混凝土冻融作用下冻结应力演化规律及对抗冻性能的影响

为了探究严寒地区混凝土冻害机理及冻结应力对混凝土抗冻性的影响,基于大型极端气候模拟器模拟-40℃低温冻害的条件,采用研制的冻结应力测试装置对F300高抗冻等级混凝土在冻融单次降温阶段及降温-升温冻融循环两种模式下的冻结应力及抗冻性能进行研究,同时利用了环境扫描电子显微镜对冻融循环作用下的混凝土微观裂缝进行了测试研究。研究表明:-40℃单次降温过程中降温速率越快,冻结应力出现的时间越早、混凝土内部产生的冻结应力增幅也越大;冻融循环降温阶段产生的冻结应力会随降温-升温冻融作用的不断循环而累积增大,且冻结应力的发展存在转变拐点,在相同降温终了试件中心低温条件下,降温阶段的降温速率越大,冻结应力由增加转入减小的拐点出现越早;冻融过程中的冻结应力与混凝土质量损失、相对动弹性模量两个抗冻性常用评价指标有较好的对应关系;冻结应力逐步使水泥浆体产生损伤,表现为微观裂缝的生成与发展,损伤积聚产生冻害。

急倾斜煤层水平分段开采顶板应力演化规律数值模拟研究

针对急倾斜煤层开采难题,以甘肃某矿1#煤层为研究对象,采用FLAC^(3D)数值模拟软件模拟3个分段开挖25、50、75、100 m过程的应力分布情况,分析了3个分段走向、倾向方向的应力分布特征,研究顶板应力演化规律,为有顶板灾害危险的急倾斜煤层进行顶板防治提供依据,为能安全高效开采急倾斜煤层提供新思路。研究表明:急倾斜煤层水平分段开采顶板应力呈非对称性分布;沿走向方向一定范围内,顶板应力随距工作面煤壁距离的增大而增大;倾向方向围岩应力随距采空区距离的增大而增大,到一定范围后基本稳定;随着工作面推进,采场围岩破坏卸压,应力被释放,且应力释放区域逐渐扩大;随着煤层开挖,第1分段底板上部与第3分段顶板下部有应力集中现象,煤层顶板下滑垮落。

急倾斜巨厚煤层复杂空间结构区微震时空演化规律及诱冲机理

煤矿冲击地压灾害的发生与空间结构密切相关,尤其在复杂空间结构区灾害发生更频繁。掌握煤层开采复杂空间结构区煤岩灾变规律并揭示其发生机制对于冲击地压防控具有重要意义。以乌东煤矿为研究背景,采用数值模拟、微震监测、理论分析等方法,研究了岩柱应力异常尺寸效应,分析了复杂空间结构区微震时空演化规律,揭示了复杂空间结构下冲击地压发生机理,评估了煤层开采不同区域的冲击危险性。研究结果表明:①急倾斜岩柱厚度更窄、出露高度更大其撬动效应更强,岩厚变异应力异常形成5个分区。②岩柱厚度更窄区域微震频次更多,能量更高,时空活动度更强,离散性更高。高应力区、应力梯度区、应力平稳区依次呈现“低频次-高能量”、“高频次-高能量”、“低频次-低能量”的微震响应特征。③特殊空间结构区域微震事件簇集且能级增大,时空活动度及离散性陡增,尤其在结构边缘该特征更明显,能量积聚及释放速率增大,冲击地压发生的概率及强度更高。位于岩柱更窄区域的特殊空间结构内微震活动更剧烈。④岩柱厚度越窄(煤柱高度越大)则岩柱向深的弯矩及能量增长速率越快,冲击危险性更高。依据结构面强度效应推断出断裂带发生滑移错动,是能量积聚与释放的优势区域。揭示冲击地压发生机理为高静载及低临界载荷共同作用,基于应力集中特征评估煤层开采不同区域的冲击危险性。

顶板关键层影响条件下工作面采动应力演化规律研究

针对顾桥煤矿1314(3)工作面上覆存在关键岩层的特征,利用理论分析、数值模拟和现场实测相互验证的方法对采动支承压力的演化规律进行了研究。基于关键层理论,综合考虑采空区上覆“三带”岩层的叠加影响效应,理论分析确定裂隙带对超前支承压力的影响范围较小,主要集中在距离煤壁65m范围左右;弯曲下沉带对超前支承压力的影响范围较大,现场实测工作面顺槽附近超前应力影响范围为工作面前方135~140m,应力峰值为工作面前方18~20m处。实测数据与理论分析、数值模拟比较接近,进一步验证了研究的正确性。

济南泉域岩溶水水化学特征及其演化规律

天然条件下,济南泉域岩溶水水质优良,随着社会经济快速发展,岩溶水环境质量发生了显著变化。为研究泉域地下水化学特征演化规律,在收集多年泉域岩溶水主要离子化学特征的基础上,综合采用Piper三线图、Gibbs模型、离子比值、因子分析等方法识别泉域水化学演化特征及影响因素。结果表明:①泉域岩溶水中以HCO_(3)-和Ca^(2+)为主要阴阳离子,来源于碳酸盐岩风化,泉域岩溶水化学类型从间接补给区到排泄区总体由HCO_(3)·SO_(4)-Ca逐渐转变为HCO_(3)-Ca型;②泉域岩溶水化学演化过程主要受岩石风化作用、阳离子交换作用以及人类活动的共同影响,其中Na^(+)、Cl^(-)表现为多源性,主要来源于岩盐溶解和人类活动;③不同时间阶段内泉域水化学影响因素的强度不同,人类活动对泉域的影响逐年增强,混合作用是人类活动对泉水影响的体现,多因素的共同作用使得泉域水化学特征及演化规律愈加复杂。探究泉域水化学演化规律对保护岩溶水环境具有指导意义。

储气库固井水泥石渗透率演化规律

固井水泥石渗透率是影响储气库长效密封的关键参数。利用超低渗气体渗透率测量仪,文中对水泥石开展了不同围压和恒定围压、升降有效应力下的渗透率测试,分析了不同压力条件对水泥石渗透率的影响机制;采用数学拟合方法,揭示了水泥石渗透率演化规律。研究结果表明:水泥石渗透率随围压增加而降低;围压恒定、有效应力升降过程中,水泥石渗透率先降低后增大,且有效应力降低阶段水泥石渗透率高于其升高阶段,水泥石内部结构损伤是该差异的主要原因;线性叠加法结合现有渗透率模型计算的水泥石渗透率结果偏高,新建的数学模型能够考虑围压和有效应力的影响,可有效预测不同压力条件下的储气库水泥石渗透率变化。研究结果为注采服役期储气库固井水泥石渗透率预测提供了一个新方法,可为储气库固井水泥环渗漏分析提供关键参数。

秦岭北麓地下水水文地球化学演化规律及模式

秦岭北麓是黄河重要的水源涵养区,分析其水文地球化学特征及演化模式对于加强秦岭地下水资源的开发与保护、推进关中平原乃至黄河流域生态保护与高质量发展具有重要意义。利用2019—2021年在渭河流域开展水文地质调查所获取的资料,运用数理统计、水文地球化学反向模拟等方法,分析了秦岭至渭河河谷地下水的水文地球化学演化规律及模式。结果表明:由基岩区至细土平原区,地下水水化学类型由HCO3-Ca型向HCO3·SO4-Ca·Na型转变,溶解性固体总量(TDS)浓度由254 mg/L增至889 mg/L,分带性不强;随着地下水流动,水-岩作用主要由碳酸盐岩风化溶滤控制向硅酸盐岩与岩盐风化溶滤控制转变,同时阳离子交换作用增强;14C测年显示研究区地下水年龄多在2 450 a以内,地下水循环更新快,蒸发浓缩作用不显著;山前洪积扇作为地下水重要的涵养区与径流通道,对于关中平原潜水和承压水水质保障有关键作用,由于洪积扇含水层防污性能差,在地下水开发利用和工农业活动中要加强地下水资源的保护。

颠覆性技术发展演化规律研究——以GPS技术为例

掌握颠覆性技术发展演化规律是开展颠覆性技术识别、评估、预见的重要前提。采用典型颠覆性技术案例,基于学术论文、技术专利、国家自然科学基金项目等数据信息,从基础理论、创新研发、科技政策3个方面构建论文发表数量生长率、论文引用数量生长率、论文被引数量生长率、专利申请数量生长率、专利引用数量生长率、专利被引用数量生长率、国家自然科学基金项目经费生长率7个维度的颠覆性技术评价指标体系;利用上述开源数据提取颠覆性技术发展各指标,结合颠覆性技术发展标志性事件,综合使用单源数据指标分析、多源数据指标融合、“客观数据+历史事件”耦合等方法揭示颠覆性技术发展演化规律。以GPS技术为案例进行实证分析,结果表明市场需求、基础理论、创新研发、科技政策是影响颠覆性技术发展演化的重要因素,市场需求是颠覆性技术形成和发展的原动力,基础理论是颠覆性技术形成和发展的源动力,创新研发是颠覆性技术形成和发展的核心推动力,科技政策是颠覆性技术形成和发展的助催剂。其中,创新研发中的技术应用对颠覆性技术发展的影响作用最显著。

基于风险分级技术的中国肉制品质量安全演化规律研究

对肉制品中的风险物质进行风险分级,探讨风险物的时空分布规律。采用熵值法计算流通、生产和餐饮环节中风险物的风险大小,并采用二八原则对风险物进行了分类,利用描述性统计方法,对肉制品生产环节进行时空分布规律的研究;通过全局和部分的关联分析,研究了高风险、较高风险物质全国空间分布的特点。生产和流通环节中的高风险物质是N-二甲基亚硝胺、苯并[a]芘、镉、过氧化值、新红、亚硝酸盐、砷、汞、大肠菌群、菌落总数,餐饮环节中的较高风险物质是菌落总数;2017~2021年肉制品不合格率最高的是2017年,为0.21%,其次是2020年,为0.19%;各地区中不合格率最高的宁夏为0.30%,全国各省肉制品中高及较高风险物合格率只有砷、诱惑红和菌落总数存在全局空间相关性(P<0.05);局部相关分析时,只有砷、敌敌畏、铬、诱惑红和菌落总数存在高-高值聚集或低-低值聚集的现象。通过风险物分级等级及相关时间空间分布特征,提出有针对性的监管意见,对监管计划进行动态调整,为肉制品安全监管提供科学依据。

高温^(107)Ag^(5+)离子辐照后核石墨的截面微区拉曼表征与缺陷演化规律研究

在第四代反应堆中,核石墨作为慢化体和反射体材料服役于高温和高通量的快中子辐照环境中。快中子辐照会在核石墨中产生大量的弗伦克尔缺陷对。这些缺陷经过湮灭、扩散、最终形成更大的缺陷团簇,从而改变核石墨的微观结构,进而改变核石墨的宏观性能。因此,研究核石墨在高温辐照条件下的缺陷演化行为和机理对提高反应堆安全性具有重要意义。本研究采用30 MeV的^(107)Ag^(5+)离子在420℃下辐照IG-110核石墨来模拟核石墨在快中子辐照过程中的缺陷演化行为。通过微区拉曼光谱对IG-110核石墨截面结构进行表征,并对比不同深度处的拉曼光谱特征参数和辐照损伤剂量之间的关系,研究IG-110核石墨微观结构随辐照损伤剂量(Displacements Per Atom,DPA)的演化行为。研究结果表明,随着注量的增加,核石墨拉曼光谱的特征参数D峰高度与G峰高度比值(I_(D)/I_(G))、G峰半高宽(Full Width at Half Maximum of the G peak,FWHM(G))以及G峰的偏移量都显著增加。与^(58)Ni^(5+)辐照样品相比,相同辐照损伤剂量下,^(107)Ag^(5+)辐照的石墨拉曼光谱的I_(D)/I_(G)和FWHM(G)更大。相同的FWHM(G)下,^(107)Ag^(5+)辐照的石墨拉曼光谱的I_(D)/I_(G)比^(58)Ni^(5+)辐照样品大。这些结果说明更重的重离子辐照会在核石墨中引起更高速率的缺陷积累,从而更快地导致石墨晶粒尺寸变小,并促进纳米晶化进程。

红层软岩崩解演化规律与强度弱化试验研究

红层软岩遇水会形成裂隙,造成岩体剥落、崩解,导致其强度降低,从而影响边坡的整体稳定性.为了探究降雨条件下红层软岩的崩解演化规律和强度弱化特性,采用干湿循环和单轴压缩试验,对软岩的崩解现象、崩解机理以及力学性能进行了分析研究,结果表明:泥岩的颗粒级配会随循环次数的增加而改变;泥岩的耐久性受干湿循环作用的影响很大;随着干湿循环次数递增,软岩的峰值强度和弹性模量逐渐下降,泊松比则呈上升趋势;红层软岩的崩解过程为:原生层面存在-水分浸润岩体-新裂隙产生以及原生层面扩展-干湿循环作用-岩体经历弱崩解、中崩解、强崩解阶段-丧失整体性,最终成为散体.干湿循环对软岩造成的劣化损伤作用具有累积性和不可逆性,且前期劣化效果更为显著.蓬莱镇组红层软岩在成分、结构、构造等方面与其它地区红层不同,导致了崩解的差异性.研究可为红层软岩地区因降雨引起的岩体强度损失折减程度进行判定.

新华滑坡变形演化规律与预警判据

为揭示四川省泸定县新华滑坡在水库蓄水、库水位波动以及季节性降雨综合作用下的变形演化规律,探讨其在多因素耦合作用下滑坡岩土体强度劣化的渐进累积效应。基于对水电工程库区新华滑坡的现场调查及多源长序列监测数据分析,并结合滑坡累计位移-时间(S-t)曲线3阶段演化特征与新华滑坡实测S-t曲线,对该滑坡3个阶跃性变形周期的演化阶段进行了判识与划分,同时采用改进的切线角方法进行了计算与分析,构建了以改进切线角预警阈值为依据的新华滑坡分级预警定量划分标准。研究结果表明,水库蓄水初期水位的短期大幅度上升、水库运行期的水位快速下降及季节性强降雨影响是新华滑坡变形加速的主要诱因。根据分析与探讨,改进切线角预警阈值能在一定程度上为辨别新华滑坡现阶段的稳定状态与潜在风险提供指导,但仍应考虑多重预警指标并综合滑坡体宏观变形破坏迹象进行判定。

三塘湖盆地侏罗系西山窑组褐煤储层孔隙结构特征及脱水演化规律

查明干燥前后煤孔隙结构差异及演化规律有助于准确预测煤炭地下气化炉运行效果。通过选择水、煤油作为饱和流体进行低场核磁共振实验,测试并对比同一样品分别在饱水和干燥状态下的孔隙结构差异;通过X-CT技术观察了煤样孔隙结构的脱水演化过程并建立了演化模式;通过脉冲衰减渗透率测试与低温液氮吸附实验评估了煤样的传质能力变化。研究结果表明:(1)褐煤干燥发生孔隙收缩的同时会产生裂缝,总孔容由0.630 cm^(3)/g降至0.481 cm^(3)/g,而大孔体积显著增加,由0.070 cm^(3)/g增加至0.420 cm^(3)/g,脱水导致孔隙集中,大孔体积占比达88%。(2)褐煤干燥时的孔隙收缩受基质收缩程度控制,不同煤岩组分脱水的孔隙结构演化模式不同,易收缩的基质煤脱水时,其组分边缘或内部产生大量裂隙,而木质煤或丝质煤脱水收缩较弱,保留大量原生孔隙,裂隙发育较少。(3)褐煤干燥后,水分脱除、空孔体积增加,渗流状态由单相水向气水两相、单相气流转变的同时形成了良好的连通孔隙网络,煤层渗流能力显著改善,渗透率由0.248 mD增加至48.080 mD,扩散传质贡献增大,干燥褐煤在温度为200℃、压力为0.5 MPa时中孔及大孔的扩散系数约为0.09 cm^(2)/s。

富水环境下强–中风化硅质板岩吸水特性及微观演化规律

为探讨富水环境下强–中风化硅质板岩的吸水特性及吸水过程微观演化规律,以玉溪至楚雄段国家高速公路旧寨隧道中的强–中风化硅质板岩为研究对象,开展浸水试验、电镜扫描试验和X射线衍射试验。试验结果表明:富水环境下强–中风化硅质板岩吸水过程可分为急速吸水阶段(0~2 h)、缓速吸水阶段(2~24 h)和平衡吸水阶段(超过24 h)等3个阶段。急速吸水阶段,岩石结构变得较为松散、孔隙及微裂隙逐步延伸发展;缓速吸水阶段,胶结物溶解、脱落,岩石结构进一步松散、孔隙及裂隙进一步发育,逐渐形成显著的贯穿性裂隙;动态平衡吸水阶段,岩石结构松散程度、孔隙及裂隙发育程度基本达到稳定状态。强–中风化硅质板岩主要矿物组成为石英和黏土矿物,随着浸水试验的进行,石英相对含量增加,黏土矿物含量不断减小;伊利石、伊蒙混层等黏土矿物遇水极不稳定,既能与水发生化学反应,转化成石英和其他黏土矿物,又能与水发生物理反应,表现出膨胀、破碎和分解等特性。研究成果可为开展强–中风化硅质板岩吸水软化特性的理论研究提供参考。

电力信息物理系统的网络攻击建模、演化规律及应对成本研究

随着电网信息层和物理层的不断融通发展,信息流交互频繁,电力信息物理系统(CPS)面临巨大安全挑战,针对信息层的网络攻击传播至物理层,极易导致整个电力系统的崩溃。基于电力CPS的双层耦合结构,运用传播演化理论建立了一类新型的SIA IB RA RB网络攻击传播模型,描述了网络攻击在电力网络节点中的传播行为。运用动力学分析方法分析网络攻击对电力CPS的攻击力和影响范围,提供预判网络攻击破坏力的具体算法;运用偏秩相关系数法和三维关联偏微分方法对系统参数进行敏感度分析,研究发现电力CPS的网络结构和传播概率对网络安全性至关重要,通过2个仿真模拟验证了上述理论结果的正确性。以南方电网有限公司历次典型设计和典型造价为例,梳理了电力系统网络安全防护体系实际建设费用变化趋势,建议从3个角度对安全防护体系进行精准定位建设,在降低电力CPS造价成本的同时保证系统的安全性。研究结果可为电网防御者在信息物理协同攻击威胁下制定新的防御方案提供参考。

多孔混凝土材料应力-应变损伤演化规律仿真

混凝土材料由于自身结构问题,导致影响混凝土材料损伤的因素较为复杂,为有效监测多孔混凝土材料损伤程度,需对路面面层用多孔混凝土材料损伤规律展开演化分析,为此提出路面面层用多孔混凝土材料损伤演化规律仿真方法。对路面面层用多孔混凝土材料应力-应变关系展开具体分析,以此建立流动准则,结合有限元软件完成多孔混凝土材料损伤演化模型的建立,通过建立的演化模型实现路面面层用多孔混凝土材料损伤规律演化分析,获取多孔混凝土材料损伤演化规律。研究结果表明,多孔混凝土材料会随着时间的延长、温度的变化、载荷值的增长损伤程度不断增加;与此同时,路面面层厚度、裂纹扩展系数的增加以及位移值的增大,同样会增加多孔混凝土材料的损伤程度。

淮南矿区煤层群开采应力场演化规律及巷道合理布置研究

淮南矿区内含多组层煤,不同的开采方式使煤层群的瓦斯抽采、卸压效果有很大不同,因此,如何使巷道布置在合适方位,破坏范围更小,是淮南矿区煤层群开采需要研究的重点。基于潘三煤矿11煤工作面、13煤工作面地质条件,通过理论分析了上行开采工作面合理布置方式,数值模拟分析了淮南矿区近距离煤层群上行开采模式下,工作面采场的覆岩运移特征及采动应力演化分布规律,提出了上行开采模式下13煤工作面回采巷道合理的布置方式。研究结果表明:当前潘三煤矿11煤工作面和13煤工作面按照上下顺序依次开采布局,且上下煤层工作面基本垂直布置下;13煤层工作面无论轨道顺槽还是运输顺槽均受11煤层开采影响;13煤工作面轨道顺槽基本处于11煤开采形成的离层区内,易产生张拉裂隙,不利于巷道的维护。同时给出了岩层内外错距计算准则,将11煤类似开采条件工作面留煤柱沿空轨道顺槽的内错或外错距离增大,从而将上层13煤回采巷道轨道和运输顺槽全部布置于下层煤工作面开采形成的卸压范围内,即保护层工作面上方,最终可实现保护层开采合理的巷道布置方式。

基于电力大数据的变电主设备缺陷演化规律红外成像分析方法

针对目标区域与背景区域混杂,变电主设备缺陷缺陷演化规律不明的问题,提出了基于电力大数据的变电主设备缺陷演化规律红外成像分析方法。应用红外成像技术采集变电主设备红外图像后,使用Otsu算法分割变电主设备红外图像内目标区域和背景区域;以分割后的变电主设备红外图像和电力大数据作为输入,通过混合深度学习神经网络模型输出变电主设备缺陷检测结果;将变电主设备缺陷检测结果输入到RFPA 2D软件内,分析变电主设备缺陷检测结果基元破裂情况,得到变电主设备缺陷演化规律分析结果。实验结果表明:该方法采集变电主设备图像与其实际图像吻合度较高;分割变电主设备红外图像目标区域与背景区域时,受对比度影响较小;可有效检测变电主设备缺陷类型和分析其缺陷演化规律。

我国体育非物质文化遗产研究的网络结构与演化规律分析

以我国体育非物质文化遗产研究高质量论文的作者、科研机构为研究对象,采用社会网络分析方法,对体育非物质文化遗产研究作者与科研机构的中心性、凝聚子群开展分析,评价体育非物质文化遗产研究核心作者、机构情况,揭示合作网络特征和演化规律。研究表明:(1)我国体育非遗研究作者、机构合作网络规模与合作网络密度成反比关系;(2)核心作者、机构数量较少,体育非遗研究资源较集中。

深部开采矿井自然风压演化规律研究

自然风压是影响矿井通风系统稳定性的主要因素,针对唐口煤矿开采深度日益增大、矿井通风系统日趋复杂的特点,探究唐口煤矿南翼井区自然风压的变化对唐口煤矿南翼井区矿井通风系统的稳定性具有重要意义。为研究唐口煤矿南翼井区的自然风压情况,采用现场实测与理论分析的方式对其自然风压进行测定并分析其变化规律。结果表明,唐口煤矿的自然风压在每个季节都呈现中午最低、早晚最高的规律,且春、夏、冬季的自然风压为正,夏季的自然风压为负。温度和相对湿度对自然风压都有一定的影响,但温度与自然风压的变化规律相反,相对湿度与自然风压的变化规律基本一致。