串珠状溶洞数量影响灌注桩顶部水平受拉特性试验研究

采用室内模型试验,对比研究串珠状溶洞数量对灌注桩顶部水平受拉特性的影响,为岩溶强发育区嵌岩桩的水平承载力设计提供试验依据.结果表明:1)桩顶水平荷载相同时,上部土层段桩身水平位移、桩身弯矩(峰值)、桩侧土抗力随溶洞数量的增多而增大,单桩水平承载力随溶洞数量增多而明显减弱.2)上部土层段桩身水平位移随桩顶水平荷载增大而增大,桩顶水平位移最大,嵌岩段很小甚至为0;弯矩M-深度z曲线整体呈抛物线形,桩身弯矩在土岩界面和上层溶洞与底板界面呈现2个峰值,弯矩的变化仅仅影响到上层溶洞及其底板,第2层溶洞及其以下的弯矩几乎为0,土岩界面弯矩最大、截面最危险;土抗力p-深度z曲线呈“凸肚”形.3)溶洞数量增加,位置越高,p-y曲线越容易收敛,可以采用p/pub=α(y/y50)β拟合土层段的桩身p-y曲线.溶洞数量对α与β值变化幅度的影响较小,α与β值变化幅度体现p-y曲线随深度变化的敏感度,两者敏感度随溶洞数量增多而增大.4)工程桩刺穿串珠状溶洞时,为了提高单桩水平抗拉能力,建议采用注浆法改善上部岩土性质,加大土岩界面处桩身配筋率,并将桩身嵌入上层溶洞底板一定深度,防止基桩在土岩界面处发生弯曲破坏.

全清洁能源下的高品质矿区能源系统配置优化方法

面向“30·60”双碳目标,矿区能源利用方式的绿色、经济、高效转型成为我国能源革命的迫切需求。西部矿区拥有丰富的可再生能源资源禀赋,但仍面临着可再生能源就地消纳困难,电力设备投资成本高、利用率低以及外送输电通道有限的困难。为提升矿区用能清洁化程度,提升矿区能源供给的稳定性与可靠性,增强矿区对外部电网的支撑能力,提出全清洁能源下的高品质矿区能源系统(High-quality Coal Mine Energy System,HCMES)及其配置优化方法。首先,考虑西部矿山综合能源系统的负荷特点与伴生能源利用,结合可再生能源发电与废弃矿井抽水蓄能,构建全清洁能源下的HCMES架构。其次,考虑到矿区生产全流程负荷的需求响应能力,考虑系统的能量平衡约束,提出全清洁能源下的高品质矿区能源系统优化配置模型。最后,以系统年平均综合成本最小化为目标,将原问题转化为混合整数线性规划模型,求解生成高品质矿区能源系统优化配置方案。以我国西部某年产煤量1200万t的矿区实际数据为实例,验证所提模型与方法的有效性,并分析可再生能源出力与生产负荷需求不确定性对系统优化配置结果的影响。算例仿真设置了4种矿区能源系统配置方式:不配置储能、配置抽水蓄能、配置电化学储能、配置抽水蓄能(不外购电能)。结果表明,所提出的HCMES相较于其他配置方式可减少电气一次设备投资11.11%,相较于方式3可降低年平均综合成本7.91%,且最多可减少矿区生产用能总二氧化碳排放量91.17%。

高气液比井下气液旋流分离器结构设计与性能分析

针对井下高气液比工况气液高效分离难度大的问题,提出了一种旋流-重力耦合式井下气液分离器结构。结合实验研究、数值模拟及实验设计方法,对气液分离器结构参数进行显著性分析和优化设计,建立显著性结构参数与气液分离效率间的数学关系模型,确立了结构参数的最佳匹配方案。分析了入口流量、压力及气液比对气液分离器性能的影响规律。结果表明,重力沉降与旋流分离的结合设计可以实现高气液比条件下的液相沉积,进而实现气液两相的高效分离。分离器的分离效率随着进液量升高而升高,增幅逐渐趋于平稳。随着气液比增大,分离效率呈现先增加后降低的趋势。得出该气液分离器的最佳进液量为42m^(3)/d,最佳入口压力2MPa,最佳气液比为700∶1,在最佳工况下分离效率为97%,模拟结果与实验结果呈现出较好的一致性。研究结果将为高气液比条件下气液分离装备研发提供新的思路和参考。

FGOALS高分辨率气候模式系统模式研制与应用综述

当今气候系统模式发展的重要趋势之一,是通过提高模式的空间分辨率,改进对气候系统中多尺度相互作用过程和极端事件的模拟能力。过去5年里,中国科学院大气物理研究所发展并完善了25 km分辨率大气环流分量模式FAMIL2.2、1/10°分辨率海洋环流分量模式LICOM3.0,并以此为基础建立了高分辨率气候系统模式FGOALS-f3-H。利用上述高分辨率模式,开展了大量的数值模拟试验和预报/预测研究,其中包括国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的高分辨率模式比较子计划(HighResMIP),建立了海洋环流预测系统(LFS)等。初步评估分析表明,相对于低分辨率模式,高分辨率模式对气候平均态和气候变率的模拟能力均有明显改进。其中高分辨率大气环流模式可以更好地模拟台风、极端降水事件,高分辨率海洋模式可以更好地模拟海洋中尺度涡旋和西边界流,而高分辨率耦合模式则可以更好重现中尺度海气相互作用过程、热带不稳定波动(TIW)等事件。

高精度NiCr/NiSi薄膜热电偶高温测试系统

针对航空发动机涡轮叶片和燃烧室内壁等高温恶劣环境下对温度测量的迫切需求,提出了一种基于薄膜热电偶的高精度测温方法。采用磁控溅射法在SiC衬底上制备了NiCr/NiSi薄膜热电偶。完成了薄膜热电偶的设计与制备,并设计了一套高精度温度数据采集系统,主控芯片采用STM32,数据采集芯片采用16位高精度芯片ADS1118,实现了对高温恶劣环境下温度数据的实时采集。结果表明:设计制备的NiCr/NiSi薄膜热电偶能够实现-40~1000℃温度区间稳定测温,高精度测温系统与标准温度测量系统相比误差优于±0.4%,为高温恶劣环境下温度测量提供了有效且可靠的解决方法。

基于响应分组的仲裁器PUF偏置控制方法

针对在现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现的仲裁器物理不可克隆函数(PUF)响应唯一性和稳定性较差的问题,提出一种基于响应分组的仲裁器PUF偏置控制方法。在基于可编程延时线(PDL)的仲裁器PUF电路中插入多路选择器(MUX)粗调开关单元和PDL微调开关单元,使路径延时可受调节激励控制。通过实时改变调节激励,控制每个响应分组中有效响应的汉明重量达到50%可提高响应唯一性;通过偏置控制筛选出延时差异较大的响应可提高响应稳定性。在Xilinx XC7Z020 FPGA器件上实现带偏置控制功能的64级仲裁器PUF电路,仅消耗143个查找表(LUT)和425个触发器(DFF)资源。在温度为-20~80℃、供电电压0.9~1.1 V范围内,该仲裁器PUF响应唯一性为49.89%,有效响应稳定性可达到100%。

基于全基因组重测序研究文昌鸡产蛋性能的影响因素

旨在通过研究文昌鸡进化过程的特征,深入理解影响产蛋性能的因素,为文昌鸡优良品种选育提供基础。本研究采集35只健康文昌鸡(35周龄,15公,20母)和30只健康江汉鸡(35周龄,10公,20母)的血液组织各3 mL提取DNA,采用全基因组重测序方法建库测序。首先,对于原始测序数据用trimmomatic软件过滤,获得高质量序列比对到鸡的参考基因组,GATK软件提取变异位点SNPs,设置参数质控去除低质量、假阳性变异位点,进一步采用snpEff对过滤的SNPs进行基因结构和功能注释。然后,比较文昌鸡和江汉鸡的群体结构差异,分别设置评估群体差异参数Fst、ROD、Tajima′s D的阈值,筛选受到选择的区域,并对这些区域的基因进行功能富集。结果表明:1)文昌鸡测序获得1.05 Tb clean data,平均每个样本大约29.97 Gb,测序深度大约28×;江汉鸡测序获得1.10 Tb clean data,每个样本大约36.72 Gb,测序深度大约35×;平均比对率>98%。2)两个群体基因结构注释总数均是内含子>基因间区>上下游调控区>编码区;系统进化树和主成分分析显示文昌鸡和江汉鸡亲缘关系较远;文昌鸡的连锁不平衡程度低于江汉鸡。3)与产蛋性能相关基因的功能富集结果主要包括3种必须氨基酸(缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸)代谢途径、钙离子沉积、金属肽酶抗氧化、肾上腺素和催乳素受体活性等功能,而且这些通路的基因都位于受到强烈选择的区域。综上所述,影响文昌鸡产蛋性能的因素主要包括必须氨基酸代谢、矿物质沉积和抗氧化、性腺激素分泌,这3个因素在进化过程中都受到强烈选择,对产蛋性能发挥重要调控作用。从进化分子遗传学角度研究鸡的产蛋机理,不但能够促进理解文昌鸡产蛋性能的进化特征,而且有助于加速高产蛋鸡品种或品系的培育。

车联网中基于位置语义的差分隐私保护方法

车联网中车辆获取基于位置服务时需要提供真实的位置信息,导致用户的轨迹隐私存在泄漏风险.针对车联网轨迹隐私保护中未考虑位置语义信息及生成的虚假轨迹可用性低问题,提出一种基于位置语义的差分隐私轨迹保护方法.首先,根据语义流行度和信息熵计算出真实位置对隐私预算的敏感程度,并设计实时隐私等级计算算法,同时搭建差分隐私模型实时分配隐私预算.然后划分语义Voronoi地图,对具有相同语义的虚假位置使用K-means算法进行聚类,并使用Hausdorff距离衡量轨迹相似度,以提升轨迹的可用性.在真实数据集上的仿真实验表明,所提方法与其他差分隐私保护方法相比轨迹可用性有明显的提升.

改善低次烟叶品质的生物发酵工艺优化

为改善低次烟叶吸食品质,提升烟叶可用性,优选3种酶系、菌系(蛋白多肽酶系、木质酶系、增香菌系)配制成复合生物发酵制剂,以品质改善程度为评价指标,采用单因素法和均匀设计法优化了烟叶生物发酵工艺。结果表明:(1)最佳发酵工艺条件为,发酵制剂/烟丝质量比4%、物料含水量22%、发酵温度37℃、发酵时间42 h。(2)发酵工艺各因素中,发酵温度对品质改善程度大于物料水分、发酵时间。(3)在最佳发酵条件下,烟叶品质改善程度为1.04,杂气减少、刺激性降低,感官质量大幅提升,发酵后烟叶蛋白质、淀粉、果胶、木质素分别降低9.17%、15.59%、16.67%、7.84%,醛类、酮类、醇类等物质较原样分别增加了23.70%、15.33%、41.03%。通过发酵工艺优化,烟叶化学成分更协调,烟叶可用性提升。

利用长短期记忆网络LSTM对赤道太平洋海表面温度短期预报

海表面温度作为海洋中一个最重要的变量,对全球气候、海洋生态等有很大的影响,因此十分有必要对海表面温度(SST)进行预报。深度学习具备高效的数据处理能力,但目前利用深度学习对整个赤道太平洋的SST短期预报及预报技巧的研究仍较少。本文基于最优插值海表面温度(OISST)的日平均SST数据,利用长短期记忆(LSTM)网络构建了未来10天赤道太平洋(10°S~10°N,120°E~80°W)SST的逐日预报模型。LSTM预报模型利用1982~2010年的观测数据进行训练,2011~2020年的观测数据作为初值进行预报和检验评估。结果表明:赤道太平洋东部地区预报均方根误差(RMSE)大于中、西部,东部预报第1天RMSE为0.6℃左右,而中、西部均小于0.3℃。在不同的年际变化位相,预报RMSE在拉尼娜出现时期最大,正常年份次之,厄尔尼诺时期最小,RMSE在拉尼娜时期比在厄尔尼诺时期可达20%。预报偏差整体表现为东正、西负。相关预报技巧上,中部最好,可预报天数基本为10天以上,赤道冷舌附近可预报天数为4~7天,赤道西边部分地区可预报天数为3天。预报模型在赤道太平洋东部地区各月份预报技巧普遍低于西部地区,相比较而言各区域10、11月份预报技巧最低。总的来说,基于LSTM构建的SST预报模型能很好地捕捉到SST在时序上的演变特征,在不同案例中预报表现良好。同时该预报模型依靠数据驱动,能迅速且较好地预报未来10天以内的日平均SST的短期变化。

非均匀电场对高黏流体中气泡分散特性的影响

电场强化多相流相间分散和传质技术广泛应用于化工生产领域,气泡的尺寸和分散行为以及连续相的物理性质是影响多相流系统中传质效率的重要因素。本研究设计并搭建了荷电液气分散实验平台,对非均匀电场作用下气泡在高黏流体中的分散行为进行可视化研究。捕捉了气泡在生长和分散过程中的形貌特征,研究分析了电场强度和气体流量对气泡分散行为和气泡尺寸的影响。实验结果表明,随着电场强度的增大,当电邦德数(BoE)达到4.5时,空气在甘油中的分散行为由滴状模式转变为串珠模式;而在达到8.7后又转变为混合模式,并最终在电邦德数达到17.8时转变为电晕模式。气泡直径随电场强度的增大显著减小,相比于无电场条件下的气泡尺寸,当电邦德数达到6.4时气泡直径减小了80%。在混合模式下气泡破碎成大量微气泡,微气泡直径在100μm以下,从而有效增加了气液两相接触面积。同时,研究表明气泡分散模式的转变主要取决于电场强度,增大气体流量对气泡分散模式的转变和气泡直径的影响较小。在现有的数据基础上,在0<BoE<16范围内建立了气泡直径与电邦德数相关的预测模型。该研究结果可为电场作用下复杂流体中气泡的生长和分散行为提供参考。

MMOS:支持超卖的多租户数据库内存资源共享方法

多租户数据库为每个租户分配固定的资源配额,而这些资源配额通常未全部得到有效利用,这种静态分配策略导致资源利用率不高。若在不影响租户性能的前提下将未利用的空闲资源共享给其他租户使用,即实现资源超卖,则可以提高资源利用率、提升平台收益。为了支持资源超卖,需要准确预测租户的资源需求,动态地按需为租户分配资源。已有的针对多租户数据库的资源共享方法的研究对象主要是CPU资源,鲜有支持超卖的内存资源共享方法。鉴于此,在联机分析处理场景下,提出了一种支持超卖的多租户数据库内存资源共享方法MMOS(Multi-tenant database Memory resource Overselling and Sharing)。该方法通过准确预测每个租户的内存需求区间,按照区间上限为租户动态调整内存配额,在不影响租户性能的前提下,统一管理空闲内存资源以支持更多租户,实现内存超卖。实验结果表明,MMOS在租户负载动态变化的场景下具有较好效果。在不同资源量的资源池下,支持的租户数可以增加2~2.6倍,资源利用率峰值提升175%~238%。同时,每个租户的业务与性能未受影响。

中新世中低纬度海道变化对大西洋经圈翻转流和气候变化影响的模拟研究

自中中新世以来,特提斯海道和巴拿马海道的开合状态可能直接影响了大西洋经圈翻转流(AMOC)的强度和空间形态演变。但是,当前对这两处关键的中低纬度海道与AMOC之间联系的系统性研究较少。本研究基于中中新世时期的边界条件,利用耦合气候模式开展了中中新世气候模拟试验,以及特提斯海道和巴拿马海道先后关闭的敏感性试验。模拟结果显示,开放的特提斯海道和巴拿马海道分别为热带印度洋和太平洋海水进入北大西洋提供了“捷径”,同时分别向北大西洋输运高盐度海水和低盐度海水,对AMOC强度的变化起着相反的作用。特提斯海道开放增强了AMOC,这抵消了巴拿马海道开放导致的对AMOC的减弱。这两处中低纬度海道的关闭均能引起全球海表温度的南北不对称响应,分界线大致位于巴拿马海道所在纬度。本研究表明,只有特提斯海道和巴拿马海道关闭时,才会形成现代意义上的AMOC空间结构,因此这两处中低纬度海道的关闭时间对研究AMOC演变具有重要意义。

海洋环流模式的并行I/O优化研究

极端气象日益加剧,严重影响人类的生产生活。如何有效应对未来极端环境变化,更关乎国际竞争。因此,发展高精度高分辨率的地球系统模式推动气候变化研究至关重要。随着模式精度和分辨率的不断提高,I/O性能已成为制约模式计算效率和可扩展性的瓶颈。选取典型的海洋环流模式LICOM3作为研究对象,基于天河HPC系统,详细测试和分析了模式的I/O逻辑过程,发现在3K进程规模下I/O可占整体运行时间一半以上,是限制模式计算性能的关键因素。为此,设计并实现了主要输出过程的MPI-IO并行优化方案,显著提升了模式运行效率,基本解决了模式I/O瓶颈。测试结果表明,MPI-IO并行优化方案将输出时间占比从48.58%降到2.44%,将输出带宽提升到6.21 GB/s,约是原程序的14倍。此外,进一步分析了影响并行I/O性能的因素,以期为相关工作提供参考和指导。

固井趾端滑套研制与现场试验

针对水平井桥塞射孔联作分压工艺首段采用连续油管传输射孔,存在施工费用高、作业时间长、特殊井况连续油管无法下入等问题,开展了固井趾端滑套技术研究。趾端滑套与油层套管一起下入固井完井,通过井口憋压开启即可进行首段压裂作业,同时为后续层段桥塞泵送提供液体通道。文章设计了趾端滑套完井压裂工具,抗内压强度132 MPa,开启压力可调,具有开启可靠、便于压裂等优点。室内试验合格后,在新疆油田玛湖地区超长水平井开展现场试验,完井作业过程中趾端滑套承压可靠,顺利完成固井施工;压裂作业过程中趾端滑套成功开启并完成首段压裂施工,解决了连续油管无法下入射孔的问题,同时节约作业时间1 d。结果表明,研制的固井趾端滑套可以满足现场作业需求,为水平井安全效益改造提供了一种有效手段。

冀东迁安地区BIF型铁矿地质特征及成因探讨

冀东迁安地区是我国重要的BIF型铁矿集区之一。随着铁矿床开发利用程度的提高,浅部铁矿资源开发殆尽。近年来,多家地勘单位在迁安地区大中型铁矿床深部及外围进行找矿工作,在深部新发现了厚大矿体,取得了找矿突破。虽然勘查取得一定的成果,但相关的铁矿床分布规律及成矿模式未进行过系统的研究,对迁安地区成矿带缺少整体认识。本文系统分析了迁安地区沉积变质型铁矿的成矿地质条件,总结了赋矿地层特征。进行了迁安地区铁矿褶皱构造五级划分,确定三级倒转向斜构造为主要控矿构造。初步厘定了断裂构造为成矿期后的脆性断裂,多对矿体产生破坏和错断;明确了迁安地区铁矿分布在迁安隆起向南西突出的“C”字形边缘弧形褶皱带中,形态受倒转向斜控制。针对迁安部分矿区发现的第二层铁矿体,进行了深、浅部矿体地质特征对比分析,认为海底热液喷气活动具有周期性,原始沉积时形成了多层铁矿层,并经受成矿期后断裂构造改造,形成北高南低的阶梯状地堑赋矿模式。依据多年的勘探成果结合本次研究工作,建立了迁安地区成矿模式,为下一步找矿工作提供了理论支撑。

冀东高家店金矿床成因:来自金及载金黄铁矿化学成分、流体包裹体和氢氧硫同位素的证据

高家店金矿床位于华北克拉通北缘冀东矿集区中部,为典型的蚀变岩型金矿床,少部分为石英脉型,赋存于高家店岩体的花岗岩和闪长岩内,受断裂构造控制。为了探讨高家店金矿床的成因,文章对其开展了详细的矿床地质特征、金及载金黄铁矿化学成分、流体包裹体和氢氧硫同位素研究。结果表明,高家店金矿床热液成矿期包括4个阶段,其中Ⅱ和Ⅲ阶段为金的主要成矿阶段。黄铁矿是金的主要载体矿物,金矿物为自然金和银金矿,以独立的金矿物的形式赋存于黄铁矿中。主成矿阶段黄铁矿Fe和S含量及Fe/S元素比值揭示金矿床具有岩浆热液型的特征。主成矿阶段流体包裹体类型以富液相的两相H2O溶液包裹体为主,其次为含CO_(2)三相包裹体,属中温、中低盐度流体。不同成矿阶段的流体δ^(18)O_(H_(2)O)值为1.82‰~5.60‰,δD值为-83.3‰~-55.3‰,指示流体主要来自岩浆水,并有少量大气降水混入。主成矿阶段黄铁矿δ^(34)S值为2.40‰~5.61‰,显示地幔硫或岩浆硫特征,揭示成矿物质硫主要来自于深部岩浆。综合研究认为,高家店岩体的多期次岩浆侵入活动为金成矿提供了充足的热源及成矿流体,因而高家店金矿床成因类型为岩浆热液型。

CDC25C表达下调的黑色素瘤细胞线粒体应激反应和线粒体途径凋亡情况观察

目的探讨细胞分裂周期蛋白25C(CDC25C)对黑色素瘤B16细胞线粒体应激反应和线粒体途径凋亡的影响。方法取黑色素瘤B16细胞进行培养,将细胞随机分为转染组、转染对照组、空白对照组。转染组转染CDC25C低表达慢病毒质粒,转染对照组转染慢病毒空质粒,空白对照组正常培养。利用Rhod-2/AM与MitoSOX荧光探针检测细胞线粒体内Ca^(2+)浓度及线粒体活性氧(ROS),RT-qPCR法和Western blotting法分别检测细胞线粒体应激反应相关分子ClpP、LONP1及线粒体途径凋亡相关分子Caspase-9、Caspase-3 mRNA和蛋白表达。结果与转染对照组和空白对照组相比,转染组细胞线粒体Ca^(2+)及ROS含量增加,ClpP、LONP1、Caspase-9、Caspase-3 mRNA及蛋白表达水平升高(P<0.05或<0.01)。结论CDC25C表达下调激活黑色素瘤B16细胞发生线粒体应激反应,并诱导线粒体途径的细胞凋亡。

考虑清淤策略的桩基时变可靠度分析

为发展淤积岸坡-高桩码头相互作用体系结构可靠性分析方法,基于Fick第二定律推导了能考虑氯离子侵蚀效应的二维扩散模型,并采用时间离散法提出了一种综合考虑结构抗力衰减、淤积作用量化和预测,以及桩基受力变形分析的高桩码头桩基时变可靠度数值计算方法。并结合以目标可靠度为导向的清淤策略,编写了淤积岸坡-高桩码头体系时变可靠度外挂求解程序DPRP。在此基础上,开展了多工况计算分析,探讨了高桩码头桩基时变可靠度的演化规律。计算分析结果表明:码头近海侧桩基可靠度更易低于目标可靠度,在实际工程中需重点养护与修复;泥沙淤积作用会降低多数桩基时变可靠度,而对于近海侧及近岸侧且向岸倾斜的斜桩,其时变可靠度则会因泥沙淤积作用而增大。该高桩码头桩基时变可靠度数值求解流程框架及对应外挂子程序DPRP,可为高桩码头-岸坡相互作用体系的相关工程设计与可靠性评价提供参考。

高精度磁法测量在隐伏磁铁矿勘查中的应用——以冀东迁安曹庄子地区为例

冀东迁安地区铁矿成矿带是我国重要的沉积变质型铁矿产地之一,其矿石自然类型主要为磁铁型,随着开采与开发程度的提高,目前迁安地区已发现的大部分铁矿床已面临资源枯竭的局面,因此在区内寻找隐伏铁矿具有迫切需求。通过在冀东迁安曹庄子地区开展地面高精度磁法测量工作,查明其磁异常特征,研究结果表明:研究区磁异常主要由隐伏磁性体引起,经钻探验证,在深部发现了厚大铁矿体,磁异常分布与钻探所见的隐伏铁矿体对应较好,说明高精度磁法测量方法在冀东变质岩地区寻找深部隐伏铁矿体具有良好的找矿效果。研究可为迁安地区的铁矿找矿工作提供参考。