堤防光纤感知系统建立与汛期应急监控

汛期堤防安全关系到人民的生命和财产安危与社会稳定,而不断提高汛期堤防应急监控水平是减轻洪涝灾害的必然途径。本文对现有堤防的相关监测技术进行了评述,在此基础上,结合作者20余年在地质与岩土工程光纤监测理论研究、技术研发和堤防监控应用实践,梳理了汛期堤防的应急光纤监控内容;介绍了基于3Ds的分布式光纤感测技术的堤防监控原理与最新进展;构建了汛期堤防应急光纤感知系统;重点介绍了汛期堤防水位、渗流、侵蚀和形变等分布式光纤监控技术,并指出了今后的研发方向和目标,以期为我国的汛期堤防应急防控提供一个新的监控思路与技术手段。

基于微信二维码在神经外科设备服务平台构建中的应用价值

目的:以神经外科为主要服务对象,搭建外科手术设备服务平台,以微信二维码为获取服务的端口,探讨该医疗设备信息化管理模式对神经外科手术设备操作学习的有效性。方法:研究基于前瞻性视角,以时间作为分组依据。将2020年1月—12月35名神经外科医务人员对科室常用医疗设备的使用知识考核得分、实际操作考核得分、设备使用平均耗时、满意度等信息纳入对照组;将2021年1月—12月同批35名医务人员相应信息纳入试验组,评估基于微信二维码神经外科设备服务平台的构建价值。结果:试验组医疗设备使用知识考核优良率高于对照组,差异有统计学意义(χ^(2)=5.714,P<0.05);试验组开关机规范性、使用规范性、保养规范性及随机故障应答合理性得分均高于对照组,差异有统计学意义(t=10.357、10.391、8.541、7.918,P<0.05);试验组显微镜、导航、电生理监测、超声吸引刀这4类常用设备的平均使用耗时均短于对照组,差异有统计学意义(t=5.360、3.511、4.443、4.696,P<0.05);试验组满意度高于对照组,差异有统计学意义(χ^(2)=8.160,P<0.05)。结论:建立基于微信二维码的神经外科设备服务平台,提供设备线上视频教学服务,有助于提高医务人员设备操作水平,取得更理想的设备使用时效性,增加医务人员满意度。

基于分布式温度信息的土体含水率多尺度估算方法

土体水分迁移过程及其规律是岩土工程、地质工程等领域的重点研究内容之一,准确掌握土体含水率时空演化是开展上述研究的重要前提。基于分布式光纤温度感测技术(fiber optic distributed temperature sensing,FO-DTS),开展了原位测试,记录了浅地表(0~0.5m)不同深度土体自然温度信息,基于半通滤波算法提取振幅、相位信息,结合一维瞬态热传递方程解析解提出了土体含水率估算的新方法。研究结果表明:①基于FO-DTS的高时空分辨率温度信息能够有效估算浅表土体不同深度的含水率;②该方法能够反映复杂天气变化条件下(阴、晴、雨、寒潮等)浅表土体含水率的复杂响应;③降水事件对浅表土体含水率的影响程度随着深度衰减,土体含水率的变化具有一定的滞后性。利用分布式光纤温度感测技术实现基于自然温度信息的含水率估算新方法具有高空间分辨率、易拓展、低能耗的特点,可实现0~10km内多尺度浅地表含水率快速估算,对浅地表-大气相互作用、地质和岩土工程防灾减灾具有重要意义。

边坡全维度监测技术与模型试验研究

中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为精准掌握边坡状态信息与变形失稳过程,可通过建立全维度的监测体系以实现边坡状态信息的动态解译与表征,据此获得更加精准、可靠、直观的边坡稳定性评价依据。文章围绕边坡破坏模式及典型边坡监测技术,在厘清边坡变形演化过程的基础上,对边坡“天—空—地—体”一体化监测技术体系进行了全面分析;概述性总结了基于DFOS的边坡监测技术,重点阐述了基于DFOS的边坡多源多场监测研究思路与实施路径;系统性梳理了基于典型监测技术与DFOS技术的边坡物理模型试验研究过程与结果,以期为开展边坡加固方案设计与防灾减灾控灾提供重要的参考依据。

荷载作用下砂土边坡-管道相互作用试验研究

随着我国西气东输、南水北调等重大工程的快速推进,埋地管道不可避免地会穿越高陡山区,并受到区域地形地貌的影响,而关于边坡-管道相互作用机制的认识还相对滞后,相关研究亟需加强。基于分布式光纤应变传感(distributed strain sensing,简称DSS)、粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术,开展加载工况下砂土边坡-管道相互作用的室内模型试验,探究了临坡地基极限承载力的影响因素,并研究了不同坡角下边坡土体变形破坏机制及埋地管道的结构响应特征。研究结果表明:(1)临坡地基经历了弹性压密、局部剪切和整体破坏3个阶段,并呈现不对称楔形破坏模式;(2)临坡地基极限承载力随着坡角的增大呈减小趋势,同一坡角下埋地管道的存在会降低临坡地基极限承载力;(3)管道对边坡滑裂面形成路径的影响程度随着坡角的增大而变大;(4)在荷载作用下埋地管道横截面环向应变呈“椭圆化”分布,据此提出了管周界面土抗力的简化计算模型与椭圆度计算式。相关结论对边坡-管道系统的变形控制与结构设计有一定的参考和借鉴意义。

计算机辅助口腔种植手术的临床应用进展

为了提高种植体的植入精度,减轻手术创伤,提高种植治疗的成功率和美学效果,计算机辅助技术被应用于种植手术。计算机辅助的种植手术主要分为两类:静态计算机辅助种植手术与动态计算机辅助种植手术。其中,静态计算机辅助种植手术通过术前设计制作的手术导板引导术者植入种植体;而动态计算机辅助种植手术通过实时定位与追踪技术引导术者,其操作高效、快捷,具有广阔的应用前景。近年来,得益于数字化技术的快速发展,计算机辅助口腔种植手术在临床实践中得到了越来越广泛的应用。本文对计算机辅助口腔种植手术的分类和临床流程、种植体植入精度和影响植入精度的因素、临床效果和患者报告指标进行详细论述。

地下连续墙受力变形光纤监测与数值模拟研究

地下连续墙是一种常见的深基坑支护方式,具有刚度大、防渗性能好、适应范围广等优点,但其受力变形规律较为复杂。基于超弱光纤光栅感测技术,对某地铁车站基坑地下连续墙水平位移进行实时监测。将监测数据与数值模拟结果进行对比,验证了数值分析模型选取的合理性,并基于该数值分析模型研究了不同厚度软土层中,地下连续墙水平位移的变化规律,通过墙体位移梯度(D_(w))和软土位移梯度(D_(r))进行临界厚度比计算。研究结果显示:水平位移随软土厚度的变化呈“凸肚”状,沿深度方向划分为相对稳定区、线性增长区、最大变形区和线性下降区。利用D_(w)和D_(r)标定出临界厚度比为0.24;土压力变化在基坑前四步开挖过程中较为稳定,而在第五步开挖与施工后40 d变化显著。上述研究结果为类似工程的设计、施工和监测方案的制定提供了重要参考。

砂土含水率对DAS振幅响应影响的试验研究

利用分布式声波传感(DAS)技术和地下通讯光纤网进行周界安防(入侵)监控、管道泄漏监测、交通状况评估等是城市安全动态监测的新方向。为探究DAS监测过程中暗光纤周围岩土介质含水率变化对DAS振幅响应特性的影响,设计了小球撞击圆盘与小球直接撞击砂土面二种激振方式下五种质量含水率0%、5%、10%、15%和20%砂土的DAS振幅响应试验。试验结果表明:(1)小球自由下落撞击砂土面激发的振动信号和传感光纤圆环布设可提高DAS信噪比,试验装置可靠性高、试验结果重复性好;(2)受砂土似黏聚力和声波传播衰减两个因素共同影响,DAS信号振幅随砂土含水率变化存在一个临界含水率。当砂土含水率小于临界含水率时,DAS信号振幅随含水率增大而减小,而当砂土含水率大于临界含水率时,DAS信号振幅随含水率增大而增大;(3)因砂土似黏聚力作用和小球撞击时能量转化的差异,小球与砂土的接触形式对DAS振幅响应有显著影响。研究结果为城市地下工程安全动态DAS精细监测提供理论依据。

下蜀土降雨入渗光纤感测及渗透系数估算研究

下蜀土中裂隙较为发育,在降雨时入渗能力强,因此容易诱发浅层滑坡等灾害。为了研究下蜀土的降雨入渗特征,本文采用主动加热光纤光栅(AH-FBG)法开展了地基土水分分布及其动态变化的原位监测研究。基于监测数据,掌握了冬季和夏季土体体积含水率的时空分布特征,并计算得到降雨事件的降雨入渗量及入渗补给系数。在此基础上,通过稳态法计算获取了原位下蜀土的非饱和渗透系数,并与间接法估算值进行比较。结果表明:将AH-FBG法应用于下蜀土含水率的原位监测具有可行性,其中5 cm深度的均方根误差较大,为0.0252 m^(3)·m^(-3),主要受到浅层土体和空气的热量交换作用以及土体裂隙的影响,其余深度均不超过0.01 m^(3)·m^(-3)。原位监测系统对降雨入渗和蒸发作用引起的含水率变化均具有良好的响应。无论是冬季还是夏季,由稳态法计算得到的原位非饱和渗透系数均大于间接法估算值,表明下蜀土中的裂隙为降雨入渗提供了优先渗流通道。

基于高密度电阻率成像技术的MICP浆液入渗过程监测研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术是一种生态环保、前景广阔的土体改性方法,其改性效果与浆液的入渗特征密切相关。为此,提出将高密度电阻率成像(ERT)技术用于MICP浆液入渗过程监测。文章通过开展模型试验,对石英砂试样进行混合一步注浆法MICP处理,同时对试样持续进行ERT监测及电导率分析,获取了试样的三维电阻率变化特征,处理完成后测定了试样中碳酸钙含量的空间分布。结果表明:(1)MICP反应过程中,砂土与注浆液电导率随尿素分解而逐渐升高;(2)注浆液的迁移分布对砂土内部低电阻区的分布规律起主导作用,而碳酸钙沉淀的影响较小;(3)在MICP处理过程中,碳酸钙沉淀的生成与注浆液的迁移渗透相互作用,共同影响改性效果;(4)ERT技术可有效监测MICP处理区电阻率的时空演化特征,准确反映注浆液渗透迁移情况,进而评价改性效果。研究结果表明,采用ERT技术监测MICP改性土体过程具有可行性,为评价和优化微生物矿化改性效果提供了新的技术思路和方向。

BOTDR应变监测技术应用在大型基础工程健康诊断中的可行性研究

基础工程如地下隧道、高架桥、跨江大桥、江河堤防等构筑物具有规模大、工程环境差异性大、实时动态监控和监测精度要求高等特点,因此常规的一些点式监测手段已不能满足大型基础工程健康诊断的监测要求。布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)是一项新型光电监测技术,它利用布里渊散射光的光谱技术和光时域测量技术,可对沿光纤的轴向应变进行分布式监测。由于BOTDR这一独特功能,它已开始被应用于一些基础工程如隧道、堤防和滑坡工程等的监测。根据作者的实验研究和实际工程的应用,对这一技术应用于大型基础工程健康诊断中的可行性进行了系统分析;并运用已有的研究成果,详细阐述这一技术在实际应用中的相关课题,包括光纤铺设方法、光纤保护、距离分解度、温度和湿度影响、光纤疲劳效应、变形计算和智能监控系统等。研究成果表明,BOTDR技术十分适用于大型基础工程的健康诊断。

动静结合的数字化技术在口腔种植规培实践教学中的应用

目的:评价动静结合的数字化技术在口腔种植学规培实践教学中的教学效果。方法:选取住院医师规范化培训生20名,在仿真模型上进行导板指引下和种植机器人辅助的前牙单颗牙种植。课后对两种方法进行种植植入的模型进行误差分析,并向学生发放调查问卷。结果:学生采用静态导板和动态导航种植机器人两种数字化技术植入种植体,植入点、根尖点和角度偏差都在可控范围内。颈部和根方偏差无明显差异(种植导板:颈部偏差0.77±0.34;根尖偏差1.16±0.43;种植机器人:颈部偏差1.03±0.12;根尖偏差1.00±0.11),种植机器人在角度偏差的控制有更好的趋势(种植导板:3.158±0.47;种植机器人:1.14±0.47;P=0.065)。问卷调查结果表明将数字化技术应用于口腔种植实践教学有助于强化理论知识和提高动手操作能力,学生满意度较高。结论:动静结合的数字化技术应用于口腔种植教学可以提升规培生实践操作教学效果。

隧道健康诊断BOTDR分布式光纤应变监测技术研究

布里渊散射光时域反射监测技术是一项新型的光电监测技术,它利用布里渊散射光的光谱技术和光时域测量技术,可对沿光纤的轴向应变进行分布式监测,并具有分布式、长距离、精度高和耐久性长等特点。首先介绍了该监测技术的原理和特点,并以南京市鼓楼隧道健康诊断为例,介绍了该技术应用于该隧道变形监测以及监测的方案,讨论了隧道内环境因素如温差和振动等对监测结果的影响,验证了监测系统的灵敏性,最后对隧道的变形监测结果进行了分析,给出了鼓楼隧道的健康诊断。研究成果表明:该技术应用在隧道安全监测和健康诊断中是十分可行的,也是十分有效的。

粘性土在不同温度下龟裂的发展及其机理讨论

通过试验,研究了粘性土在不同温度下龟裂的发生和发展规律,运用计算机图像处理和编程技术,对不同温度下获得的粘性土龟裂网络的几何结构和形态特征进行了定量分析。结果表明:龟裂的发展过程可分为四个阶段,温度效应十分明显。温度越高,龟裂形貌越简单,龟裂条纹越宽,而在较低的温度下,龟裂的形貌比较复杂,龟裂条纹纤细且间距较密,表面比较破碎;从粘土矿物双电层理论对龟裂的形成机理提出了一种新的解释;在试验中还发现了一个十分有趣的现象,即大部分龟裂都呈垂直或近似垂直相交,被龟裂分割出的区块形状多以四边形为主,其它多边形较少;最后提出了龟裂研究的下一步课题。

关于即刻种植的思考

人体的奥秘被不断探索和发现,这就使医疗理念不可能一成不变。随着技术与材料的进步,医生们试图为患者提供更趋于理想的治疗方案。即刻种植,即在拔牙的同时植入种植体,可以缩短患者的缺牙时间,是一项兼具魅力与挑战的工作。目前,关于即刻种植的适应证、治疗方案和效果仍有争议。那么,国内的种植医生是如何考虑即刻种植适应证的选择的,相应的治疗方案又是怎样的?本期争鸣栏目特别邀请了5位口腔种植领域的专家就此问题进行探讨。

通信机楼水冷冷水系统节能优化方案研究

国家和各通信运营商对数据中心和机楼电能利用效率(PUE)监管要求不断提高,通信机楼节能压力越来越大。传统的通信机楼的制冷系统多由水冷冷水机组与冷却塔以及冷冻水型机房专用空调组成。本文从制冷原理以及流体力学角度分析传统通信机楼水冷冷水制冷系统能耗高的原因,并针对性的制定可行的优化措施,通过优化制冷系统各组成部件运行模式与参数设置,实现了PUE压降,达到了降低制冷系统能耗的目的。

地面沉降钻孔全断面分布式光纤监测技术

本文介绍了一种钻孔全断面分布式光纤监测技术,可以获得地面沉降过程中多场多参量数据,实现钻孔全断面的精细化监测。阐述了钻孔全断面分布式光纤监测技术的概念,并重点介绍了该技术涉及的传感光缆和传感器选择、钻孔回填材料、光缆-土的耦合性评价和光缆及传感器植入方法等关键技术。在此基础上,构建了钻孔全断面光纤监测系统。最后,结合苏州盛泽地面沉降光纤监测案例,介绍了钻孔全断面光纤监测过程和技术特点。

超微型贯入仪的研制及其应用

为了解和掌握非饱和土中团聚体的分布和强度,自行研制了一台SMP—1型超微型贯入仪。首先介绍了该仪器的工作原理和组成,并以面团和石灰改性膨胀土为贯入试样,对该仪器测试结果的有效性和正确性进行了验证。测试结果表明,该仪器可以获得贯入探针刺入端阻力与刺入深度间的关系曲线,以及团聚体在三维空间上任一纵、横剖面内的强度分布等值线图,可显示出试样内部丰富的结构性和不均匀性信息。该超微型贯入仪的研制成功为研究工程土体中团聚体分布及其内部结构和强度提供了一个新的手段。

原络通经针法联合浮针治疗脾胃虚寒型慢性萎缩性胃炎的临床研究

目的:探讨原络通经针法联合浮针治疗慢性萎缩性胃炎(CAG)的疗效。方法:选取本院治疗的CAG患者106例,采用区组随机法分为对照组56例和观察组50例,对照组给予浮针疗法,观察组在此基础联合原络通经针法,对比两组治疗后临床疗效、治疗前后中医症候积分、GSRS评分、胃黏膜评分、PCS评分及血清GAS、MTL和SS水平变化。结果:治疗后,观察组临床疗效明显高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);治疗后两组中医症候积分、GSRS评分、胃黏膜评分及血清GAS、MTL和SS水平较治疗前均明显降低,差异具有统计学意义(P<0.05),且观察组降低更显著(P<0.05);治疗后两组PCS评分明显升高,差异具有统计学意义(P<0.05),且观察组升高更明显,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:采用原络通经针法联合浮针治疗CAG具有较好的疗效,能够改善临床症状。

两亲性嵌段共聚物胶束的研究进展

综述了两亲性嵌段共聚物胶束的形成机理、组成、结构、理化性质、制备方法、影响因素、药学方面的应用等进展。