深部围岩相变理论与分区破裂化现场实测对比

高地应力作用下的深部围岩巷道分区破裂化现象,一直是岩土工程领域研究的热点和难点,其产生和发展对深部工程安全造成了很大影响。当材料发生屈服破坏时,能量出现一定耗散,随着耗散的进行,材料结构也产生相应变化形成新的组织结构,该过程类似于协同学上的自组织过程,此时传统弹塑性力学已经不太能发挥作用,需要借助物理学理论;深部巷道围岩在高地应力作用下,当变形超过弹性极限时,也会出现类似于耗散结构现象,围岩结构需要经历自组织过程形成新的耗散结构,此过程和物理学中的渐进相变现象类似;实际上,深部巷道围岩的变形破坏过程是一个固体向流体转换的二级相变过程,即它具有渐进相变特征。首先对现场尺度、实验室尺度以及模拟试验中出现的各种分区破裂化现象进行了比较分析;随后,基于相变理论模型,通过Poincare解析的参数摄动方法对非线性高阶控制方程进行了近似解析,各参数在近似解中的敏感性也得到了分析;最后,将理论模型计算结果和金属矿山金川矿700 m深的水平巷道中监测到的分区破裂化现场实测数据进行对比验证,结果表明理论半解析解的计算结果与实际测量数据高度符合,验证了针对分区破裂化的相变理论模型和计算方法的正确性。

基于GRNN算法的铜阳极炉精炼还原终点预报模型

针对阳极炉炼铜还原期终点判断依赖人工判断的局限,利用机器学习技术实现智能判断。通过图像去模糊处理优化图像特征,对图像进行灰度差分矩阵运算,将矩阵中提取出的特征值作为神经网络的输入,构建了一种新的铜阳极炉精炼还原期终点判断模型。试验结果显示,在真实生产环境下,采用GRNN算法对还原终点进行预测,有助于消除铜阳极炉精炼过程中不同指标之间的相关性,减少了数据冗余和系统误差,使预测精度提高至96.54%。相较于传统方法,这种新的判断模型有效提高了阳极炉炼铜还原期终点判断的准确性。

煤矿采空区破损煤岩层的渗透性研究

利用矿井资源修建地下储库有助于实现“碳达峰,碳中和”战略目标,保障国家能源安全。掌握矿井储存空间内煤岩层渗透特性,是确定地下储库储存容量,保障储能系统稳定性和安全性的前提。本文以灵新煤矿矿井浓盐水地下储库工程为背景,开展现场原位压水试验,对采掘完成的矿区煤岩层渗透特性进行研究,探明了矿区遗留煤柱、采区顶、低板的渗透特性和透水能力。试验结果表明各煤层遗留煤柱的稳定流量值为1.0~6.12 L/min,15和16煤顶板稳定流量为1.76~8.82 L/min,16煤的底板稳定渗流量为1.971~8.82 L/min。在此基础上,计算了各层煤柱透水率为0.046~0.261 Lu,顶板透水率为0.07~0.162 Lu,底板透水率为0.042,其中16煤煤柱透水率最大,为0.261 Lu。煤岩层透水性较差,有利于修建地下储库工程。

考虑城市地质环境影响的深圳市地下空间开发适宜性评价

为了深入分析深圳市城市地下空间开发的适宜性,本文在系统归纳深圳市地质环境、地表环境、经济发展及地质灾害等特征的基础上,研究了地下空间开发利用适宜性与各因素之间的关系,建立了浅层地下空间开发利用适宜性评价体系,并采用指数标度、层次分析法确定了指标权重,运用综合指数法对深圳市浅层地下空间开发利用适宜性进行了评价。研究结果表明,深圳市浅层地下空间开发利用适宜性评价指标可划分为6大类14个指标,其中工程地质条件、水文地质条件、地质灾害条件和区域发展条件对适宜性的评价结果的影响较大,而地形地貌条件和地质构造条件的影响相对较小。适宜性评价结果共分为适宜、次适宜、一般和较差4种等级,其中适宜与次适宜集中在福田区、南山区和宝安区,且适宜与次适宜的区域总面积占全市约80%,说明深圳市地下空间开发整体适宜性较好。该评价结果可为深圳市城市地下空间发展规划提供理论依据,且评价体系可应用于与深圳市地质条件相似城市的浅层地下空间开发适应性分析中。

电催化氧化醇类用非晶态镍基催化剂的研究进展

对10年来非晶态镍基合金在电催化氧化醇类的研究进行了综述,指出各自的优势与不足。

哮喘大鼠肺组织Bid和骨膜蛋白检测的意义

目的通过检测哮喘肺组织Bid和骨膜蛋白的表达水平,探讨Bid和骨膜蛋白参与哮喘炎症的机制。方法复制哮喘大鼠模型并取肺组织,采用免疫组化法和实时定量PCR法检测肺组织骨膜蛋白、BidmRNA与Bid蛋白的表达。结果哮喘组骨膜蛋白、BidmRNA和Bid蛋白的表达水平高于对照组(均P<0.05)。肺组织BidmRNA与Bid蛋白间、Bid蛋白与骨膜蛋白间均呈正相关(r=0.61、0.60,均P<0.05)。结论哮喘肺组织中骨膜蛋白和Bid可能具有促进哮喘气道炎症的作用。

肺炎支原体肺炎患儿血清citron和polo样激酶表达水平及意义

肺炎支原体感染致病机制十分复杂,至今未完全阐明[1]。目前认为,炎症因子及炎性细胞介导的炎症反应在肺炎支原体感染的炎症过程中起了重要作用[2-3]。丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族与多种疾病的炎症有关,其活化后可产生大量促炎细胞因子,参与机体的炎症反应[4]。Citron和polo样激酶均属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员,与癌症、脑发育有关[5]。

基于蒙特卡洛法的三峡库区泄滩边坡稳定性风险评估

岩体的非均质性使得传统确定性分析方法在复杂岩层的边坡的风险评估中存在较大的偶然性和不确定性。针对岩性复杂的三峡库区泄滩边坡,利用蒙特卡洛方法,采用不同岩体参数的随机分布,自动搜索滑动面,计算其失效概率。结合边坡的渗流场,综合评价泄滩边坡稳定性并对其进行支护。结果表明:岩土体参数近似服从韦伯分布;渗流场的分布决定了边坡的破坏机制;泄滩边坡素填土的强度参数对边坡失效概率的影响较为显著;泄滩失效概率为12%,最小安全系数为0. 758。针对素填土进行喷锚支护,安全系数提高到1. 395,失效概率降为0,支护方式有效。结合渗流场分布,利用不确定性分析方法可以更全面的描述工程边坡稳定性,将边坡失效概率与破坏机理结合,快速为工程提供可靠的描述及风险评估,并为边坡破坏的预测及采取支护方式提供了依据。

基于耦合FDM-DEM方法的TBM滚刀最优化研究

为确定TBM盘型滚刀的最优布置,结合有限差分法(FDM)和离散元法(DEM)的优点,采用FDM-DEM耦合的数值模拟方法,对不同刀间距和贯入度条件下TBM双滚刀破岩过程进行三维动态仿真模拟,分析研究了不同滚刀配置对岩石破碎效果的影响。为了验证所提出方法的可行性和准确性,利用线性切割机(LCM)对科罗拉多红色花岗岩进行了切割试验,通过对比分析线性切割试验数据,验证了所提出方法的可行性。数值模拟结果表明:对于科罗拉多红色花岗,滚刀法向力和切向力会随着刀间距和贯入度比值的增加先减少后增大,当刀间距和贯入度的比值为20左右,滚刀法向力和切向力最小。线性切割试验和数值模拟结果均表明,当间距和贯入度的比值在17~20左右,岩石切割的比能量最低,此时TBM切割效率最高。文章提出方法的方法可以为TBM滚刀刀头配置提供重要依据。

超临界CO2-水-煤相互作用后冲击载荷下煤的动态响应

为研究CO2注入关闭/废弃矿井中煤的力学行为,利用?50 mm分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,对自然状态、饱水状态和超临界CO2-水-煤作用后煤样分别进行动态压缩试验,分析3种状态煤样试件在冲击载荷作用下的破坏形态、能量特征以及动态力学参数。试验结果表明:①随应变率增高,相对于自然和饱水状态煤样,超临界CO2-水-煤相互作用后煤样的破碎块度数量更多,碎块粒径更小;②随入射能增大,3种状态煤样的能量反射率、透射率及耗散率的线性变化趋势不同,超临界CO2-水-煤相互作用后煤样的能量反射率显著增高,能量耗散率显著降低;③超临界CO2-水-煤作用后煤岩材料性质发生弱化,在冲击载荷下通过微裂隙萌发扩展来提高耗散能密度,其动态抗压强度和动态弹性模量与耗散能密度间关系介于自然和饱水状态煤样之间。本次试验证实CO2-水-煤作用过程中发生的矿物化学反应、吸附膨胀诱导微观结构改变、裂隙表面能降低等因素能够明显影响煤样的动态响应特征。尽管本文的试验不能完全反映关闭/废弃封存CO2的真实情况,但为后续CO2-水-煤相互作用下煤样动态响应特征研究提供了借鉴。

含水砂层的剪切流变力学特性试验分析

通过十字板剪切流变仪试验,得到了剪切阻力、含水量、孔隙水压力与应变速率的变化曲线。试验表明,含水砂层的流变曲线呈现稳态流变阶段和加速流变阶段。稳态流变阶段又可分为弹性变形、初始流变和非加速流变过程。初始流变过程含水量和孔隙水压力上升,后保持稳定;经过较长时间的流变后,进入非加速流变阶段,剪切阻力呈现波动下降趋势;达到屈服抗剪强度时,进入加速流变阶段,应变速率迅速增大。通过对加速流变过程曲线进行拟合,得出加载剪应力、屈服抗剪强度和应变速率的关系。分析表明,干燥细砂的抗剪强度主要来自颗粒间的摩擦力,当含水量增加时,颗粒被水分子包围,削弱了颗粒间的作用力,其流变特性就发生了明显的变化;反映这一变化过程的主要参数是屈服抗剪强度,其与加载剪应力和含水量有关。

碳酸盐岩破裂过程中管道—裂隙水非线性流动特性试验研究

本文聚焦碳酸盐岩微观渗流特性与破裂机制的研究,开展了岩石破裂过程中管道-裂隙水流动可视化试验,基于岩石块体尺度试验结果定量分析管道流体向裂隙流体过渡的流态演化过程,研究多级荷载对管道-裂隙水流动特性的影响。试验结果表明:碳酸盐岩流态稳定性与破裂状态相关,管壁破坏初期管道流主要以层流为主,局部管壁劈裂造成管道流体时域性流态交替,管道流体向裂隙流体转变的前兆特征主要表现为过渡流态临界转换点。碳酸盐岩破裂过程中管道流体向裂隙流体过渡过程具有分数演化特征,分数指数能够定量刻画管流和裂隙流的临界过渡过程。

基于改进Yolo v5的织物缺陷检测方法

针对纺织品表面缺陷检测算法速度低、泛化性能差及鲁棒性弱等问题,课题组提出了一种基于改进Yolo v5的织物表面缺陷检测方法。在Yolo v5骨干网络的基础上增加了卷积注意力模块,增强目标检测网络对特征图中重要信息提取并弱化无关特征;针对网络特征融合阶段特征尺度不一致造成的冲突问题,引入自适应空间特征融合的方法;在训练过程中使用迁移学习加快训练速度。实验结果表明:与未改进的Yolo v5算法相比,所提出的检测框架能够有效提高网络精度达98.8%,检测速度达83帧/s。该检测方法能满足实际工业要求。

废旧电视电路板的热解研究

研究了脱锡后废旧电视印刷电路板的热解,探索了温度(400、500、600和700℃)对热解产物产率以及产物成分的影响,并采用SEM、XRD、GC、GC/MS等检测手段对热解产物进行了分析表征。结果表明,随着温度上升,从总体趋势来看,气体产率随着温度的上升而增加,700℃时达到最大值13.82%,液体产率在600℃达到最大值,为16.44%,固体产率随温度上升而减少,最后趋于稳定。Cu和Ag等金属在固体产物中得到富集,随热解温度升高而波动,600℃时Cu含量达23.4595%,可为铜冶炼的原料;H_(2)是气体产物中的主要成分,热解终温为600℃时,H2含量最大,达到56.5%,热解气体产物热值约为21 MJ/Nm^(3),是优良的富氢燃气;液体主要产物是苯酚以及取代酚,有较高的产品热值。热解是一种废旧电视印刷电路板有效回收方式,实现较大的经济价值。

H_(x)PO_(4)^((3-x)-)印迹聚吡咯膜材料的制备及其电控离子交换性能

采用恒电位电化学聚合法在镀金石英晶片上制备聚吡咯(PPy)印迹膜材料,通过SEM、FT-IR和XPS对膜材料的形貌、结构和组成进行表征。结果显示,材料表面微观形貌为菜花状,膜材料内含有H_(2)PO^(-)_(4),具有H_(2)PO^(-)_(4)印迹PPy膜材料的特征。使用电化学法考察其对H_(x)PO_(4)^((3-x)-)的交换性能,结果表明,离子交换容量随pH值的增大先减小后增大,呈"V"形,随NaH_(2)PO_(4)浓度的增大而单调增大,最高可达150 mg/g.

热解条件对废旧电路板微波热解特性影响

使用微波箱式炉对废旧印刷电视电路板进行微波热解,研究微波热解温度、氮气流速对气、液、固三相热解产物的影响。结果表明,热解温度和氮气流速对微波热解气、液、固相产率影响较大,当温度为400~700℃时,热解液体产率随温度的升高而增加,之后趋于平缓;热解气体产率随温度的升高呈先增加后减小的趋势;热解渣产率随着温度的升高而减小。热解液体产率与氮气流速成正比,热解固体、气体则相反。热解温度和氮气流速对微波热解气体产物成分影响不大,当热解温度为400~700℃时,热解液体的主要成分有C_(6)H_(6)O、C_(7)H_(8)O、C_(9)H_(12)O,当氮气流速为0.3 L/min时,其总量最大,为83.88%。随着温度的升高,固体产物中Br含量逐渐降低,Cu含量逐渐升高,Sn、Ag变化不大。当氮气流速为0.1~0.3 L/min时,固体产物中的Cu、Sn含量略有增加,Ag含量先增加后降低,Br含量由6.343 9%降至4.021 4%。

利用多项式混沌展开的结构可靠性分析

实际工程设计优化、设计空间搜索、灵敏度分析、可靠性分析等问题,若单次模拟比较费时,直接用原模型进行数千、甚至数百万次模拟是不可能完成的任务。多项式混沌展开方法是解决这类问题的有效方法,其方法表达和程序实现是应用中关注的重点问题。该文介绍了多项式混沌展开方法的数学理论,并将之用于结构可靠性分析。首先,将结构可靠性分析的功能响应函数以多项式混沌展开表示,其中统一采用Hermite多项式。给出Hermite多项式的一种适合计算机程序生成的通项形式,实现多项式混沌展开的计算程序的通用化,以及多项式次数的自适应选择。其次,利用具有显式功能函数的结构可靠性分析算例,考察所构建的代理模型的正确性和适用性。结果表明,多项式混沌展开的次数越高,模型的精度就越高,具有良好的收敛性,同时表明仅就考察代理模型而言,利用显式功能函数是最简便的方式。

基于X射线断层扫描预测岩石单轴抗压强度

岩石单轴抗压强度是地下工程岩体开挖及稳定性分析的重要物理参数,准确快速确定岩石强度对指导工程岩体高效开挖具有现实性和必要性。考虑如何采用X射线断层扫描技术获得岩石单轴抗压强度,开展5组泥岩样的CT断层扫描,识别和提取CT序列图像中岩石不同密度物质的体数据特征,建立特征区域CT累加值和峰值强度的量化关系,提出基于X射线CT图像预测岩石单轴抗压强度的数学方法。研究表明:泥岩基质成分的CT累加值范围为1760~2560 HU,强度占比为0.94~0.96;岩石基质成分的CT累加值与峰值应力(σc)呈二阶函数关系;CT图像预测岩石强度的核心关键在于提取序列图像中特征区域的CT累加值,可进一步反演计算得出相应的峰值应力;成分单一、均质性和完整性较好的岩石试件,CT图像预测强度可获得相对较为精确的结果。

岩石破裂过程中裂隙流体X射线造影试验及应用

裂隙流体是水岩系统工程灾变的主要影响因素,直观可视化岩石破坏与裂隙流体的相互作用过程,是揭示不同工程背景条件下水岩互馈灾变机理的关键。该文提出了岩石破裂过程中裂隙流体X射线造影方法,开展了岩溶滑坡、红层边坡失稳及煤矿采空区涌水灾害背景下的岩石材料尺度试验。试验研究结果表明:岩溶管道-裂隙流过渡过程中流态经历了从层流到过渡流或紊流的演化过程,多级应力荷载作用下碳酸盐岩管道流体至裂隙流体的变化过程具有分形演化特征。水动力循环和多级应力荷载作用下红层泥岩损伤因子呈非线性增长,采取控制或降低渗流扩散系数的加固措施可有效治理或调控红层边坡灾害。煤岩破裂过程中裂隙水均方根流量具有分数指数演化规律,裂隙水演化经历了超-扩散流动向亚-扩散流动的变化过程,得出开采扰动作用下煤岩裂隙水的非线性流动和异常扩散现象是诱发采空区突涌水灾害的本质原因。

基于深度学习的铜转炉终点多任务动态预测模型及应用

转炉终点判断的命中率直接关系到铜的质量和熔炼效率.针对铜转炉造渣、造铜终点判断智能化程度和命中率低的问题,当前工作提出了一套集转炉工作条件、熔炼参数数据采集和造铜、造渣终点智能预报动态模型.基于深度学习算法,作者提出了时间终点、铜熔池火焰数字化特征、SO_(2)浓度和烟气温度耦合的多任务模型,通过对100炉转炉熔炼历史数据进行训练,结果表明该模型造渣期平均预测误差为2.31%;造铜期平均预测误差为1.97%,终点预测命中率达到97.33%.相对于时间终点法和火焰模型命中率分别提高了18.55%和6.38%,显著提高了预报命中率.本研究在铜转炉终点判断智能化进程中具有积极的指导意义.