Determination of geological strength index of jointed rock mass based on image processing

The geological strength index(GSI) system,widely used for the design and practice of mining process,is a unique rock mass classification system related to the rock mass strength and deformation parameters based on the generalized Hoek-Brown and Mohr-Coulomb failure criteria.The GSI can be estimated using standard chart and field observations of rock mass blockiness and discontinuity surface conditions.The GSI value gives a numerical representation of the overall geotechnical quality of the rock mass.In this study,we propose a method to determine the GSI quantitatively using photographic images of in situ jointed rock mass with image processing technology,fractal theory and artificial neural network(ANN).We employ the GSI system to characterize the jointed rock mass around the working in a coal mine.The relative error between the proposed value and the given value in the GSI chart is less than 3.6%.

Estimating the properties of weathered bedrock and pile-rock interaction from the geological strength index

The effect of variable rock mass properties on pile-rock interaction poses a great challenge to the design of stabilizing piles and numerical analysis of pile-rock interaction. The paper presents a novel method to estimate the properties of weathered bedrock, which can be applied to routine design of landslide-stabilizing piles for collivial landslides. The Ercengyan landslide located in the Three Gorges Reservoir, China, is the area of interest for this study. A geological investigation and triaxial tests were conducted to estimate the basic parameters, including Geological Strength Index(GSI), uniaxial compressive strength σ_(ci) and Hoek-Brown constant m_i of intact bedrock in the study area. Hoek-Brown criterion was used to estimate mechanical properties of the weathered rock, including elastic modulus E_m, cohesion c, friction angle Φ, and normal ultimate lateral resistance p_(max). A parametric study was performed to evaluate the effect of parameterizations of GSI, σ_(ci) and m_i on the bedrock properties and p-y curves. The estimated rock mass properties were used with PLAXIS 2D software to simulate pile-rock interaction. Effect of GSI on stress at the pile-rock interface and in the rock, pile bending moment, pile shear force, and p-y curve were analysed.

Estimating Unconfined Compressive Strength of Sedimentary Rocks in United Arab Emirates from Point Load Strength Index

In this paper, three rock types including Sandstone, Mudstone, and Crystalline Gypsum were part of a laboratory study conducted to develop a dataset for predicting the unconfined compressive strength of UAE intact sedimentary rock specimens. Four hundred nineteen rock samples from various areas along the coastal region of the UAE were collected and tested for the development of this dataset and evaluation of models. From the statistical analysis of the data, regression equations were established among rock parameters and correlations were expressed and compared by the ones proposed in literature.

Estimate of Uniaxial Compressive Strength of Hydrothermally Altered Soft Rocks Based on Strength Index Tests

The purpose of this study was to clarify the relationships between results of index tests and uniaxial compressive strength (UCS) in hydrothermally altered soft rocks of the Upper Miocene, which are typical of the soft rock found in northeastern Hokkaido, Japan. Index tests were performed using point load testing machine and needle penetrometer with irregular lump specimens under forced-dry, forced-wet, and natural-moist states. The relationships between irregular lump point load strength (IPLS) index and UCS, and needle penetration (NP) index and UCS were “UCS = approximately 19 IPLS index” and “UCS = 0.848 (NP index)0.619”, respectively, in soft rocks with a UCS below 25 MPa. These relationships could be applied to on-site tests of rocks with natural moisture content. The UCS could be calculated from IPLS and NP tests on soft rocks only when UCS was below 25 MPa, using the equations obtained as a result of this study.

基于密度划分的分布式数据容错存储算法研究

为保证数据安全性,缓解数据存储空间,提出基于密度划分的分布式数据容错存储算法。过滤分布式数据高密度数据区域,将具有高度相似的目标划分到不同区域,通过数据来源样本点描述数据的密度分布,设定数据弹性,利用概率以及数据粒度推算出对应的存储梯度和强度指数,并在信息存储中引入数据存储梯度和数据弹性,完成分布式数据容错存储。实验证明,所提算法有较高的容错性,带宽吞吐量平稳,平均路径长度较小,能提高网络数据的安全性。

海陆交互相软土固结抗剪强度指标变化规律研究

以珠三角地区海陆交互相淤泥质软土为研究对象,通过室内直剪试验探究不同固结压力和固结度下抗剪强度及抗剪强度指标的变化规律,提出抗剪强度及对应指标-固结度-固结压力三维Logistic数学模型。研究结果表明,当固结压力P≥200 kPa、固结度U≥40%时,软土黏聚力(c)和内摩擦角(φ)增长较为明显;当U=100%时,各级固结压力作用下的软土抗剪强度(τ)相较于初始状态分别提高了7.89、12.73、13.50、18.20、22.38 kPa;所给出的三维数学模型可直接计算出某一固结压力和固结度下的抗剪强度指标c、φ、τ。研究成果能够更为准确地评价该地区软土地基逐级加载过程中的整体稳定性。

髌股关节痛业余跑者的下肢肌力特征分析

目的:研究髌股关节痛(patellofemoral pain,PFP)业余跑者的下肢肌力特征。方法:招募PFP业余跑者30例(男性20例,女性10例)作为膝痛组,并匹配30例无损伤的业余跑者作为非膝痛组,采集所有受试者的髋关节外展力量、股四头肌力量、腘绳肌力量,并计算腘绳肌/股四头肌比值、双侧肢体力量对称指数等。采用独立样本t检验对不同组别的各项指标进行统计学检测。结果:男性PFP业余跑者的髋关节外展力量及对称指数、股四头肌力量及对称指数显著小于非膝痛组,腘绳肌/股四头肌比值显著大于非膝痛组;女性PFP业余跑者的髋关节外展力量及对称指数显著小于非膝痛组。结论:PFP业余跑者与非膝痛跑者表现出不同的下肢肌力特征,其男性与女性PFP业余跑者下肢力量特点表现并不一致,PFP康复训练中应考虑功能性及性别差异。

不同施氮水平下硅肥对谷子抗倒伏能力、产量和品质的影响

[目的]倒伏严重影响谷子产量和品质。探究不同施氮水平下硅肥提高谷子茎秆强度、产量及品质的作用,为谷子高产高效施肥提供技术方案。[方法]以晋谷21和张杂13为供试谷子品种,在山西太谷进行大田试验。在常规施氮量N_(1)(180 kg/hm^(2))和高施氮量N_(2)(450 kg/hm^(2))下,分别设置不施硅、施用硅酸钠(Si_(1),SiO_(2) 68.85 kg/hm^(2))和硅钙肥(Si_(2),SiO_(2) 67.2 kg/hm^(2)),共6个处理。在谷子成熟期测量其株高、抗倒伏能力相关指标、光合特性、产量和品质相关指标,并观察茎秆横切面显微结构。[结果]N_(1)水平下,施用硅肥降低了谷子基节长度,增加了茎粗、茎秆抗折力和穿刺力,晋谷21和张杂13两品种前五基节的节间长度分别降低了4.1%~30.1%和9.5%~11.5%,茎粗分别增加5.3%~19.4%和13.0%~34.1%;晋谷21抗倒性在N_(1)-Si_(1)处理较强,第一、第二基节抗倒伏指数较N_(1)-Si_0处理分别增加37.4%和35.8%,张杂13在N_(1)-Si_(2)处理时较强,第一、第二基节抗倒伏指数较N_(1)-Si_0处理分别增加136.0%和94.7%。N_(2)水平下,施用硅肥后晋谷21和张杂13前五基节的节间长度分别降低了9.6%~30.3%和10.6%~14.9%,茎粗分别增加了9.56%~23.9%和16.2%~31.0%,茎秆扁平度降低。硅钙肥对谷子茎秆强度影响大于硅酸钠,N_(2)-Si_(2)处理晋谷21的第二基节抗折力、穿刺力和抗倒伏指数比N_(2)-Si_0分别增加97.9%、77.6%和83.3%,张杂13的第一基节抗折力、穿刺力和抗倒伏指数比N_(2)-Si_0分别增加74.0%、66.8%和128%。施硅后谷子茎秆中机械组织增厚,维管束数量增多且排列均匀,向茎秆中心延伸,且在N_(2)水平下,硅钙肥作用效果优于硅酸钠。硅可促进谷子穗码发育,增加穗粗、穗粒数和千粒重,在高氮水平下硅钙肥处理使晋谷21和张杂13的产量分别增加23.8%和24.0%。施用硅肥能够提高谷子脂肪、蛋白质和氨基酸含量,在高氮水平下可以降低谷子直链淀粉/支链淀粉值。[结论]在高氮条件下,施用硅钙肥使谷子前五基节长度降低,茎粗增加,机械强度增加,进而提高抗倒伏能力;施用硅肥还可增加光合速率和蒸腾速率,促进物质积累和运输,增加产量,改善品质。

不同浓度矮壮素、萘乙酸和烯效唑对大葱苗期生长的影响

为探究不同植物生长调节剂对大葱苗期徒长的控制效果,研究了矮壮素、萘乙酸和烯效唑3种植物生长调节剂对大葱苗期生长的影响。结果表明,喷施3种植物生长调节剂均能显著增加大葱幼苗的根系数量、茎粗、壮苗指数和根冠比;矮壮素和烯效唑处理显著降低株高,萘乙酸处理则增加株高;矮壮素和萘乙酸处理的叶绿素含量增加,干质量增加,而喷施不同浓度烯效唑的叶片和假茎干质量在处理后35 d时分别较对照降低7.56%~31.59%和27.95%~47.33%。综合考虑大葱幼苗的形态指标和干物质分配比例,500 mg·L^(-1)烯效唑处理对大葱幼苗控制徒长的效果最好,壮苗指数和根冠比分别较对照提高111.00%和91.30%。

不同性能水平下600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究

基于性能抗震设计思想的600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究,对于推广高强钢筋混凝土柱的应用至关重要。通过17根HTRB630高强钢筋混凝土柱试件和3根HRB400钢筋混凝土柱试件的拟静力试验研究了其抗震性能。与HRB400钢筋混凝土柱相比,HTRB630高强钢筋混凝土柱的滞回曲线的形状没有发生明显改变,试件具有较好的承载能力和延性。将基于Kunnath损伤模型计算的损伤指数与试验中测量的损伤指数范围进行了比较,结果表明,Kunnath损伤模型可以准确计算HTRB630高强钢筋混凝土柱的损伤指标。根据HTRB630高强钢筋混凝土柱的破坏特点,以屈服点、峰值点和极限点作为高强钢筋混凝土柱的性能水平控制点。基于性能抗震设计的思想,将600 MPa级高强钢筋混凝土柱的性能水平划分为5个性能水平,即正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌性能水平。结合参考文献中600 MPa级高强钢筋混凝土柱的试验数据,对65个600 MPa级高强钢筋混凝土柱各特征点的位移角进行了相对频率统计分析,得到了600 MPa级高强钢筋混凝土柱在暂时使用、修复后使用和接近倒塌3个性能水平下具有超过90%安全保证率的位移角限值分别为1/150、1/80和1/60。

钼尾矿粉作为水泥基材料掺合料的适用性研究

为了解决钼尾矿资源化利用的问题,以黑龙江伊春鹿鸣矿业的钼尾矿为原材料制备了磨细钼尾矿粉。通过标准稠度用水量、凝结时间、流动性、强度、活性指数、微观结构及水化产物等性能指标,研究了钼尾矿粉作为掺合料对水泥基材料工作性能、力学强度和微观结构的影响。研究结果表明:钼尾矿粉的掺入使水泥的标准稠度用水量增大了3.2%,初凝时间和终凝时间分别延长了75%和93%;且钼尾矿粉的掺入降低了砂浆流动度,增大了砂浆需水量比,降低了砂浆60 min流动度经时变化;随着钼尾矿粉取代率增加,砂浆的抗折强度、抗压强度、活性指数均逐渐降低,但砂浆7 d、28 d活性指数均大于60%;当钼尾矿粉取代率为30%时,净浆微观结构存在较少孔隙,但内部结构较为致密,且净浆中除钙矾石、氢氧化钙等水化产物,还含有SiO_(2)、长石、云母等钼尾矿粉中矿物。实验结果可为钼尾矿作为水泥基材料掺合料提供基础性实验数据。

鄱阳湖地区级配不良偏细砂砾石料力学特性

基于大型三轴试验数据,研究了级配和相对密度D_(r)对鄱阳湖地区级配不良偏细砂砾石料强度和变形特性的影响。结果表明:随着小于5 mm粒径颗粒质量分数的增加,砂砾石料压实性能降低;随着大于5 mm粒径颗粒质量分数P_(5)和D_(r)的增大,强度指标、初始切线弹性模量与体积模量增大;本文研究范围内,随P_(5)和D_(r)的增大,强度指标c、φ、φ_(0)、Δφ线性增大,且P^(5)和D_(r)对强度指标的作用效应几乎不存在相互影响;随P 5和D_(r)的增大,邓肯E-B模型参数K、K_(b)增大,且P_(5)越高D_(r)对K、K_(b)的影响越显著,D_(r)越大时P_(5)对K、K_(b)的影响越强烈,存在相互影响效应;提出了考虑级配与D_(r)双重影响的强度指标和变形参数经验计算公式,该公式能高精度预测鄱阳湖地区级配不良偏细砂砾石覆盖层料的力学指标。

超高沥青混凝土心墙坝砂板岩堆石料试验研究

开展了超高沥青混凝土心墙坝砂板岩堆石混合料的试验研究。研究结果表明:随板岩含量的提升和孔隙率的增大,应力应变曲线软化特性趋弱硬化特性增强、剪切峰值降低,剪切过程中的体变增大且剪胀现象减弱,相应的线性强度c,φ和非线性强度指标φ_(0),Δφ均降低,邓肯模型参数K与Kb减小;建立了同时可反映孔隙率、板岩含量的强度指标及邓肯模型参数经验公式,能较高精度地预测不同板岩含量、不同孔隙率砂板岩堆石混合料的工程力学特性;板岩含量是影响渗透性能的重要因素,随板岩含量的提升渗透系数降低,工程建设中对于含板岩的堆石料应关注排水设计。

商洛菱铁尾矿高性能混凝土的制备研究

为提升菱铁尾矿活性从而实现大宗化综合利用,采用机械力-热复合活化工艺激发菱铁尾矿活性,研究活化工艺对活性的影响,然后用活化菱铁尾矿制备胶凝材料,研究菱铁尾矿掺量对其性能的影响,最后用菱铁尾矿细骨料、矿山废石粗骨料、活化菱铁尾矿制备高性能混凝土。结果表明,菱铁尾矿700℃煅烧40 min后球磨60 min,活化效果最好,火山灰活性指数(PAI)值为0.77;用活化菱铁尾矿代替矿渣作胶凝材料,当菱铁尾矿掺量为20%时,试块28 d抗压、抗折强度分别为33.16 MPa和4.89 MPa;在菱铁尾矿掺量大于30%,固废利用率大于80%的条件下,所制混凝土的28 d抗压强度高达52.9 MPa。

纤维和细粒含量对秸秆纤维土抗冻融性能的影响

为了增强秸秆纤维土的抗冻融性能,分别将长9 mm的玉米秸秆和芦苇秸秆纤维掺入到淤泥质土中,经历不同冻融循环次数后进行无侧限抗压强度试验和直剪试验,同时开展细粒含量对纤维土强度影响的常规试验和冻融试验,通过电镜扫描深入分析其内部变化。试验结果表明:冻融对土体强度和黏聚力影响显著,对内摩擦角影响较小。随着冻融循环次数增加,土体受到冻胀效应的影响,土颗粒重新排列,土体结构受到破坏,产生裂缝,导致强度和黏聚力降低,经历5次冻融循环后,土体结构达到稳定,强度和黏聚力也趋于稳定。适量的纤维可以明显提高土体抗冻性,冻融后对比两种纤维土的力学性能,玉米秸秆纤维土强度更高,芦苇秸秆纤维土韧性更好。除此之外,细粒含量对土体冻胀敏感性有较大的影响,细粒含量越高,土体冻胀效应越明显,从而导致土体强度的大幅衰减;但在未冻融时,细粒含量的增加反而能提高土体的抗压强度。

Influence of the roots of mixed-planting species on the shear strength of saline loess soil

In order to improve our knowledge of the mechanical effect of the roots of mixed-plantings on soil reinforcement and slope protection,the influence of roots of a mixed-planting with four herb species(Medicago sativa L.,Elymus nutans Griseb.,Puccinellia distanx(L.),and Poa pratensis L.)and one shrub species(Caragana korshinskii Kom.)were investigated on the shear strength characteristics of saline loess soil.The root distribution characteristics were assessed via a survey when the plants grew for one year.The effects of the root biomass density,the root mass ratio(RMR)of the fine roots to the coarse roots,the moisture content,and the salt content on the shear strength index of the rooted soil were analyzed via a triaxial compression test,and the mechanism of these effects was discussed.The results indicate that the biomass density decreased linearly with increasing depth.The RMR initially decreased with depth and then increased,exhibiting in a quadratic relationship.The cohesion of the rooted soil increased linearly as the biomass density increased.The cohesion of the rooted soil initially increased with increasing RMR and salt content,and then it decreased.The turning point of the cohesion occurred when the RMR was 0.6 and the salt content was 1.18%.The internal friction angle of the rooted soil initially increased with biomass density and then decreased,and the turning point of the internal friction angle occurred when the biomass density was 0.015 g/cm3.The relationships between the internal friction angle of the rooted soil and the RMR and salt content were exponential incremental and linear subtractive relationship,respectively.Both the cohesion and the internal friction angle of the rooted soil linearly decreased with increasing moisture content.

干燥温度对磨煤机出力的影响

煤的可磨性指数表征的是破碎煤的难易程度,影响到制粉系统能耗。通过一组干燥试验,研究了干燥强度对大同烟煤和元宝山褐煤的哈氏可磨性指数的影响规律,归集出干燥强度对哈氏可磨性指数影响趋势线。干燥对可磨性指数的影响不仅体现在水分的变化,干燥过程中会使煤的结构变化,也影响着可磨性指数。研究结果可以指导火电厂磨煤机运行中,各干燥介质风量组成及一次风温度等参数的调整。通过煤的干燥强度的调整,可以有效降低制粉系统的能耗。

餐厨堆肥配制基质中添加不同芽孢杆菌对黄瓜育苗效果的影响

为探索不同芽孢杆菌添加至餐厨堆肥配制的基质中对黄瓜育苗效果的影响,试验采用室内穴盘育苗方式,设置该基质中浇灌清水(CK)和枯草芽孢杆菌(T1)、解淀粉芽孢杆菌(T2)和贝莱斯芽孢杆菌(T3)发酵液共4个处理,研究其对黄瓜幼苗生长、育苗后基质的化学性质和镰刀菌属微生物含量的影响。结果表明,三种芽孢杆菌均有较好的促生效果,其中,枯草芽孢杆菌和贝莱斯芽孢杆菌处理在幼苗叶绿素含量、叶面积、地上部鲜重和地上部干重这4项指标上表现最佳,但三种芽孢杆菌对地下部性状尤其是根长并未表现出明显的促进效果。壮苗指数和隶属函数法的综合评价显示,枯草芽孢杆菌和贝莱斯芽孢杆菌处理的壮苗指数相对较高,贝莱斯芽孢杆菌处理的平均隶属度最大,说明贝莱斯芽孢杆菌对黄瓜幼苗的促生效果最佳。三种芽孢杆菌对基质pH值并未产生较大影响,但明显提升基质的EC值,同时没有引起基质中Na^(+)和Cl^(-)含量出现明显下降。在育苗后基质养分含量方面,三种芽孢杆菌处理相对于CK显著增加其碱解氮和速效钾含量;有效磷含量方面,贝莱斯芽孢杆菌处理显著低于其余处理;解淀粉芽孢杆菌处理的有机质含量显著低于其余处理。添加三种芽孢杆菌的餐厨堆肥配制基质栽植黄瓜幼苗具有明显的防病效果,基质中的镰刀菌属微生物含量显著降低,其中贝莱斯芽孢杆菌呈现的效果最佳。建议在本研究结果基础上进一步开展研究以解决餐厨堆肥中盐分离子在基质或土壤中残留的问题。

大豆脲酶诱导碳酸钙固化黄河泥沙水稳定性试验研究

随着国家“交通强国”战略的提出,沿黄工程建设发展迅速,填筑用土需求剧增。黄河泥沙作为填筑材料的可行性已被证实,但其在多雨地区的服役性能需要改善,探索一种生态、高效的泥沙加固方法提高其水稳定性十分关键。本文基于酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术固化黄河泥沙的方法,分别开展了常规浸水条件和干湿循环条件下固化黄河泥沙的水稳定性试验,研究了浸水后试样的质量损失及强度折损情况,分析了干湿循环对固化后黄河泥沙试样强度软化系数的影响规律。结果表明:采用EICP技术固化的黄河泥沙试样浸水崩解过程相比原状试样更加缓慢;胶结液浓度1.5 mol/L的黄河泥沙试样长期(56 d)浸水后,几乎保持完整,质量损失率仅为6.36%,强度折损率仅为6.21%;10次干湿循环后,不同胶结液浓度处理后的黄河泥沙试样均出现了不同程度的颗粒松散和脱落现象,胶结液浓度1.5 mol/L、灌浆10次的黄河泥沙试样的抗压强度损失仅为9.96%,抗干湿循环能力最强。利用EICP技术可以有效的固化黄河泥沙并提升其水稳定性,这对推进黄河泥沙的资源化利用进程十分重要。

自密实全再生混凝土单轴受压性能及强度指标换算关系研究

为深入了解自密实全再生混凝土单轴受压力学性能,以水胶比(0.36、0.40、0.45)与粉煤灰掺量(20%、30%、40%、50%、70%)为变化参数,设计并制作11组(共99个)自密实全再生混凝土试件对其立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量进行试验研究,观察试件受压破坏过程及破坏形态,获取各力学性能指标的变化趋势,基于试验结果及现有文献成果,建立强度指标换算关系,并提出自密实全再生混凝土的本构方程。研究表明:自密实全再生混凝土受压破坏过程及破坏形态与普通混凝土相似,总体上自密实全再生混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度及弹性模量随水胶比、粉煤灰掺量的增加而降低,所提计算式可较好预测自密实全再生混凝土的单轴受压性能指标及本构关系。