．75m^3／t,瓦斯压力值0．18MPa,瓦斯绝对涌出量2．06m^3／min,符合TB10120--2002 《铁路瓦斯隧道技术规范55中隧道瓦斯工区等级划分标准中二级规定,据此瓦斯压力推算为由此判断该隧道无瓦斯突出危害,但是属于高瓦斯等级隧道。文中所涉及的方法及数据对今后各类瓦斯隧道的施工具有一定的参考价值。     

氮化硼纳米片/g-C_3N_4复合光催化剂的制备及其对罗丹明B的降解研究

通过煅烧法获得氮化硼纳米片(BNNS)/g-C_3N_4复合光催化剂。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外/可见分光光度计、电化学工作站讨论了BNNS的含量对复合光催化剂的结构、形貌、紫外/可见光学性能、电化学阻抗的影响;评估了样品在可见光下对罗丹明B的降解效率。实验结果表明,BNNS负载于g-C_3N_4表面,形成了有利于提高光生载流子分离效率的类似异质结的结构。另外,随着BNNS含量的增加,BNNS/g-C_3N_4复合光催化剂对罗丹明B溶液的降解性能呈现出先升高后降低的趋势。当BNNS的质量分数为8%时,对罗丹明B的降解效率达到了最大值73.34%,比g-C_3N_4纯样和P25(TiO_2,参照样)分别提高了32.05%和40.47%。本研究初步给出了其协同光催化机理。     

固相法制备锂离子电池正极材料LiMn_xFe_(1-x)PO_4及其性能研究

以LiFePO_4为研究对象,通过Mn(Mn源为MnC_2O_4·2H_2O)部分替代Fe(Fe源为FeC_2O_4·2H_2O)的同时,采用固相法对替代材料LiMn_xFe_(1-x)PO_4/C(x=0、0.1、0.3、0.5)进行碳包覆,以提高其放电比容量、电导率或放电平台。通过XRD、TEM、SEM和充放电测试,研究了磷酸锰铁锂的晶体结构、形貌以及电化学性能。结果表明:包覆掺杂后的材料仍保持橄榄石形晶体结构,碳包覆和掺杂Mn没有对原材料的形貌产生明显影响。制备的LiMn_(0.1)Fe_(0.9)PO_4/C正极材料具有最佳的电化学性能,其0.2 C倍率下的放电比容量为124.8 mAh/g,放电平台为3.4 V,阻抗为43.8Ω。在1 C倍率下循环30周之后,放电比容量仍有120 mAh/g,容量保持率为97.71%,具有较优的循环性能。     

穿越破碎带隧道掌子面力学模型及最小安全厚度研究

隧道穿越断层破碎带的稳定性及安全防护问题是目前隧道建设的难点。针对隧道掌子面前方存在破碎带松散岩土体的典型工况,基于隧道围岩以及掌子面的力学特性,采用理论计算、数值模拟、工程实践相结合的手段,提出了掌子面稳定岩体的最小安全厚度计算方法,并对隧道掌子面前方破碎带的预加固及处治方案进行了探讨。首先,建立了破碎带-岩板力学模型,将掌子面的岩体等效为受荷载作用的岩板,对受破碎带压力的岩板最小安全厚度展开计算分析,得到了岩板厚度与岩层倾角、破碎带有效高度的关系表达式,并对帷幕注浆处理参数进行了优化;随后基于理论计算结果,与某隧道穿越破碎带施工中因未控制掌子面岩体厚度而导致隧道失稳的典型案例展开对比分析;最后结合Comsol Multiphysics软件开展数值仿真模拟,分析了不同岩层倾角、隧道埋深、注浆预处理参数等因素对掌子面岩板最小安全厚度的影响。结果表明：理论计算、工程实际与数值模拟结果具有较好的一致性;正常施工时掌子面最小安全岩板厚度随破碎带有效高度的增大而增大,随岩层倾角增大而减小,故应在达到安全厚度之前对破碎带进行预支护;在选用帷幕注浆方法对破碎带进行预处理时,最小安全岩板厚度随着岩层倾角的增大而减小,此时在注浆过程中需要保留较大的安全厚度,同时控制注浆压力。     

高强无收缩地聚物的研制与性能研究

当今碱激发工业固废制备的地聚物胶凝材料是最具潜力替代普通硅酸盐水泥的绿色胶凝材料之一。筛选粉煤灰、矿渣和偏高岭土为前驱体,NaOH-水玻璃的混合液体为碱激发剂,高分子吸水性树脂(polymer absorbent resin, SAP)与复合膨胀剂为补偿收缩材料,制备了一种力学性能优异且体积无收缩的地聚物,并通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)和X-射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)等手段进行微观分析。结果表明,当水固比为0.32、碱含量为12%、水玻璃模数为1.3及复合型膨胀剂掺量为6%时,所制备的地聚物力学性能最好,具备高早期强度的功能;硬化24 h后体积无收缩,膨胀率为0.02%;此时地聚物浆体流动性较大,无泌水现象,结石率高。究其原因在于水化产物中网络状的N-A-S-H凝胶与C-A-S-H凝胶以及少量CaCO₃晶体相互交织,形成致密的结构提高了体系的力学性能,而膨胀剂生成的针棒状AFt和少量Ca(OH)₂晶体补偿收缩的同时,也具有增强功能。本工作可为绿色新型建筑...     

固态电子介质Z型光催化剂g-C_3N_4/Ag/Ag_3PO_4的设计合成与光解水性能研究

半导体材料较负的导带位置、足够正的价带位置以及光生载流子寿命长是实现光催化H_2O反应的关键。Z型光催化体系不仅可以实现载流子的空间分离,增加载流子寿命,还可以获得更高的价带和导带电势绝对值。通过简单的共沉淀方法合成固态电子介质Z型光催化剂g-C_3N_4/Ag/Ag_3PO_4。结果表明Z型光催化剂g-C_3N_4/Ag/Ag_3PO_4吸收光能力增强,电子空穴分离速率增大。光解水性能测试表明:Z型光催化剂光分解水的能力显著提高。     

水泥-矿渣体系两类C-S-H凝胶体积分数的定量计算

水泥一矿渣二元体系水化产物体积分数的定量计算是理论预测其微结构发展的重要基础。根据水泥一矿渣水化反应特征,文中给出了详细的计算表达式;采用热重一差示扫描量热（TG-DSC）综合分析手段来验证所提表达式的合理性,并根据Jennigs—Tennis模型（简称J—T模型）,给出了低密度和高密度C-S—H凝胶体积分数的定量计算公式,对水泥．矿渣二元体系中两种凝胶的相对量进行定量计算。结果表明：水泥一矿渣二元体系中矿渣完全水化的最佳掺量为54．4％,两种凝胶的相对量随矿渣掺量的增加而增加。     

重载铁路翻浆冒泥病害调查与研究对策

结合重载铁路大秦线路基病害,对大秦铁路北同蒲线典型病害断面进行取样调查并进行物性试验分析。结果表明:大秦线翻浆冒泥病害主要为道床翻浆冒泥,并提出整治对策,为既有重载铁路路基翻浆冒泥病害的预防和整治措施提供参考。     

阀板开启过程磁介质行为的数值模拟

为了弄清磁力密封卸灰阀在阀板开启过程磁介质的行为,诠释卸灰阀磁密封机构的可靠性,采用ANSYS及FLUENT数值分析软件,模拟了烧结机用磁力密封卸灰阀阀板开启过程密封间隙中磁介质的行为。结果表明:(1)阀板处于闭合状态时,在密封间隙上下磁极边缘易漏磁,从而吸附大量磁介质,由此形成"一对磁极三级密封"的磁密封机构;此时磁介质呈"上凹下凸"形态,表明密封能力足够大,磁介质在磁场中仍受重力影响。(2)当阀板产生微小位移时磁介质处于等磁位状态,呈现中部速度较大,此时磁介质有剪切润滑降低阀板移动阻力的作用;而当阀板位移较大时磁介质不再是等磁位状态,此时将受磁场约束,脱离阀板的引力,重新积聚于磁场源,处于稳定状态。由此保证了磁介质不被阀板带走,维持磁力密封机构的正常运行。(3)阀板开启时首先受扰动的是上下边缘处的磁介质;阀板开启1/5时,磁介质呈"上凸下凹"形态,表明密封处于临界状态;阀板开启2/5时,磁介质再次呈"上凹下凸"状,表明阀板上下连通;阀板完全打开时,磁介质未随阀板移动,均吸附于磁场源处,呈上少下多的"半梨"状形态稳定存在,表明磁介质基本无损耗。综上说明,本磁密封机构密封性好,运行可靠。     

铁基非晶合金非晶形成能力的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,模拟了Fe60 Cr20 Mo20和Fe50 Cr20 Mo20 M10（ M＝Ni, W）铁基非晶合金的形成过程,通过加热至熔融态再淬火的方法计算出了了Fe60 Cr20 Mo20、Fe50 Cr20 Mo20 M10和Fe50 Cr20 Mo20 W10三种合金形成非晶的临界冷速及一系列热力学参数。结果表明,三种合金形成非晶的临界冷速分别为15．7 K/ps、3．62 K/ps和1．04 K/ps,四元合金较三元合金形成非晶所需的临界冷速大大降低,而W元素的添加更能提高合金的非晶形成能力。另外,通过热力学参数分析,Fe50 Cr20 Mo20 W10合金的约化玻璃转变温度Trg较大为0．626,也说明其具有较好的非晶形成能力。