• 2021年第21卷第3期文章目次
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    • >O4-5物理学
    • 声学超表面的研究与应用进展

      2021, 21(3):845-851.

      摘要 (1024) HTML (0) PDF 2.70 M (510) 评论 (0) 收藏

      摘要:声学超表面是基于基本的物理定律,通过合理的设计规则以获得控制声波传播的新型人工结构,为声波的调控和处理提供了新的途径。本文阐述了声学超表面的相位调制机理,重点论述了包括空间卷绕/折叠结构型、Helmholtz谐振型、薄膜结构型以及其它类型超表面的相关研究进展,并讨论了声学超表面的发展方向和应用前景。

    • >TU建筑科学
    • 透明土物理模拟试验技术现状与趋势

      2021, 21(3):852-861.

      摘要 (583) HTML (0) PDF 3.24 M (377) 评论 (0) 收藏

      摘要:透明土物理模拟试验技术是研究解决岩土工程基础科学与工程技术问题的重要手段之一,了解并掌握其当前技术现状与发展趋势对透明土物理模拟试验技术应用及进一步发展都有重要的指导作用。本文对当前透明土物理模拟试验技术的基本原理、主要内容、工程应用以及当前存在问题与未来发展趋势进行了系统归纳与总结分类。通过探索研究:发现利用激光制斑的透明砂土可以二次复用,极大的降低了实验成本;在透明度确定的原则下可以适当增大模型尺寸以减小边界效应带来的负面影响;在保证模型透明度的前提下,可以适量保留模型内部空气以提高模型各项异性和非均质性。未来,利用人工制斑和数字照相量测技术相结合有望实现模型双轴或真三轴加载,建议对透明土试样的力学特性进行定性化分类与定量化测试相结合,以便建立一套与天然土体力学特性相对应的完整指标系统。

    • >U交通运输
    • 桥梁减震和防止落梁措施研究进展

      2021, 21(3):862-871.

      摘要 (821) HTML (0) PDF 2.42 M (455) 评论 (0) 收藏

      摘要:地震作用下桥梁各组件之间会产生较大的相对位移,导致主梁梁端及梁台之间易发生碰撞,甚至有可能引起落梁。在桥梁上安装减震和防止落梁装置是解决该问题的重要途经。近半世纪研究人员提出了各种桥梁减震和防止落梁措施来减缓桥梁上下部结构地震冲击和限制相对运动以减轻桥梁损害。为了选择和设计适当的装置,了解以往研究的结果是相当重要的。对国内外采用不同限位、耗能原理的减震和防止落梁措施进行分类并对其研究进展进行归纳总结,同时对有关装置的优点和不足之处进行讨论,对地震作用下桥梁减震和防落梁措施的未来研究方向提出展望。

    • >O3力学
    • 硬涂层对整体叶盘的非线性振动特性影响

      2021, 21(3):872-877.

      摘要 (651) HTML (0) PDF 3.16 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:硬涂层阻尼技术是一种被动减振技术,通过将阻尼硬涂层涂敷在整体叶盘的叶片上能够有效改善叶盘的振动特性,目前已经得到十分广泛地应用。针对NiCrAIY硬涂层的各向异性特征建立硬涂层整体叶盘有限元模型,研究硬涂层对整体叶盘非线性振动特性的影响。考虑不同的硬涂层厚度和涂敷方式,利用Campbell图分析不同转速下的硬涂层整体叶盘的固有特性。考虑横向激励作用,研究不同涂层厚度和单、双面涂层方式对振动响应特性的影响。结果表明通过改变硬涂层厚度和涂敷方式可以减少共振点、减小振幅以达到减振效果。

    • 含预制圆孔半圆盘的冲击动态断裂过程试验研究

      2021, 21(3):878-884.

      摘要 (576) HTML (0) PDF 3.24 M (383) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究预制孔洞缺陷对I型裂纹扩展过程的影响与作用机制,利用数字激光动态焦散线方法对预制I型边裂纹和孔洞缺陷的巴西半圆盘进行三点弯动态冲击实验。实验得到以下结论:受到冲击荷载后,与预制的试件内部孔洞相比,预制边裂纹尖端应力集中程度更高,因此内部的缺陷对冲击荷载敏感度较弱;当I型裂纹扩展接近预制圆孔时,预制圆孔会使裂纹扩展的速度和强度因子产生波动变化,且孔洞越大,影响作用越强;当裂纹与圆孔贯通后,由于圆孔钝化作用会抑制裂纹继续扩展,钝化裂纹再次起裂后其裂纹尖强度因子比贯通前最大值提高了124.56%-190.60%,扩展速度上升了47.06%-57.89%;预制孔洞尺寸存在一最优值,对裂纹再起裂抑制作用和钝化作用最为明显,起裂时的起裂韧度最高,这一现象的原因是加载速率和试件缺陷特征共同作用的结果。

    • >O6化学
    • LSA-10型大孔树脂分离恒山黄芪总黄酮的吸附动力学

      2021, 21(3):885-891.

      摘要 (640) HTML (0) PDF 4.03 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的:探索LSA-10型树脂对于黄芪总黄酮的吸附特性以及分离工艺。方法:通过7种树脂的静态吸附解吸实验,确定大孔吸附树脂的选型,考察吸附动力学、吸附等温线,并确定该树脂分离黄酮的工艺。结果:吸附动力学研究表明,吸附过程拟二阶模型比拟一阶模型能更好拟合LSA-10树脂的吸附过程;吸附等温线研究表明,LSA-10树脂对黄芪总黄酮的吸附最符合Langmuir等温吸附方程;LSA-10型大孔吸附树脂对黄芪中总黄酮分离的最佳条件:黄芪提取液的上样浓度0.5 mg/mL,上样体积为4 BV(床体积),上样流速3 mL/min,用8 BV、60 %乙醇以2 BV/h的速度进行洗脱。结论:LSA-10树脂对黄芪总黄酮的吸附能力显著大于其他成分,这种吸附能力的差异与验证实验相吻合。

    • >P天文学、地球科学
    • 永定河流域太阳辐射逐时过程模拟

      2021, 21(3):892-898.

      摘要 (436) HTML (0) PDF 4.40 M (39699) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对太阳辐射在不同区域地形条件下的差异,通过建立任意倾角和坡面方位角下的太阳辐射逐时模型,模拟了永定河流域1951-2018年的太阳辐射,并分析了该流域太阳辐射在不同倾角和坡面方位角下的变化特征。结果表明:永定河流域1951-2018逐年太阳辐射总体呈现减小趋势。任意倾角下,同一站点太阳辐射时变化形态基本一致,均呈抛物线型,不同站点太阳辐射峰值受地理纬度及海拔影响较大。任意坡面方位角下,太阳辐射沿流域中心向东西两向逐渐减少并呈对称分布。太阳辐射年内具有明显的月度变化特征,1~3月、10~12月太阳辐射受倾角和坡面方位角影响较4~9月大。该研究成果对量化太阳辐射、研究流域能量收支及分析陆面蒸发过程等方面具有一定的参考意义。

    • 内蒙古地形因素对雷电灾害的影响及其权重分析

      2021, 21(3):899-905.

      摘要 (512) HTML (0) PDF 3.99 M (386) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于内蒙古2009—2018年雷电灾害资料和数字高程数据,运用数理统计和熵值法分析了内蒙古地区地形因素对雷电灾害的影响及其权重。结果表明,内蒙古近21年来雷灾点主要分布在高程为200—2000m 之间的区间范围内,高程在2000m以上基本没有雷灾发生;雷灾点个数随坡度、地形起伏度的增加呈现指数降低趋势,雷灾点主要分布在坡度小于 10°的地区,且多分布在0—75m 的地形起伏度区间内;从坡向上来看,南坡的雷灾点个数最多(占45.53%),北坡的雷灾点个数最少;在地形因子的不同分级中0-500m的高程、15°—35°的坡度、0-20m的地形起伏度和西南坡及平地区域发生雷灾的概率较高。运用熵值法分析高程、地形起伏度、坡度和坡向不同地形因素造成雷电灾害权重来看,高程和坡向因素对雷电灾害造成贡献程度较大。该研究结果对于雷电灾害的风险区划及防御规划有一定指导意义。

    • 低阶煤煤体变形特征及渗流规律实验研究

      2021, 21(3):906-910.

      摘要 (452) HTML (0) PDF 2.29 M (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:为获取低阶煤煤体变形特征和渗透率变化规律,以焦坪矿区下石节煤矿3#煤原样为研究对象,利用煤岩体应力-渗流-温度多过程耦合试验系统开展了有效应力、基质收缩以及二者综合作用条件下的煤体变形和渗流实验。研究结果表明:在有效应力逐渐增加的过程中,煤体体积负应变逐渐增大,煤体收缩,渗透率逐渐减小;基质收缩过程中,随着孔压的逐渐下降,煤体体积负应变逐渐增大,煤体收缩,渗透率逐渐增加;二者综合作用条件下,随着孔压的逐渐下降,煤体体积负应变逐渐增大,煤体收缩,渗透率先减小后增加,通过与等外力条件下的典型渗透率动态变化模型比较,Lu模型与实验数据吻合度更高。实验结果有助于预测煤体渗透率动态变化,更好地指导地面煤层气开发和煤矿瓦斯防治。

    • 基于全区视电阻率瞬变电磁一维正演中滤波系数的选取

      2021, 21(3):911-917.

      摘要 (444) HTML (0) PDF 3.56 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高瞬变电磁正反演数值计算的效果和效率,选取合适的数值滤波系数是关键。本文通过建立参照模型,选用正演数值计算效果良好的3组汉克尔变换滤波系数和3组余弦变换滤波系数,对比分析了其不同组合正演的计算效率、精度和有效范围。利用瞬变响应的平移伸缩特性提出参数模型法,实现了针对实测数据的滤波系数选取的估算,经过反演测试,最终得出了基于全区视电阻率的最佳滤波系数组合。

    • 基于模糊相似优先比法的济南四大泉群补给来源

      2021, 21(3):918-926.

      摘要 (424) HTML (0) PDF 4.55 M (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:为维持济南四大泉群持续喷涌,探明泉水的补给来源尤为重要。本文以补给区岩溶水与泉水水化学特征为依据,利用模糊相似优先比法确定趵突泉、黑虎泉、潭西泉、珍珠泉模糊相似优先顺序,结合泉群出露区地质、水文地质条件以及泉水水质、水温、水位、电导率数据,对四大泉群补给来源进行研究。可以得出:1)泉水主要受东南、西南、正南方向岩溶水补给,且四大泉群主要受到寒武系张夏组岩溶水以及寒武系凤山组-奥陶系岩溶水混合补给;2)趵突泉接受西南、正南、东南方向奥陶系岩溶水补给较多,黑虎泉接受其东部以及正南方向奥陶系岩溶水补给较多,潭西泉接受西南、正南方向寒武系岩溶水补给较多,珍珠泉主要接受东南寒武系岩溶水补给;3)四大泉群泉水形成模式不同,趵突泉泉群与黑虎泉泉群主要表现为寒武系凤山组-奥陶系岩溶水通过局部侵入岩的天窗喷出排泄,其循环深度较浅,属于侵蚀成泉。五龙潭泉群和珍珠泉泉群主要表现为寒武系张夏组岩溶水通过侵入岩裂隙喷出地表,其循环深度较深,属于接触带成泉。四大泉群补给来源的研究,为泉水保护工作提供了科学依据。

    • 西宁张家湾特大滑坡特征及机理

      2021, 21(3):927-934.

      摘要 (521) HTML (0) PDF 6.66 M (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对西宁市湟水河南岸的张家湾特大型滑坡,通过现场调查、试验,卫星遥感、综合勘探等技术手段对滑坡的时空特征、结构特征、变形特征及形成机理进行了研究,认为该滑坡是黄土-泥岩二元体滑坡为主的特大型不良地质综合体,该滑坡具有东西两区明显不同的灾害特征,东区为老滑坡陡立后壁的崩塌落石,西区在老滑坡基础之上新生、次生多期滑坡。张家湾特大型滑坡分为两区四期,各分区分期滑坡具有明显不同的时空分布、结构组成和变形特征。张家湾一期老滑坡的形成是由于湟水河下切及侧向侵蚀造成的牵引式岩土复合型滑坡。二期滑坡在一期滑坡基础上形成,后缘黄土崩塌加载、前缘重力临空牵引,属于后推前拉式岩土复合型滑坡。三期滑坡次生于二期滑坡体下滑段,属浅层牵引式土质滑坡。四期形成于二期西侧滑坡后壁之上,属典型的黄土崩塌。该研究对于规模巨大、成因复杂、治理困难的特大型滑坡形成机理分析及工程整治具有很好的借鉴意义。

    • >Q生物科学
    • 北部湾沿海流域植被覆盖动态变化及其驱动因素

      2021, 21(3):935-940.

      摘要 (657) HTML (0) PDF 4.10 M (398) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于2000-2018年MODIS 13Q1数据,利用修正的CVA(变化矢量分析, Change Vector Analysis)、变异系数、Hurst指数等方法分析北部湾沿海流域植被覆盖动态变化趋势及其持续性、预测未来植被覆盖变化情况以及植被覆盖变化的驱动因素。研究表明:北部湾沿海流域植被覆盖度较高且年际变化幅度较小,多年NDVI均值表现出从陆地到滨海、从流域外边界到河流中心逐渐递减的规律。2000-2018年以来,流域内植被覆盖改善区域(73.6%)大于退化区域(26.3%),河口、滨海区不仅为植被退化明显区域且为植被变化波动性较强区域。未来流域内植被覆盖变化波动性较强,其中持续改善区域仅占19.6%,持续退化区域占8%,其余的72.4%为波动性变化区域。流域内植被覆盖变化趋势与人为因素和气候因素相关性较高,与地形特征相关性较低。

    • >R医药、卫生
    • 更年期抑郁症患者性激素水平与认知功能的关系

      2021, 21(3):941-945.

      摘要 (643) HTML (0) PDF 1.00 M (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨更年期抑郁症患者性激素水平与认知功能的关系,以更年期抑郁症女性患者作为病例组,正常更年期女性作为对照组,进行性激素水平测试、CogState attery(CSB )认知水平评定、汉密尔顿抑郁量表(Hamilton Depression Scale,HAMD )量表等资料统计。通过比较两组激素水平发现,雌二醇(Estradiol,E2)无统计学差异,病例组的促黄体生成素(Luteinizing hormone,LH)和促卵泡生成激素(Follicle stimulating hormone,FSH)水平显著低于对照组。对于两组CSB认知功能测定,病例组工作记忆(working memory,TWOB)和听觉性语言记忆(verbal memory, ISL)明显低于对照组。对照组的认知功能视觉记忆(visual memory,OCL)、ISL与LH水平均具有正相关性,ISL与FSH存在正相关性,但是相关性不够显著。但病例组各项认知指标与LH和FSH水平均未发现显著相关性。结果表明:更年期女性认知功能和激素水平存在相关性,但并未能证明更年期抑郁症患者认知功能和性激素水平的明确关联。

    • >S农业科学
    • 猕猴桃根、叶、果与土壤中6种金属元素的分布特征及其相关性

      2021, 21(3):946-951.

      摘要 (610) HTML (0) PDF 1.46 M (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究猕猴桃根、叶、果和土壤中Sr、Zn、Cu、Mn、Pb、Cr的分布特征及根—叶/果—土壤元素含量之间的关系,通过火焰原子吸收分光光度法测定了根、叶、果与土壤中6种元素的含量,利用富集系数法和转运系数法研究了猕猴桃根对土壤中6种元素的吸收能力和根向叶、果的转运能力,考察了元素含量对富集系数和转运系数的影响。结果表明:(1) 土壤中6种元素平均含量分别为:136(Sr)、47.7(Zn)、80.8(Cu)、442(Mn)、30.8(Pb)、224(Cr) mg·Kg-1,每种元素含量分布的变异系数分别为:0.270(Sr)、0.433(Zn)、0.613(Cu)、0.131(Mn)、0.264(Pb)、0.167(Cr);(2) 根部6种元素的平均富集系数(BCF)分别为:0.655(Sr)、0.711(Zn)、0.226(Cu)、0.120(Mn)、0.059 1(Pb)、0.001 90(Cr);(3) 叶和果中6种元素的平均转运系数(TF)分别为:1.30和0.006 30(Sr)、5.39和0.570(Zn)、2.24和0.530(Cu)、0.877和0.103(Mn)、0.873和0(Pb)、1.12和2.59(Cr)。可见,6种元素在不同采样点土壤中的含量、在根部的富集能力和根向叶、果的转运能力均具有明显的差异。利用种植过程追溯手段,还对TF(Zn)突变值产生的原因进行了探究,追踪到过量喷施代森锌的现象。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 中浅埋深矩形巷道顶板围岩弹塑性变形

      2021, 21(3):952-957.

      摘要 (679) HTML (0) PDF 3.38 M (417) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析矩形巷道顶板围岩变形,采用理论推导、数值模拟以及现场监测三者相结合的方法,通过建立矩形巷道顶板梁模型,对该模型进行弹塑性分析,得到巷道顶板围岩表面以及跨中部位沿深度方向不同位置处的下沉量。同时,通过 FLAC3D模拟得出在不同埋深(200~700 m)时巷道顶板的下沉量,并将模拟结果与理论计算值以及柠条塔煤矿s12001运输巷道顶板变形监测结果对比,从而对理论计算结果的可靠性进行验证。研究结果表明:在中浅埋深(≤500 m)时,理论计算的下沉位移值与数值模拟和现场监测结果接近,研究结果给出了中浅埋深时矩形巷道顶板下沉变形的理论计算式,可为矩形巷道锚杆支护设计提供理论依据。

    • 工业CT检测中小缺陷定量方法

      2021, 21(3):958-964.

      摘要 (579) HTML (0) PDF 4.27 M (428) 评论 (0) 收藏

      摘要:工程应用中采用工业CT技术对金属材料内部缺陷进行检测,基于等值面分割法对缺陷进行尺寸测量,然而该方法存在小缺陷定量精度低、稳定性差等问题。对此提出了一种利用CT图像局部区域灰度变异系数表征小缺陷尺寸的方法。首先,设计制作不同穿透厚度、缺陷直径(通孔)的对比试块,对其进行CT检测获得模拟小缺陷断层图像,分析图像局部灰度特征,确定变异系数与小缺陷尺寸的对应关系,建立缺陷尺寸定量方法,并与半高宽法、等值面分割法相比较。研究结果表明:变异系数与小缺陷当量尺寸的相关系数稳定在0.99以上,基于变异系数定量方法的精度及稳定性高,操作简便、实用性强,是作为小缺陷定量检测的有效途径之一。

    • 车削氧化锆工程陶瓷中刀具几何参数对刀具磨损的影响

      2021, 21(3):965-968.

      摘要 (581) HTML (0) PDF 2.45 M (369) 评论 (0) 收藏

      摘要:以氧化锆工程陶瓷为加工对象,以刀具的体积磨损量作为刀具在不同几何参数下磨损程度的衡量标准,通过YG6刀具的外圆车削实验,研究了刀具前角、后角以及刀尖圆弧半径对刀具磨损的影响。实验结果表明:刀具的磨损形式主要是粘着磨损,并伴有部分磨粒磨损;刀具体积磨损量随前角变大,先缓慢减小而后急剧增加;随后角变大,先急剧减小而后缓慢增加;随刀尖圆弧半径变大,逐渐减小。

    • >TE石油、天然气工业
    • 元坝须三段致密含钙砂砾岩地层测井响应特征及岩性识别方法

      2021, 21(3):969-978.

      摘要 (628) HTML (0) PDF 11.69 M (565) 评论 (0) 收藏

      摘要:致密含钙砂砾岩地层岩石类型多样,含钙屑砂岩、岩屑砂岩、炭质砂岩、砂砾岩等,然而含钙砂砾岩地层不同岩石类型测井响应差异小、识别难,岩性识别成为制约该类储层有效勘探开发的关键。本文以多级交会图为手段,详细分析各岩石类型测井响应特征及差异的内在成因,确定各岩石类型在测井交会图上的分布区间,实现岩性逐级判别。首先将含钙砂砾岩地层岩性分为煤、泥岩、砾岩、砂岩四大类,采用电阻率、伽马等测井方法识别四大类岩性;然后,根据砾石含量将砾岩分为含砂砾岩、砂质砾岩两小类,采用电阻率、中子等测井方法对砾岩进行细分;接着,根据组分及粒度将砂岩划分为炭质砂岩、中-粗粒钙屑砂岩、细粒钙屑砂岩、钙屑粉砂岩-常规岩屑砂岩四小类,采用电阻率、伽马等测井方法对砂岩进行细分;最终实现基于多级交会图的含钙致密砂砾岩地层四大类八小类岩性识别,识别结果与岩心、薄片吻合较好。该方法为明确致密含钙砂砾岩地层各类岩性测井响应特征、建立岩性剖面及确定有利储层展布提供了依据。

    • 塔里木盆地小海子剖面沉积特征及演化

      2021, 21(3):979-985.

      摘要 (635) HTML (0) PDF 6.33 M (408) 评论 (0) 收藏

      摘要:塔里木盆地巴楚地区小海子剖面是盆地石炭系出露最全最好的地区,对该剖面的研究,将有助于对这套地层的解析。根据野外观察、室内分析,认为小海子剖面上泥盆统-石炭系要为一套浅海相沉积体,下部主要发育浪控碎屑滨岸,中部为开阔台地、潟湖、局限台地等混积环境,上部为一套厚层的蒸发台地环境膏岩,顶部则呈现出混积的局限台地特征。结合盆地地层展布和构造演化,认为小海子剖面上泥盆-上石炭统沉积自下而上可分为碎屑岩、混积、膏岩、混积四个演化阶段。

    • 不同种类微生物对碳酸盐岩溶蚀普遍性

      2021, 21(3):986-990.

      摘要 (571) HTML (0) PDF 1.76 M (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:表生溶蚀作用是碳酸盐岩储层的形成的重要因素之一。本文从岩石表面中筛选3种典型微生物,芽孢杆菌Q1、链霉菌Q2和曲霉菌Q3。通过比较不同种类微生物的产酸、溶蚀速率以及在多孔介质中溶蚀的动态模拟实验,研究了微生物对碳酸盐岩的表生溶蚀作用的普遍性。结果表明,各实验体系中pH、钙离子浓度均发生了有规律的变化,其中曲霉菌Q3的产酸能力与溶蚀效果最显著,5天内使培养体系的pH降低了2.69,Q3-方解岩和Q3-白云岩培养体系中Ca2+浓度分别达到了327和258 mg/L。同时,微生物在多孔介质中对白云岩的溶蚀实验表明,曲霉菌Q3的岩心溶蚀能力也强于芽孢杆菌Q1和链霉菌Q2。以上研究表明,微生物不但能够对岩石表面产生溶蚀作用,也能够在多孔介质中也对碳酸盐岩等产生溶蚀作用。微生物对碳酸盐岩溶蚀作用具有普遍性,微生物岩溶很有可能发生在较广泛的表层岩石范围内,是碳酸盐岩储层形成的重要因素之一。

    • 复杂渗流条件下致密气藏压裂气井分区产能计算方法

      2021, 21(3):991-995.

      摘要 (675) HTML (0) PDF 1.44 M (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:致密气藏压裂气井渗流机理复杂,压裂改造区内外渗流机理和影响因素也截然不同,常规的产能计算模型不能准确描述这种存在区域差异的渗流特征,造成最终产能计算误差较大。以气体渗流理论为基础,分析了在致密气藏压裂气井分区域渗流机理,明确了压裂气井不同区域的渗流特征及影响因素。在此基础上建立了复杂渗流条件下的致密气藏压裂气井分区产能计算方法并开展了实例验证。计算结果表明,本文新建的分区产能计算模型计算产能更加接近气井实际,较现有模型更加准确可靠。

    • 海上油田热采封窜用强化高温冻胶的制备与性能评价

      2021, 21(3):996-1002.

      摘要 (454) HTML (0) PDF 3.67 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对海上热采封窜的要求,采用环保型水溶性酚醛树脂为交联剂与栲胶体系和纳米材料研发了强化耐温冻胶,相比于传统冻胶该体系弹性模量提高了247%~2155%,同时亲水性纳米材料的加入强化了冻胶对游离水的结合能力,当硅溶胶的用量达到4%时,250 ℃热处理30天后无游离水析出。通过热采封窜物模实验对比了传统栲胶冻胶和强化耐温冻胶的封窜效果,物模结果表明强化耐温冻胶在老化60天后,在250 ℃的条件下封堵率仍然大于80%,对于渗透率2~10D的多孔介质连续冲刷25PV后其封堵率下降小于10%,因此其具有较强的耐冲刷性能和封堵持久性。可以满足海上热采封窜的需要。

    • >TJ武器技术
    • 典型相似结构柱壳装药殉爆响应数值模拟

      2021, 21(3):1003-1010.

      摘要 (551) HTML (0) PDF 6.45 M (429) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究相似结构柱壳装药殉爆响应的差异,选用常用于考核炸药殉爆不敏感性能的两种具有几何相似特性的典型柱壳装药结构,并采用数值模拟方法对?60mm和?120mm两种弹体的殉爆过程进行了分析。结果表明,两种弹体壳体破裂形成的自然破片长宽比大致为3.5:1,破裂前壳体壁厚与破片厚度的比值在1.5~1.75之间;?60mm弹体主发弹壳体破裂后形成尺寸较小的自然破片,被发弹发生殉爆是由于相邻多枚小破片撞击后压力叠加的结果,单枚小破片由于撞击后侧向压力波稀疏效应明显而无法起爆被发弹,增加弹间距降低了多枚小破片同时击中被发弹同一区域的概率;对于?120mm弹体,随着壳体厚度的增加,主发弹壳体破裂后形成尺寸较大的自然破片,单枚较大质量的破片撞击被发弹壳体的压力波汇聚效应较强,侧向稀疏区域较小,因此可以冲击起爆被发弹,增加弹间距只是降低较大质量破片击中被发弹的概率。

    • 松软地面下履带车辆斜坡转向特性

      2021, 21(3):1011-1016.

      摘要 (580) HTML (0) PDF 3.59 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:越野环境下的松软地面是履带车辆行驶的主要地形,在这种条件下行驶不可避免地要进行斜坡转向操作,履带车辆地斜坡转向特性是值得重点关注分析的。针对研究履带车辆斜坡转向特性的必要性和重要性;根据履带车辆转向的运动特点,建立了坡道转向动力学模型,结合地面力学理论,进一步深入研究履带车辆在松软地面下斜坡转向特性。通过履带车辆在斜坡上完成规定半径转向动作所需的滑转率这一指标,来分析坡角、地面性质、转向半径对履带车辆斜坡转向性能影响,为履带式无人车的设计、路径规划和跟踪控制打下基础。

    • >TL原子能技术
    • 中子通量测量系统可靠性

      2021, 21(3):1017-1023.

      摘要 (503) HTML (0) PDF 1.69 M (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:核电堆芯中子通量测量系统是对核反应堆进行中子通量实时精准测量的专用工具,其可靠性对核反应堆的运行也有重要影响。本文针对中子通量测量系统多状态的特点,提出一种将Markov模型和GO法结合的方法。首先通过 Markov 状态空间法对中子通量测量系统的可靠性进行分析建模,求得系统处于各个运行状态下的概率,然后根据系统原理构建GO图,用GO法实现了多状态下的中子通量测量系统可靠性分析。最后以某核电站中子通量测量系统为算例,验证了该方法,为中子通量测量系统可靠性的分析提供了有效的手段。

    • >TM电工技术
    • 基于泛在物联网的继电保护设备智能运维技术

      2021, 21(3):1024-1029.

      摘要 (631) HTML (0) PDF 1.75 M (399) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要针对当前变电站继电保护设备数量大、现场运维困难等问题,设计了基于泛在物联网技术的变电站继电保护设备智能运维技术。该技术采用RFID身份识别技术作为移动巡检终端,并利用新一代通讯专网技术进行运维业务的信息流转;同时采用数据存储和多源信息融合技术建立数据中心平台,进而构建了泛在物联网智能运维框架。实际应用表明,智能运维技术具有无纸化、便携式、高效率等优势,为变电站继电保护设备运维提供了可靠有效的决策支持。

    • 基于天气聚类的光伏电站辐照度预测

      2021, 21(3):1030-1036.

      摘要 (583) HTML (0) PDF 2.70 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:太阳辐照度是影响光伏输出功率最直接、最显著的因素,其预测精度关系到电力系统部门的调度以及规划。受到地理纬度、海拔高度、气候复杂性的影响,传统地表辐照度预测模型精度较低。本文基于辐照度的天文学模型结合天气类型进行辐照度预测,通过建立太阳光照与地球大气层的几何模型,求解地外辐照度计算公式并修正晴天透明度系数,然后依据天气类型与历史辐照度进行聚类分析,计算相应的权重系数,建立基于天气聚类的太阳辐照度预测模型。通过实测数据验证,与传统的晴天模型、RLS模型、WT模型相比,天气聚类模型的适应性更强、准确率更高、误差更小。

    • 基于改进自组织映射聚类算法的连锁故障预测模型

      2021, 21(3):1037-1044.

      摘要 (533) HTML (0) PDF 3.08 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决电力系统连锁故障预测中所存在的:事故链预测模型的故障指标模糊、事故链模型过于庞大等问题,提出一种改进的事故链预测模型。该模型设计了初始故障集评价指标、上下级支路间关联性指标;改进了指标模糊不清的问题;提高了预测的准确度。引入改进自组织映射聚类算法对关联性指标进行聚类分类,在上下级支路关联性确定中,设定适当阈值,保证预测的下级支路全面而不冗余;提出自适应的方法解决聚类算法中学习率难以确定的问题,使得聚类结果更加准确。通过对IEEE36节点系统进行仿真验证,结果表明:该方法能够有效地缩短故障预测时间,提高故障预测准确度,预测结果兼顾快速性与全面性。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 无人机与车辆协助下的分布式多任务边缘计算卸载算法

      2021, 21(3):1045-1051.

      摘要 (577) HTML (0) PDF 2.66 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足密集分布用户的服务质量和体验质量,本文建立了车辆和无人机协助下的多接入边缘计算卸载模型,车辆、无人机和路边单元作为边缘节点,将不同的计算任务按需卸载到不同类型的边缘节点进行处理。设计了基于分布式匹配-贪婪算法的终端用户任务卸载方案以最小化系统功耗,并研究了用户数量和延迟容忍对卸载方案的影响。仿真结果表明:该方案在满足延迟约束的条件下降低了系统功耗,保证了用户的服务质量;特别是在人群密集分布的情况下,能有效提高中心用户的体验质量。

    • 车联网中基于非正交多址接入的簇重叠区域性能改进

      2021, 21(3):1052-1058.

      摘要 (561) HTML (0) PDF 3.40 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于车辆的高移动性和有限的移动范围,车辆分簇被认为是提高道路交通效率的一种有效方法。为了支持车联网中不断增长的业务量,本文提出了一种基于非正交多址接入技术的簇重叠区域(Cluster Overlap Region with Non-Orthogonal Multiple Access ,COR-NOMA)性能改进方案,该方案在目的车辆处利用最大比率合并(maximum ratio combining , MRC)来改进遍历和速率(Sum-Rate, SR),能有效降低相邻两个簇间冲突概率和传输延迟。接着,分析了独立瑞利衰落信道下该方案的可达平均SR并给出了其闭式表达式。最后,数值结果验证了理论分析的正确性,所提出的COR-NOMA叠加编码信号传输方案能显著改善V2X(Vehicle to Everything,V2X)网络中车辆SR的性能。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 考虑道路几何设计的智能网联车队横纵向协同控制

      2021, 21(3):1059-1065.

      摘要 (657) HTML (0) PDF 4.58 M (403) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对智能网联车队行驶过程中车辆跟驰和路径跟踪的横纵向协同控制,以三自由度车辆动力学模型为控制系统,采用改进的IDM (intelligent driver model) 模型设计分层式纵向控制器;基于预瞄-跟随理论设计横向控制器。考虑车辆纵向、横向运动的耦合特性,以纵向速度作为横向控制器的状态变量设计横纵向协同控制策略,在CarSim/Simulink仿真平台搭建车队横纵向协同控制器。采用单移线、隧道工况验证控制器的横向、纵向控制性能;考虑道路弯道、坡度和超高等道路几何设计,设置匝道工况验证控制器横纵向协同控制性能并分析道路超高对车队跟驰和路径跟踪精度及稳定性的影响。结果表明:控制器能实现给定工况下车辆速度与转向的跟踪控制,且具有较高的跟踪精度,良好的跟驰效果和行驶稳定性;对于弯道行驶,设置道路超高能使车辆转向平稳,速度跟随精度高且行车间距增加,有利于提高车队行驶安全性。

    • 电动缸伺服系统中误差平方根控制

      2021, 21(3):1066-1070.

      摘要 (555) HTML (0) PDF 2.40 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电动缸带来的速比非线性导致系统快速性和精度之间难以匹配的问题,建立了火炮身管的运动学模型和动力学模型,提出了一种变系数误差平方根和带前馈的PID分段控制策略,利用火炮身管的运动学模型和根据动力学模型拟合的加速度计算误差平方根控制系数,应用于系统的位置控制器设计。利用实际负载进行了台架实验研究,并与传统的误差平方根和带前馈的PID分段控制策略进行了对比。台架实验结果表明:相比于传统的误差平方根和带前馈的PID分段控制策略,该种变系数误差平方根和带前馈的PID分段控制策略可以明显减小火炮俯仰伺服系统的大调转时间和超调量,且不影响等速和正弦跟踪精度,具有一定的工程应用价值。

    • 基于集成学习与生成对抗网络的皮肤镜图像分类方法

      2021, 21(3):1071-1076.

      摘要 (668) HTML (0) PDF 2.06 M (377) 评论 (0) 收藏

      摘要:皮肤镜是辅助皮肤科医生诊断的有效途径,但是人工分类高度依赖医生的临床经验,并且皮肤镜图像本身的复杂性给分类提出了巨大的挑战。为了解决皮肤镜图像分类问题,基于集成学习提出了一种集成投票块的皮肤镜图像分类方法。首先,针对ISIC 2019提供的皮肤镜图像进行预处理。为了缓解数据集较少且分布不均的问题,使用生成对抗网络和旋转图像进行数据增强。然后基于迁移学习的思想训练多个卷积神经网络,从中挑选出分类效果较好的多个卷积神经网络组成投票块,进而集成投票块,最终实现皮肤镜图像的分类。实验结果表明,该方法的准确率、敏感度、特异度可分别达到0.925、0.563、0.927,相比单一的卷积神经网络模型,各个评价指标上均有所提高,为皮肤镜图像分类提供了一种有效方案。

    • 花朵授粉算法及其在断路器优化设计中的应用

      2021, 21(3):1077-1083.

      摘要 (451) HTML (0) PDF 3.17 M (372) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决花朵授粉算法(Flower Pollination Algorithm, FPA)在寻优过程中容易陷入局部最优解、后期收敛速度慢等问题,提出一种结合鲶鱼效应和均匀变异算子的改进FPA算法,首先,引入鲶鱼效应可以来避免算法陷入局部最优解;其次,加入均匀变异算子使其后期收敛速度加快,并通过经典测试函数验证改进的FPA算法性能优于其他算法;最后,将改进的FPA算法应用到断路器优化设计中,对两种不同类型的万能式断路器的能耗模型进行优化仿真,并计算出对应的断路器参数。结果表明,采用改进的FPA算法设计的断路器参数更加合理,能耗值更低,可以有效提高能耗参数的设计精度和设计效率。

    • 基于改进YOLO-v3的眼机交互模型及实现

      2021, 21(3):1084-1090.

      摘要 (461) HTML (0) PDF 2.90 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对嵌入式眼-机交互技术中所采用的传统眼行为识别方法准确率低、速度慢等问题,并结合所研制眼机交互系统硬件特点及应用场景,本文提出一种基于改进YOLO-v3的眼机交互模型。该模型通过去除13×13特征分辨率的检测模块、增加浅层网络的层数以及采用K-means聚类算法选取初始先验框,提高了网络像素特征提取细粒度并加快了检测速度,进而结合人眼特征参数提取方法和眼行为识别算法,构建出了眼机交互模型并进行实验。实验结果表明,该模型对不同眼行为的识别率达91.30%,改进的YOLO-v3网络的mAP为99.9%,识别速度达22.8FPS,相比原YOLO-v3方法检测时间缩短了11.4%。

    • 基于神经网络的室内外场景识别方法

      2021, 21(3):1091-1096.

      摘要 (559) HTML (0) PDF 2.80 M (389) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前室内外场景识别方法所面临的低精度、低可靠性和低稳定性的问题,提出了一种基于神经网络算法的高精度室内外场景识别的方法。该方法利用智能手机内置的光传感器、磁传感器和GNSS模块采集训练数据,根据卫星数量、高度角、信噪比数据在室内外具有不同的特性,将其划分成不同的区间并结合室内外的地磁数据与光照强度数据构成场景识别的特征,最后将不同时间的特征数据输入神经网络模型进行训练室内外场景识别模型。大量的测试实验结果表明,本文提出的基于神经网络的室内外场景识别方法在不同的场景下识别准确率可以达到96%,能有效地识别室内外场景,具有较强的稳定性,可为室内外无缝定位系统的构建提供参考。

    • 基于节点状态的中南地区民航网络级联失效

      2021, 21(3):1097-1102.

      摘要 (370) HTML (0) PDF 3.32 M (330) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国各类突发事件的频繁发生,为保障民航交通网络的安全运营,使民航网络在不断动态演化过程中保持较强的网络抗毁能力,本文通过复杂网络理论构建民航网络级联失效模型,该模型根据级联失效现象下民航网络节点的变化情况,构建了一种基于节点状态的民航网络容量-负载级联失效模型,模型中的网络节点包含“正常-失效-暂停”三种状态。以中南地区民航网络为例进行了实证分析,结果表明:改进后的民航网络级联失效模型能更为准确地仿真网络级联失效过程;网络在选择性攻击下所呈现的鲁棒性较差。针对仿真结果分析,对于民航网络优化时,应该重视提升网络关键节点的鲁棒性,可有效提升网络的安全运行。

    • 基于双向编码器表示模型和注意力机制的食品安全命名实体识别

      2021, 21(3):1103-1108.

      摘要 (428) HTML (0) PDF 1.36 M (339) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对于目前传统的命名实体识别模型在食品案件纠纷裁判文书领域的准确率不足的问题,在双向长短时记忆网络的基础上提出一种基于Bert和注意力机制的命名实体识别模型。模型通过Bert层进行字向量预训练,根据上下文语意生成字向量,字向量序列输入BiLSTM层和Attention层提取语义特征,再通过CRF层预测并输出字的最优标签序列,最终得到食品案件纠纷裁判文书中的实体。实验表明,该模型在食品纠纷法律文书上面的准确率和F1值分别达到了92.56%和90.25%,准确率相较于目前应用最多的BiLSTM-CRF模型提升了6.76%。Bert-BiLSTM-Attention-CRF模型通过对字向量的预训练,充分结合上下文语意,能够有效克服传统命名实体识别模型丢失字的多义性的问题,提高了食品案件纠纷裁判文书领域命名实体识别的准确率。

    • >TS轻工业、手工业、生活服务业
    • 小径木梯形板抽芯下锯法出材率的优化设计

      2021, 21(3):1109-1115.

      摘要 (460) HTML (0) PDF 1.91 M (338) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】对小径木梯形板抽芯下锯法的出材率数学建模并进行优化设计分析,以证明其具有较高的出材率。结合实际生产条件分析影响小径木梯形板抽芯下锯法出材率的因素,证明此种下锯方法的合理性和可行性。【方法】本文首先从对小径木梯形板抽芯下锯法的介绍入手,介绍了小径木梯形板抽芯下锯法的原理、板材加工方式和优势。再根据其下锯方法的关键和特征对小径木梯形板抽芯下锯法进行了数学建模,推导小径木梯形板抽芯下锯法的出材率公式。以此公式为目标函数,选取下锯方案中相互独立的变量作为设计变量,根据客观条件和国家标准等建立约束条件,并根据多组原始数据分别利用LINGO和MATLAB软件进行出材率的优化设计,得出两组优化设计结果。进而对优化设计的结果进行作图分析,通过查阅文献资料证明小径木梯形板抽芯下锯法的高出材率,并分析其出材率提高的原因。最后,分析实际加工中小径木缺陷与加工工艺措施对出材率的影响,针对不良影响提出改进措施。【结果】计算出了小径木梯形板抽芯下锯法的出材率公式。得出了不同尺寸小径木的两组优化设计结果,两组优化结果接近,出材率变化趋势合理。 【结论】建立了小径木梯形板抽芯下锯法数学模型;利用分枝界定法和遗传算法完成了两种优化设计;证明了小径木梯形板抽芯下锯法的高出材率,优化了传统梯形下锯法的不合理之处是出材率提高的原因。

    • >TU建筑科学
    • 不同模量石墨简支梁的弹塑性分析及试验研究

      2021, 21(3):1116-1122.

      摘要 (405) HTML (0) PDF 3.04 M (318) 评论 (0) 收藏

      摘要:工程中的许多材料都具有拉压不同弹性模量的性质,21世纪初人类发现神奇的强度最大的石墨烯材料已被验证是一种拉压不同模量的材料。石墨是石墨烯的源材料,由于其良好的耐辐照性能,广泛的应用于国防核工业,研究材料的不同模量力学特性正在成为一种新的研究趋向。本文实验测试了MSL82型号石墨的力学行为,证明并得到石墨材料的拉压不同模量比值。同时建立了不同模量弯曲梁的弹塑性分析理论模型。通过与测试数据的比较,验证了本文理论模型的准确性。研究表明:不同模量石墨梁在弹性阶段,中性轴的位置偏向下方受压侧,但不随荷载变化;拉压模量比的大小对截面的应力分布影响很大,减小拉压模量比,可减小最大拉应力;而增大拉压模量比,则可以减小最大压应力。进入塑性阶段后,随着外荷载的增加,中性层的位置上升,最终的位置是由拉压屈服极限的比值决定;随着截面的塑性发展,拉压模量比对截面应力分布的影响逐步减小,但对应变的影响仍然较大。因此,可通过改变拉压模量比来控制截面的最大拉压应变。

    • 新型方钢管柱内套筒装配连接力学性能

      2021, 21(3):1123-1130.

      摘要 (402) HTML (0) PDF 5.52 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文提出了一种新型方钢管柱内套筒装配连接形式,将柱拼接位置上移至梁柱节点核心区上方,为梁柱节点高强螺栓安装提供了空间,同时保证了节点域的连续性。改变内套筒厚度、内套筒长度、对拉螺栓间距及端板厚度等构造参数建立一系列有限元模型,采用ANSYS非线性计算对该新型连接的滞回性能、耗能能力、破坏形态等进行分析。研究结果表明:该新型连接具有较好的延性和耗能能力,各构造参数变化对其受力性能产生不同的影响。增大内套筒厚度可以提高节点极限承载力和耗能能力,当内套筒厚度大于柱壁厚度2mm时,节点力学性能提升较明显;适当增加对拉螺栓间距可以改善节点受力;增大内套筒长度,节点刚度、延性和耗能能力均会下降,因此在满足构造要求的前提下,内套筒长度宜取较小值;适当增加端板厚度,可以改善节点受力性能、延性和耗能性能,但端板过厚则不够经济。研究结论可为该新型方钢管柱内套筒装配连接设计和应用提供基础研究数据。

    • 非饱和绢云母片岩残积土一维压缩变形规律

      2021, 21(3):1131-1137.

      摘要 (392) HTML (0) PDF 2.08 M (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:绢云母片岩残积土遇水软化疏松,易发生湿化破坏,变形受水影响明显。为研究其土水特性及压缩变形规律,开展了基质吸力测定试验及在不同条件下的一维侧限压缩试验。结果发现:非饱和绢云母片岩残积土的土水特征曲线呈非典型“S”型,非饱和残余段段特征不明显;净竖向压力相同时,孔隙比随着基质吸力的增大而逐渐增大,得到其屈服吸力为200 kPa;基质吸力相同时,孔隙比随着净竖向压力的的增大逐渐减小,密度较大的试样产生的压缩变形量小,说明基质吸力和干密度能增强其抗压性。在实际工程中应充分考虑这些因素。

    • 基于CT试验的矽卡岩冻融细观损伤扩展机理

      2021, 21(3):1138-1143.

      摘要 (402) HTML (0) PDF 2.89 M (322) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用岩石CT扫描技术对冻融循环作用下的矽卡岩试样进行扫描,得到了不同冻融循环次数下矽卡岩的冻融损伤结构劣化特征。运用数字图像处理技术对矽卡岩的损伤结构劣化特征进行提取,初步分析了冻融循环过程中矽卡岩内部裂隙损伤的演化过程。根据岩石损伤力学,选取以图像像素点数量所表示的损伤变量,建立了矽卡岩损伤变量与冻融循环次数间的关系曲线,以此对矽卡岩的细观损伤扩展机理进行了定量研究。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,矽卡岩损伤变量呈现先降后增的变化规律;受冻融条件影响,矽卡岩细观损伤劣化程度也随之增大。

    • 全级配煤矸石混凝土导热性能试验与分析

      2021, 21(3):1144-1149.

      摘要 (373) HTML (0) PDF 1.86 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究和预测全级配煤矸石混凝土的导热性能,以五种不同的煤矸石粗骨料替代率(0、25%、40%、70%、100%)和四种煤矸石细骨料替代率(25%、50%、75%、100%)设计9组试验,对煤矸石混凝土导热性能进行试验。结果表明:煤矸石粗骨料替代率越高,煤矸石混凝土导热系数就越低;煤矸石粗骨料替代率为100%情况下,随着煤矸石细骨料替代率增加,煤矸石混凝土导热系数继续降低,其中全级配煤矸石混凝土导热系数最低,相比普通混凝土导热系数的下降幅度为52.56%;定义了煤矸石骨料影响系数M,M值越大,混凝土导热系数越低;对Hasselman-Johnson混凝土导热系数计算模型进行修正,得到煤矸石混凝土导热系数的修正计算模型,修正计算值与试验结果相吻合。

    • 土岩组合地层明挖基坑桩撑体系设计优化

      2021, 21(3):1150-1156.

      摘要 (417) HTML (0) PDF 4.12 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:土岩组合深基坑的稳定性与安全性是基坑设计与施工中重点考虑的问题。本文主要以青岛地区土岩组合地质条件为背景,依托青岛地铁1号线明挖车站深基坑工程,根据不同支撑体系参数对基坑变形与内力的影响,对土岩组合地层明挖基坑桩撑体系进行设计优化,并结合现场实测对优化效果进行评价。结果表明:首道支撑位于0.5m时,其对墙体位移和内力的控制效果最优;支撑水平间距在1.5m时,对墙体的侧移控制效果最好,但6.0m~9.0m时更加利于施工,且更经济;首道支撑位置和水平间距对坑底隆起影响较小;支撑道数为3~4道时,对墙体变形控制效果最好,更加有利于施工且更经济。

    • >U交通运输
    • 城际铁路双轨道列车盾构隧道振动响应分析

      2021, 21(3):1157-1162.

      摘要 (450) HTML (0) PDF 3.98 M (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对首例城际铁路双轨道大直径盾构隧道(外径12.4 m、管片衬砌厚0.55 m)下穿南水北调中线总干渠工程实例,建立有限元数值分析模型,分析了列车行驶振动荷载对隧道衬砌结构和渠底的振动响应规律。采用激振力函数综合考虑行车平稳性、动力附加轮毂和波形磨耗等因素模拟列车振动荷载,变换轨道不平顺值由0.40 mm增至1.00 mm,列车运行工况按单列车单向行驶和双列车对向行驶,列车设计时速200 km/h。研究表明:双列车对向行驶对隧道衬砌混凝土应力和渠底面位移的影响较大,轨道不平顺值对隧道衬砌混凝土应力影响较大但对渠底面位移影响很小。研究成果为盾构隧道和南水北调中线总干渠安全运营和维护管理的决策提供了研究依据。

    • 超大断面隧道工法转换过渡段最优长度

      2021, 21(3):1163-1168.

      摘要 (415) HTML (0) PDF 3.39 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:隧道掘进过程中掌子面围岩状况不停变化,通常情况下针对不同围岩级别,采用不同的开挖工法,不同开挖方式对应的不同支护体系有着不同的受力模式,因此工法转换处围岩-支护体系复杂。本文以京沪高速济南连接线工程龙鼎隧道为背景,结合现场实测及数值模拟的方法研究施工方法由CD法施工转换为台阶法施工时结构内力及围岩应力状态的变化,研究最优的工法转换时机,确定工法转换过渡段最优长度,并在实际工程中验证。在本工程所出现的围岩由Ⅳ2级突变为Ⅲ2级的情况下,超大断面隧道由CD法转换为台阶法设置10m的过渡段是合理的。过渡段的设置有效减小了拱顶沉降,优化了支护与围岩受力状态,有利于围岩及支护结构稳定,并且可以最大程度保证工程进度。

    • >V航空、航天
    • 应用反向传播神经网络算法的发动机动态总压畸变预测

      2021, 21(3):1169-1175.

      摘要 (582) HTML (0) PDF 2.98 M (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高动态总压畸变预测的准确性,通过引入BP神经网络算法研究了其在紊流相关中的可行性和准确性。结果表明:BP神经网络可应用于紊流相关以预测动态总压畸变;采用单个工况进行自我预测时,神经网络显示了良好的预测能力,预测结果与试验值吻合很好;采用BP神经网络法,5个工况作为样本预测各工况紊流度时,样本工况的平均紊流度与试验值一致,而测试工况中个别工况的平均紊流度与试验值有些偏差,网络的设置和训练需要进一步研究,以提高网络的预测能力。从与最小二乘法的预测结果对比来看,神经网络法是一种更有前途的预测方法。

    • 基于点融合技术的机场终端区运行效率

      2021, 21(3):1176-1181.

      摘要 (574) HTML (0) PDF 2.30 M (393) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决繁忙终端区运行效率低、飞行冲突严重、管制员工作负荷大、通信频道拥堵等问题,提出了一种基于点融合技术的进场航班流排序方法。通过细化基于点融合的进场航班排序过程,分析了基于点融合程序的空中交通管制工作流程;并基于雷达管制模拟机设计并验证了点融合程序应用于我国西南某机场终端区的可行性。结果表明:点融合程序能解决终端区大流量情况下的进场航班排序问题,相比于现行程序而言,雷达引导、高度速度调整指令次数均有不同程度的减少,有效降低管制员和飞行员工作负荷,改善陆空通话拥挤现状。同时,进场航班间的飞行间隔更均匀、有序,进场时间和间隔均由一定程度的减小,终端区空域容量和运行效率显著提升,能有效缓解航班延误。

    • >X环境科学、安全科学
    • 二级出水中抗生素抗性基因存在形态及质粒接合转移影响因素

      2021, 21(3):1182-1187.

      摘要 (578) HTML (0) PDF 1.89 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决污水厂二级出水中抗生素抗性基因(ARGs)浓度高的问题,本文深入研究二级出水中ARGs的分子量分布、主要的存在形态,并进一步探究环境因素(时间、温度、pH)对抗性质粒接合转移的影响,再生水处理工艺研究提供基础。结果表明:二级出水中的ARGs主要集中在大于100k Da分子量区间,并且游离态ARGs浓度高于细胞态ARGs浓度;抗性质粒pHS-AVC-LW1144可通过在同种属或跨种属细菌间转移扩散来实现接合转移,导致抗性质粒的浓度增加;在0~48 h时间段,抗性质粒浓度呈递增趋势,并在第48 h的浓度最大;低温环境(4℃)和碱性环境(pH=9)更有利于抗性质粒的接合转移。

    • 分形结构及尺度对粒子扩散行为的影响

      2021, 21(3):1188-1195.

      摘要 (548) HTML (0) PDF 4.08 M (357) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤污染对人体健康和生态环境会产生极大危害。探明污染物扩散机理,准确预测污染物在土壤中的输运过程是高效控制和修复的前提。已有研究表明,土壤结构及尺度差异对污染物输运行为具有明显影响。为定量分析上述差异对预测结果的影响,本文在建立单块Sierpinski分形地毯模型的基础上,构建了四块拼接Sierpinski分形地毯模型模拟土壤结构,分别探究了分形结构和空间尺度对粒子扩散行为的影响,重点讨论了分形结构的边界效应问题。通过粒子在两种分形结构中的随机行走过程分析,得到了不同分形结构中粒子的空间位移、密度分布及粒子运动的统计均方位移与时间的关系。数值模拟结果表明,在尺度较小的单块分形结构中,当粒子的扩散过程未受到边界效应影响时,其扩散行为呈现次扩散现象;当粒子的扩散过程受到边界效应影响时,粒子的扩散行为在短时间内发生明显变化,由次扩散过渡为正常扩散。而在尺度较大的拼接分形结构中,边界效应对粒子的扩散过程没有明显影响,扩散行为在相当长的时间内保持稳定,呈次扩散现象。

    • 喹诺酮类抗生素在水环境中降解和吸附影响因素

      2021, 21(3):1196-1201.

      摘要 (590) HTML (0) PDF 1.46 M (364) 评论 (0) 收藏

      摘要:抗生素污染会对水生态系统和人类健康产生风险,其在水环境中的主要迁移转化途径为吸附和降解,环境条件直接影响抗生素在水环境中的残留水平。为进一步确定抗生素在水环境中降解和吸附行为的影响因素,文中以喹诺酮类抗生素为例,在建立高效液相色谱-质谱法测试喹诺酮类抗生素的基础上,通过单一变量实验研究介质粒径、水环境pH值和初始浓度对氧氟沙星和加替沙星降解和吸附行为的影响。结果显示:在0.25~2 mm范围内,介质粒径越小,抗生素降解效率越低,在入渗能力和透气性较好的粗颗粒介质中,更有利于抗生素的降解和吸附。氧氟沙星和加替沙星降解率最高的pH值分别为7.38和7.73,天然水pH值范围利于抗生素的降解自净;在细砂介质中的吸附过程符合Freundlich方程,初始浓度对细砂介质中抗生素去除率的影响较为显著,随着初始浓度的增加而增大,在初始浓度为60 μg/L达到峰值,继而缓慢降低,过高或过低的初始浓度均不利于抗生素的吸附和降解。

    • 峰峰煤矿塌陷区典型农田土壤剖面重金素元素化学风化规律

      2021, 21(3):1202-1210.

      摘要 (551) HTML (0) PDF 5.97 M (333) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文采集峰峰煤矿塌陷区典型农田剖面土壤,通过测定分析不同埋深土壤重金属元素(As、Cu、Ni、Pb、Cr、Cd、Zn和Hg)分布特征,利用质量平衡理论进行化学风化规律研究,探究塌陷驱动下剖面土壤重金属元素化学风化过程,结果表明:峰峰矿区煤炭塌陷区典型剖面土壤重金属元素Pb、Cd和As的含量超过国家农用地土壤污染风险管控标准,最大超标倍数分别为3.86倍、59.77倍、3.82倍;重金属元素Cu、Ni、Zn、Cr和Hg未超标。重金属元素Cd和As可能在塌陷驱动下,受地表径流和雨水淋滤下渗影响,使得其含量自表层向下逐渐增加。表层土壤元素Cu、Pb、Cr、Hg迁入富集,而元素Ni、As、Zn和Pb迁出淋滤;犁底层元素Cu、Ni、Zn和Pb迁出淋滤,Hg迁入富集,其余元素规律变化不明显。累积元素存在潜在风险,需要监控;淋滤的元素存在直接风险,需要高度管控。本实验为全面评估煤矿开采对土壤化学性能的影响,防治流域水土流失和保护区域生态环境提供科学依据。

    • 藻菌共生体系的建立及其对造纸废水的处理效果

      2021, 21(3):1211-1216.

      摘要 (576) HTML (0) PDF 2.43 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对棕鞭藻 (Ochromonas sp.) 培养体系中的共栖细菌进行分离纯化,拟通过藻菌共生体系的建立提高微藻生物量积累能力,并探究藻菌共生体系对造纸废水的处理效果。经16S rDNA基因测序比对,分离获得的5株微藻共栖细菌分别为A-Porphyrobacter sp.、B-Hyphomonas sp.、C-Aquimonas sp.、D-Agrobacterium sp.和E-Hydrogenophaga sp.。通过向微藻培养体系添加不同的共栖细菌以验证其对微藻生长效率的影响效果,结果表明,5株微藻共栖细菌中,Aquimonas sp. (水单胞菌) 可显著促进棕鞭藻的生长,当藻菌比为1:3时,水单胞菌对微藻的促生效果最佳,共培养10天后,体系中微藻干重达到最大值0.78 g/L。利用藻菌共生体系处理造纸废水8天,废水中COD、TN、TP、色度分别从154.13 mg/L、22.42 mg/L、4.90 mg/L、275降至37.5 mg/L、14.53 mg/L、0.48 mg/L、18,去除率分别为75.67%、35.19、90.2%和93.45%;同时微藻干重可达1.073 g/L。藻菌共生体系对造纸废水深度处理的效果与芬顿法相当,可达到《制浆造纸工业水污染排放标准》(GB3544-2008),同时可显著降低处理成本,具有良好的应用前景。

    • 回料对餐厨垃圾生物干化效率及能耗的影响

      2021, 21(3):1217-1222.

      摘要 (587) HTML (0) PDF 2.96 M (342) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对生产实践中,餐厨垃圾快速生物干化存在辅料供应量不足、处理周期较长等问题,本研究基于外源辅助加热的生物干化系统,通过连续运行10d,分析不同比例(0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%和35%,分别记为T0-25、T5-20、T10-15、T15-10、T20-5、T25-0、T30-0、T35-0)回料替代辅料的餐厨垃圾生物干化效率及能耗。结果表明:不同比例回料替代辅料均可以促进餐厨垃圾堆体升温,达到物料快速生物干化;在生物干化过程中,30%和35%回料替代辅料的餐厨垃圾生物干化处理脱水效果最好,在第4d含水率较无回料添加的对照组分别低19.09%、18.21%。但随着回料添加量的增加,单位质量餐厨垃圾水分去除能耗整体呈现升高趋势,添加10%回料替代辅料的生物干化处理组单位质量干化所需能耗最低(1.41 kw?h/kg),较无回料添加的对照组1.32kw?h/kg)能耗最为接近。因此,在餐厨垃圾快速干化处理实践中,若锯末等辅料供应量不足,可以考虑采用添加10%回料代替辅料对餐厨垃圾进行生物干化。

    • 基于情景构建与推演的企业应急能力评估

      2021, 21(3):1223-1229.

      摘要 (610) HTML (0) PDF 1.45 M (388) 评论 (0) 收藏

      摘要:在企业的应急管理过程中,为满足实时应急决策需求,需要对企业的应急能力进行评估。首先基于危机管理PPRR理论,通过梳理文献得出一般企业的应急能力评估指标体系。然后将所有应急能力评估指标取其乐观状态作为企业应急情景的基本事件。最后综合采用交叉影响分析法和解释结构模型法对企业的应急情景进行构建和推演。研究结果证明运用该情景构建与推演方法来评估企业的应急能力合理可行,推演结果可以得到提高企业应急能力的最有效措施或措施组合,对于企业的应急管理决策具有良好的指导意义。

    • 受限空间内小尺度油池火行为实验

      2021, 21(3):1230-1236.

      摘要 (566) HTML (0) PDF 3.76 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析受限空间内燃油火灾特性,通过设计并搭建受限空间小尺度油池火行为实验平台,选择三种典型液体燃料(正庚烷、环己烷、航空煤油)开展燃烧试验,测量并分析火焰温度、烟气温度及燃料燃烧生成的烟气成分浓度等变化规律。结果表明:油池火最高温度超过700℃,烟气温度变化曲线满足高斯分布;由温度变化曲线将燃烧分为发展-稳定-熄灭3个阶段,发展期占比均接近10%,且温度变化率最高达到22℃/s;在253s左右三种燃料燃烧过程中O2、CO2与CO浓度变化曲线到达最高点;熄灭期三种燃料火焰温度变化曲线满足反比例函数分布。可见,结合火羽流温度以及烟气成分浓度变化可判断火灾处于何种阶段以及燃烧物种类,从而为提高火灾预警准确率提供数据支撑。

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