灰岩在烧变过程中的热破裂机制试验研究

自燃煤层围岩在不同高温作用下会引起不同程度的结构损伤,导致其物理力学性质和工程地质效应发生显著变化。为深入认识烧变过程中岩石的结构演化规律,以徐州某矿底板灰岩为研究对象,开展不同温度作用下的热破裂试验,从多尺度上探究岩石热破裂的规律,并结合数值模拟和微观结构测试揭示其发育机理。结果显示:(1)方解石填充裂隙、层理等相对软弱结构面的热破裂温度阈值在300~400℃,完整岩石结构的热破裂温度阈值在500℃左右;600℃之前的热破裂形态较简单,基本是直线型裂纹,且宽度较小、数量较少;700℃以上出现宽度和长度显著增大的弧形热裂纹,热裂纹两侧试样的颜色有明显区别,靠近热裂纹的白色部位还发育一些连通弧形裂纹的次级小裂纹;800℃时,试样颜色全部变白,结构完全破碎,成散体状。(2)从微观结构和热应力角度阐释灰岩热破裂发育机理,发现试验温度路径下试样的热破裂主要发育在降温过程中,且最大热应力差主要在靠近试样表面的近似环形带上分布。500℃以下的热破裂成因主要为热应力在试样的原始缺陷处集中,并超过了部分软弱结构的抗拉强度;500℃以上受热应力与矿物分解共同控制,500℃以上升降温过程中的最大热应力基本超过灰岩的抗拉强度,且菱镁矿、白云母、白云石等矿物逐渐分解,逐渐增多的内部缺陷为应力集中提供有利条件,加剧了热破裂的发育;当温度达到800℃时,热破裂发育程度很高,且白云石和方解石快速分解,生成CaO,部分CaO在冷却过程中与空气接触生成Ca(OH)2,热裂纹与主体矿物分解共同导致试样结构的破碎。研究成果可为岩体破裂和地质结构演化分析奠定基础。

混合式岩体力学全英文课程的探索与应用

随着“一带一路”建设的推进,地质工程专业人才的培养面临着新的机遇和挑战。这对地质工程专业的基础课程建设提出了更高的要求,需要更加注重英文教学和专业知识的结合。该文总结了当前地质工程专业基础课程岩体力学全英文课程建设中存在的问题,结合BOPPPS模型的培养方式和特点,提出了混合式岩体力学全英文课程教学模式,并进行了实践验证。这种混合式全英文课程教学模式,可以有效提高学生的英语水平和专业知识水平,为地质工程专业人才的培养做出了贡献。同时,这种教学模式也具有一定的推广和借鉴价值,可以为其他专业的全英文课程教学提供参考和借鉴。

鼎湖山森林流域地表水与地下水水质的长期特征

【目的】探究森林流域地表水、地下水的水质特征及其动态变化,为区域环境变化应对及生态环境建设与管理提供参考依据。【方法】以鼎湖山国家级保护区东沟完整流域为对象,依照中国生态系统研究网络森林水环境监测规范,对鼎湖山森林流域流动地表水、浅层地下水水质开展长期定位观测。【结果】研究期间(2005—2018年),鼎湖山流域大气降水整体呈现为弱酸性(pH值为5.85±1.10);相较于同期大气降水,森林流域流动地表水显著酸化(pH值为4.76±0.58,P<0.01),而流域下游浅层地下水则有一定程度的酸度改善。整体上,大气降水的矿化度较低,且无论干、湿季,浅层地下水矿化度均极显著高于大气降水和流动地表水(P<0.01);对溶解氧和化学需氧量指标的长期测定结果均表明鼎湖山森林流域地表水、地下水受人为污染的程度低,水质优。通过对水体中主要离子含量的比较分析发现,流域下游浅层地下水水体阳离子Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和阴离子SO_(4)^(2-)、Cl^(-)含量均极显著高于流动地表水(尤其是Ca^(2+)和K^(+)增幅剧烈),而NO_(3)^(-)在地下水中含量却显著低于流动地表水(P<0.05);除浅层地下水中SO_(4)^(2-)含量存在干、湿季间的显著性差异(P=0.03)外,其余离子的季节间差异均未达到显著水平。【结论】严格保护下的鼎湖山森林流域地表水、地下水水质均较优,可以作为该区域水环境治理的本底参考。

中国森林生态系统林冠层降雨截留特征

森林生态系统作为陆地生态系统的主体,其发达的林冠层通过调节降水量、改变降水强度等深刻影响着流域全过程水文通量及水分输出。以中国广泛开展的典型森林降雨再分配过程的年尺度监测数据为基础,揭示中国不同类型森林生态系统的降雨再分配及林冠层降雨截留特征,阐明森林生态系统林冠层截留特征与降雨、植被要素的关系。结果表明:我国不同森林生态系统年穿透雨量处于141.4—2450.0 mm之间,年穿透雨率为36.3%—92.3%。5种典型森林生态系统多年平均穿透雨量((445.3±252.9)—(1230.6±479.6)mm)占同期多年平均降雨量的(72.6±9.2)%—(77.4±8.9)%。不同森林生态系统年树干茎流量介于0—508.2 mm之间,占同期年降雨量的0—25.8%。5种典型森林生态系统树干茎流量多年平均值((9.8±17.3)—(87.8±81.6)mm)占同期多年平均降雨量的(1.4±1.9)%—(5.4±4.6)%。不同森林生态系统林冠层年降雨截留范围在25.7—812.9 mm之间,占年降雨量的4.2%—55.6%。5种典型森林生态系统多年平均林冠截留量((154.2±81.6)—(392.2±203.5)mm)占同期年平均降雨量的(18.7±7.4)%—(25.9±8.3)%。进一步分析表明,我国森林生态系统穿透雨量、树干茎流量和林冠层截留量随观测区年降雨量的增加而呈显著增大(P<0.05),年穿透雨率、年树干茎流率随年降雨量的增加呈显著线性上升趋势(P<0.05),而年林冠截留率与年降雨量呈显著的负相关关系(P<0.01),降雨量、叶面积指数是深刻影响森林生态系统林冠层降雨截留率等特征的重要因素。整体上,不同类型森林生态系统林冠截留降雨能力存在明显差异,林冠层截留率突出表现为:落叶林大于常绿林、针叶林大于阔叶林。

南岭自然保护区不同海拔梯度植物多样性分布格局

研究植物多样性沿海拔梯度分布格局对森林植被恢复和物种保护具有重要作用。为探讨山地地区植物多样性垂直分布特点,以南岭自然保护区8个海拔梯度(800、900、1000、1100、1200、1300、1400和1500 m)为研究对象,从群落水平和系统发育水平两个方面,分析不同海拔梯度植物多样性分布格局,并结合对数柯西模型进行不同海拔梯度植物多度拟合。结果表明:1)南岭8个海拔梯度样地内共有物种290种,隶属81科148属;2)南岭物种多样性沿海拔梯度呈“单峰”趋势,中海拔(1000-1300 m)物种多样性指数(物种丰富度指数157、Shannon-Wiener指数为4.142、Pielou’s evenness指数为0.459)最高,高海拔(1300-1500 m)最低(物种丰富度指数69、Shannon-Wiener指数为2.317、Pielou’s evenness指数为0.197);3)乔木层系统发育多样性(−2.918-0.762)变化趋势异于物种多样性,系统发育总体上呈离散结构,环境过滤效应在南岭森林群落构建中起重要作用,竞争排斥效应在高海拔森林中逐渐显现;4)中高海拔群落中生境限制和种间竞争可能削弱乔木层优势种的形成潜力,但提高罕见种在群落中的共存概率就物种保护而言,低海拔(800-1000 m)人为干扰严重,建议低海拔设置生态红线,高海拔(1300-1500 m)森林生境则相对恶劣,却为众多珍稀濒危植物的重要栖息地,建议为这些物种创造良好的生长条件,如降低种间竞争强度、改善小气候等。研究结果将加深对南岭常绿阔叶林植物群落生物多样性变化格局的认识,有助于该区域多样性保护策略的制定。

粤北南岭典型林分旱雨季冠层降水化学变化

全球气候变化背景下,降水时空分布不均导致季节性干旱形势愈发严峻。为探讨旱雨季时期亚热带典型林分冠层对降水化学的分配和淋溶特征,以南岭针阔混交林和常绿阔叶林为研究对象,对大气降水、穿透水和树干茎流pH、TN、TP、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、Cu、Cd、Pb和Cr^(6+)质量浓度进行测定及分析。结果表明:1)旱季大气降水呈酸性,经常绿阔叶林冠层后pH值为6.82,降水酸性得到缓冲。2)大气降水化学输入主要以氮磷养分为主,重金属输入量仅占1.19%~1.44%;雨季大气降水化学输入总量高于旱季,雨季为4198.4 g/hm^(2),旱季为3251.5 g/hm^(2)。3)旱季常绿阔叶林冠层中和作用优于其他2种林分,旱季3种林分穿透水和树干茎流中化学物质浓度多高于雨季,旱季3种林分冠层对降水化学成分表现为淋溶作用,雨季仅有针阔混交林(含竹)冠层对降水化学淋溶作用明显。4)Cu在冠层降水中的淋溶程度极高,净淋溶沉积比介于1.22~16.4之间,可能是致使水体污染的重要指标。

新丰江库区野生珍稀濒危木本植物优先保护定量研究

为加强对新丰江库区内野生珍稀濒危木本植物保护,研究基于新丰江库区内9块样地实地调查数据,利用濒危植物优先保护法和层次分析法,对影响野生珍稀濒危木本植物优先保护的10个评价指标进行计算,结果表明:(1)新丰江水库库区内共有野生木本植物147种,隶属53科84属,其中野生珍稀濒危木本植物7种,隶属6科7属;(2)通过对7种野生珍稀濒危木本植物的濒危系数、遗传价值系数、物种价值系数共10个指标进行分析及综合评价值计算,发现野生珍稀濒危木本植物的优先保护顺序为薄叶红厚壳Calophyllum membranaceum>小果柿Diospyros vaccinioides>格木Erythrophleum fordii>软荚红豆Ormosia semicastrata>黏木Ixonanthes reticulata>吊皮锥Castanopsis kawakamii>观光木Michelia odora,其中薄叶红厚壳、观光木、格木、小果柿和软荚红豆为濒危种,黏木和吊皮锥为渐危种;(3)利用层次分析法,对10个指标进行综合权重计算,发现野生珍稀濒危木本植物优先保护顺序为薄叶红厚壳>小果柿>软荚红豆>格木>黏木>观光木>吊皮锥;(4)根据优先保护等级,薄叶红厚壳、小果柿、格木、软荚红豆、黏木、吊皮锥和观光木7种野生珍稀濒危木本植物均属于Ⅰ级、即最优先保护植物。

基于文献计量的森林水源涵养功能研究热点与趋势分析

森林作为陆地生态系统水源涵养的主体,其水源涵养功能及其价值的研究一直是森林生态系统服务功能领域研究的热点问题。为探究森林生态系统水源涵养功能的发展脉络、研究热点和前沿趋势,文章基于中国知网(CNKI)和Web of Science(WOS)核心合集数据库,利用可视化工具CiteSpace和VOSviewer绘制森林生态系统水源涵养功能研究的知识结构图谱,分析该领域论文发表的数量动态、国家与机构合作关系、热点问题及前沿动态等。结果表明:全球范围内,森林生态系统水源涵养领域的发文量稳步上升,尤其是中国在该领域研究的国际影响力逐年提升;从发文量来看我国居第一位,但美国与其他国家间的合作更为密切;该领域的发文机构中,中国科学院在CNKI数据库和WOS数据库收录的文献量均是最多。森林生态系统水源涵养的中、英文文献研究热点分别为森林水源涵养功能、生态系统服务及其对气候变化与土地利用变化的响应等;从发展趋势来看,中文文献在森林生态系统水源涵养领域研究侧重于枯落物层和土壤层的水文效应,而英文文献侧重于干旱条件、空间变异及景观格局变化对水源涵养功能的影响。整体上,未来我国应进一步注重变化情景下(如气候变化、森林结构变化、土地利用变化等)不同时空尺度水源涵养功能变化及其评估等研究,以期更加有力服务于水资源的综合管理及风险防范决策。

基于扩展有限元的现场尺度水力裂缝扩展机制模拟研究

干热岩储层水力压裂形成复杂缝网对于建设增强型地热系统(EGS)至关重要。为了深入认识干热岩储层水力裂缝扩展机制,揭示工程参数和地质参数对水力裂缝扩展的影响规律,本文以青海共和盆地某干热岩储层为研究对象,基于扩展有限元(XFEM)数值模拟软件ABAQUS展开研究,建立现场尺度的干热岩储层模型,实现热流固耦合分析水力裂缝的扩展机制。结果显示:正断型应力状态下,裂缝发生了很明显的朝向Z轴的转向,走滑型应力状态下,裂缝扩展主要沿水平方向,有轻微倾向于Z轴转向的趋势,逆冲型应力状态下,裂缝沿水平方向扩展;随着弹性模量的增大,裂缝的起裂压力减小,裂缝延伸的注水压力也减小,弹性模量越大裂缝起裂的时间越早,泊松比越大水力裂缝的破裂压力越大,破裂压力整体呈现出正断型>走滑型>逆冲型;随着温度的升高,水力裂缝破裂压力减小,大约降低2~3 MPa左右,3个应力状态下都呈现出相同的趋势。本文丰富了干热岩水力裂缝扩展的数值模拟手段,相关研究成果可为干热岩储层中水力压裂扩展预测与不同参数对其的影响分析提供技术支撑。

基于dVAE-BERT模型的阿尔茨海默症检测方法

阿尔茨海默症(Alzheimer’s Disease,AD)是一种神经退行性疾病,患者会出现失语症、语言流畅性降低等症状.目前已经有研究者使用发音特征,流畅性、停顿等副语言学特征,或者从转录的文本中提取特征检测阿尔茨海默症.但是,传统声学特征检测方法难以获取语义信息,而将语音转录成文本又费时费力,并且由于老年人口音、患病等影响,转录质量下降明显.本文使用离散变分自编码器(discrete Variational Autoencoders,dVAE)将语音转换为伪音素序列后,利用BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)模型对伪音素序列的连接关系进行建模,提出一种dVAE-BERT模型,从而提取音频在语言维度的表征.该模型在ADReSSo(Alzheimer’s Dementia Recognition through Spontaneous Speech only)数据集上,模型的准确率为70.42%,比基线系统提高5.63%,其与Wav2vec2.0、HuBERT(Hidden-unit BERT)模型融合后,准确率分别为76.06%、71.83%.

基于电阻率响应的裂隙岩体粉煤灰注浆效果研究

注浆可以封堵孔隙裂隙,加固岩体,提升岩土体工程性质,但注浆体扩散范围与注浆效果往往难以直观观察。针对此问题,提出利用浆液中掺和的硅酸钠、粉煤灰等材料,监测电阻率变化来检验注浆效果的方法。通过测试不同硅酸钠与粉煤灰掺和物配比、不同角度的裂隙倾角、饱水与干燥状况下灰岩注浆后电阻率的变化,探索不同注浆条件下电阻率响应问题。研究发现:随着硅酸钠添加量的增加,电阻率明显降低,且其对导电性能的提升优于粉煤灰;随着裂隙倾角的增加,结石体样品的电阻率呈降低的趋势,裂隙角度越大电阻率降低的幅度越大;饱水状态下样品电阻率比干燥状态下样品的电阻率低。

基于大工程驱动的“岩体力学”课程英文教学改革——以中国矿业大学为例

文章以中国矿业大学为例,首先分析了“岩体力学”课程英文教学现状,然后论述了基于大工程驱动的“岩体力学”课程英文教学改革,包括教学资源建设、课程内容梳理与优化、基于重大工程进行课程思政建设等。

补阳还五汤对急性心肌梗死大鼠移植骨髓间充质干细胞归巢作用的实验研究

目的:观察补阳还五汤对急性心肌梗死大鼠移植骨髓间充质干细胞(Bone Mesenchymal Stem Cells,BMSCs)归巢的影响及补阳还五汤与BMSCs联合对心肌损伤的防护作用。方法:取7~8周龄SPF级Sprague-Dawley(SD)大鼠48只,雌雄各半,体质量(220±20)g,随机分为4组:假手术组、模型组、BMSCs移植组、补阳还五汤+BMSCs移植组。各组大鼠灌胃3 d后随机取6只采集血清,采用生化法检测心肌酶[磷酸肌酸同工酶(CK-MB)、肌钙蛋白I(Cardiac Troponin I,cTnI)]水平;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测炎症因子白细胞介素(Interleukin,IL)-6、肿瘤坏死因子-α(Tumor Necrosis Factor-α,TNF-α)表达情况;取心肌梗死及边缘区心肌组织,镜下观察移植BMSCs归巢情况。其余大鼠继续灌胃,4周后运用多普勒超声心动图分析心功能变化。结果:与模型组比较,补阳还五汤+BMSCs移植组CK-MB、cTnI含量降低明显,差异有显著统计学意义(P <0.01)。与模型组、BMSCs移植组比较,补阳还五汤+BMSCs移植组IL-6、TNF-α水平下降,差异有统计学意义(P <0.05)。荧光显微镜下示补阳还五汤+BMSCs移植组的荧光细胞表达数量高于单纯BMSCs移植组(P <0.05)。与模型组比较,补阳还五汤+BMSCs移植组左室射血分数升高明显,差异有统计学意义(P <0.05)。结论:补阳还五汤可以促进移植BMSCs归巢,发挥心肌损伤的防护作用,其机制可能与补阳还五汤抑制心肌梗死后局部炎症、祛瘀生新、改善心肌局部代谢环境有关。

工程地质数值模拟课程线上教学

工程地质数值模拟课程具有很强的线下借助计算机进行模拟的实践教学特点,为了尽量达到线下授课的效果,在线上授课过程中根据教学内容和课程毕业要求及特点进行了课前、课中和课后3个方面的教学探索与实践。大多数学生对所教内容都有了很好的掌握,很大程度上调动了学习主动性,达到了线上教学的效果。

基于区块链技术的智能合约软件系统设计与实现

本文从原理出发深入剖析了区块链和智能合约,提出了以分布式账本和智能合约为基础的系统架构,并对其设计思路与关键实现技术进行了详细的讲解。接着,结合实战案例对系统进行了验证与性能评估,对其在安全性可扩展性和效率上的优势进行说明与论证,为区块链技术在智能合约领域的应用提供了有益的参考和指导。

信息工程中基于软件设计的实时数据处理与分析技术研究

本文基于软件设计原则构建了适用于实时环境的软件模块,探索信息工程领域的实时数据处理与分析技术。通过系统梳理发展现状和关键理论,选择合适的开发环境和工具,并深入分析软件开发流程。实践案例验证表明,该技术能高效处理实时数据,为各行业提供可靠的解决方案,对信息工程领域发展具有指导作用。

利用煤炭开发地下空间储能的技术路径与地质保障

煤炭资源在我国能源结构中仍处于主体地位,但煤炭工业发展面临着“碳达峰碳中和”的新挑战。积极发展煤炭开发地下空间储能技术,是推动能源利用低碳化和清洁化的有效手段,也是保证我国能源战略安全的关键措施。结合当前储能技术,探讨了煤炭开发地下空间的利用现状,围绕利用煤炭开发地下空间抽水蓄能、热储能、压缩空气储能、电化学储能、生物质储能等储能新技术,重点阐述废弃矿井不同能源类型的储能理念及方式,系统分析储能过程中面临的地质保障关键技术难题。煤炭开发地下空间储能新技术总体思路为:利用煤炭开发地下空间所具有的低位势能差,将其用作梯级储水库(抽水蓄能);或直接将其用作储质、储能空间(热储能、压缩空气储能、电化学储能、生物质储能),既可提升煤炭开发地下空间资源的开发利用率,又可避免土地资源浪费,尽量降低对生态环境的扰动。虽然煤炭开发地下空间可作为大规模储能库,但其开发利用过程仍存在一些亟待解决的地质问题以及地质保障技术。主要包括:(1)地质条件与选址适宜性分析和安全性评价,即对储能空间的地质因素进行岩土工程性质和环境地质条件的系统研究,查明储能空间稳定性主控因素及其权重,构建选址指标体系与评价方法,重点查明区域构造、围岩体强度以及孔裂隙发育等情况,必须保证场地安全性。(2)储能地质体构建及关键技术研究,即根据地下空间实际条件和相关参数构建储能地质体在温度(T)、渗流(H)、应力(M)、化学(C)耦合条件下的地质体多尺度性能演化模型,结合数值分析和仿真技术构建地下空间隔离墙,确立储能空间体系,评价储能潜力,创新地下空间围岩加固改良、防渗等安全措施,并为地下空间储能长期安全高效开发提供地质保障。(3)储能地质体性能演化规律研究,即基于多相(固、液)、多场(温度场、应力场、渗流场、化学场)耦合模型,揭示多尺度下(微观、细观、宏观)围岩热损伤特性、围岩疲劳强度劣化机制等,获得储能介质物性参数、注入量、注采频率、储能时间和储能压力等关键参数,提出合理的围岩加固工艺与稳定性控制技术,分析覆岩长期沉降规律,为储库泄漏防治工程提供依据。(4)地下空间长期安全稳定性评估,即对煤炭开发地下空间地质条件、安全条件及环境条件等方面进行长时间、多尺度健康监测与动态评估,构建储库地质环境安全预警系统,分析运行过程及地质环境演变,为煤炭开发地下空间储能提供全方位安全监测和预警。发展煤炭开发地下空间储能技术可为我国井下空间资源利用提供思路,推进“双碳”目标下我国煤炭产业向绿色清洁高效转型发展。

机械活化在缓释肥料产品创新上的研究与应用进展

主要介绍了机械活化的原理,综述了机械活化在缓释肥料上的应用、机械活化的影响因素及机械活化的可持续性评价等研究进展,并对未来机械活化的研究方向进行了展望,以期为实现机械活化在肥料上的绿色生产和高效应用提供参考。

基于宽频认知层叠网的海上跨域协同组网通信技术

随着海上多平台远洋部署和强敌对抗形势日益严峻,依托于短波(HF)、超短波(V/UHF)、微波等单频段海上无线通信技术已不能满足海上跨域协同作战对多链融合组网、动态资源分配和体系化抗干扰的通信保障需求。文中提出一种基于宽频认知层叠网的新型多链融合网络通信架构,采用综合射频一体化前端进行宽频带射频资源管理,通过统一带宽、统一时隙、统一时空形成数据链融合元模型,在此基础上采用软件通信体系后端进行多链融合和层叠组网,通过宽带频谱感知、认知频谱接入和任务驱动自适应组网等技术实现对空海潜等海上多域通信环境的动态适应和强敌对抗环境的认知决策,可提升海上通信网络扩展、跨域传输和抗干扰通信能力。文中对宽频认知层叠网的关键技术进行了深入研究,给出了宽频认知层叠网的可行技术途径,可为本领域的体系架构设计和技术研究提供参考借鉴。

新丰江库区森林群落物种多样性随海拔梯度的变化格局

森林群落物种多样性的海拔分布格局是生态学研究的热点。为探究水库库区森林群落物种多样性的垂直分布规律,该文以广东新丰江库区海拔170~1031 m的森林群落为研究对象,分析植物物种组成和α多样性、β多样性沿海拔梯度的变化规律。结果表明:(1)样地内共记录物种82科151属235种,其中裸子植物3科3属3种,被子植物68科131属213种,蕨类植物11科17属19种。(2)乔木层的Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Pielou指数均随海拔升高呈现出下降的趋势;灌木层除了Margalef指数随海拔上升而逐渐增加外,其他多样性指数呈现出高、低海拔较高,中海拔低的U型变化趋势;草本层除Pielou指数先降低后升高外,其他3种指数在不同海拔间均无明显差异。(3)除了Sørensen指数在样地Ⅰ~Ⅱ中为0.46,3种相异性指数在其他样地间均大于0.5,表明群落间物种组成差异较大。(4)Sørensen指数和Jaccard指数的物种周转组分均在95%以上,表明在海拔梯度上各植物群落物种组成差异由周转控制。综上认为,海拔上升引起的水热差异是影响植物多样性和物种组成变化的重要因素。