三轴分级循环加卸载下爆破损伤顶板砂岩能量耗散试验研究

为探究不同围压环境爆破荷载损伤砂岩在循环加卸载作用下能量耗散演化规律,利用三轴试验加载装置系统对三种不同损伤度的砂岩试件开展不同围压下的分级循环加卸载试验,并结合电子数码显微镜获取不同损伤度试件细观结构,分析爆破荷载损伤、围压及加载级数对试件能量耗散及破裂破碎形态的影响规律。结果表明:(1)爆破荷载作用会对岩体造成损伤,单轴压缩荷载下振动损伤、爆破损伤试件峰值强度降幅分别为5.53%、18.87%,单轴分级循环加卸载作用对未损伤、振动损伤试件产生劣化,对爆破损伤试件产生强化作用;(2)爆源近端岩体损伤程度较高,在外荷载作用下率先发生破坏,围压的存在显著降低试件的破裂破碎程度,试件呈剪切、拉伸及压碎破坏多种模式共存;(3)循环加卸载过程中第1次循环加载试件所获取总能量及塑性变形能最大,循环次数的增加使试件塑性变形能及耗散能整体均呈现减小趋势,围压及循环加载级数的增大使试件在循环加载过程中各能量均随之增加;(4)分级循环加卸载过程中Ⅱ级循环加卸载试件耗能比要低于Ⅰ级与Ⅲ级,爆破损伤、振动损伤及未损伤试件在Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级循环加卸载过程中耗能比均值分别为15.73%、12.47%、13.95%,13.49%、12.44%、13.46%,12.07%、8.69%、11.56%,爆破荷载损伤改变岩体内部结构使得试件在循环加卸载作用下耗能占比更加显著。

露天矿山大孔径预裂爆破参数研究与应用

预裂爆破是控制边坡成形、降低爆破动载影响的重要手段。为研究炮孔直径203 mm预裂爆破最佳不耦合系数和炮孔间距,运用LS-DYNA数值软件建立以不耦合系数、炮孔间距为变量的数值模型,分析不同工况下炮孔周围的裂纹扩展和峰值应力强度。结果表明:在空气不耦合系数分别为2.53、2.90、3.38、4.06、5.07、6.77的6种工况中,不耦合系数为4.06时,爆炸能量的利用率最高、裂纹扩展良好,与理论公式推导相符;进一步建立空气不耦合系数为4.06,炮孔间距为1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 m的5组模型,得到炮孔间距为2.5 m时满足孔间裂纹贯穿条件,符合现场工况要求;现场应用效果较好,为类似工程提供借鉴。

不同管材侧向环形切缝装药爆炸能量传递特性

为了探究不同管材侧向环形切缝装药的爆炸能量传递特性,开展常规柱状装药和4种管材侧向环形切缝装药的爆炸实验,借助高速纹影拍照系统和冲击波超压监测系统捕获了爆炸波的传播历程和监测爆炸压力的分布情况,分析了侧向环形切缝装药爆炸能量传递规律,以及管材对其能量传递特性的影响。结果显示:侧向环形切缝装药爆炸之后,爆轰产物和冲击波均先朝着切缝方向向外传播,非切缝方向爆轰产物和冲击波的传播相对滞后;与常规柱状装药的爆炸压力对称分布相比,侧向环形切缝管会减小非切缝方向爆炸压力和增大切缝方向爆炸压力,爆炸压力的非对称分布证明侧向环形切缝装药在切缝方向诱发产生了聚能效应;不同管材侧向环形切缝装药的聚能效果强弱顺序为不锈钢(SS)>聚氯乙烯(PVC)>纤维强化塑料(FRP)>有机玻璃(PMMA)。

大型露天矿山深孔台阶爆破振动特征与安全控制

为了减少采场附属设施受爆破振动效应的不利影响,对长九露天建材矿爆区进行了爆破振动监测。通过回归分析、小波包分析对采场爆破振动传播规律及能量分布特征进行了研究,使用考虑概率的改进萨道夫斯基公式对安全药量进行了推算。结果表明:三方向峰值振动速度中水平径向和垂向较大,水平切向较小。峰值振动速度总体上与最大单段药量成正比,与爆心距成反比。现场多数测点爆破振动的主频为20 Hz以下的低频。由于采用微差延时起爆,段药量和微差间隔时间是影响峰值振动速度关键因素;通过回归拟合建立了符合现场地质、地貌和爆破条件的爆破振动传播数学模型,其中垂向振动传播的方向性最明晰;采场爆破振动的能量分布在200 Hz以内,且主要集中在90 Hz以下,随着最大单段药量和爆心距增大,主振频带的带宽减小并向低频端移动,低频带能量占比增大;增加雷管段数在爆破近区减振效果不佳,在爆破远区减振效果明显。通过实测数据对比,使用考虑概率的改进萨道夫斯基公式推算的安全药量相较于传统萨道夫斯基公式能更好地控制超出安全振动速度限值的小概率事件发生,有效提高溜井在爆破施工过程中被保护的概率,对控制爆破参数设计有一定的参考意义。

起爆顺序对台阶岩石破碎块度及爆破振动影响研究

为探究起爆顺序对露天台阶岩石破碎效果以及周围环境的影响,利用LS-DYNA仿真软件分别计算不同起爆顺序下的台阶爆破模型。分析不同起爆顺序下模型的物理力学特征;开展现场试验验证模拟结果,并分析起爆顺序对爆破振动强度及岩石破碎块度的影响特征。研究结果表明:起爆顺序对爆破过程中自由面空间分布产生影响,从而改变应力波的叠加效应,不同起爆顺序下台阶破碎效果及爆破振动强度表现出明显差异。逐孔起爆技术能够有效降低爆破振动,从而减轻对周围环境的不良影响,但其岩石破碎效果并不理想,岩石通过率为81.52%。与逐孔起爆相比,波浪式顺序起爆碎石通过率提高11.68%,增大孔网参数至3 m×7 m时单孔崩落矿量提高16.8%,这可以有效减少炸药消耗量,降低综合成本。然而,其产生的爆破振动强度较大,需要注意对周围环境的影响。

模拟飞行过程中飞行学员操纵绩效与情景意识评估研究

目的利用NASA-TLX量表、情景意识问卷和模拟飞行评分数据,分析飞行学员在模拟飞行过程中操纵绩效和情景意识变化规律。方法在模拟飞行实验中设置晴朗、夜间和雾天三种飞行条件,每次实验获取NASA-TLX量表数据、情景意识问卷数据和模拟飞行评分数据,实验共计获取24组有效数据。对获取到的量表和问卷数据进行处理,得到飞行负荷值和情景意识水平值,结合飞行条件再对获取到的各类数据进行相关性分析。结果分析表明,飞行学员的情景意识水平和飞行条件相关性显著(P<0.01)、和飞行负荷相关性显著(P<0.05),飞行学员的模拟飞行评分成绩和飞行天气条件相关性显著(P<0.05)。结论基于多数据的飞行学员情景意识研究分析得出了和情景意识相关的因素,能够为民航飞行过程中的飞行员安全管理与训练提供一定的参考依据。

硬岩引水隧洞掘进爆破参数研究

为探究不同岩性时引水隧洞爆破合理的延迟时间和最小抵抗线,以瓯江引水工程三标段隧洞爆破工程为背景,依据理论公式分析了隧洞爆破的合理延时;通过ANSYS数值模拟软件建立不同最小抵抗线的计算模型,对不同工况下岩体内有效应力、裂纹扩展情况进行对比分析。结果表明,对于花岗岩和凝灰岩,随着最小抵抗线增大,对应的延时也增大,有效应力作用呈衰减态势,裂纹扩展逐渐分散;根据优化结果以3m的炮孔深度为例,花岗岩和凝灰岩下掏槽孔与辅助孔、崩落孔间、崩落孔与周边孔的延时分别取80ms,50ms,30ms和90ms,50ms,40ms,最小抵抗线为600mm~650mm,经现场试验表明爆落岩石块度均匀、易于装运,断面轮廓成型规整,炮孔利用率达到91%,光爆效果良好、与研究结果吻合。

巷道锚杆索支护参数敏感性正交数值模拟研究

巷道锚杆(索)支护参数的确定多借助于经验,为使巷道支护参数设计更具科学性,采用正交数值模拟试验方法研究了不同锚索支护参数对巷道支护效果的影响。选取锚索长度、直径与间排距三个因子,以巷道顶板中心下沉量、两帮中心移进量和塑性屈服单元面积为评价指标,确定了巷道锚索支护参数敏感性正交试验方案;根据依托巷道的综合地层柱状图和煤岩体物理力学参数,建立三维数值计算模型、开展不同工况FLAC3D数值模拟计算,得到不同支护参数时巷道围岩的位移云图和塑性区分布特征。对数值模拟结果进行单独极差分析和综合平衡分析,得到各项指标的最优水平以及整体最优因子水平组合,并应用于现场工业性实验,监测结果显示围岩控制效果较好。

数值模拟在“工程爆破”课程教学中的应用分析

“工程爆破”是高校弹爆工程和采矿工程等工科专业的一门核心课程,需要学生深刻理解和牢固掌握。为了有效地达到“工程爆破”课程的教学目的和培养目标,提出将数值模拟应用到工程爆破课程教学中。文章以岩巷掘进爆破为例展现了建模过程和模拟结果,并对实际教学应用效果进行了分析。结果表明:在工程爆破课程教学中使用数值模拟,可以提高学生的学习兴趣和热情,有助于学生深入理解和扎实掌握课程专业知识。

硬岩隧洞下穿高速公路爆破方案与振动特征分析

基于山茶隧洞下穿高速公路的工况背景,采用导坑法进行开挖,制订了详细的爆破、监测方案,并对测试结果进行分析。分析得出:导坑法开挖可以有效控制爆破振动能量和提高单次循环进尺效率;3个振速分量V_(z)>V^(x)>V_(y),将z方向振速作为下穿段高速公路安全允许振速的判据标准;质点峰值振速与装药量成正比,与测点距离成反比;主振频域分布在50~250 Hz,属于中高频段;当周边孔同时起爆且孔数较多时,会导致瞬时能量凸高,可适当增加周边孔起爆段别,避免能量叠加造成的危害。

一种基于最大似然估计的宽带单脉冲测角改进方法

电大尺寸目标的宽带散射回波可看成多个强散射中心的共同作用结果,回波表现为高分辨距离像(high-resolution range profiles,HRRP)的特点。如何利用多个散射中心的回波能量,以提升单脉冲测角的性能是值得深入研究的问题。本文给出的宽带雷达单脉冲测角的最大似然估计(maximum likelihood estimate,MLE)算法,该方法能够积累扩散到多个距离单元的回波能量,从HRRP中获得信噪比(signal to noise ratio,SNR)增益。提出了一种基于回波本身来确定目标距离支集的方法,并在距离支集上实施MLE算法。仿真研究表明:本文所提方法相比于加权平均法和最强点法,能够有效利用距离方向多个散射点的回波能量。MLE算法的均方根误差(root mean square error,RMSE)性能逼近克拉美罗下界(Carmer Rao low bound,CRLB)。

基于稳定同位素技术的高寒草甸高原鼢鼠营养生态位特征

【目的】分析啮齿动物营养生态位特征,了解动物所占据的营养层,揭示啮齿动物在不同时间尺度上的食物资源利用变化。【方法】以祁连山东段高寒草甸栖息的高原鼢鼠(Eospalax baileyi)为研究对象,采用贝叶斯碳氮稳定同位素质量平衡混合模型,分析高原鼢鼠不同组织的食性信息及其营养生态位特征。【结果】高原鼢鼠不同组织中同化的食物种类基本一致,但在食谱中的贡献率各有差异。地上部分蒲公英(Taraxacum mongolicum)在血液(24.33%)、肌肉(19.63%)和毛发(14.00%)组织中的贡献率均最高;地下部分鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)在不同组织中的贡献率均最高,分别为66.01%,17.79%和10.72%。不同组织中同化食物种类和营养生态位宽度变化一致,在植物地上部分表现为血液(8种,1.742)<肌肉(10种,2.049)<毛发(13种,2.227)组织,植物地下部分为血液(5种,1.100)<肌肉(14种,2.370)<毛发(15种,2.469)组织,且地上和地下植物在高原鼢鼠血液组织(1.100)中的生态位重叠度远低于肌肉(0.447)和毛发(0.566)组织。【结论】高原鼢鼠各组织代表的不同时间尺度的食性信息中,短期食性(血液组织)中同化物种数较少,生态位宽度较小。而在长期食谱(肌肉和毛发组织)中食物种类广泛,生态位宽度变大。且地上和地下植物在高原鼢鼠短期食性中生态位重叠度远低于长期食性。鉴于高原鼢鼠的采食习性,建议在高原鼢鼠危害严重区域,可以通过补播禾本科等优良牧草,降低高原鼢鼠优质食物在其栖息地植物群落中的比例,达到防治高原鼢鼠危害的目的。

内爆作用下圆形截面综合管廊结构动力响应特征模拟研究

为了研究综合管廊燃气仓内天然气爆炸对管廊结构的影响,利用LS-DYNA非线性动力分析平台,建立了三仓室圆形截面的综合管廊模型,模拟了燃气仓内3种爆炸气体体积工况下的爆炸过程。研究结果表明:随着燃气仓内爆炸气体体积增大,管廊结构的破损也愈加严重,燃气仓内结构角节点处易发生应力集中现象。同种工况下燃气仓、电力仓和综合仓角节点处应力及速度均最大,爆炸过程中微小裂缝由燃气仓处最先出现随后逐渐扩散至侧壁以及顶板中心处,燃气仓顶板中心处速度大于左侧壁中心处和下侧壁中心处,说明燃气仓顶板处破坏最严重。为此在实际工程中应适当对燃气仓内各板中心位置做好加固,在角节点处做加腋处理。

隧道下穿既有桥墩矿山法施工变形控制研究

地铁隧道下穿既有桥梁基础时,围岩变形会导致上部桥墩柱的沉降和侧移,预通过比较衬砌支护、小导管注浆、超前管棚支护对围岩及上部结构的变形控制效果。以某市地铁隧道下穿立交桥墩柱为研究对象,采用数值模拟计算的方法,对比分析了普通衬砌支护、超前小导管注浆、单一施作管棚支护以及超前小导管注浆+管棚支护的4种工况下,下穿桥墩桩基开挖引起的隧道拱顶沉降和桩基沉降。结果表明,小导管注浆+管棚超前支护工况隧道的围岩变形以及上部基础的沉降均满足规范要求,且相对仅衬砌支护工况隧道的拱顶变形量减少了30.1%、上部桩体沉降减少了24.78%;说明小导管+管棚支护能够有效控制上部围岩变形,确保了上部结构的安全运营,所选开挖支护方案满足安全性、适用性和耐久性的要求。

基于模拟仿真的飞行中的人为因素实验教学平台建设与应用

飞行中的人为因素是民航系统的重要组成部分,是保障飞行安全的关键。飞行中的人为因素作为提高飞行员技术能力和非技术能力的核心课程越来越受到重视。该文在高性能飞行训练器的基础上,融合无线传感技术、模拟飞行评分系统等设备,提出基于模拟仿真的飞行中的人为因素实验教学平台建设方案。该实验教学平台的建设作为课堂教学的延伸和补充,主要由多维信息交互教学实验、人机工效教学实验以及认知工效教学实验3部分组成。基于模拟仿真的飞行中的人为因素实验教学平台兼顾飞行技术专业特色,更新传统的飞行中的人为因素课堂教学模式,形成数字化、智能化、系统化和精细化的教学体系,解决目前飞行中的人为因素教学过程中理论与实践脱节问题,促进教师教学方法与模式的改进,增强学生学习的积极性与独立思考的能力,为进一步提高教学质量与培养高素质飞行学员具有重要意义。

面向PLM的飞行中人的因素实验教学探索

结合飞行员技能全生命周期管理体系(PLM)对飞行人才的素质要求,为促进飞行学员对飞行中人的因素相关知识的认识与掌握,以提高飞行员认知能力为切入点,开展飞行中人的因素实验教学内容的探讨。在对飞行员认知过程及特征进行分析的基础上,系统探讨了拟开展飞行员微观认知实验的类型,并详细给出每种实验的具体内容、方法及流程,同时对部分实验结果进行介绍。面向PLM的飞行中人的因素实验教学内容设计兼顾飞行技术专业特色,从实践应用层面提出课程建设思路,为民航飞行中人的因素实验教学提供参考,为民航飞行人才培养提供借鉴。

桑通颗粒对肺炎大鼠免疫调节、NF-κB表达水平的影响及肺组织的保护作用

目的探究桑通颗粒对肺炎大鼠免疫调节、核转录因子(NF)-κB表达水平的影响及肺组织的保护作用。方法选取健康大鼠60只,分为正常(A)组、模型(B)组、桑通颗粒低浓度(C)组、桑通颗粒中浓度(D)组、桑通颗粒高浓度(E)组、西药(F)组,10只/组。除A组外,其余均建立肺炎模型,A组与B组每日0.2 ml/10 g生理盐水灌胃,C、D、E组每日灌胃5、10、20g/kg桑通颗粒,F组给予20 mg/kg左氧氟沙星每日1次灌胃处理,均连续干预30 d。应用酶联免疫吸附试验(ELISA)对白细胞介素(IL)-1β、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α检测,流式细胞仪检测外周血CD4^(+)、CD8^(+)表达,苏木素-伊红(HE)染色观察病理形态,Western印迹与聚合酶链反应(PCR)分别检测核转录调节因子NF-κB、磷酸化NF-κB抑制因子蛋白(p-IKBα)、p65表达。结果与A组比较,B组IL-1β、IL-6、TNF-α显著升高(P<0.05);与B组比较,D组以上指标显著降低(P<0.05);与D组比较,E组以上指标显著降低(P<0.05);与E组比较,F组以上指标显著升高(P<0.05);B组与C组、D组与F组以上指标无统计学差异(P>0.05)。A组肺组织结构无损伤;B组、C组肺泡塌陷及间质水肿、充血、炎症浸润严重;D组、F组肺部仍伴随轻度增生及少量炎性浸润;E组水肿、炎性、管壁平滑肌及上皮细胞增生明显改善。与A组比较,B组CD4^(+)显著降低、CD8^(+)显著升高(P<0.05);与B组比较,D组CD4^(+)显著升高、CD8^(+)显著降低(P<0.05);与D组比较,E组CD4^(+)显著升高、CD8^(+)显著降低(P<0.05);与E组比较,F组CD4^(+)显著降低、CD8^(+)显著升高(P<0.05);其中B组与C组、D组与F组以上指标无统计学差异(P>0.05)。与A组比较,B组p-IKBα、NF-κB、p65 mRNA及蛋白表达显著升高(P<0.05);与B组比较,D组以上指标显著降低(P<0.05);与D组比较,E组以上指标显著降低(P<0.05);与E组比较,F组以上指标显著升高(P<0.05);B组与C组、D组与F组以上指标无统计学差异(P>0.05)。结论桑通颗粒对肺炎大鼠具有一定治疗作用,可降低IL-1β、IL-6、TNF-α炎症水平,增加CD8^(+)、降低CD4^(+)而参与免疫调控,研究机制可能与抑制NF-κB、p-IKBα、p65表达相关性有关。

线粒体核糖体蛋白L3与肺癌细胞增殖及迁移能力的关系

目的探讨线粒体核糖体蛋白L3(MRPL3)与肺癌细胞增殖及迁移能力的关系。方法从癌症基因组图谱(TCGA)数据库和在线网站UALCAN获得MRPL3在各肿瘤组织和癌旁组织中的表达水平。构建过表达MRPL3慢病毒转染H1299细胞株,构建敲低MRPL3慢病毒转染HCC827细胞株。采用定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)和蛋白质印迹法(Western blot)验证细胞株是否构建成功。采用CCK-8法检测肺癌细胞的增殖能力,Transwell细胞迁移实验检测细胞迁移能力。结果生物信息学分析显示,MRPL3在肺腺癌组织中的表达水平明显高于邻近正常组织,MRPL3在各肿瘤组织中的表达水平普遍高于癌旁组织。对体外培养肿瘤细胞进行检测,过表达MRPL3肺癌细胞的增殖及迁移能力高于对照组,敲低MRPL3肺癌细胞的增殖及迁移能力低于对照组。结论MRPL3过表达对肺癌细胞的增殖及迁移起到促进作用。