土钉支护边坡物理模型试验研究进展

为提高工程扰动与自然因素联合作用下边坡稳定性,厘清不同加载条件下边坡土钉支护方式的作用过程及其特点,选取适用于实际工况的最优支护模式及布设工艺,保障边坡结构系统的本质安全。首先,在静力、振动和离心3类受力作用下系统阐述土钉支护物理模型试验过程与结果;其次,对比分析典型边坡支护技术与新型边坡支护方式的特点及适用性;最后,通过复杂环境效应下的物理模型试验,探究海底边坡、台风暴雨边坡及高速远程滑坡3类特殊边坡的变形破坏机制。结果表明:土钉在各类边坡支护中均具有良好的适用性,但对于复杂特殊环境下边坡支护的可靠度与安全系数仍有待提高。实际中需融合新材料新工艺开展组合支护结构研究;同时,加强物理模型试验中的相似材料选取、观测手段创新、特殊环境模拟研究,提高监测数据的高还原度,实现边坡系统的全过程安全保障。

春灌定额对棉田水温盐分布及棉花苗期生长发育的影响

【目的】研究新疆南疆小海子灌区不同春灌定额对棉田水温盐和棉花苗期生长的影响,为小海子灌区棉花苗期的春灌定额提供科学依据。【方法】设置3个春灌水分处理(W_(1):1350 m^(3)/hm^(2)、W_(2):1800 m^(3)/hm^(2)、W_(3):2250 m^(3)/hm^(2)),分析不同春灌定额对棉田水温盐与棉花苗期生长发育的影响。【结果】0~60 cm土层平均土壤含水率W_(3)处理高于W_(1)和W_(2)处理,在其上部耕作层保水能力更好。W_(3)处理较W_(1)、W_(2)处理不同土壤深度地温低,膜下地温均高于2膜间裸行地温。W_(1)处理表层含盐量低于W_(2)和W_(3)处理,0~50 cm的盐分淋洗率分别为6.77%、22.22%和30.03%,春灌水量越大淋洗盐分的效果越好,50~100 cm土壤平均积盐率分别为-39.89%、-58.95%和-68.91%,随着灌水量的增加,盐分被水分带入深层增多。W_(1)处理棉花幼苗的株高、茎粗与叶面积最大,一定的水分亏缺有利于棉花幼苗的生长。【结论】不同春灌定额均有一定程度的洗盐增墒作用,表现为W_(3)>W_(2)>W_(1)处理。

应用于精密显微操控场景的毛细针口径识别算法

精密显微操控技术在单细胞分析等前沿生命科学领域具有重要的应用价值。毛细针是一种被广泛应用的显微操控末端执行器,能否准确测量并控制毛细针的端部口径直接影响了终端应用的精度和可靠性。本文提出了一种基于计算机视觉的毛细针口径识别算法。该算法可自适应确定感兴趣区域(ROI)以准确获取毛细针的尖端位置;在此基础上,采取双向同步点扫描策略来定位毛细针端部位点,并实现毛细针口径的计算。实验结果表明:所提方法应用于显微操控平台的毛细针检测时,口径识别误差小于1μm,满足了单细胞分析场景下的精度需求。该方法克服了传统算法依赖于模板或背景、口径检测准确率低等问题,为精密显微操控技术奠定了良好的算法基础。

两种固氮芽孢杆菌菌剂在小麦-玉米轮作区大田试验效果评价

微生物菌剂大田试验对开发适用于农业生产的微生物肥料具有重要指导意义。对前期筛选获得的两种固氮芽孢杆菌菌剂进行小麦-玉米轮作区的大田试验,并对试验效果进行评价。与对照相比,两种菌剂对小麦和玉米的开花、结穗时间均没有影响,对小麦拔节期和孕穗期的株高和鲜重均具有显著提高作用。在小麦产量构成因素中,固氮芽孢杆菌菌剂1可显著提高千粒重,而固氮芽孢杆菌菌剂2可显著提高穗数,两种菌剂均显著提高小麦总产量,最高达到(6 211.24±92.95) kg·hm^-2,比对照增产16.23%,其中固氮芽孢杆菌2在减施15%氮肥的情况下,产量达到(6 056.27±24.14) kg·hm^-2,相较于减15%氮肥的对照处理增产23.20%,比正常对照增产13.84%。两种菌剂对玉米株高、叶长和叶宽均具有不同程度的促生长作用;在收获期,玉米株高和植株鲜重也显著增加。在对玉米产量的影响方面,与减氮15%的对照相比,两种微生物菌剂均能显著提高玉米穗鲜重、穗干重、穗长、穗宽和百粒重,固氮芽孢杆菌菌剂1处理后产量达到(8 56 6.27±157.87)kg·hm^-2,固氮芽孢杆菌菌剂2处理后产量达到(8 602.70±122.79) kg·hm^-2,比减氮对照分别增产18.58%和19.09%。与正常施用氮肥的对照相比,两种菌剂处理后分别增产9.30%和9.78%。上述结果为丰富我国微生物肥料品种资源提供研究基础,为小麦、玉米等作物的微生物肥料的田间施用技术推广提供研究数据。

基于文献计量的我国矿山应急救援研究可视化分析

为全面掌握我国矿山应急救援研究现状和发展趋势,基于中国知网数据库,利用VOSviewer和CiteSpace,从发文量、研究机构、研究人员、期刊来源、关键词等多视角进行文献计量可视化分析,重点从管理、技术及装备3大方面分析了应急救援研究热点演变过程。结果表明:我国矿山应急救援研究主要经历了起步萌芽、高速发展和高位波动3个发展阶段,发文量总体呈上升趋势;研究机构以高校为主,研究团队特色鲜明,但彼此间合作有待加强;现阶段研究热点聚焦于应急预案、应急指挥、应急通信、应急演练、救援装备和物联网监控等方面,信息技术在矿井灾害感知、传输、评估、决策和指挥等方面发挥越来越重要的作用,智能化、信息化和一体化成为未来矿山应急救援的主要发展趋势。

单体喷水推进船舶动力定位控制方法研究

面向一型喷水推进器为动力定位执行机构的单体喷水推进船舶,开展了船舶仿真模型建立、推力分配及进一步动力定位相关控制算法设计与仿真模拟。针对传统的定步长Kalman滤波提出了改进方案,同时考虑到单体喷水推进船舶的特殊性,对推力分配算法进行了优化,并基于荷载前馈的PD控制算法开展了不同工况下的仿真试验。试验结果表明,所提出的喷水推进推力分配算法能够有效控制一型单体喷水推进船舶实现定点、定艏向、移位、转艏等动力定位典型功能,并具备一定抗外部干扰能力。

热解与烧结协同处置富碳有机固废的新工艺

绿色低碳是钢铁工业发展的重要方向。针对当前市政固废有机能源利用率低、二次污染大等问题,本文提出有机固废热解与烧结耦合的协同处置新工艺。本文以橡胶、滤布、废布等有机固废为对象,研究有机固废最优热解工艺制度及烧结配料制度,并开展工业试验。结果表明:实验室研究中,废布在400℃热解渣中固定碳质量分数高、热值高,性质与焦炭相近;工业应用中,控制过量空气系数为0.45、热解温度为553℃条件是回转窑不结窑、二英风险低、热解残碳保留多的较优工况,热解残碳可达53.95%;以10%的热解渣替代烧结料中7%的焦粉可以降低烧结工序固体燃料消耗,同时烧结矿成品率和转鼓强度几乎不下降,是最优的燃料结构制度。

前导肽区域N-糖基化影响骆驼凝乳酶原在毕赤酵母中的分泌表达和热稳定性研究

骆驼凝乳酶原在毕赤酵母中的表达量较低,不能满足产业化需求。为提高骆驼凝乳酶原的表达量,采用定点突变的方法,分别在其前导肽的第11、26、34、35、38、39位氨基酸处引入1个N-糖基化位点,构建成6种骆驼凝乳酶原的N-糖基化突变体:chy11、chy26、chy34、chy35、chy38和chy39,并分别导入到毕赤酵母中进行分泌表达。测定和比较了野生型(wild)和各突变体骆驼凝乳酶原的表达量。Chy34、chy35、chy38和chy39的表达量显著提高,其中chy34的表达量最高。6种突变体均保持前导肽自切割活性。在50℃保温8 h,wild酶活完全丧失,而突变体仍有20%~80%的相对酶活,表明6种突变体的热稳定性均显著增强。研究结果为提高骆驼凝乳酶原在毕赤酵母中的表达量和增强热稳定性提供了新的研究思路。

不同压力水作用下煤瓦斯解吸规律研究

为研究在恒温状态下,不同加压注水条件对煤样瓦斯解吸速率及解吸量的影响,采用自主研发的高压注水煤样瓦斯恒温解吸实验台,分别对比实验注纯水与注表面活性剂溶液、不同注水压力(高、中、低)与自然解吸、不同瓦斯吸附平衡压力(高、中、低)、不同变质程度煤条件下煤样瓦斯的解吸速率和解吸量,并对解吸量和解吸速率的实验数据进行拟合分析。结果表明:随着注水压力的提高,煤样瓦斯的解吸速率明显降低,解吸量显著减少,呈现负相关关系;而吸附平衡压力的提高对瓦斯解吸产生了促进作用;与注纯水相比,添加表面活性剂溶液对瓦斯解吸的阻碍作用更强。通过拟合分析,对于描述不同注水压力条件下煤样瓦斯解吸量的曲线,乌斯基诺夫式为最佳;王佑安式和文特式更适合用来描述解吸速率曲线。

DFOS在矿山工程安全开采监测中的研究进展

近几十年来,国内外矿山科研人员围绕“如何精准高效保障矿山安全开采”进行了大量的探索研究,通过经验观察、理论计算、数值模拟和室内外试验,在安全开采监测新方法、新技术和新应用等方面取得了一批重要成果,推动了我国矿山工程安全开采监测技术的不断进步和监测理论的不断完善。分布式光纤感测技术因具有全分布、高精度、实时性、大范围和抗干扰等优势,已成为当前矿山工程监测及应用领域的研究焦点。以我国当前煤炭开采面临的客观问题为背景,重点对采动覆岩变形破坏这一矿山工程安全开采核心问题的研究方法进行了系统性评述,从技术原理、传感器选型与系统布设等方面详细介绍了几种典型的分布式光纤感测技术(FBG,UWFBG,OTDR,BOTDR,BOTDA,BOFDA,DAS)的特点及其在矿山工程中的适用场景,并结合矿山工程安全开采监测要求进行了光纤传感器选型、仪器设备选型和监测系统设计的对比分析,总结了DFOS技术在当前矿山工程采动覆岩变形破坏、采动断层活化、煤柱稳定性、支承压力、破碎带注浆效果评价、井筒变形、采空区地面沉降、含水层压力、帷幕墙变形、露天矿边坡与光纤微震以及矿山温度监测与隐形火灾探测等重点方向中的应用进展,概述性地对矿山各应用方向中的理论与技术难点进行了梳理,探究了矿山工程安全开采监测技术的发展趋势,对DFOS技术在矿山工程安全开采监测中面临的覆岩变形破坏与光缆数据互馈作用、感测光纤与岩土体耦合性能、海量光纤感测数据的人工智能算法、覆岩变形破坏的光纤监测表征方法、矿山大变形监测的光纤适用性、多源多场监测系统的构建方法、技术应用的规范化与标准化等关键问题和挑战进行了论述,并结合监测数据响应特征、光缆岩土体耦合性能、光纤数据的人工智能算法与表征方法、智慧化全程监控多源多场监测等应用提出了相应的对策。

滑坡一体化全维度监测预警技术进展与展望

为应对我国复杂多变地质环境下工程活动与自然地质作用的叠加效应,突破单一化监测手段在表征滑坡灾变演化过程中的局限性,以实现滑坡隐患早期识别和灾害精准预警,首先概括性描述当前用于滑坡监测的天基、空基、地基与体基的天-空-地-体一体化全维度监测预警技术的研究现状;然后从隐患早期识别与应急监测、多源多维一体化智能监测、新材料、新工艺交叉监测及基于分布式声学感测(DAS)技术的海底滑坡监测等方面,总结近年来滑坡监测预警领域中理论、技术与应用方面取得的成果;最后基于多种监测技术的局限性,展望滑坡监测面临的挑战与发展趋势。研究表明:通过综述性对比滑坡一体化全维度监测预警技术,得出多种技术的适用条件和优缺点,然而由于这些技术的指标差异,往往会导致数据漏判与误判,未来应将研究重点聚焦于预警判据标准和系统建模方面。

我国滑坡监测文献计量研究的可视化分析

为有效降低滑坡灾害的发生频次与致灾程度,基于中国知网(CNKI)和Web of Science数据库,对滑坡监测文献计量研究进行可视化分析,从发文量、研究热点、研究机构、研究人员、期刊分布等多视角详述滑坡监测研究进展,利用VOSviewer软件分析滑坡监测高频关键词及其关联度,并通过分类统计定量化得出研究热点和发展趋势。结果表明:滑坡灾害发生数量减小同研究文献量增长呈正相关;监测技术方面,综合监测系统(IMS)和3S日益成熟,合成孔径雷达干涉测量(InSAR)、分布式光纤感测(DFOS)和地面激光扫描(TLS)等多方法融合监测成为新主流,一体化多维度智能监测预警云平台将成为滑坡灾害防治的重要方向。

乳腺癌患者外周血中循环肿瘤细胞的检测及临床意义

目的:探讨乳腺癌患者外周血中循环肿瘤细胞(circulating tumor cell,CTC)检测的临床意义。方法:应用纳米基底富集分离及免疫荧光染色方法检测CTC数目变化和CTC-Her2表达,分析CTC与临床病理特征的关系。结果:乳腺癌患者外周血中CTC的检出率明显高于乳腺良性病变(43.9%vs 0),两者比较差异有统计学意义(P<0.05)。CTC检测与乳腺癌患者年龄、肿瘤大小、组织类型、淋巴结转移及激素受体ER和PR表达无关(P>0.05)。CTC检测与脉管内查见癌栓相关(P<0.05)。组织学Her2阳性与CTC-Her2阳性具有较高的一致性。结论:CTC可能反应乳腺癌的转移能力,CTC检测可以作为判断乳腺癌预后的新指标。CTC-Her2检测可能有助于实时Her2状态的判断。

人为Pb,Cd污染条件下土壤磁性与重金属的关系

通过对昆明呈贡区某一实验样地人为添加Pb、Cd污染,分别研究Pb添加组和Cd添加组土壤磁性参数与重金属浓度的关系,采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数法进行污染评价。结果表明,实验样地Pb、Cd达重度污染,Cu、Zn、As、Cr和Hg为轻微至中度污染。利用Pearson相关和主成分分析方法探讨人为Pb、Cd污染条件下土壤磁性参数(低频质量磁化率χ_(lf)、频率质量磁化率χ_(fd)%、非磁滞剩磁ARM、饱和等温剩磁SIRM)与重金属含量的相关关系。结果表明,各对照组χ_(lf)与Cu和Zn均呈极显著正相关关系。Pb添加组中,SIRM与Pb浓度呈极显著负相关,Cd添加组,χ_(fd)%与Cd浓度呈极显著正相关。

犬尿氨酸途径:帕金森病运动防治的一种可能新机制

帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种与年龄相关的神经退行性疾病。犬尿氨酸途径(Kynurenine pathway,KP)是PD发生发展相关因素(中枢神经炎症、谷氨酸兴奋性毒作用和多巴胺耗竭等)的共同作用通路。KP主要酶系的调节剂(如抑制剂或激动剂)及其主要神经保护性代谢产物对缓解PD进展有益。运动可显著改善PD相关行为功能障碍,也可以影响KP代谢动力学。促进KP产生神经保护性活性代谢产物可能是运动改善PD相关行为功能障碍的中枢机制之一。本文从KP入手,对其在PD神经退行性病变及PD运动防治中的可能作用进行综述。

五氯苯酚对污泥性能和功能基因表达水平的影响

氯酚废水是一类广泛存在于环境的典型工业废水,具有显著的生态毒性,为探讨废水中氯酚类化合物对污泥性能和功能基因表达水平的影响,采用HRT (水力停留时间)为8 h、SBR (间歇曝气的序批式生物反应器)处理进水浓度为2 mg/L的PCP (五氯苯酚)废水,并与处理不含PCP的废水作对比分析,探讨PCP对污染物去除和微生物菌群的影响,并分析PCP诱导下污泥中Pseudomonas功能基因的表达水平.结果表明:(1)1~90 d,进水浓度为2 mg/L的PCP严重抑制污泥活性,出水ρ(CODCr)超过100 mg/L,PCP降解去除缓慢,而对照组出水ρ(CODCr)在31.6 mg/L左右波动. 90 d后,降解PCP的优势菌群富集,水相、泥相PCP被降解去除,但PCP的毒性作用使其出水ρ(CODCr)仍高于对照组.(2)经PCP长期驯化污泥富集的优势菌属为Chondromyces、Ignavibacterium、Thauera、Pseudoxanthomonas、Bosea、Achromobacter、Comamonas和Salimesophilobacter,均归属于变形菌门和厚壁菌门,在降解氯酚类污染物方面起着重要作用.(3)当处理PCP的SBR处于稳定运行阶段时,SBR运行周期末污泥中降解PCP的菌属Pseudomonas调控ATP水解酶(ATPase)、过氧化氢酶(CAT)和细胞色素p450(CYP450)的功能基因表达被激活,而调控超氧化物歧化酶(SODb)、氨单加氧酶(AM)、脱氯水解酶(HDLH)和甘油三磷酸脱氢酶(GAPDH)的功能基因表达被抑制,即活性污泥中微生物调控不同基因的表达受进水PCP的抑制或激活.研究显示:进水PCP诱导SBR富集的优势菌属可实现废水中PCP的去除,起到削减废水毒性的作用;通过分析不同优势菌属的相关功能基因表达,可加强对不同微生物降解污染物机理的认识.

基于自适应学习率萤火虫算法的多能源系统联合优化调度

随着碳中和目标下分布式新能源发电的快速增长以及多能协同技术的不断成熟,多能源系统(MES)得到了快速发展,成为未来能源的主要承载形式。但MES包括生产、存储、消费等复杂环节,其经济运行面临挑战。在MES框架下构建了包含新能源发电站、电池储能装置和冷热电联供装置的经济优化模型,以弃风弃光惩罚成本、电池储能装置放电损耗成本、燃气轮机燃气成本、碳排放惩罚成本等最小为目标函数,以电池储能装置的充放电特性、光伏与风力发电机组的出力特性、冷热电平衡等为约束条件,采用一种新型的自适应学习率萤火虫算法(ALRFA)对优化模型进行求解,通过引入自适应学习率参数,可避免陷入局部最优、收敛速度慢等问题。以某园区的用户冷热电负荷为例,验证了所提模型和优化算法的有效性和可行性。

基于空天环境应用的超声电机转子圆盘设计

针对空天环境应用超声电机平稳输出的需求,研究大尺寸、稳定性优异的转子圆盘结构,使用有限元分析对转子圆盘的应力、应变以及定、转子界面接触状态进行仿真模拟。结果表明:通过优化转子锥面、传递力筋板、以及接触面宽度,可有效提升转子输出特性,提高超声电机运行的平稳性。

环境磁学领域研究现状与趋势——基于VOSviewer的文献计量和可视化分析

为了解环境磁学的研究现状、热点及趋势,以中国学术期刊网络出版总库为数据来源,将时间区间设定为2000-2020年,提取环境磁学领域发表的相关学术文献,基于文献计量学分析方法,借助数据挖掘可视化软件VOSviewer对作者、学术期刊类型以及文献关键词进行聚类分析,结果表明:自2013年以来,环境磁学领域发表的论文数量急剧攀升;我国该领域的主要研究者有夏敦胜、刘青松、贾佳等;中文文献关键词频次居前列的是“环境磁学”“磁化率”“磁性矿物”“重金属”,英文文献关键词频次居前列的是“magnetic susceptibility”“heavy metals”“magnetic pro-perties”;刊载环境磁学科研成果数量居前列的SCI期刊是Science of the Total Environment,Atmospheric Environment,Environment Pollution,Journal of Geophysics and Engineering等。

采动覆岩变形多场光纤神经感知与安全保障体系构建研究

地下煤层开采引起煤层上覆岩体的变形、破坏与垮落,若采动覆岩变形破坏监测预警和应急处置不当,往往会导致工作面发生冒顶、突水、瓦斯突出和冲击地压等开采灾害事故。为保障开采工作面的本质安全,需要对煤层采动覆岩变形进行全实时动态感知与全过程智能预警。大量的现场监测试验研究结果表明,煤层上覆岩土体的变形破坏存在不连续和非线性变化特点,因此,如何突破覆岩变形的时空不连续观测瓶颈,实时准确地获取煤层上覆岩土体的多场数据,已成为采动覆岩变形破坏机理研究的关键一环。基于分布式光纤感测技术,对煤层采动过程上覆岩土体的变形场、温度场、渗流场和地电场进行了系统性研究,详细介绍了各物理场的作用机理、观测技术、研究现状以及发展趋势,并分析了基于DAS技术的矿山工程微震研究方向,以期为实现矿山地下空间的“透明化”探测提供理论支撑;通过构建井上井下一体化协同的光纤感知神经网络,建立一套集感知–传输–处理–预警–决策–应急于一体的煤层采动覆岩安全保障体系,该体系由实时感知、可靠传输、智能处理、即时预警和应急决策五大模块构成,可实现采动覆岩变形破坏全过程的动态感知和多场实时数据的关联分析与评价,进而为保障煤层开采全周期安全提供技术支撑,研究成果同时可为开采矿区范围内的地质环境监测评价与修复治理提供参考依据。