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地下水源热泵回灌中大肠杆菌阻塞试验研究

太阳能学报 2024年第6期45卷 60-65页

作者：赵军田嘉诺安徽理工大学土木建筑学院淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室淮南232001

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。分别以石英石、玻璃珠作为多孔介质做对比性试验,通过试验得出:石英石颗粒不均匀,级配不良... 详细信息

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。分别以石英石、玻璃珠作为多孔介质做对比性试验,通过试验得出:石英石颗粒不均匀,级配不良,颗粒间的咬合力为大肠杆菌的沉积提供了“温床”,进而孔隙水压力呈现先增大后减小再稳定的状态;但玻璃珠颗粒粒径均匀,同时颗粒之间光滑,咬合力小,不利于大肠杆菌的沉积,孔隙水压力呈现陡减的现象。建立大肠杆菌渗透率衰减数学模型,将理论值和室内试验值进行数据拟合,从验证的结果看,所提渗透率衰减模型对预见微生物的迁移和沉积所引起的孔隙率减小是有效的。

关键词：水源热泵大肠杆菌堵塞回灌系统绿色节能

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区域地面沉降研究进展与展望

水文地质工程地质 2024年第4期51卷 167-177页

作者：朱琳宫辉力李小娟周超凡叶淼王海刚张可韩苗苗首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 水资源安全北京实验室北京100048 城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 地面沉降机理与防控教育部重点实验室北京100048 河北沧州平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站河北沧州061000 中国地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心) 北京100081

地面沉降是全球性重大地质环境问题,区域差异性地面沉降已经对城市基础设施、线性轨道交通和地下空间开发利用形成重大威胁,制约着经济和社会的可持续发展。围绕区域地表形变信息获取、地面沉降演变机制和模拟方面的研究进展进行系统阐... 详细信息

地面沉降是全球性重大地质环境问题,区域差异性地面沉降已经对城市基础设施、线性轨道交通和地下空间开发利用形成重大威胁,制约着经济和社会的可持续发展。围绕区域地表形变信息获取、地面沉降演变机制和模拟方面的研究进展进行系统阐述,重点分析了InSAR形变监测和多源形变数据融合的区域地表形变信息获取技术,基于室内土工试验数据和长时序观测数据,利用相关分析、统计分析和机器学习等方法分析地面沉降演变与各影响因素的关系。在此基础上,探讨了地下水流场—土体变形模型、数理统计模型和机器学习模型等地面沉降过程模拟模型的优缺点。发现多源形变数据融合能够提高区域地表形变信息的时空分辨率,地质构造、地层岩性、地下水开采和动静载荷等影响因素的差异性是造成地面沉降差异性演化的机制,地面沉降数学模型的计算效率与可解释性难以兼顾是当前沉降模拟存在的主要问题。据文献检索,当前研究主要关注地下水超量开采引发的地面沉降。进而提出未来区域地面沉降研究方向:在气候变化叠加新水情、新数据背景下,充分融合遥感大数据与野外观测站实测小数据集,耦合基于物理机制的模型和机器学习模型,优化集成InSAR、GeoAI、云平台等技术的最新进展,揭示全球气候变化和人类活动综合作用下的区域地面沉降演变机制,为区域地面沉降防控和城市安全提供技术支撑。

关键词：地面沉降合成孔径雷达干涉测量演化机制机器学习耦合模型

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深部极松软围岩沿空巷道稳定性控制及应用

煤炭工程 2024年第4期56卷 36-44页

作者：袁安营田鑫李唐徐超凡安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

针对深部高应力作用下极松软围岩变形量大、破碎程度高、巷道难支护等问题,以丁集煤矿1232(3)沿空巷道为工程背景,采用数值模拟、现场监测和井下试验相结合的方法,对深部高应力极松软围岩沿空巷道破坏特征及阶段性控制原理和技术进行研... 详细信息

针对深部高应力作用下极松软围岩变形量大、破碎程度高、巷道难支护等问题,以丁集煤矿1232(3)沿空巷道为工程背景,采用数值模拟、现场监测和井下试验相结合的方法,对深部高应力极松软围岩沿空巷道破坏特征及阶段性控制原理和技术进行研究。结果表明:随着距巷道迎头距离的不断增大,巷道两帮应力的不对称性逐渐增大,实体煤侧应力峰值为37.18 MPa大于煤柱侧35.21 MPa,1242(3)终采线50 m范围内存在应力集中,最大达33 MPa,巷道围岩塑性区发育程度为煤柱帮大于实体煤帮大于顶底板;从巷道掘进过程中所经历的复杂围岩变化过程,将全巷道划分为5种典型的围岩变化阶段来分析围岩变形破坏特征和破坏机理,揭示了在高应力作用下深部软岩沿空巷道围岩变形量大,在空间上呈现出明显的区域性和非对称性的特征;基于巷道初步设计方案和围岩变形破坏特征,及时有效的调整支护方案,对巷道进行分段式、非对称、区域化综合治理,形成深部软岩巷道围岩控制长效机制,为同类型深部软岩巷道地压治理提供了理论和技术支撑。

关键词：深部高应力极松软围岩沿空巷道围岩控制阶段性支护

铜选矿废水对碱激发粉煤灰/矿渣胶凝材料性能的影响

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功能材料 2024年第3期55卷 3165-3169,3183页

作者：余梦龙李进谢剑凯王永辉赵成李祥坤安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001

为加速铜选矿废水(CMw)的资源化利用,采用CMw作为拌合水制备碱激发粉煤灰/矿渣(AAFS)胶凝材料,研究了不同CMw掺量对AAFS凝结时间、水化特性、水化产物、孔结构和抗压强度的影响。结果表明:在AAFS中掺入CMw会略微延长其凝结过程,但略微促... 详细信息

为加速铜选矿废水(CMw)的资源化利用,采用CMw作为拌合水制备碱激发粉煤灰/矿渣(AAFS)胶凝材料,研究了不同CMw掺量对AAFS凝结时间、水化特性、水化产物、孔结构和抗压强度的影响。结果表明:在AAFS中掺入CMw会略微延长其凝结过程,但略微促进AAFS的水化过程,这与CMw的酸性、有机药剂残留和金属离子有关。通过掺入不同量CMw, AAFS的凝胶孔不断增加,而过渡孔体积逐渐减小,抗压强度呈现出先增大后略微降低的趋势。当CMw掺量为50%时,AAFS的抗压强度提升幅度最大,分别为12.23%(3 d)、21.07%(7 d)、16.74%(28 d)。研究结果可为铜选矿废水的资源化利用提供新的思路和参考。

关键词：碱激发铜选矿废水水化特性孔结构抗压强度

岩石试件受载破裂过程地球物理参数测试研究进展和展望

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工程地质学报 2024年

作者：张平松刘畅姚多喜深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽理工大学地球与环境学院

试件尺度的岩石受载破裂过程中，其本身结构发生变形、破坏的同时，包含了地球物理属性参数信息的变化，如应变量、电阻率、波速等。通过对受载中的岩石试件进行地球物理参数测试，可定性或定量地感知其内部结构、强度等特征变化，有助... 详细信息

试件尺度的岩石受载破裂过程中，其本身结构发生变形、破坏的同时，包含了地球物理属性参数信息的变化，如应变量、电阻率、波速等。通过对受载中的岩石试件进行地球物理参数测试，可定性或定量地感知其内部结构、强度等特征变化，有助于了解岩石试件破裂机理，进而解决一系列岩体工程测试问题。基于Web of Science论文检索系统搜索出岩石试件加载测试的文献资料，利用CiteSpace软件对岩石试件加载测试现状进行分析，并详细阐述了几种常用测试方法的原理及研究进展。结合煤系地层深部采场领域研究现状，分析、总结岩石试件受载测试研究过程中存在的不足，并对地球物理参数采集、装置研发与微-宏观测试融合等方面提出展望。

关键词：岩石试件表征参数受载过程测试技术

地下水库真实水压环境下坝体试件力学响应与破坏特征

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岩石力学与工程学报 2024年第9期43卷 2214-2224页

作者：吕鑫何祥杨科方珏静张寨男安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 安徽合肥230031 阿德莱德大学土木、环境和采矿工程学院澳大利亚阿德莱德5005

地下水库坝体在水压环境下的稳定性是废弃矿井抽水蓄能电站长期安全运行的关键。针对地下水库真实水压环境,自主设计、研制伺服轴-水压联合试验装置,分析环境水影响方式,阐明轴-水压联合作用结构演化过程,判断坝体理论强度变化趋势,开... 详细信息

地下水库坝体在水压环境下的稳定性是废弃矿井抽水蓄能电站长期安全运行的关键。针对地下水库真实水压环境,自主设计、研制伺服轴-水压联合试验装置,分析环境水影响方式,阐明轴-水压联合作用结构演化过程,判断坝体理论强度变化趋势,开展不同水压力环境坝体力学试验,确定水压对坝体试件力学性能影响规律,探讨细观断口形貌特征与宏观破坏形态。结果表明:真实水压环境对坝体试件产生水化学与水压力影响,涵盖7个方面的增强与弱化作用;试件水环境由外界围压水、贯通孔隙水、封闭孔隙水3个部分组成,在试件饱和及加载过程中水介质交互与裂纹扩展相互影响,水压力越大渗入量与影响越大;真实水压环境改变试件损伤量与有效孔隙,进而影响侧向有效应力与试件强度;随着真实水压环境的水压力增大,应力-应变曲线具有明显的屈服波动、强度先减小后增大、轴向应变则持续降低,试验机对试件的耗能逐渐减少,但耗散能占比增速加快;水压力增大后断口形貌处裂纹核数量减少,主裂纹依次为沿晶断裂-穿晶断裂-剪切破坏,细微裂纹数量增大,试件破坏形态经历张拉-张剪-剪切转变,且破坏愈加复杂,伴随崩脆声响。研究成果可提高地下水库监测评估准确性,并为废弃矿井抽水蓄能电站建设提供理论与试验依据。

关键词：采矿工程废弃矿井地下水库坝体试件真实水压环境破裂断口水压破坏机制

超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合试验系统研制与应用

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煤田地质与勘探 2024年第6期52卷 12-20页

作者：刘佳佳张云龙聂子硕高志扬许文松河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037

【目的】为了有效强化煤层气抽采效果,将脉动压裂与超临界CO_(2)压裂相结合,提出了利用超临界CO_(2)脉动压裂煤(岩)的新思路。【方法】自主研发了超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统,介绍了该试验系统的主要结构、特点和功能... 详细信息

【目的】为了有效强化煤层气抽采效果,将脉动压裂与超临界CO_(2)压裂相结合,提出了利用超临界CO_(2)脉动压裂煤(岩)的新思路。【方法】自主研发了超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统,介绍了该试验系统的主要结构、特点和功能,然后开展了室内真三轴条件下超临界CO_(2)脉动压裂-渗流试验及超临界CO_(2)脉动压裂-声发射监测试验。该系统结合独立伺服系统与中央数字系统控制三向应力,采用双泵型恒速恒压泵脉动给压,具有高精度、全过程、真三轴、承载高温、高压及高应力的特点。【结果和结论】试验结果表明:超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统可以实现良好的脉动压裂功能。超临界CO_(2)脉动压裂后,煤体渗透率较压裂前呈增大趋势,增大了2~9倍,且煤体渗透率皆呈现良好的指数变化规律。在声发射-超临界CO_(2)脉动压裂时期,煤体产生了新的裂隙通道,该通道由压裂孔中心直接贯穿至煤样表面,且可观测到超临界CO_(2)流体直接从煤中喷出,故超临界CO_(2)脉动压裂具有一定的扩展和连通裂隙的作用,能够有效提高煤层气的抽采效果。研究成果为强化深部低渗煤层增透技术提供了一定的试验支撑。

关键词：超临界CO_(2) 脉动压裂真三轴渗流特性声发射

新水情背景下北京平原朝阳—通州沉降区地面沉降特征及其影响

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第4期54卷 1326-1338页

作者：韩红闪朱琳郭高轩李炳华卢灿首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 首都师范大学城市环境过程和数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 首都师范大学水资源安全北京实验室北京100048 地面沉降机理与防控教育部重点实验室(首都师范大学) 北京100048 河北沧州平原区地下水与地面沉降国家野外科学观测研究站河北沧州061000 北京市地质环境监测所北京100195 北京市水科学技术研究院北京100048

地面沉降是北京地区突出的地质灾害,严重威胁经济、环境和社会的可持续发展。为了研究地面沉降的时空特征及其影响,本文以北京平原朝阳—通州沉降区为研究对象,先基于Sentinel-1 A/B卫星降轨数据,利用PS-InSAR(persistent scatters InS... 详细信息

地面沉降是北京地区突出的地质灾害,严重威胁经济、环境和社会的可持续发展。为了研究地面沉降的时空特征及其影响,本文以北京平原朝阳—通州沉降区为研究对象,先基于Sentinel-1 A/B卫星降轨数据,利用PS-InSAR(persistent scatters InSAR)技术获取了研究区2019年1月—2021年12月地面沉降特征,再采用动态时间规整(DTW)算法定量分析了地面沉降与不同层位地下水位之间的响应关系,并进一步量化了不同深度地下水抽取诱发地面沉降的贡献率。结果表明:1)2019—2021年朝阳—通州地区地面沉降连片发展,年均沉降速率超过50 mm/a的沉降严重地区主要分布在朝阳区东部和通州区北部,其中最大沉降速率达到91 mm/a。2)朝阳—通州地区可压缩层厚度区域分布差异,为地面沉降的发生与发展提供了有利的地质条件。整体上来看可压缩层厚度大小与地面沉降速率成正比,研究区地面沉降速率大于80 mm/a的永久散射体(PS)点所在位置处的可压缩层厚度均大于180 m,且主要处于可压缩层厚度200~220 m的地区。3)地面沉降与不同层位地下水位时间序列响应不同,埋深为50~180 m的承压含水层水位与地面沉降响应程度相对较高,其中92.00和121.42 m深度下地下水位与地面沉降时序的响应程度最高,反映出该层位的地下水位变化是造成沉降的主要诱发因素。

关键词：地面沉降 PS-InSAR DTW 朝阳—通州地下水位影响因素北京

水源热泵回灌中大肠杆菌阻塞迁移沉积特性参数试验研究

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太阳能学报 2024年第7期45卷 415-419页

作者：赵军汪瑶安徽理工大学土木建筑学院淮南232001 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室淮南232001

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。以3种不同长度的试验箱体开展大肠杆菌在多孔介质里的运移沉积规律,通过试验得出:1)石英... 详细信息

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。以3种不同长度的试验箱体开展大肠杆菌在多孔介质里的运移沉积规律,通过试验得出:1)石英石颗粒内部的内摩擦力有利于大肠杆菌的沉积,流动速度对大肠杆菌引起的微生物堵塞起到关键作用:2)3种(60、80、100 cm)不同长度的试验箱体在流速作用下以100和80 cm为对象,其沉积率提高了57.1%;以80和60 cm为对比对象,其沉积率提高了27.3%;3)大肠杆菌的恢复率与流体速度也成正相关作用,其堵塞原理类似沉积率特性。

关键词：地下水源热泵大肠杆菌多孔介质沉积特性迁移沉积试验系统