基于多域物理信息神经网络的复合地层隧道掘进地表沉降预测

复合地层中盾构掘进诱发地表沉降的准确预测是隧道工程安全建设与施工决策的关键问题。基于隧道施工诱发地层变形机制构建隧道收敛变形与掘进位置的联系,并将其耦合至深度神经网络(deep neural network,简称DNN)框架,建立了预测盾构掘进诱发地层变形的物理信息神经网络(physics-informed neural network,简称PINN)模型。针对隧道上覆多个地层的地质特征,提出了多域物理信息神经网络(multi-physics-informed neural network,简称MPINN)模型,实现了在统一的框架内对不同地层的物理信息分区域表达。结果表明:MPINN模型高度还原了有限差分法的计算结果,可以准确预测复合地层中隧道开挖诱发的地表沉降;由于融入了物理机制,MPINN模型对隧道施工诱发地表沉降的问题具有普适性,可应用于不同地质和几何条件下隧道诱发地表沉降的预测;基于工程实测数据,提出的MPINN模型准确预测了监测断面的地表沉降曲线,可为复合地层下盾构掘进过程中地表沉降的预测预警提供参考。

基于物理信息神经网络的盾构隧道诱发地表沉降预测

地表沉降是城市复杂环境下盾构隧道施工重点关注的问题。传统机器学习方法在预测隧道施工诱发地表沉降时忽略了其内在的物理机理,存在对训练样本需求量较大的弊端。基于深度神经网络(deep neural networks, DNN)对Verruijt-Booker解的围岩位移因子进行修正,构建地表沉降与隧道开挖面空间位置的关联。将修正后的Verruijt-Booker解的物理方程耦合至另一并行的DNN框架中,构建数据-物理双驱动的物理信息神经网络模型(physics-informed neural networks, PINN),从而约束神经网络在满足物理机制的空间中进行训练。算例分析的结果表明:在同等配置的条件下,提出的PINN模型的预测效果显著优于单一数据驱动的传统DNN模型,其外推泛化性能得到显著提升。工程应用的结果表明:PINN模型可以利用施工前期的实测数据,准确预测后续施工过程中开挖面在不同位置时监测断面的地表沉降值。提出的方法有助于提高盾构隧道施工过程中地表沉降控制的智慧化程度,可为工程的潜在风险及施工决策提供预警和指导。

萌发芝麻提取物改善鼠伤寒沙门氏菌感染小鼠焦虑和肠道炎症

芝麻是一种在我国被广泛种植的作物,它含有大量的脂肪和蛋白质,还有膳食纤维、芝麻木酚素及γ-氨基丁酸(GABA)等活性营养成分。近几年很多研究指出,GABA和芝麻木酚素中的芝麻酚具有缓解焦虑、抑制炎症的作用,但其在食源性致病菌侵染过程中的具体作用及机制尚未报道。对乙醇浸提萌发芝麻得到的萌发芝麻提取物进行检测,发现与芝麻相比芝麻酚和GABA含量分别提升6倍和4倍。使用鼠伤寒沙门氏菌SL1344侵染小鼠构建动物模型,探究萌发芝麻提取物、芝麻酚和GABA对鼠伤寒沙门氏菌感染小鼠的影响,发现萌发芝麻提取物可以减少沙门氏菌感染小鼠的体重降低、改善焦虑行为、减少对小鼠脾脏的侵染、增加感染小鼠结肠绒毛长度和黏蛋白含量、抑制结肠炎症因子、增加粪便中乙酸和丙酸含量。萌发芝麻提取物缓解了沙门氏菌感染小鼠的焦虑,同时对小鼠的肠道具有保护作用。本研究为饮食干预缓解焦虑、保护肠道提供相关理论参考。

常见消毒储存条件的细菌活的非可培养状态诱导与复苏研究进展

活的非可培养(viable but non cultivable,VBNC)状态是某些细菌在不良环境胁迫下的一种生存策略,在一定的条件下,进入VBNC状态的细菌可以复苏,重新恢复可培养的能力,致病菌也会恢复其致病性。由于微生物培养法和常规分子生物学手段都无法检测到VBNC状态细菌,因此容易对食品安全和公共卫生造成潜在威胁。本文首先简要阐述了VBNC状态细菌的最新研究进展,揭露出VBNC状态细菌的风险和威胁;其次系统介绍了VBNC状态细菌的形成和复苏机制,重点总结了在水、乳制品和肉制品这3种基质中自然存在的细菌被诱导进入VBNC状态细菌的条件,以及VBNC状态细菌复苏的条件和方法。了解细菌在水和食品基质中进入VBNC状态的条件范围能够指导食品加工处理过程中如何避免VBNC状态细菌的产生,对于水和食品的安全风险防控具有重要意义。

配置桁架钢筋的山区钢-混组合人行桥关键技术研究

为进一步推广绿道人行桥梁在山区地带的发展,本文总结了传统组合梁桥桥面板施工方式在山区地形下的局限性,同时依托云南省怒江美丽公路绿道项目,以一座30m跨的钢-混组合梁桥为例,提出了一种利用桁架钢筋模板施工组合梁桥新形式,详细介绍了桁架钢筋模板的构造特点与独特优势;建立全桥的有限元模型,进行结构的静力分析,并采用Abaqus有限元软件对桁架钢筋模板在施工工程中承载力进行了数值分析。结果表明:该类组合梁受力模式好,刚度大,同时桁架钢筋模板在施工工程中安全储备高,配置桁架钢筋的钢-混组合梁桥值得在山区桥梁建设中推广应用。

基于改进1D-VD-CNN与近红外光谱数据的金银花产地溯源研究

金银花是清热解毒必备良药,市面上金银花来源复杂,最著名的山东平邑产金银花在市场上常遭造假。已有的鉴别方法大多耗时长、成本高且操作复杂,亟需一种快速高效的金银花产地溯源方法。针对应用在金银花鉴别中的近红外光谱(NIRS)数据的一维卷积神经网络(1D-CNN)鉴别模型存在参数量过大、模型效率过于低下、计算复杂度高,同时易产生过拟合问题,对传统1D-CNN结构作出改进。使用效率较高的VD(Very Deep)结构替代传统1D-CNN中隐含层结构,并针对NIRS数据适应性改进,使其可直接应用于一维NIRS数据。改进分为三步:(1)将特征层的设计转为2个约束优化设计:第一约束条件设每个卷积层C值(卷积核与感受野的大小比值)为1/6,可提高网络模型效率;第二约束条件取顶层感受野大小为数据向量大小,实现更深层数据特征提取,并减小过拟合。(2)通过降采样把特征层输出特征向量缩小至较小的尺寸;(3)使用两个1×5大小的卷积层和一个带有Dropout的池化层将数据大小降采样到只有一个矢量的向量替代分类作用的全连接层,进而减小参数量。采集河南、山东、河北、重庆主要产地出产的金银花为样品500份。测试光谱范围908~1 676 nm,采用KS法对样品集预处理,并用shuffle算法完成训练集、验证集、测试集划分,构建基于改进1D-VD-CNN与近红外光谱的金银花产地鉴别模型。结果表明,1D-VD-CNN训练集与测试集准确率均达到100%,损失值收敛为0.001附近。与传统1D-CNN模型相比,1D-VD-CNN模型的训练集与测试集准确率分别提升为约0.5%与1.4%,参数量和FLOPs分别减少近1 M(兆)和20 M(兆)。与原始光谱数据分析法和PLS-DA法对比分析,表明1D-VD-CNN模型对金银花近红外光谱分类具有更高的效率和更好的识别性能。

马尾松实验室生长环境监测装置设计与实现

作为一种抗逆性很强的树种,马尾松具有极高的经济生态价值。而马尾松在实验室需保持在一定温湿度及二氧化碳浓度下才能生长。为此,设计了一套监测马尾松实验室生长环境的装置,设计选用ATmega328p作为主控,配合外设DHT11温湿度传感器和SGP30二氧化碳浓度传感器完成对环境量的检测。将监测数据显示到装置的TFT彩色屏幕上供实验人员进行参考,并且对环境内温湿度及二氧化碳浓度在监测阈值外的情况进行报警。最后,进行了系统调试与分析,成功验证了上述设计方案的有效性。

华中五味子根皮乙酸乙酯部位化学成分研究

目的研究华中五味子根皮乙酸乙酯部位的化学成分。方法运用硅胶、ODS、Sephadex LH-20以及半制备液相色谱等各种现代色谱分离技术进行分离纯化,根据化合物的波谱数据和理化性质进行结构鉴定。结果从华中五味子根皮80%乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部位中共分离得到12个化合物,分别鉴定为henricine B(1)、7R,8S-二氢去氢双松柏醇(2)、桑黄酮(3)、南五味子酸(4)、五内酯甲(5)、烟酰胺(6)、2,3-二羟基丙基-16-羟基十六烷酸酯(7)、对羟基苯乙醇(8)、4-羟基-3-甲氧基-苯甲酸(9)、4-羟基-苯甲酸(10)、2-羟基-苯甲酸(11)、3-甲氧基-4-羟基苯-1-O-β-D-葡萄糖苷(12)。结论化合物3、6、7、11、12为首次从该植物中分离鉴定。

等速肌力训练联合主动呼吸循环技术对COPD患者肺功能和肌力的影响

目的:观察下肢等速肌力训练联合主动呼吸循环技术(ACBT)对慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者肺功能和肌力的影响。方法:采用随机数字表法将60例COPD患者分为治疗组及对照组各30例,在常规干预基础上,对照组进行ACBT治疗,治疗组在对照组基础上增加下肢等速肌力训练,于治疗前、治疗8周后检测两组患者肺功能指标(FEV_(1)、FEV_(1)/FVC)和下肢膝关节屈伸肌峰力矩(伸肌PT、屈肌PT),并评估6MWT的改善情况。结果:干预前,两组FEV_(1)、FEV_(1)/FVC、伸肌PT、屈肌PT、6MWT等指标差异无统计学意义(P>0.05);干预8周后,两组FEV_(1)、FEV_(1)/FVC、伸肌PT、屈肌PT较干预前显著改善,且治疗组优于对照组(P<0.05);两组干预8周后6MWT较干预前显著升高,且治疗组高于对照组(P<0.05)。结论:等速肌力训练联合主动呼吸循环技术对COPD患者的肺功能和下肢肌力的改善具有协同作用,能够改善患者的步行耐力,值得临床推广应用。

内蒙古二连盆地中部古河道型铀矿床中烃类流体特征与铀成矿关系

通过对二连盆地中部下白垩统赛汉组上段古河道型铀矿床砂岩中的酸解烃特征进行分析,探讨了酸解烃中烃类气体组成特征、成因及来源,并结合该区铀矿分布富集的地质特征初步探讨了该区油气与砂岩型铀成矿关系。结果表明,赛汉组上段古河道砂体中CH_4及C_2^+含量与铀含量呈正比,且在氧化带、氧化还原过渡带和还原带内烃类含量具明显的分带性。酸解烃气体组成特征参数C_1/ΣC、C_1/C_2+、C_2/iC_4、C_2/C_3、iC_4/nC_4、iC_5/nC_5、ln(C_1/C_2)、ln(C_2/C_3)表明,研究区赛汉组上段古河道砂体中的烃类气为有机成因的油型气,烃类气主要处于成熟-高成熟阶段,主要为原油伴生气和原油裂解气。根据研究区烃源岩地球化学特征及生排烃史分析认为,该区下白垩统赛汉组上段古河道型铀矿床中烃类气主要来源于下白垩统阿尔善组(K_1ba)湖相腐泥型或偏腐泥型烃源岩,其次为腾一段(K_1bt^1)低熟-成熟阶段的湖相烃源岩。研究区深大断裂、不整合面、主砂体或裂隙是该区深部油气向上逸散的主要通道,深大断裂及不整合面附近应是该区砂岩型铀矿找矿的重点方向;油气在该区古河道砂岩型铀成矿作用过程中具有吸附作用、还原作用和保矿作用,区内砂岩型铀成矿期次、油气聚散史明显受控于晚白垩世末—古新世期的反转构造作用。

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿床中铀矿物赋存空间微观分析

本文通过镜下观察了鄂尔多斯盆地多个砂岩型铀矿床中铀矿物及其赋存空间特征。研究发现,铀矿物通常赋存在碎屑颗粒间孔隙、矿物颗粒表面、碎屑或矿物微裂隙中,铀矿物的赋存空间与碎屑颗粒或矿物种类没有必然联系,而与矿物表面微型坑、洞、孔、缝隙或颗粒间孔隙关系密切,晶型完好的矿物表面一般无铀矿物。被粘土和炭屑等物质通过吸附作用(物理吸附作用或化学吸附作用)吸附在其表面的铀,部分为晶型稳定的铀矿物,即吸附作用形成的铀并非都是吸附态铀,有相当部分为独立铀矿物。现代镜下分析技术可以清晰观察微米级和纳米级铀矿物及其伴生矿物特征,能更细致地研究铀的存在形式和铀成矿作用。

构建预测模型预测老年STEMI患者PCI术后3年内主要不良心血管事件的发生风险

目的:构建与验证1个可预测接受冠心病介入治疗(pecutaneous coronary intervention,PCI)的老年ST段抬高型心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)患者3年内发生主要不良心血管事件风险的预测模型。方法:本研究为一项回顾性队列研究,将1745例研究对象按照3∶1的比例随机分为建模队列与验证队列。应用LASSO回归模型与多因素Cox回归分析接受了PCI治疗的老年STEMI患者3年内发生主要不良心血管事件风险的独立危险因素。应用R软件(3.5.3版)构建预测接受了PCI治疗的老年STEMI患者3年内发生主要不良心血管事件风险的列线图模型,并对该模型进行比较与验证。结果:LASSO回归模型与多因素Cox回归分析结果示,年龄、糖尿病病史、心房颤动病史、心功能分级、冠脉造影结果和GRACE风险评分是接受了PCI治疗的老年STEMI患者3年内发生主要不良心血管事件风险的独立危险因素。对该预测模型进行内部和外部的验证,建模队列中AUC值为0.890(95%CI:0.856~0.924);验证队列中AUC值为0.861(95%CI:0.830~0.957)。Hosmer-Lemeshow检验结果提示该预测模型具有良好稳定性。结论:本研究中简单、易用的列线图模型可以有效地预测接受了PCI治疗的老年STEMI患者3年内发生主要不良心血管事件的个体化风险。

鄂尔多斯盆地店头地区直罗组流体包裹体特征及油气与铀成矿关系

以店头地区直罗组赋铀砂岩为研究对象,通过偏光显微镜观察了赋铀砂岩的岩石矿物学和包裹体特征,运用扫描电镜分析了铀矿化特征,并利用电子探针分析了与铀成矿相关包裹体的盐度、温度、成分及其分布情况,结合成岩和成矿作用、铀成矿时代、烃源岩生烃和排烃期,研究了油气充注与成岩作用先后关系,油气充注与铀成矿的关系。综合分析认为,直罗组赋铀砂体至少存在2次较强的成岩作用,导致砂体渗透率低;充注于直罗组赋铀砂体的油气作用至少有2期,成分以富含沥青的液态烃和气液烃为主;第2期油气充注作用晚于第2次强成岩作用,油气流体充注作用同时伴有热液作用,进一步促进了铀成矿作用。

流体包裹体在砂岩型铀矿成矿流体研究中的应用——以鄂尔多斯南部铀矿化区为例

流体包裹体是目前研究成矿流体最直接、有效的方法。以鄂尔多斯南部典型铀矿化区为例,在野外地质调查工作的基础上,采集典型的富铀矿石进行流体包裹体研究。研究表明,鄂尔多斯盆地南部铀矿化与油气流体活动密切相关,直罗组含矿砂岩至少经历了两期次的油气充注过程,第1期以显示浅黄绿色荧光的中轻质油为主,第2期以显示浅蓝色荧光的轻质油和气为主,在热液活动后发生了大规模的裂解。砂岩成岩后发育2至3期次流体包裹体,第1期次主要为纯液相盐水包裹体和气液比小于5%富液盐水包裹体组合,沿石英加大边内侧成带状分布,包裹体均一温度为105~114℃;第2期和第3期主要为纯液相盐水包裹体、油气包裹体和气液比小于5%的富液盐水包裹体组合,沿切穿碎屑石英颗粒及其加大边,或切穿多个碎屑石英颗粒的成岩期后微裂隙成带状分布的,部分与黑色矿物包裹体共生,均一温度分别集中于60~80℃和90~120℃两个温度段。盐度变化范围较宽,反映了不同性质的流体经历了混合与演化。

普通磨料研磨性能测试方法研究

普通磨料应用广泛,被誉为"工业的牙齿"。针对普通磨料使用性能评价问题,提出了一种通过介质球研磨普通磨料使介质球质量损失的方法来评价普通磨料的研磨性能,系统性研究分析了研磨介质、实验参数和普通磨料种类对研磨性能测试结果的影响。结果表明,磨料研磨性能测试方法具有一定的可行性、重复性和普适性。综合考虑测试方法操作便利性与效率,建议选用单一较大尺寸的氧化锆球作为研磨介质,优选的球料质量比为3∶1,转速为320 r/min,研磨时间90 min。实验结论对普通磨料质量指标的完善和质量管控具有一定的指导意义。

甲基丙烯酸甲酯市场分析

介绍了国内外甲基丙烯酸甲酯的生产能力、产量、消费结构、市场需求、市场价格和国内进出口状况,对国内甲基丙烯酸甲酯及其市场发展趋势进行了分析和预测,并提出了发展建议。

资源型地区的资源诅咒现象及其传导机制研究——以甘肃省庆城县为例

利用2004—2015年的数据,选取西北地区较为典型的石油资源富集但经济欠发达地区庆城县为例,通过计算资源诅咒系数,判断庆城县资源开发与经济增长的偏离程度,并根据系数大小研判资源诅咒的存在程度.结果表明,庆城县已经陷入资源诅咒困境,在2004年陷入资源诅咒的边缘区,2008年进入资源诅咒严重区,且该效应呈现持续发展的态势,能源开发强度越大对经济的阻碍效应越强.通过改进荷兰病模型,利用计量经济学分析软件分析庆城县能源开发与经济增长之间的相关性以及传导机制,表明庆城县能源开发对经济增长的阻碍作用很大程度上通过间接性的传导机制,主要表现在资源(石油、天然气、煤炭)的大量开发并未带动其他行业的发展,从而形成的荷兰病效应已经发生并且形成;同时制度弱化现象与荷兰病共存.

缬草中一个新的酰胺类生物碱

目的研究缬草Valeriana officinalis L的化学成分。方法80%乙醇提取物采用硅胶柱色谱、葡聚糖凝胶柱色谱、半制备HPLC等方法进行分离纯化,根据理化性质及波谱数据鉴定所得化合物的结构。结果从中分离得到13个化合物,分别鉴定为N-(2-氨基丁酰基)-2-羟基-3-甲基丁酰胺(1)、8-羟基松脂醇(2)、(-)-丁香脂素(3)、valeriananoid B(4)、8-乙酰广藿香醇(5)、valeriananoid F(6)、hedyoiridoidside A(7)、4-氨基苯甲醛(8)、金合欢素(9)、3,4-二羟基苯甲酸(10)、对羟基苯甲酸(11)、香草醛(12)、正十五烷酸(13)。结论化合物1为新化合物,化合物3~7首次从缬草中分离得到。

绿色金融与区域经济生态化耦合协调发展研究——以江西省为例

在区域经济生态化建设中,绿色金融的作用非常明显。文章选取江西省2011—2018年数据为样本,构建了绿色金融与区域经济生态化的综合指标体系,并且通过耦合协调度模型对江西的绿色金融与区域经济生态化耦合协调关系进行实证分析。研究发现:从耦合度来看,江西的绿色金融和区域经济生态化保持了较高的耦合关系,处在高水平耦合阶段;从耦合协调度来看,江西的绿色金融和区域经济生态化的协调度从勉强协调到中度协调再发展到高度协调,特别是2017年江西获批绿色金融改革创新试验区后,效果更是明显。

机器人与透视下辅助经椎间孔椎体间融合术治疗腰椎间盘突出症的病例对照研究

目的:比较透视与机器人辅助下微创经椎间孔椎体间融合术(minimal invasive transforaminal lumbarinterbody fusion,MIS-TLIF)治疗单间隙腰椎间盘突出症的安全性与置钉准确性。方法:回顾性分析2019年3月至2020年2月采用MIS-TLIF手术方式治疗的52例单间隙腰椎间盘突出症临床资料。其中24例患者采用脊柱机器人辅助MIS-TLIF治疗(A组);28例患者采用透视下辅助MIS-TLIF治疗(B组)。记录两组患者术中出血量,手术时间,术中透视次数,手术前后视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)和日本骨科协会(Japanese Orthopaedic Association,JOA)评分以及手术相关并发症。术后通过CT平扫采用Gertzbein-Robbins对螺钉精准度进行评级。其中A级和B级被评估为满意置钉,C、D、E级被评估为置钉错误,采用Babu等方法评估螺钉对上关节突的侵犯情况。结果:A组手术时间、术中出血量及术中透视次数均少于B组(P<0.05)。末次随访所有患者VAS及JOA评分较术前明显改善(P<0.05),但组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。A、B组置入螺钉分别为96枚和112枚。术后3 d根据Gertzbein-Robbins分类法评估两组置钉精准度,A组中A级90枚,B级5枚,C级1枚,无D、E级置钉;B组中A级84枚,B级16枚,C级8枚,D级4枚,无E级置钉;两组比较差异有统计学意义(Z=-3.709,P=0.000)。A组满意置钉率为98.96%(95/96);B组满意置钉率为89.29%(100/112),两组比较差异有统计学意义(χ^(2)=8.254,P=0.004)。术后3 d根据Babu等方法评估椎弓根螺钉对上关节突关节侵犯情况,其中A组0级90枚,1级4枚,2级2枚,3级0枚;B组0级86枚,1级12枚,2级10枚,3级4枚,两组比较差异有统计学意义(Z=-3.433,P=0.001)。两组患者均未出现因置钉失误造成的严重脊髓、神经及血管损伤及其他手术相关并发症。两组患者均获随访,时间6~12(9.06±1.60)个月。术后神经症状均改善良好,随访期间未见症状复发及内固定松动、断裂的情况。结论:与透视下辅助MIS-TLIF相比,脊柱机器人辅助MIS-TLIF术式不仅更具有微创性与安全性,而且置钉精准更高,侵犯上关节突的发生率更低,明确减压靶点更精准,可用于单间隙腰椎间盘突出症的微创治疗。