Journal of Zhejiang University

Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.

JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

2021 Vol.22 No.3 P.165-244

Cover:

<769>

Contents:

<1206>

<<< CONTENTS >>>

Special Feature on Selected Papers of the 3rd International Symposium on Geo-Energy and Geo-Environment (Guest Editor-in-Chief: Ren-peng CHEN)

A study of water curtain parameters of underground oil storage caverns using time series monitoring and numerical simulation

Yi-guo Xue, Ze-xu Ning, Dao-hong Qiu, Mao-xin Su, Zhi-qiang Li, Fan-meng Kong, Guang-kun Li, Peng Wang

DOI: 10.1631/jzus.A2000130 Downloaded: 2055 Clicked: 3038 Cited: 0 Commented: 0(p.165-181) <Full Text> <PPT> 1689

Chinese summary <29> 基于時序監測和數值模拟的地下(xià)儲油庫水幕參數研究

目的:地下(xià)水封石油洞庫的水封性至關重要.水幕系統适用于地下(xià)水補給匮乏、穩定地下(xià)水位較低的地區,其性能取決于水幕參數的選擇.不同參數(水幕孔間距、水幕孔與洞室高度差和水幕壓力等)的水幕系統對洞室的水密性和穩定性有不同的影響.目前,地下(xià)油庫的水幕系統設計還不夠合理,亟需優化,但設計依據仍不足.本文希望通過對水幕系統參數的研究,爲實際工(gōng)程應用提供一(yī)些參考.
創新點:1. 通過現場滲壓監測和氣壓監測,建立地下(xià)油庫運營評價體(tǐ)系,及時了解運營狀況;2. 通過有限元計算,對比不同水幕參數的優劣性,獲得水幕參數的優化方案.
方法:1. 結合地質勘探資(zī)料,探讨水幕孔布孔方式的依據;2. 通過收集現場監測時間序列數據,采用時序分(fēn)析法評價運營期間地下(xià)水封儲油庫的運營和水封效果,讨論可能出現的滲漏或過量湧水情況;3. 通過有限元仿真模拟,選擇水幕系統的三個關鍵參數并進行優化,評價提出的水幕參數效益,提出适用于本項目的最優參數解.
結論:1. 黃島地下(xià)水封石油洞庫項目水幕系統最佳水幕孔間距爲10 m,最合理的水幕孔與洞室高度差爲25 m,最優水幕壓力爲70 kPa.2. 當水幕孔間距大(dà)于10 m時,水封效果提升不明顯;考慮到經濟成本(建設、運行和排水成本),這種改進是無效的.3. 當水幕孔與主洞的垂直距離(lí)爲30~35 m時,水封失效;目前水幕系統的垂直影響範圍約爲25 m.4. 受地形因素的影響,主洞室周圍的孔隙水壓力存在顯著差異;當水幕壓力爲60 kPa時,垂直水力梯度小(xiǎo)于1.

關鍵詞組：地下(xià)儲油庫;水幕系統;水封洞室;優化設計準則;監測數據;有限元法

Correspondence: Thermal strain response of saturated clays in 1D condition

Qi-yin Zhu, Tian-yu Zhao, Pei-zhi Zhuang

DOI: 10.1631/jzus.A2000152 Downloaded: 1824 Clicked: 2686 Cited: 0 Commented: 0(p.182-187) <Full Text> <PPT> 1502

Chinese summary <31> 一(yī)維應力狀态下(xià)飽和黏土熱應變響應本構研究

目的:基于熱力耦合試驗,揭示飽和黏土熱塑性應變機理,提出一(yī)個更合理的熱塑性方程,并用于描述複雜(zá)熱力耦合條件下(xià)飽和黏土應變響應.
方法:1. 通過試驗結果分(fēn)析、理論推導提出本構關系;2. 通過參數分(fēn)析和試驗模拟,驗證本構關系的有效性及合理性.
結論:通過對飽和黏土在不同熱力耦合條件下(xià)的試驗結果驗證,本文提出的雙屈服面熱力耦合本構關系可以很好地模拟熱循環下(xià)飽和黏土應變響應.

關鍵詞組：飽和黏土;熱力耦合;非等溫;熱循環;雙屈服面模型

Correspondence: Unified characterization of hydro-mechanical properties of soil-bentonite mixtures exposed to pore-fluid salinity

Xin Liu, Wen-zhe Zhang, Xiao Wei, Heng-xing Lan

DOI: 10.1631/jzus.A2000121 Downloaded: 1910 Clicked: 2878 Cited: 0 Commented: 0(p.188-194) <Full Text>

Chinese summary <34> 水鹽效應對膨潤土混合土力學特性的影響及評估方法研究

目的:揭示水鹽效應對膨潤土混合土的滲透系數和不排水剪切強度的影響.
創新點:1. 通過核磁及掃描電鏡等手段從微觀角度解釋混合土力學指标的變化規律;2. 建立水鹽效應下(xià)評估混合土的滲透系數和不排水剪切強度的經驗關系式.
方法:1. 通過開(kāi)展常規滲透試驗和十字闆剪切試驗,揭示混合土力學指标的變化規律;2. 通過微觀試驗,分(fēn)析影響力學指标的主要控制因素;3. 通過收集文獻數據,驗證經驗關系式的可行性和有效性.
結論:1. 混合土的滲透系數随着膨潤土含量的升高而降低;用鹽水飽和的試樣,其滲透系數偏大(dà),而不排水剪切強度呈相反的趨勢.2. 由核磁試驗獲得的試樣孔隙分(fēn)布可用來解釋其滲透系數的變化規律.3. 文中(zhōng)提出的經驗關系式能夠較好地預測混合土的力學特性,包括滲透系數和不排水剪切強度.

關鍵詞組：水鹽效應;滲透系數;不排水剪切強度;膨潤土混合土

Articles

Probabilistic collapse analysis of steel frame structures exposed to fire scenarios

Wen Ren, Jin-cheng Zhao

DOI: 10.1631/jzus.A2000251 Downloaded: 2074 Clicked: 2781 Cited: 0 Commented: 0(p.195-206) <Full Text> <PPT> 1647

Chinese summary <30> 火(huǒ)災場景下(xià)的鋼框架結構倒塌概率分(fēn)析

目的:1. 研究結構設計參數的不确定性對火(huǒ)災場景下(xià)鋼框架結構倒塌性能的影響;2. 研究室内火(huǒ)災發生(shēng)位置對鋼框架結構抗倒塌性能的影響;3. 研究室内火(huǒ)災下(xià)鋼框架結構倒塌時間的可靠指标,并将其用于火(huǒ)災下(xià)鋼框架結構抗倒塌設計.
創新點:1. 通過蒙特卡羅法和易損性分(fēn)析方法,提出了火(huǒ)災下(xià)鋼框架結構倒塌概率分(fēn)析方法;2. 采用結構倒塌時間的可靠指标對火(huǒ)災下(xià)鋼框架結構的倒塌性能進行了定量分(fēn)析.
方法:1. 通過繪制火(huǒ)災下(xià)鋼框架結構倒塌時間龍卷風圖,分(fēn)析結構設計參數的不确定性對鋼框架結構火(huǒ)災下(xià)倒塌時間的影響;2. 根據結構易損性分(fēn)析方法,通過蒙特卡羅法抽取分(fēn)析樣本,并采用樣本倒塌時間拟合鋼框架結構倒塌時間易損性曲線;3. 通過結構倒塌時間易損性曲線得到結構倒塌時間的可靠指标,并根據倒塌時間的可靠指标定量分(fēn)析室内火(huǒ)災下(xià)鋼框架結構的抗倒塌性能.
結論:1. 鋼材屈服強度和鋼柱防火(huǒ)保護對火(huǒ)災下(xià)鋼框架結構的倒塌時間影響最大(dà);2. 角部房間以及短跨邊房間發生(shēng)火(huǒ)災時,鋼框架結構更容易發生(shēng)倒塌;3. 通過計算火(huǒ)災下(xià)鋼框架結構倒塌時間的可靠指标,可以定量評估火(huǒ)災下(xià)鋼框架結構的抗倒塌性能.

關鍵詞組：鋼框架;倒塌概率分(fēn)析;室内火(huǒ)災;蒙特卡羅法;易損性曲線

In-situ investigation of melting characteristics of waste selective catalytic reduction catalysts during harmless melting treatment

Hao Zhou, Yu-jian Xing, Jia-nuo Xu, Ming-xi Zhou

DOI: 10.1631/jzus.A2000192 Downloaded: 1841 Clicked: 3052 Cited: 0 Commented: 0(p.207-221) <Full Text> <PPT> 1718

Chinese summary <25> 廢棄選擇性催化還原催化劑無害化熔融處理過程中(zhōng)熔融特性的原位研究

目的:研究廢棄選擇性催化還原(SCR)催化劑在無害化熔融處理過程中(zhōng),添加劑對廢棄SCR催化劑的熔融特性和礦相轉化的影響及其對重金屬元素的固定作用,并确定最佳的添加劑配比,爲廢棄SCR催化劑的無害化處理提供理論支持.
創新點:1. 對加入添加劑後廢棄SCR催化劑的無害化熔融處理過程進行了原位研究;2. 确定了最佳的添加劑配比,進而顯著降低了重金屬浸出濃度.
方法:通過熱台顯微鏡、TG/DSC分(fēn)析、FactSage熱力學模拟和XRD分(fēn)析等手段,研究三種不同添加劑對廢棄SCR催化劑的熔融特性和礦相轉變的影響,并用ICP-AES分(fēn)析重金屬浸出毒性,以評價添加劑對重金屬的固定作用.
結論:1. 添加劑可有效降低廢棄SCR催化劑的熔點;39.00% Fe₂O₃、6.50% CaO、3.30% SiO₂和1.20% Al₂O₃的添加劑配方具有最佳的助熔性能,可将初始熔化溫度從1223 °C降至1169 °C.2. 廢棄SCR催化劑的加熱過程可分(fēn)爲三個階段:固相反應階段、燒結階段和初始熔融階段.3. 熔融處理可顯著降低重金屬V、As、Pb和Se的浸出濃度;以較低的能耗對廢棄SCR催化劑進行無害化熔融處理是可行的.

關鍵詞組：廢棄SCR催化劑;熱熔融處理;熔融特性;添加劑;熱台顯微鏡;浸出毒性

Elemental mercury removal from coal gas by CeMnTi sorbents and their regeneration performance

Hui Cao, Jin-song Zhou, Qi-xin Zhou, Xin-yu Xu, Cong Xie

DOI: 10.1631/jzus.A2000079 Downloaded: 2005 Clicked: 3136 Cited: 0 Commented: 0(p.222-234) <Full Text>

Chinese summary <24> CeMnTi吸附劑脫除煤氣汞及再生(shēng)性能的研究

目的:探明複合金屬氧化物(wù)吸附劑協同改性機理,研究溫度、活性組分(fēn)負載量和煤氣組分(fēn)等因素對吸附劑脫汞的影響和機理,并進一(yī)步通過熱脫附再生(shēng)對吸附劑的再生(shēng)性能和機理進行探索,爲提高該類吸附劑的脫汞效率以及實際工(gōng)業應用提供理論基礎.
創新點:1. 利用多種表征方法,推導出了Ce-Mn金屬氧化物(wù)吸附劑的協同改性機制;2. 通過硫化氫存在下(xià)的脫汞和再生(shēng)實驗,得出了吸附劑再生(shēng)後脫汞效率下(xià)降的機理:金屬硫酸鹽和亞硫酸鹽的形成使得活性組分(fēn)出現不可逆損失.
方法:1. 通過共沉澱法制備CeMnTi吸附劑;2. 在固定床反應器上進行煤氣脫汞實驗,控制變量爲反應溫度、活性組分(fēn)負載量和煤氣成分(fēn),結合表征方法對脫汞機理進行探究;3. 在固定床反應器上通過熱脫附再生(shēng)的方法考察吸附劑再生(shēng)性能.
結論:1. Ce_0.2Mn_0.1Ti吸附劑相對CeTi和MnTi吸附劑具有更高的脫汞效率和熱穩定性.其脫汞效率在160 °C時達到91.55%,而在200 °C時仍保持在83%以上.2. Mn摻雜(zá)可改善吸附劑表面積和铈氧化物(wù)在吸附劑表面的分(fēn)散性,而Ce摻雜(zá)可通過與錳氧化物(wù)的相互作用提高Mn⁴⁺的比例.3. H₂S可通過在吸附劑表面生(shēng)成活性硫顯著促進汞的吸附,但是H₂S也會與活性成分(fēn)形成硫酸鹽和亞硫酸鹽,因此很難進行吸附劑的再生(shēng).CO和H₂的存在會抑制汞的脫除.HCl可提高脫汞性能,而HCl與H₂S共存時則會由于競争吸附使得脫汞效率下(xià)降.4. 吸附劑上的汞化合物(wù)主要以HgO和HgS的形式存在,且大(dà)部分(fēn)可以在500 °C下(xià)脫附分(fēn)解.再生(shēng)後脫除效率降低的主要原因可能是在H₂S存在時形成了硫酸鹽和亞硫酸鹽.

關鍵詞組：CeMnTi;協同效應;氣體(tǐ)組分(fēn);脫汞;熱再生(shēng)

Chimera state in a network of nonlocally coupled impact oscillators

Jerzy Wojewoda, Karthikeyan Rajagopal, Viet-Thanh Pham, Fatemeh Parastesh, Tomasz Kapitaniak, Sajad Jafari

DOI: 10.1631/jzus.A2000205 Downloaded: 2035 Clicked: 2435 Cited: 0 Commented: 0(p.235-244) <Full Text> <PPT> 1454