“碳中和与绿色能源”专刊前言

2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会上郑重提出中国碳减排两阶段目标：力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。这彰显了中国积极应对气候变化、参与全球治理、推动构建人类命运共同体的坚定决心。在后疫情时代全球经济复苏的关键时期,构建碳中和目标更是中国实现可持续发展、推动生态文明建设的战略指引和重要机遇。“碳达峰、碳中和”目标的提出意味着中国能源和经济产业结构将迎来深刻变革,也给中长期能源产业的技术发展提出了新要求,指明了方向。与此同时,中国能源转型的加速推进也将促使传统的石油、天然气、煤炭等能源供应系统走上减碳增氢的绿色发展道路。随着世界主要发达及发展中国家相继提出碳中和目标的承诺,针对气候变迁、低碳循环经济、绿色能源、CCUS等国际社会重点关注议题的前沿研究和政策措施显得愈加紧迫和重要。尤其是欧美等主要发达国家从碳达峰到实现碳中和需要50～80年;而中国计划只用30年实现这个目标,因此面临着巨大挑战。这促使 中国需尽快制定“碳达峰、碳中和”战略规划、技术路线和行动方案,同时,加强联合各国学者开展更多的跨学科联合攻关与学术交流。在碳中和与能源转型的进程中,还必须探索适合中国国情的绿色低碳之路,并把技术创新放在首要位置,抓紧部署具有推广前景的低碳、零碳、负碳排放技术研究,提升能源电气化和智能化水平。针对碳中和与能源转型过程中的众多科学技术问题,必须进行认真的思考并开展针对性的研究工作。面向中国能源产业深化改革,建立健全绿色低碳循环发展经济体系的重大战略需求,《工程科学与技术》推出了“碳中和与绿色能源”专刊,重点关注碳中和目标导向下的区域性（地区）战略框架和行动方案、重点行业碳减排路径及发展前景、可再生能源多元转换与储存、CCUS技术等,以促进全球碳减排研究,尤其是为中国“碳中和”政策制定、利益相关者提供借鉴和科学指导。在此,向为本专刊奉献佳作的论文作者表示感谢！同时,也向广大参与碳中和与绿色能源工作的生产及科研人员的辛勤付出致敬！     

"碳中和与绿色能源"专刊前言

2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会上郑重提出中国碳减排两阶段目标:力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和.这彰显了中国积极应对气候变化、参与全球治理、推动构建人类命运共同体的坚定决心.在后疫情时代全球经济复苏的关键时期,构建碳中和目标更是中国实现可持续发展、推动生态文明建设的战略指引和重要机遇.     

实施“科教兴煤”战略增强煤炭企业竞争能力

认为国有煤炭企业要从建立现代企业制度入手，使企业真正走向市场，增强竞争力，这是实施“科教兴煤”战略的关键。通过回顾科教战线的成果和分析存在的问题，提出促进煤炭企业整体素质提高，增强企业市场竞争力的５条建议。     

雁型断裂的分形模型和能量耗散

现场和实验室观察表明，在断裂区内的雁型裂纹具有一个Ｒｉｅｄｅｌ几何结构。本文应用剪切裂纹位错堆积（Ｐｉｌｅ－ｕｐ）模型，描述了雁型裂纹形成的拉破坏机理，建立了雁型裂纹的分形模型来模拟Ｒｉｅｄｅｌ几何结构。根据这个模型，可以直接量测出现场和实验中出现的雁型裂纹的分形维数。在此基础上，应用分形损伤演化模型，推导出了雁型裂纹的能量耗散，进而解释了雁型裂纹形成过程的分形本质。     

节理对开采沉陷的影响规律研究

＠于广明＠谢和平￥辽宁工程技术大学￥中国矿业大学北京研究生部＠张玉卓＠杨伦￥煤炭科学研究总院￥辽宁工程技术大学作者简介于广明，男，１９６３年生，１９９７年在中国矿业大学北京校区获博士学位。现任辽宁工程技术大学开采损害与控制工程研究中心副主任，兼任辽宁工程技...     

爆炸荷载作用下煤岩巷道底板破坏的数值分析

以中国西南某煤矿爆破底板透水事故为背景，利用ANSYS／LS-DYNA程序简要分析了爆炸发生时岩层中的应力波传递与巷道混凝土底板的破坏过程，给出了煤岩巷道底板破坏时耦合装药的临界药量，分析了饱和岩石和干燥岩石界面位置对混凝土底板破坏的影响。     

大岗山双曲拱坝整体稳定三维地质力学模型试验研究

针对大岗山双曲拱坝的工程地质问题,采用三维地质力学模型试验技术,研究坝体和坝肩从加荷到破坏的整个过程和机制.试验过程模拟大坝基础的不连续岩体条件、岩体力学特性和整体双曲拱坝.试验考虑拱坝上游超载情况,同时还模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响,为此研制适合该工程的变温相似材料及试验模拟新技术,并在一个模型上进行强度储备与超载相结合的综合法试验.试验结果给出拱坝在正常蓄水位和降强之后超载作用下的位移场,获得坝体和坝肩的变形及分布特征、内部断层典型测点的相对位移,揭示拱坝坝体和坝基失稳前后裂缝发展的全过程及其破坏机制.得到强度储备系数为1.25,超载系数为4.0～4.5,确定拱坝坝肩坝基整体稳定安全度为5.0～5.6.对试验数据的综合分析,可以评价边坡的稳定性,并针对坝肩的薄弱环节提出加固处理措施建议.     

岩石变形破坏过程中的能量传递和耗散研究

岩石变形破坏的过程是和外界产生能量交换的过程。从理论上分析了用能量方法研究岩石破坏问题的合理性,以及岩石在变形过程中弹性能、塑性能、表面能、辐射能、动能之间相互转化的过程、计算原理、以及对岩石破坏所起的不同作用。并分别从宏观和微观的角度研究了在不同的变形阶段中岩石能量耗散与释放问题。在宏观上,岩石变形前期以弹性应变能的方式存储外界提供的能量,同时又通过损伤演化等向外界耗散能量;变形的后期以剧烈的能量释放为主。微观上,存在多种引起岩石应变硬化和应变软化的机制,岩石存储能量还是向外界释放能量取决于这些微观机制竞争的最后结果,基于此推导了岩石变形中能量的传递方程,用试验研究了能量的转化和平衡,以及耗散能和释放能之间的比例关系。结果表明能量耗散导致岩石强度的降低,而能量释放是造成岩石灾变破坏的真正原因。从能量耗散与释放的观点研究岩石的破坏,可以从本质上把握岩石变形和破坏的物理机理,寻找岩石破坏的真正原因,为实际工程提供参考。     

不同温度影响下砂岩的断裂特性研究

针对深部开采和核废料处置等重大工程的需求,对温度-应力共同作用下岩石的力学行为研究具有十分重要的意义。该文通过试验研究了不同温度影响下小尺寸双边缺口砂岩试件的断裂特性,发现温度与断裂韧性存在非线性指数关系,具体表现为温度从25℃升到150℃时,断裂韧性随温度指数升高;而温度由150℃升高到300℃,断裂韧性随温度指数下降,150℃是断裂韧性变化的临界温度。研究认为小尺寸、粘土矿物及热开裂是造成断裂韧性变化的主要原因,并解释了与多数宏观试验结果不同的可能原因。     

岩石节理的分形描述

本文给出了６种节理的分形量测方法，讨论了岩石节理粗糙性的分形描述，ＪＲＣ和分形维数的关系，以及分维对节理抗剪强度和节理摩擦角的影响。可以说，分维能定量地刻画节理的粗糙性，并有可能用来预测节理抗剪强度和节理摩擦角。