煤层采动巨厚松散层全断面监测及内部变形特征

开采沉陷是煤炭资源井工开发利用所面临的主要环境地质问题,尤其对于我国东部高潜水位矿区而言,巨厚松散层的移动变形控制与采动减损评价备受关注。为了研究巨厚松散层内部移动机制,明确其对地表移动变形影响,以淮南新集矿区某井田为研究区,通过采用分布式光纤与并行电法联合测试技术,构建超过600 m深度全断面钻孔监测系统,探究巨厚松散层变形特征和内部移动规律。全断面监测系统能够获取煤层采动区域巨厚松散层内部应变、位移信息及监测钻孔周围电阻率变化情况,量化地层监测断面松散层内部移动变形时空关系和渗流场变化数据,分析松散层内地层变形特征与发育形态。研究结果表明:多参量联合测试技术的应用,显著提高了对巨厚松散层移动变形的监测效率和变形定位的准确性,获得了工作面回采位置与松散层内部变形时空演变关系。并根据松散层变形特征,将采动影响过程划分为超前影响期、弱采动影响期、强采动影响期、采后沉稳期4个阶段,揭示了超前影响变形表现“台阶状”形态与采动影响期的“反向3字型”移动特征,同时分析了“反向3字型”移动模式的构成条件、影响因素。基于全断面监测数据,提出巨厚松散层变形多场可测信息量化评价方法,阐明了巨厚松散层在煤层开采过程中存在分层应力积累与释放的规律。研究内容为巨厚松散层内部移动变形的精细化监测分析提供重要的技术支持。全断面监测技术的应用,也可为采动损害过程监测与评价、矿山生态源头减损与减沉、沉陷区土地规划与复垦以及松散层内注浆改造等提供参考。

杉木层状压缩的形成及其密度分布特征

实木层状压缩技术是以实体木材的定向定位压缩为目标,以最小的材积损耗,最大限度地提高木材力学性能的一种新型木材压缩方法。通过水热分布调控以及外力加载的协同作用,在调控压缩层的形成位置、厚度和多层压缩的基础上,分析压缩木材密度分布特征,研究层状压缩技术对于人工林杉木(Cunninghamia lanceolata)的适用性及其层状压缩形成的特点。结果表明:预热时间控制在0.5~30 min之间时,获得压缩层位置不同的层状压缩杉木。随着预热时间的增加,压缩层由表层逐渐向中心(厚度方向)移动,压缩层密度达到0.583 g/cm^(3)及以上;通过调控压缩量,获得压缩层厚度为3.00~8.07 mm的4种厚度的表层压缩杉木,压缩层密度提高率比木材整体密度提高率平均高28.7%;将表层压缩和中心层压缩工艺并用,实现形成3个压缩层的多层压缩。扫描电镜观察结果表明,无论压缩层形成于表层还是中心层,压缩层与未压缩层界线出现在早材区域或早晚材交界处,压缩层的早材细胞发生细胞壁屈曲变形,至细胞腔几乎完全消失,而晚材细胞壁及细胞腔仅发生微变形或不变形。依据压缩前后木材密度分布曲线及特征值计算结果,杉木压缩层部位的早材密度提高率最大值可以达到210.6%。

烧结矿预冷却技术及装备研究

为了对烧结矿的高品质余热进行充分回收利用,提升环冷机布料的均匀性和热量分布的合理性,进一步提高烧结矿显热回收效率,本文使用可实现烧结矿冷却和高品质余热回收的预冷却装置取代现有烧冷系统中的给料溜槽,并引入可提高换热效率和余热品位的气固逆流换热方式,形成烧结矿预冷却技术。同时,对预冷却装置进行结构设计,基于Fluent和EDEM仿真平台,对比分析两种不同结构方案装置内部的气流分布、料层阻力以及物料流动情况,并对装置的换热效果进行验证,从而获得最佳的预冷却装置结构方案和运行参数。烧结矿预冷却技术及装备在湘潭钢铁集团有限公司360 m^(2)烧结机1.5 a的实际运行经验表明,该技术可改善环冷机布料的平整度,将余热锅炉蒸汽产量由34 t/h提升至40 t/h左右,显著提高了烧结矿显热的回收效率。

Fe/W扩散焊界面原子扩散行为分子动力学模拟

为研究扩散焊工艺参数对Fe/W界面原子扩散行为的影响,建立了Fe(100)/W(100)界面结构模型。采用分子动力学(MD)方法模拟了1123~1323 K下Fe/W界面处原子扩散,观察具体扩散情况并计算扩散系数。结果表明:Fe/W界面呈现明显的非对称扩散现象,主要为W原子向Fe原子中扩散,且模拟时间越长该现象越明显。径向分布函数(RDF)说明Fe侧原子整体排列有序度高于W侧。根据原子均方位移(MSD)曲线拟合得出原子扩散系数和扩散激活能,在1123~1323 K温度下,Fe、W原子在Fe/W界面的扩散激活能分别为1.326 eV和0.84156 eV,W原子在Fe晶格中扩散势能低于Fe原子在W晶格中扩散势能,更容易突破能垒发生扩散。扩散温度和压力升高可有效提升界面扩散层厚度。一定程度上提高界面粗糙度有利于界面扩散层厚度增长,但粗糙度过大也会影响界面焊合。扩散系数基础数据可为实际工业生产中低活化钢与面向第一壁材料钨的扩散连接界面组织调控提供理论依据。

基于FASnI_(3)的钙钛矿太阳电池仿真研究

为提高电池的效率、减少环境污染,提出一种结构为FTO/Zn(O_(0.3),S_(0.7))/FASnI_(3)/NiO/Au的无铅钙钛矿太阳电池。该电池以FASnI_(3)为光活性层,Zn(O_(0.3),S_(0.7))和NiO分别为电子传输层和空穴传输层,FTO和Au为接触电极。在太阳电池电容模拟器(SCAPS)中构建模型并设置材料参数,通过控制变量法进行参数优化。结果表明,当FASnI_(3)厚度为500 nm时,器件对光子的吸收较充分,输出最高的功率转换效率(PCE);随着FASnI_(3)缺陷态密度的升高,器件内部载流子复合中心增多,提高了载流子复合率,控制FASnI_(3)缺陷态密度不超过10^(14) cm^(-3)可确保电池输出性能较佳;当Zn(O_(0.3),S_(0.7))的厚度和电子亲和势优化为30 nm和3.5 eV时,载流子运输更为有效,电池输出最高的PCE;增大Zn(O_(0.3),S_(0.7))与FASnI_(3)界面缺陷态密度,导致光生载流子在界面更容易被捕获,控制Zn(O_(0.3),S_(0.7))与FASnI_(3)界面缺陷态密度不超过10^(13) cm^(-3)有利于提高电池性能。

基于胡麻油工作液电火花成形加工可行性研究

传统的电火花工作液煤油或碳氢矿物油等,存在加工效率低、表面质量差且环境污染和资源消耗等问题。而绿色可持续制造也是当今发展的主要趋势。因此文章提出利用植物油胡麻油为工作液在电火花成形加工中的实验研究,旨在实现绿色可持续电火花加工。研究响应参数电流、脉冲宽度和间隙电压对材料去除率,表面粗糙度值,表面质量的影响规律。实验结果表明,胡麻油在电火花加工过程中表现出显著的性能优势。胡麻油为工作液时,材料去除率显著提高,可获得更好的加工表面,表面裂纹明显减少,重铸层厚度更薄。说明胡麻油具有代替传统工作液的潜质,有望进一步促进绿色电火花加工技术的发展和应用。

基于斜三角形摆弧的中厚板多层单道焊接路径规划

针对中厚板结构件焊接较为复杂的问题,研究应用于中厚板焊缝的摆弧路径,提出一种基于空间直线斜三角形摆弧的轨迹算法,实现中厚板焊缝的焊接。首先,研究空间直线斜三角形摆弧轨迹算法来计算摆弧路径各插补点位置信息。然后,由插补点位置信息结合焊缝特征进行焊枪位置规划、焊道速度规划。其次,将所得到的各焊接路径算法生成的插补点输入至MATLAB进行仿真验证。最后,搭建实验平台,进行摆弧生成实验、焊接实验。实验结果表明:该算法是可行的,可以应用于实际焊接工程中。

达州一次持续性雾霾过程特征及成因分析

利用达州污染物浓度资料,结合常规气象观测资料和ERA5再分析资料,分析2023年1月达州一次持续雾霾的特征和成因。结果表明:(1)前期高空纬向环流、低层弱暖平流和地面均压场的配置为雾霾天气的形成和维持提供了有利的环流背景;后期南支槽活跃,水汽条件转好,出现弱降水,有利大雾或浓雾维持及污染物累积,霾减弱消失。(2)边界层逆温是本次雾霾过程的重要特征,雾霾的形成和维持与逆温强度(尤其是双层强逆温)呈正相关;湿层厚度大有利于大雾或浓雾维持及污染物颗粒吸湿增长,但不利于霾维持。(3)弱风条件、低层弱的负涡度(或0涡度)和边界层微弱的湍流运动均有利于雾霾的形成和维持。

基于土壤有机碳含量的黑土层厚度预测及影响因素分析

黑土层厚度是黑土的一项基本属性,是衡量土壤肥力和侵蚀程度的重要指标,其空间预测的研究对支撑我国黑土地保护工程、保障粮食安全具有重要意义。本文参考土壤系统分类中黑土层的诊断特征,将有机碳含量高于成土母质6×10~(-3)作为黑土层的判定标准,并利用有机碳在土壤垂向剖面上的指数分布规律,推算出黑土层厚度的计算公式。基于多目标区域地球化学调查获取的62 896个表层土壤和15 687个深层土壤的有机碳测试数据,对松辽平原黑土层厚度进行了详尽的空间预测分析,并探讨了黑土层厚度与土壤类型和气候因子之间的关系。结果显示,松辽平原黑土层厚度在0~165 cm之间,中位数为23.33 cm。黑土层空间分布呈现出显著的非均质性,整体呈西南薄、东北厚的分布特点。沼泽土和泥炭土的黑土层平均厚度最大,在60~80 cm之间,其次为黑土,平均厚度为56 cm,白浆土和草甸土的黑土层平均厚度在40~50 cm之间。黑土层厚度的空间分布与气候条件关系紧密,主要表现为与温度呈显著的负相关,与降雨量呈正相关。同时,研究发现年均温0℃是影响黑土厚度的一个重要温度阈值,当年均温高于0℃时,黑土层平均厚度在80 cm以上,并且不再随温度发生变化。随着气候变暖,年均温0℃等温线的南移可能对黑土层厚度产生重要影响。

超声NT及LC联合母血分子标志物评估高危妊娠产妇妊娠结局的价值

目的:探讨超声颈项透明层厚度(NT)、子宫颈长度(LC)联合游离人绒毛膜促性腺激素(B-HCG)、妊娠相关血浆蛋白(PAPPA)、D二聚体(D-D)评估高危妊娠产妇妊娠结局的价值。方法:回顾性选取2019年1月至2022年1月在我院就诊的高危妊娠产妇80例作为研究对象,根据是否发生不良妊娠结局分为有不良妊娠结局组和无不良妊娠结局组,比较两组NT、LC、动脉S/D、PI、RI以及血清B-HCG、PAPPA、D-D的差异,以及指标间的相关性和对不良妊娠结局的预测价值。结果:有不良妊娠结局产妇的B-HCG、PAPPA、D-D和NT分别为(2.28±0.62)mom、(0.72±0.16)mom、(351.12±82.80)mg/L和(3.78±0.81)mm,明显高于无不良妊娠结局产妇(1.75±0.41)mom、(0.57±0.15)mom、(295.33±85.52)mg/L和(3.31±0.64)mm(P<0.01),而LC为(24.49±4.53)mm,明显低于无不良妊娠结局产妇(31.01±5.12)mm(P<0.01)。B-HCG、PAPPA、D-D水平与NT呈正相关(P<0.05),而与LC呈负相关(P<0.05)。NT、LC联合B-HCG、PAPPA、D-D预测高危妊娠产妇不良妊娠结局的ROC曲线下面积为0.911(95CI:0.848~0.974),明显高于各指标单独预测,其灵敏性和特异性分别为79.20%和96.30%,P<0.01。结论:NT、LC及B-HCG、PAPPA、D-D与高危妊娠产妇不良妊娠结局有相关性,在预测高危妊娠产妇不良妊娠结局中有较好的价值。

厚软土层下高层建筑长短桩复合地基承载性能研究

为了提升厚软土层下高层建筑地基的承载力,提出长短桩复合地基承载性能研究。基于地质勘测结果设计长短桩复合地基,分析其承载性状及沉降情况;利用Mohr-Coulomb模型,完成承载性能模拟。实验结果显示:在短桩和长桩桩体的单桩承载载荷最大时,沉降结果均在5.00 cm左右;楼体层高为30.00 m时,单位载荷沉降平均值为0.51 cm。所提方法能够可靠分析厚软土层的高层建筑长短桩复合地基承载性能,为厚软土层的高层建筑长短桩复合地基设计提供可靠依据。

影像变形的中空玻璃厚度测量与分析

选取某玻璃幕墙项目同一区域内已有影像变形的不同分格尺寸的中空玻璃,测量了中空玻璃空气层厚度和中空玻璃外片平面外凹陷,并对中空玻璃外片凹陷变形进行等效荷载作用校核分析,为影像变形的中空玻璃整改和安全使用提供了数据支持。

内置CFRP管的钢管再生混凝土短柱轴压性能研究

目的研究不同截面形式下,内置CFRP管的钢管再生混凝土短柱力学性能。方法利用有限元软件建立试件模型,验证模型的正确性,在此基础上,建立组合短柱模型,分析CFRP层数、钢管厚度、再生骨料取代率对不同截面形式下组合柱力学性能的影响。结果增加CFRP层数和钢管厚度可以提高组合短柱的极限承载力和位移延性系数;改变再生骨料取代率,对组合短柱力学性能的影响较小;改变截面形式,圆截面短柱的力学性能优于方截面短柱。结论在工程设计中,使用该组合短柱时建议组合柱内置两层CFRP,截面形式建议优先考虑圆截面;若需提高组合柱承载力,建议采用增加钢管厚度的方式。

库车山前超深巨厚致密砂岩纵向细分层改造技术

塔里木油田库车山前白垩系储层为超深巨厚裂缝性致密砂岩储层,天然裂缝发育,非均质性强,已改造井产气剖面测试显示常规笼统改造纵向厚储层动用不充分,产能释放不彻底。为了解决这一问题,对于油层厚度大且中间有明显隔层的井可实施分层压裂,提高纵向改造程度。通过工程地质一体化研究,利用多种测井数据,建立了一套多尺度近远井裂缝精细识别方法;基于钻井漏失量与产量关系认识,建立了一套综合考虑构造位置、钻井井漏、裂缝发育情况、力学活动性等资料的储层评估分类方法;通过双封隔器管柱力学精细校核,增加伸缩管,优化暂堵材料粒径,形成了“机械+暂堵”软硬分层压裂技术。该技术实现了巨厚储层高效动用,应用20口井,改造后单井产气量由6.7×10^(4)m^(3)/d提高至34.0×10^(4)m^(3)/d,平均增产4倍,提产效果显著,为巨厚致密砂岩储层高效开发提供了技术支撑。

珠光体纳米摩擦学行为的分子动力学模拟研究

由于独特的叠层结构,铁素体和渗碳体能较好发挥协同作用,故珠光体组织表现出优异的摩擦学性能.然而,受试验技术限制,人们对珠光体优异摩擦学性能的机械起源认识仍不全面,尤其是在片层方向和片层厚度对珠光体摩擦学行为的影响方面.本文中采用分子动力学模拟方法研究了片层方向和片层厚度对珠光体划痕摩擦学行为的影响.结果表明:与平行于表面的片层方向相比,垂直于表面的片层方向表现出更优异的摩擦学行为,其塑性影响区深度更小,磨损原子数量也较少.对于具有垂直于表面片层方向的珠光体,片层厚度对塑性影响区深度基本无影响,但摩擦力、摩擦系数和磨损原子数目随着片层厚度的减小而减小.此处,片层厚度与磨痕形貌紧密相关.本工作有助于人们理解珠光体片层方向和片层厚度与摩擦变形微观机制之间的关联,可为设计具有更优异摩擦学性能的珠光体钢提供一定理论指导.

Pt/Co/Au多层膜中磁斯格明子的密度调控

磁斯格明子是一种拓扑自旋结构,凭借其尺寸小、结构稳定和驱动电流密度低等特性,有望成为新一代赛道磁存储器件的信息存储单元。在存有磁斯格明子的材料体系中,具有界面Dzyaloshinskii-Moriya Interaction(DMI)的铁磁多层膜可与现代纳米制造工艺兼容,并且这种铁磁多层膜产生的磁斯格明子在室温下可稳定存在,这为基于磁斯格明子研发的电子器件提供了材料基础。然而磁性多层膜中界面DM相互作用、交换相互作用和偶极相互作用等各种作用之间的竞争,导致了磁斯格明子密度的随机变化,降低了磁斯格明子器件的可控性。因此,系统的研究材料参数对磁斯格明子密度的调控具有重要的意义。本文通过改变磁性层Co层的厚度调控了磁性多层膜中磁斯格明子的密度。实验结果表明,随着Co层厚度的增加,磁斯格明子的密度先增加后减少,其中Co层为2.1 nm时磁斯格明子密度最大。理论计算表明,磁性层厚度的变化会引起磁各向异性的转变和内禀属性DM相互作用的改变,进而影响磁斯格明子密度的变化。

厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律研究

为探究厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律,以古城煤矿1305工作面为研究对象,采用理论分析、参数计算及地表下沉预计等方法,基于等价采高理论建立了适用于膏体充填开采的等价采高模型,修正了非充分采动条件下的膏体充填开采预计参数,预计并揭示了厚煤层膏体分层充填开采后的地表移动参数变化规律。结果表明:膏体分层充填开采后地表最大下沉值270 mm,地表建筑物损坏等级在Ⅰ级允许变形以内,保证了地表建筑物的正常使用,为类似膏体充填后地表沉陷预测提供借鉴。

OCTA检测青少年不同程度近视患者视网膜神经纤维层厚度和视乳头周围脉络膜毛细血管的微观结构改变

目的利用光学相干断层扫描血管造影术(OCTA)测定青少年不同程度近视眼视网膜神经纤维厚度(RNFL)及视乳头周围脉络膜毛细血管的微结构改变。方法回顾性将2022年1月至2023年1月的惠州市中心人民医院收治的90例5~15岁青少年(共计180只眼睛)作为研究对象,按等效球镜度数(SE)分为正视组(n=30),轻度近视组(n=44),中度近视组(n=56),高度近视组(n=50)。用OCTA测定各组的RNFL、视盘旁萎缩弧β区(PPA-β)及视盘旁萎缩弧α区(PPA-α)面积、PPA-β及PPA-α区微血管丢失(MVD)面积、PPA-β及PPA-α区血流密度值,同时收集各组的SE和眼轴长度(AL)进行比较,用Spearman相关性分析PPA-β区MVD面积与SE、AL、RNFL及PPA-β区面积的相关性。结果4组的SD、AL值比较,差异均有统计学意义(P<0.05),且随着近视程度越重SD、AL值越高。4组的上方、下方、鼻侧及颞侧RNFLT、平均RNFLT比较,差异均有统计学意义(P<0.05);轻度近视组与正视组的上方、下方、鼻侧及颞侧RNFLT、平均RNFLT差异均无统计学意义(P>0.05);高度近视组的上方、下方、颞侧和平均RNFLT均显著低于中度近视组和轻度近视组,差异均有统计学意义(P<0.05)。150只近视眼中有141只(94.00%)的PPA-β区存在MvD。高度近视组PPA-β区的MvD面积、PPA-β面积分别为(0.239±0.106)、(1.104±0.270)mm^(2),均显著高于中度近视组[(0.095±0.041)、(0.612±0.264)mm^(2)]和轻度近视组[(0.071±0.030)、(0.507±0.241)mm^(2)],而PPA-β区血流密度为198.24±95.89,低于中度近视组(349.07±126.32)和轻度近视组(402.63±132.09),差异均有统计学意义(P<0.05)。高度近视组PPA-α区存在MvD占比为56.00%,显著高于中度近视组(26.79%)和轻度近视组(15.91%),差异有统计学意义(P<0.05),3组PPA-α区的MvD面积、PPA-α面积及PPA-α区血流密度差异均无统计学意义(P>0.05)。Spearman相关性分析显示,PPA-β区MvD面积与与SE、RNFLT呈负相关(r=-0.492、-0.574,P<0.05),与AL、PPA-β区面积呈正相关(r=0.480、0.798,P<0.05)。结论PPA-β区MvD是青少年高度近视患者视乳头周围脉络膜毛细血管的微血管改变的重要指标,且与SE、AL、RNFLT和PPA-β区面积相关。

复材界面剪切强度对铝模板粘接性能的影响分析

为探究复合材料界面剪切强度对铝模板材料粘接的影响,运用线性弹性分析方法进行计算,反映出胶层抗剪强度,并提出剪切强度的计算公式。结合整个结点的平衡方程,导出了粘弹性体的应力-应变关系式,通过考虑节点全局平衡的弯矩系数,将剪切粘接性能变化与胶层厚度相结合,提出了粘接样品的制备流程。通过仿真实验分析进行了验证,发现在加载前、加载后,铝模板材料剪切力-位移曲线基本一致,当加载时,最大剪切力可达533.5 N,胶粘力随胶粘层厚度的增大而进一步下降。结果表明,所提研究方法有助于揭示粘接材料在受力时的真实响应,为设计和优化粘接结构提供了更可靠的参考。

基于晶格大失配In_(0.58)Ga_(0.42)As材料的高效四结太阳电池

Ⅲ-Ⅴ族晶格失配多结太阳电池是实现高效太阳电池的主要途径之一,但面临晶格失配材料的高质量生长及其所导致的子电池光电转换效率下降的难题。重点针对晶格失配子电池结构中的(AlGa)InAs缓冲层开展台阶层厚度优化研究,设计了150、200和250 nm三组不同台阶层厚度的缓冲层结构,并完成三组样品的外延生长实验。通过材料测试和子电池电性能测试,系统分析了台阶层厚度对In_(0.58)Ga_(0.42)As材料外延生长质量和子电池电性能的影响。获得了晶格弛豫度为96.71%的In_(0.58)Ga_(0.42)As子电池材料,制备的子电池开路电压达到205.10 mV。在此基础上,结合GaInP/GaAs/In_(0.3)Ga_(0.7)As三结电池研制了晶格失配四结薄膜太阳电池,其光电转换效率达到32.41%(AM0,25℃)。