• 2022年第19期文章目次
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    • >TE石油、天然气工业
    • 钻井岩屑回注诱导裂缝扩展研究及发展趋势

      2022, 22(19):8153-8164.

      摘要 (402) HTML (0) PDF 9.80 M (455) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着油气开采过程中油基钻井液的广泛使用以及各国环保要求的提高,大量油基钻屑堆积,无法处理,已经成为了不可忽视的问题。而岩屑回注被证实是解决该问题经济有效的方法。在过去30年,岩屑回注的应用越来越广泛,但回注液体泄漏事件时有发生。究其原因是由于对于岩屑回注过程中裂缝产生和延伸规律的认识不清,导致岩屑回注施工设计误差大,泄露风险高。因此,研究岩屑回注过程中裂缝扩展和延伸规律是施工设计的基础,可有效降低泄露风险。本文从理论基础、实验研究和数值模拟几个方面简单概括了岩屑回注过程中裂缝产生范围和裂缝几何形态的研究进展,总结了当前研究的局限性,并提出新的研究方向。

    • >TU建筑科学
    • 抗浮锚杆在地下结构抗浮中的耐久性研究进展与发展方向

      2022, 22(19):8165-8176.

      摘要 (242) HTML (0) PDF 18.46 M (2365) 评论 (0) 收藏

      摘要:锚杆的耐久性问题是当前岩土锚固技术中非常重要但相对薄弱的研究环节,抗浮锚杆工作环境恶劣,常处于水下或干湿交替、荷载波动范围、冻融循环及腐蚀介质等环境中,锚筋极易遭受侵蚀破坏,对抗浮锚杆的耐久性提出了新的挑战。本文简要介绍了抗浮锚杆的结构及作用机制,明确抗浮锚杆在地下结构中的基本工作原理,对影响抗浮锚杆耐久性的主要因素进行了详细分析,分别介绍了腐蚀环境、粘结剂以及多因素耦合作用对抗浮锚杆长期服役性能的影响,以及对于如何提高抗浮锚杆的耐久性给出解决方法,最后对抗浮锚杆在地下结构中的应用进行了归纳总结,提出了目前仍存在的不足与挑战,并针对抗浮锚杆的耐久性问题提供了相应建议。

    • >X环境科学、安全科学
    • 应急物资储备库选址及调运模型研究综述

      2022, 22(19):8177-8186.

      摘要 (191) HTML (0) PDF 6.22 M (1398) 评论 (0) 收藏

      摘要:在应急救援任务中,应急物资储备库选址及调运过程是减少灾前和灾后损失的重要阶段,为系统了解应急物资储备库选址及调运模型研究现状,结合大量国内外参考文献,本文从应急物资选址、调运以及选址和调运联合模型三部分进行分析总结。在应急物资选址影响因素分析的基础上,围绕模型具体算法、灾情阶段、优化指标、是否关注受灾人员以及信息状态等多个维度分析了应急物资储备点选址模型中所存在的问题;将应急物资调运模型分为分阶段调运、多目标规划调运和不确定信息调运三类,并对三类模型进行了综述总结;并系统总结了应急物资选址及调运模型一体化研究。结果表明,应急物资选址及调运模型在动态性、多元化、智能化、人性化等方面的进一步研究对现实救援更具有重要作用。基于此,本文对应急物资储备库选址和调运模型的未来发展方向和研究要点进行了展望,对应急物资储备及调运体系的现代化建设具有现实指导意义。

    • >O4-5物理学
    • 四氧化三铁颗粒大尺度空中动态吸波

      2022, 22(19):8187-8193.

      摘要 (150) HTML (0) PDF 5.54 M (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:吸波材料研究一直是军事隐身技术领域中的前沿课题,而四氧化三铁磁性材料又是当前国内外研究的热点,其在大尺度空间动态吸波隐身模型的建立在军事领域具有很高的实用价值。为研究四氧化三铁颗粒大尺度空中动态吸波效果,数值模拟计算出散布在大尺度空中粒径长分别为0.25μm和10.57nm的Fe3O4颗粒在入射电磁波频率为2~18GHz范围内的电磁损耗和18GHz频率时随时间变化的动态电磁损耗。结果表明:入射电磁波频率为2~18GHz频率范围内时,10.57nm的Fe3O4颗粒散布空间产生的电磁损耗为0.40W到11.59W,在18GHz频率时,电磁损耗为11.381W到11.559W;入射电磁波频率为2~18GHz频率范围内时,0.25μm的Fe3O4颗粒散布空间产生的电磁损耗为0.22W到4.88W,在18GHz频率时, 电磁损耗为4.812W到4.899W。可见Fe3O4颗粒具有良好的吸波效果且纳米Fe3O4颗粒吸波性能优于微米Fe3O4颗粒。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于支持向量机的顾北煤矿北一矿区三维地质模型构建

      2022, 22(19):8194-8199.

      摘要 (216) HTML (0) PDF 4.38 M (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:三维地质模型是表征地下地层分布和地质构造的有力工具,可以简单有效的帮助地质解译和空间分析工作,但由于传统三维地质建模方法建模过程复杂、人为干扰影响大,非专业人士短时间内很难掌握并且建模质量难以保证。为满足矿山智能开采对高精度地质模型的需求,提高三维地质建模与可视化的高效性和直观性,提出一种基于支持向量机的三维地质建模方法,将地质体划分为大小均匀的栅格单元,根据栅格单元的属性类别构建三维地质体模型,并使用基于RBF核函数的支持向量机分类器对顾北煤矿北一矿区进行了实例验证,将模型进行开挖显示,与实际钻孔数据构建的地质剖面图进行对比,结果表明,该方法具有很大的适用性,并且可以很好的处理尖灭地层,建模效率以及准确率较高。

    • 城市地表建筑物密集区的微动探测方法——以成都市某海鲜批发市场的浅表精细探测为例

      2022, 22(19):8200-8209.

      摘要 (118) HTML (0) PDF 14.84 M (1625) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市建成区普遍存在场地限制、地面硬化、复杂干扰等难题,因此对城市物探方法的场地适应性、抗干扰能力、探测分辨率等提出了较高要求。本文以成都市某海鲜批发市场的浅表精细探测工作为例,在地表密集建筑物间的狭小空间灵活布置短极距“T”、“L”型组合观测台阵,通过扩展空间自相关(ESPAC)算法获得了高质量的50-10Hz频段面波频散数据,反演获得的横波速度剖面达到了地下浅表2-40米埋深地质体的精细分层要求,有效支撑了成都市某地铁轨道的建设工作。综合研究结果及钻孔资料表明,“灵巧小台阵”及ESPAC算法可替代以往探测浅表地层时需要额外补充部署主动源工作补齐高频信号的工作模式,在大大节省施工成本的同时,也避开了以往重锤敲击所造成的噪声、震动等扰民干扰,在城市地球物理勘查领域具有一定的可推广应用价值。

    • 基于时序遥感数据的九寨沟核心景区崩塌发育分布特征

      2022, 22(19):8210-8217.

      摘要 (153) HTML (0) PDF 23.97 M (2164) 评论 (0) 收藏

      摘要:2017年“8.8”地震导致九寨沟核心景区发育数以千计的高位或极高位崩塌灾害,造成自然景观及旅游设施严重损毁。震后三年以来崩塌仍表现出较高活动性,为九寨沟震后恢复重建与生态治理等带来更大挑战。本文基于地震前后5期高精度遥感影像数据,结合多年实地调查、遥感解译与核密度分析等方法,从时间和空间角度分析了崩塌空间聚集趋势及发育分布特征。结果表明,地震前后崩塌发育具有空间聚集效应,在0-5.6 km范围聚集性显著,但震后三年内的总体聚集趋势变化不大。此外,崩塌显著分布于高程2800~3400 m与30°~55°的陡坡段,地震触发与震前重力诱发崩塌多分布在北东-南的优势坡向,岩性上集中分布于石炭系与石炭二叠系的厚层坚硬碳酸盐岩地层。本文成果对九寨沟崩塌灾害防治与风险管控具有积极意义,可为震后地质灾害长期活动性研究提供基础数据。

    • 黄土高填方边坡渗透变形机理的物理模拟

      2022, 22(19):8218-8224.

      摘要 (165) HTML (0) PDF 19.04 M (1986) 评论 (0) 收藏

      摘要:天水市是我国黄土滑坡分布最密集、灾害最严重的地区之一。大面积的挖填方会改变场区的地下水渗流场,从而影响高填方边坡的稳定性。本文以天水地区马兰黄土为研究对象,通过野外详勘与室内物理模拟试验,对马兰黄土高填方边坡的渗透变形机理进行研究。结果表明:受填方前原始地形的影响,凹陷地形易于汇水,地下水流动受阻,易形成积水区,使地下水位抬升高度较大。随着时间的累积,地下水不断浸泡地基土,使其强度劣化,加之毛细水上升作用使地基发生湿馅和湿化沉降,易在边坡坡脚等富水区产生蠕滑变形,并牵引边坡后缘发生滑移拉裂,发生渐进式破坏而引发较大规模的边坡滑移。通过物理模拟,得出该地区马兰黄土高填方边坡受地下水影响产生的变形滑移模式为“渐进后退—牵引式滑移”。

    • 甘肃省东乡县下坪山滑坡特征及稳定性评价

      2022, 22(19):8225-8235.

      摘要 (188) HTML (0) PDF 27.16 M (2222) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄土滑坡是西北地区人居与城镇建设安全的重大隐患,正确认识黄土滑坡的发育特征和形成机理,对于开展滑坡灾害风险评价、预测预警、工程治理及防灾减灾等方面具有重要的战略意义?为了保障黄土脆弱地区生态保护和高质量发展,解决滑坡在实现乡村振兴战略过程中对规划和建设的影响,本文在对甘肃省东乡县陈家下坪山滑坡进行地质勘察和现场调查的基础上,通过地面调查、钻探和探槽等多种手段,结合区域环境详细研究滑坡发育的特征,阐明了地形地貌、地层岩性、坡体结构、水文地质、大气降水和人类活动对滑坡的影响。运用定性分析与定量计算相结合的方法,系统分析评价了下坪山滑坡在不同工况下的稳定性。结果表明,下坪山滑坡为老滑坡整体复活,属于中型黄土—泥岩滑坡,其运动特征为间隙性下错的牵引式低速滑动,降雨和人类工程活动是该滑坡稳定性的敏感因素;滑坡目前处于基本稳定状态,受裂缝大量发育的影响,局部有发生滑动的可能性,但未来环境变化会导致滑坡整体滑移失稳的可能性大;依据滑体原始冲沟为界将下坪山滑坡分为东西两块,西侧整体稳定性好于东侧,东西两处滑坡块体在遇暴雨或地震沿现有滑面发生再次滑动的可能性较大。在西北内陆暖湿化的大背景下,该区黄土老滑坡存在复活的风险,应进一步加强相关的监测工作。

    • 岷江流域植被变化特征及其成因解析

      2022, 22(19):8236-8247.

      摘要 (143) HTML (0) PDF 26.32 M (4319) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文使用1998-2018年的连续时间序列的SPOT/VEGETA-TION NDVI卫星遥感数据,分析岷江流域地区的植被时空变化,并利用趋势性分析、相关分析、归因分析方法量化植被变化对主要气候因子(年均降水、年均气温)和人为因子(城市化、人工造林、粮食产量、灌溉面积等)的响应关系, 该研究为岷江流域植被保护和生态建设,以及岷江流域土地的合理利用提供了理论支持。研究结果表明:近20年来岷江流域的NDVI整体呈现出增加趋势,其变化率为0.043/10a,耕地,草地、林地和荒丛的NDVI的变化率分别为0.032/10a、0.016/10a、0.054/10a和0.044/10a。岷江流域约有71.30%的区域NDVI指数呈现显著增加的趋势,这些地区主要分布在岷江下游和马尔康县、玛沁县的大部分区域。其中,降水、气温和人为因子对NDVI变化的贡献量分别为:0.004/10a、0.012/10a和0.027/10a,气候因子和人为因子对NDVI变化的贡献率分别为37.21%和62.79%,人类活动在岷江流域地区的植被恢复过程中起到了明显的作用。 关键词: 岷江流域;植被变化;气候变化;人类活动;归因分析

    • >R医药、卫生
    • 颈椎单开门椎管扩大成形术中重建伸肌附着点及保留C7棘突开槽式减压的临床疗效观察

      2022, 22(19):8248-8252.

      摘要 (105) HTML (0) PDF 5.75 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:观察颈椎单开门椎管扩大成形术中重建伸肌附着点及保留C7棘突开槽式减压在治疗脊髓性颈椎病的临床疗效。2017年01月~2018年07月有81例多节段脊髓型颈椎病患者在我院接受单开门椎管扩大成形术治疗,其中70例获得完整临床随访。根据手术方法将其分为两组:观察组(37例),单开门术中采用伸肌附着点重建和保留C7棘突开槽式减压治疗;对照组(33例),行常规单开门椎管成形钛板固定术治疗。记录手术时间及术中出血量,观察术后患者神经功能改善、颈椎曲度指数(cervical curvature index,CCI)改变、颈后肌群横截面积变化及轴性症状(axial symptoms,AS)的发生情况。结果表明:观察组在手术时间及术中出血量上明显高于对照组(P<0.05);在椎板开门角度及脊髓漂移距离上,两组比较无显著统计学差异(P>0.05);术后两组患者的JOA评分较术前有显著升高(P<0.05),两组在神经功能恢复率上无显著统计学差异(P>0.05)。观察组在CCI及颈后肌群横截面积上与术前比较无显著统计学差异(P>0.05),对照组的上述数值较术前明显减小(P<0.05)。观察组轴性症状发生率为8.1%(3/37),对照组为21.2%(7/33),具有显著统计学差异(P<0.05)。可见,在单开门椎管成形术中,重建伸肌附着点及保留C7棘突开槽式减压会增加手术时间,但术式的改进可以更好的维持颈椎曲度,减轻颈后肌群萎缩并降低术后轴性症状的发生。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 水力压裂切割煤层顶板力学机理及参数优化

      2022, 22(19):8253-8261.

      摘要 (191) HTML (0) PDF 11.45 M (412) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤层开采中,上顶板难以断裂,易形成大面积悬顶结构,进而诱发严重的冲击地压等灾害,不利于矿井的安全高效生产。针对利用水力压裂技术解决煤层上悬顶的工程问题,采用地质-工程一体化模拟技术,考虑岩层纵向分层属性,建立了大尺度水平井段内多簇压裂精细模型,开展了水力压裂切割煤层厚顶板力学机理和施工参数优化研究。研究结果表明:(1)水平井多级压裂能够充分切割上顶板,产生密切割缝网结构,附加诱导应力值增大10%,能够有效解决悬顶卸压问题;(2)高粘滑溜水+交联冻胶压裂液体系形成的裂缝体积高于低粘滑溜水体系约40%;(3)影响裂缝扩展的主控因素从强到弱依次为:压裂液类型、地层物性、液量、排量、段长。本文耦合地质建模-裂缝扩展-应力计算,深入研究了水力压裂裂缝扩展规模及其对厚层顶板弱化改造程度,研究成果将指导含厚层顶板煤层安全高效开发。

    • >TE石油、天然气工业
    • 川西二叠系火山碎屑岩储层特征及发育有利区

      2022, 22(19):8262-8270.

      摘要 (143) HTML (0) PDF 15.82 M (1155) 评论 (0) 收藏

      摘要:火山岩是四川盆地重要的有效储集体,中石化在川西地区部署的YS1井钻遇厚层火山岩,气显示强烈,为盆地内火山岩勘探新区域。基于对已有钻井资料分析,综合研究区域地质背景,从岩性组合方式、储集空间类型、地化特征和储层孔隙演化等方面开展川西地区火山碎屑岩储层基本特征研究。研究区火山岩的形成与峨眉山地幔柱活动具有一定关联,岩石类型复杂,储层储集性能非均质性强,具高孔低渗特征,为一套裂缝-孔隙型储层。火山角砾岩为主要储集岩类,储集空间以残余气孔、基质微孔、次生溶孔为主,见少量构造裂缝和冷凝收缩缝。同生成岩阶段,挥发逸散、脱玻化作用和冷凝收缩作用促使气孔、玻屑孔和收缩孔缝发育,但热液充填作用使孔隙度大幅度降低;表生成岩阶段,构造破裂和风化淋滤作用小幅改善储层储集性能;埋藏成岩阶段压实作用、充填作用和溶蚀作用对储层进行改造,最终储层残余面孔率4%左右。YS1井区、广汉、知新场和龙宝梁地区为储层发育有利区。

    • 基于蒸汽腔扩展速度的SAGD产能预测模型

      2022, 22(19):8271-8278.

      摘要 (181) HTML (0) PDF 3.97 M (252) 评论 (0) 收藏

      摘要:蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是开发稠油的一种重要方式,而产能预测模型又是体现蒸汽辅助重力泄油成功与否的关键。现阶段的对于蒸汽辅助重力泄油产能的研究中虽然考虑了热对流、界面速度不均匀等情况,但却忽视了不同时间因生产制度不同而导致蒸汽腔扩展速度变化,从而影响蒸汽辅助重力泄油的产量。因此基于包含热对流和热传导的蒸汽辅助重力泄油热交换模型,利用观察井温度法计算蒸汽腔水平扩展速度,并最终建立考虑蒸汽腔扩展速度的SAGD两相流产能预测模型。通过与新疆某油田试验区中A井的生产数据对比,检验该模型所计算得到的产量与实际现场数据一致,同时可以快速准确的预测泄油带温度分布以及蒸汽腔前缘位置;通过对产能预测模型敏感性分析得到较大的表观热扩散系数和对流液密度会提高单位生产井产能,而蒸汽腔水平扩展速度应保持在1×10-2 m·d-1到2×10-2 m·d-1之间,蒸汽腔与水平面夹角在30至60度时生产井产量和采收率最大。该研究将理论与实际现场生产紧密结合,为稠油油藏开发提供理论支持。

    • 石英含量对页岩力学特性及能量演化的影响

      2022, 22(19):8279-8288.

      摘要 (160) HTML (0) PDF 10.23 M (1444) 评论 (0) 收藏

      摘要:石英作为页岩中最主要的矿物成分,研究其含量对页岩储层力学性质和压裂起裂机制具有重要意义。通过X射线衍射仪分析黔北地区下寒武统牛蹄塘组五个页岩样品矿物组分,采用INSTRON 1346电液伺服控制材料试验机(200T)对岩样进行单轴压缩试验,并分析不同石英含量页岩在单轴压缩条件下的能量演化特征。研究表明:1)样品石英含量均超过49%,最高可达81.3%,石英含量与脆性指数拟合为R2=0.933;2)岩样1和5的应力-应变曲线无屈服阶段,呈典型的塑-弹性型,且裂纹扩展多而复杂,而岩样2、3和4的破坏面几乎垂直贯穿整个岩样,且连续性好而简单;3)石英和黏土矿物含量与弹性模量分别呈正负相关,其拟合指数分别为0.88和0.73;4)能量演化趋势可划分为平缓-上凹-近线性增长和跌落4个阶段,岩样受压过程中消耗能比弹性应变能大,且低石英含量的岩样吸收总能量普遍要比高石英含量大。本文所取得的研究进一步完善石英含量对页岩储层力学性质和压裂改造的认识,并加深页岩受压破坏过程能量演化的了解。

    • 基于整体传递矩阵法的导向工具偏心主轴动力学特性

      2022, 22(19):8289-8294.

      摘要 (75) HTML (0) PDF 2.97 M (417) 评论 (0) 收藏

      摘要:指向式导向工具主轴是进行导向作业的关键部件之一,其动力学特性将直接影响到井眼轨迹控制效果及作业安全,因此非常有必要开展工具主轴偏置状态下的动力学特性的研究。基于整体传递矩阵法,建立了指向式导向工具外壳-轴承-主轴系统动力学模型,推导出了主轴任意节点处的几何和力学方程,分析了空载工况下导向工具整体固有频率和振型,结合实例计算了不同偏心距和不同转速下的导向工具主轴测点偏移量,并利用指向式导向工具的试验台架进行了主轴测点偏移量实验验证。结果表明,实验测得的数据与理论推导的主轴测点偏移量数据非常接近,误差最大仅为6.48%,由此验证了所建力学模型的合理性。

    • 考虑玛湖砾岩油藏复模态结构下的压裂水平井压力分析

      2022, 22(19):8295-8303.

      摘要 (68) HTML (0) PDF 7.61 M (250) 评论 (0) 收藏

      摘要:玛湖油田为典型的致密砾岩油藏,常用“密切割、长水平段、水平井+体积压裂”的开发方式进行投产,整体具备三线性流模型特征,但砾岩基质独特的复模态结构,导致其又与常规的三线性流模型有所差异。因此,本文从砾岩油藏的复模态结构出发,分析其基质渗流特征,同时以压裂水平井的三线流模型为基础,建立考虑基质复模态结构下的渗流数学方程,并利用换元变换、Pedrosa变换、摄动变换等方法联合对数学模型求解后进行了流态划分、敏感性参数分析及现场应用。研究表明:受改造区基岩中基质与未改造区供液双重影响,本文模型双线性流特征更加明显;同时储容比、窜流系数、启动压力梯度及应力敏感对曲线影响阶段不同,其中储容比、应力敏感越大,压力曲线局部越向上偏移,窜流系数、启动压力梯度越大,压力曲线局部越向下偏移。矿场应用表明:该模型与实际数据拟合较好,符合储层实际情况,可为砾岩储层压裂水平井的动态监测提供一定的指导意义。

    • 基于BP-PSO的致密气压裂施工参数优化

      2022, 22(19):8304-8312.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 5.83 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:压裂施工参数优化是水力压裂过程中的重要一个环节。为了精准设计压裂施工参数,达到节约开发成本和增产的目的。首先初选出影响水力压裂效果的参数,再用灰色关联分析法对参数进行排序,然后讨论参数个数对BP神经网络模型效果的影响,最终确定参数个数为10个。利用粒子群算法构建日产气量最优化模型,进而反演出最优压裂施工参数。应用于X区块的97口致密气井,BP神经网络模型准确率为86.52%。对7口井进行压裂施工参数优化后,每口井所有层的总平均增产率为5.57%。该方法具有投入成本低和操作简单等优点,为现场压裂设计提供借鉴和参考,具有一定的实际意义。

    • 孔隙率对埋地超临界CO2管道泄漏扩散的影响

      2022, 22(19):8313-8319.

      摘要 (99) HTML (0) PDF 6.92 M (219) 评论 (0) 收藏

      摘要:长输管道中的超临界CO2流体一旦发生泄漏并扩散到周围环境中,将会造成极大的经济损失并对生命体构成潜在的生理危害。文章针对不同土壤孔隙率下埋地超临界CO2管道发生小孔泄漏初期的扩散规律展开研究。根据我国土壤特点选用0.35、0.45、0.55、0.65四种孔隙率,结合我国国内某油田超临界CO2埋地管道的输送工况参数,依据相关的基础理论建立三维土壤-管道模型,使用FLUENT专业模拟软件,模拟埋地CO2管道发生泄漏初期CO2在不同孔隙率的土壤中扩散情况,通过分析计算得到其以均匀扩散为主的扩散规律。以所选最大孔隙率为例,以5%为CO2危险浓度,确定以泄漏口为中心的2 m范围内的地表为危险区域,相关结论为施工人员提供技术参考。

    • 随钻仪器电路舱壁面温度边界数值研究

      2022, 22(19):8320-8326.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 9.99 M (222) 评论 (0) 收藏

      摘要:深层、超深层是油气资源的重要接替区。但是,地层高温使得常规随钻仪器电路系统可靠性下降、寿命缩短,甚至发生失效,严重制约了油气资源的勘探开发,而增加降温装置是提高常规随钻仪器电路系统耐温指标的措施之一。本文以随钻仪器电路舱壁面温度边界为研究对象,建立带降温装置的随钻仪器物理模型,通过数值方法研究不同参数对电路舱壁面温度边界的影响,为后续精确计算高温井筒传递给随钻仪器电路系统的传热量,进而合理设计随钻仪器电路系统降温装置制冷量参数提供理论依据。

    • >TK能源与动力工程
    • 非饱和多孔介质有效导热系数模型

      2022, 22(19):8327-8332.

      摘要 (173) HTML (0) PDF 3.01 M (240) 评论 (0) 收藏

      摘要:多孔介质有效导热系数是研究地源热泵、土壤及岩土热储、材料热质传递的重要参数,运用分形理论,建立了一种预测非饱和多孔介质有效导热系数的分形物理模型和相应的有效导热系数计算公式,基于MATLAB数值分析显示模型计算结果与实验测量值具有较好的一致性,并通过该模型探讨了相关微观参数对多孔介质有效导热系数的影响,结果显示弯曲度分形维数、孔隙率与多孔介质导热系数呈负相关,固液相占比、饱和度、固相基质边长与多孔介质导热系数呈正相关,当孔隙率大于78.4%时,导热系数较小的孔隙相对多孔介质有效导热系数影响较大。

    • >TL原子能技术
    • 包壳相关行为对严重事故进程的影响分析

      2022, 22(19):8333-8339.

      摘要 (92) HTML (0) PDF 4.94 M (203) 评论 (0) 收藏

      摘要:严重事故工况下,锆合金包壳与水剧烈反应,产生氢气并释放大量热量,会导致堆芯熔化。熔化的锆合金包壳发生共晶反应,二氧化铀与二氧化锆在低于其熔点时发生熔化,将对堆芯熔毁事故进程产生显著影响。本文使用一体化严重事故分析程序,研究百万千万级压水堆核电站发生全场断电叠加破口事故下,包壳行为对严重事故进程的影响。分析结果表明,锆水反应精细化计算模型修改后,全场断电叠加大破口事故下堆芯产氢量减少24.1 Kg;共晶反应能够加速熔融物向下封头迁移同时延长堆芯失效时间。

    • >TM电工技术
    • 计及虚拟储能的风光储独立微电网优化配置

      2022, 22(19):8340-8346.

      摘要 (117) HTML (0) PDF 3.02 M (297) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对风光资源丰富的偏远地区,提出风光储独立型微电网容量配置模型及协同运行策略。首先建立分布式电源的数学模型,考虑负载失电率以及能量过剩率,以微网配置总成本作为目标函数,采用改进的粒子群算法进行一次优化配置;再以一次优化配置所得的蓄电池配置结果,作为二次优化配置的输入,引入基于电力弹簧的虚拟储能,以储能系统的总成本最低为目标函数,计算虚拟储能所等效的蓄电池数量,减少蓄电池的配置数量,得出最终的配置结果。最后,通过算例分析表明了该方法的可行性及经济性,可为微电网容量配置提供参考。

    • 非理想条件下MMC-DVR的PBC和SMC混合控制策略

      2022, 22(19):8347-8354.

      摘要 (102) HTML (0) PDF 9.39 M (1940) 评论 (0) 收藏

      摘要:动态电压调节器(DVR)与模块化多电平转换器(MMC)组合的MMC-DVR可用于解决中高电压的动态电压补偿问题。但当电网电压不平衡较大时,采用传统的PID控制或者单一的无源性控制(PBC)或单一的滑模控制(SMC)均难以很好地对动态电压进行补偿控制。为此,提出了PBC+SMC两种控制方法的混合控制方法能够很好地解决电网电压不平衡时动态电压补偿问题。首先,推导出不平衡电网下MMC-DVR的数学模型;接着,针对目前控制方法存在问题,提出了PBC与SMC的混合控制策略用于MMC-DVR的动态电压补偿,解决了单一PBC控制方法的难以精确控制、响应速度慢、补偿效果不佳等问题;最后,在实验平台上将本文的PBC+SMC控制与PBC、PID两种控制进行实验效果比较,实验结果表明,本文的MMC-DVR混合控制系统能够快速、准确地自动补偿动态电压,且该系统具有鲁棒性强、控制精度高等特点,从而验证了本文混合控制方法的有效性和优越性。

    • 基于熵值法的碳配额优化电量灰色预测模型

      2022, 22(19):8355-8362.

      摘要 (95) HTML (0) PDF 3.45 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文基于灰色预测理论基础,针对电量预测与碳减排目标设定难以结合的问题,从减排责任、减排能力与减排潜力三个方向入手,提出一种基于熵值法的碳配额模型,并且通过灰色预测的方法解决历史数据少的问题从而实现电量预测,最后通过综合考量碳配额在电力预测中的影响程度,提出了一种基于碳配额的优化灰色预测模型,并结合实例进行分析,通过后验差检验保证了模型的准确性,结果表明引入碳配额分配方式后的灰色模型更具有现实意义,有助于指导地区制定能源政策,并在兼顾地区历史发展水平与GDP水平的同时完善碳配额制度。

    • 基于电磁时间反演改进算法的输电线路故障测距

      2022, 22(19):8363-8369.

      摘要 (146) HTML (0) PDF 2.91 M (267) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前利用电磁时间反演算法进行故障测距时反演过程需要事先知道故障类型以及利用解耦后的模量进行测距存在死区等问题,本文提出了一种基于电磁时间反演的改进故障测距算法。该算法无需解耦,能够根据非故障相导体的耦合信号实现故障定位,当故障相未知时,可以在反演模型中假定故障相,即使假定故障相与真实故障相不符,也可以根据假定故障相的耦合电流有效地实现故障定位,解决了输电线路故障相未知时故障定位的问题。本文首先理论分析了非故障相耦合信号用于电磁时间反演故障测距的可行性,之后利用ATP-EMTP搭建了750 kV架空输电线路模型进行仿真验证。仿真结果表明该算法不受故障类型和过渡电阻的影响,有较高的准确度。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于FGNN算法的sEMG肌肉疲劳分类方法

      2022, 22(19):8370-8377.

      摘要 (156) HTML (0) PDF 4.73 M (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了有防止果蝇优化算法的局部最优约束,提高肌肉疲劳分类的准确率,本研究提出了一种基于肌电信号的肌肉疲劳分类方法:果蝇-遗传优化算法,实现了肌肉疲劳的准确检测和分类。在改进的果蝇优化算法基础上把遗传算法的交叉变异和果蝇优化算法混合,并与神经网络结合对肌肉疲劳进行识别。相较于果蝇优化算法,改进后的算法有更强的跳出局部最优的能力。与神经网络结合后对于疲劳状态识别具有更好的效果。本研究提出的肌肉疲劳分类方法,可以防止运动员过度疲劳引起的肌肉损伤,实现准确的肌肉疲劳检测和分类。一共招募了10名健康的年轻参与者(6名男性和4名女性)进行疲劳测试。首先根据主观评测法对疲劳等级进行划分。然后,将采集到的肌电信号数据进行预处理、提取特征后作为神经网络,遗传算法-神经网络, 果蝇优化算法-神经网络, 果蝇-遗传算法-神经网络的输入。经比较果蝇-遗传优化算法-神经网络的准确率为94.3%,优于其他方法

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 热障涂层加热系统的自适应模糊预测控制

      2022, 22(19):8378-8386.

      摘要 (131) HTML (0) PDF 4.49 M (197) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航空发动机热障涂层加热过程中的时变、大惯性、滞后以及高度非线性等问题,提出了一种基于T-S模糊模型的广义预测控制策略来控制涂层的温度。首先,针对模糊C均值(FCM)算法容易陷入局部最优的问题,采用自适应遗传粒子群优化(GA-APSO)算法来优化模糊C均值(FCM)算法的全局寻优能力,并对T-S模糊模型的前件参数进行辨识;其次,采用自适应遗忘因子的递推最小二乘法来估计T-S模糊模型的后件参数。 最后,根据得到的T-S模糊模型设计模糊预测控制器并进行仿真实验。仿真结果表明,在利用自适应遗传粒子群算法对FCM算法进行优化后,算法的初始适应度值、收敛适应度值以及辨识模型的均方误差都有较大程度的降低,说明改良后算法的全局寻优能力得到了很大提升,对样本的模糊聚类效果也更好。在有干扰的情况下利用PID控制器和模糊预测控制器分别跟踪期望温度,相比传统的PID控制,模糊预测控制的控温精度更高,达到稳定期望温度所需时间更短,仿真结果验证了控制方法的有效性。

    • 基于机器学习的汽油精制工艺操作方法优化

      2022, 22(19):8387-8396.

      摘要 (189) HTML (0) PDF 7.89 M (266) 评论 (0) 收藏

      摘要:降低辛烷值损失是石化企业催化裂化汽油脱硫精制工艺过程中的重要目标之一。针对该工艺过程中控制变量维度高且存在非线性和强耦联性等问题,研究利用皮尔森、斯皮尔曼、最大信息系数三种方法,对操作变量进行相关性分析及特征降维,选取与辛烷值损失强相关的21个主要变量,建立了基于XGBoost辛烷值损失预测模型,交叉验证平均准确率达96.54%;然后,提出以硫含量不大于5 ug/g 为约束的工艺操作方法优化模型实现辛烷值损失最小,并通过遗传算法-聚类递归的方法进行求解,确定主要变量取值。以133号样本为例的模型可视化结果表明,所提出的优化模型可以在主要变量逐步调整过程中实现硫含量降至最低点,辛烷值损失接近最小。这既验证了模型的有效性和可移植性,也为汽油精制工艺提供了量化科学优化支撑。

    • 基于审计日志的关联规则挖掘

      2022, 22(19):8397-8405.

      摘要 (121) HTML (0) PDF 4.30 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决审计日志信息利用不充分的问题,通过改进FP-Growth方法研究了审计日志关联规则,提出了基于相互关联规则的KAFP-Growth算法。将现有的审计日志与先进的数据挖掘分析技术结合,在详细研究Apriori算法、PCY算法和FP-Growth算法后,引入了重要属性的概念,对审计日志中的重要属性进行约束,减小了频繁项集,提高了计算性能。实验结果验证KAFP-Growth算法有效提高了审计日志的关联分析效率,相较于FP-Growth算法,在最小支持度相同的情况下,改进算法运行时间速度提升了49.3%,随着数据集规模的增大,改进算法运行时间可提升60%以上。

    • 基于深度学习跨清晰度的鞋面检索——从足迹图像到视频中锁定犯罪嫌疑人的应用

      2022, 22(19):8406-8413.

      摘要 (101) HTML (0) PDF 14.73 M (390) 评论 (0) 收藏

      摘要:如何有效利用鞋样联合监控视频中提取行人所穿鞋子信息进而锁定嫌疑人在视频中的位置是一个新的课题。基于深度学习的跨清晰度的鞋面检索算法可以解决视频提取的低清鞋子与高清鞋面比对检索的难题,从而打通从足迹到视频中锁定嫌疑人的通路。算法在实现过程中,加入网络分支、特定损失函数、随机变换等手段。在1172组样本检索测试中,算法累计查中率首位达到66.2%,前5达到85.8%。实验证明,在客观指标和主观验证均达到较高的应用级别水准。

    • >TU建筑科学
    • 多孔介质墙体热湿传递实验测试研究

      2022, 22(19):8414-8420.

      摘要 (173) HTML (0) PDF 6.77 M (238) 评论 (0) 收藏

      摘要:建筑围护结构中的热湿耦合传递规律研究对于了解其传热性能具有重要意义。本文利用大型人工环境舱搭建多层加气混凝土墙体测试实验平台,营造了符合三种典型气候的室外舱温湿度环境并随周期性变化,室内舱控制为空气调节下恒定温湿度条件,测试并记录了多层加气混凝土墙体表面及内部不同位置温湿度变化。墙内距离外表面20 mm处测点的相对湿度在夏热冬冷夏季特征气候下降低了7.88 %,在夏热冬冷冬季特征气候降低了4.11 %,在南海极端热湿特征气候下降低了5.76 %。结果表明热传递对湿传递促进的程度大于湿传递对热传递的作用,在高热、高湿的南海地区,热湿耦合作用对墙体热工性能的影响更大。

    • 超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁抗剪性能

      2022, 22(19):8421-8430.

      摘要 (92) HTML (0) PDF 18.87 M (471) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪性能,采用不同厚度的超高性能混凝土对梁侧面进行加固,并对其进行单点静载试验。观察梁的破坏过程和破坏模式,并根据梁的荷载-应变曲线,分析超高性能混凝土加固层对钢筋混凝土梁承载力和刚度的影响;同时,采用数字图像相关方法对试验梁的裂纹发展进行了对比分析。结果表明:与未加固梁相比,加固梁的破坏形态由脆性剪切破坏转变为延性弯剪及弯曲破坏;随着加固层厚度的增加,加固梁开裂荷载、峰值荷载和变形能力明显提高;通过数字图像相关方法,可以直接从试验梁表面获取细微变形和应变分布情况,并进一步预测试验梁表面微裂缝位置及破坏形式。最后,建立了超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式,并与试验结果进行了对比,结果吻合较好。

    • 基于声发射的层状复合岩石损伤演化规律实验研究

      2022, 22(19):8431-8438.

      摘要 (105) HTML (0) PDF 8.21 M (306) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究层状复合岩石内部微观裂隙的损伤情况,采用单轴压缩试验,结合声发射分析仪对试件内部破坏过程进行实时监测,分析岩石的破坏过程、声发射的参数等力学特性。研究结果表明:层状复合岩石的破坏特征不是单一岩石破坏特征的直接相加,而是在荷载作用下耦合破坏的结果。强度高的硬岩可以约束强度低的软岩发生横向变形,而强度低的软岩对强度高的硬岩的横向变形具有推动作用;声发射的能量计数与复合岩石内部裂纹的压密、扩展、贯通过程有紧密联系,可以评估岩石内部的损伤程度;根据累计能量建立的损伤演化方程,其拟合数据与试验数据吻合较好,实现了用声发射能量计数反应层状复合岩石的损伤演化规律,为层状复合岩石的损伤研究提供了参考。

    • 基于矩阵分析的橡胶透水混凝土正交试验

      2022, 22(19):8439-8445.

      摘要 (100) HTML (0) PDF 3.14 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取水胶比、橡胶粒径、橡胶掺量、VAE-707乳液掺量及目标孔隙率五个因素对橡胶透水混凝土进行正交试验设计,研究其对抗压、抗折强度及透水性能的影响。利用矩阵分析法和灰色决策进行分析,得到橡胶透水混凝土最优配合比:水胶比0.3、橡胶颗粒大小0.425 mm、橡胶颗粒掺量3%、VAE-707乳液掺量为6%、目标孔隙率为16%;其中目标孔隙率对透水混凝土的性能贡献率最大,透水混凝土的抗压、抗折强度随着目标孔隙率的升高而降低,而透水系数则呈相反规律;透水混凝土实测孔隙率整体小于设计孔隙率,有效孔隙率约占总孔隙率的80%~90%,封闭孔占总孔隙10%~20%左右。

    • 纳米二氧化硅对早期负温混凝土力学性能的影响

      2022, 22(19):8446-8451.

      摘要 (67) HTML (0) PDF 6.18 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低负温给混凝土结构带来的性能损失,在添加定量防冻剂的基础之上添加低掺量纳米二氧化硅,研究其不同掺量对早期负温养护混凝土工作性能、微观结构及其抗压强度的发展变化情况,并通过二次曲线回归分析,建立各龄期不同掺量抗压强度预测回归关系式。结果表明,纳米二氧化硅可以有效改善早期负温养护混凝土微观水化结构,宏观上表现为力学性能的提高,综合考虑最佳掺量为1.5%,并且回归分析所得到的抗压强度预测值与实验结果能够较好契合。

    • 复合墙体外表面材料性能对隔热效果的影响

      2022, 22(19):8452-8458.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 6.24 M (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索复合墙体外表面材料对墙体隔热效果的影响,以夏热冬冷地区(赣州)建筑复合墙体为研究对象,建立其在周期性室外气象参数条件下的一维非稳态导热微分控制方程,应用有限元法对复合墙体的传热过程进行数值求解;搭建了复合墙体隔热性能测试平台,通过实测数据验证了数值计算结果的可靠性;采用单因素分析法,研究了复合墙体外表面材料的密度、导热系数、比热对其内表面瞬时温度的影响,结果表明:复合墙体外表面材料的密度对其内表面温度的影响较小;峰值温度的升高速率随材料导热系数增大而减小,峰值温度出现时刻的提前速率随材料导热系数的增大而减小,均呈ae^bλ+ce^dλ规律变化;峰值温度的降低速率随材料比热增大而减小,峰值温度出现时刻的延后速率随材料比热的增大而减小,均呈ae^bc+ce^dc规律变化。为老旧小区建筑墙体改造以及新建建筑墙体外表面的选材、制备等提供理论指导。

    • >U交通运输
    • 一种优化组合模型及其在高铁路基冻胀变形预测的应用

      2022, 22(19):8459-8466.

      摘要 (46) HTML (0) PDF 3.58 M (213) 评论 (0) 收藏

      摘要:高铁路基的冻胀变形是季节性冻土区高铁建设和安全运营面临的重大问题,有效的路基冻胀变形预测可以为路基冻胀灾害防治提供重要的决策依据。为提高对高铁路基冻胀变形的预测能力,本文首先建立非等间距回归模型与基于幂函数改进的非等间距灰色模型,其次通过马尔科夫算法修正两种模型的预测结果,最后在此基础上对两种修正预测模型进行最优权组合。利用组合模型、非等间距灰色模型、非等间距回归模型对两个工程实例中冻胀监测数据进行预测,对三种模型拟合、预测结果进行对比分析。结果表明:组合模型预测精度较高、稳定性较好;利用组合模型得出的预测结果离散程度低、差异性小,可为冻土区高速铁路路基的冻胀变形监测提供有效参考。

    • 冻融作用下聚氨酯透水混合料性能衰减规律

      2022, 22(19):8467-8474.

      摘要 (87) HTML (0) PDF 13.75 M (389) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究冻融作用对聚氨酯透水混合料(PUPM)性能的影响,通关相应宏观试验对PUPM冻融损伤特性进行多尺度表征。首先测定PUPM质量损失率、吸水率、劈裂强度随冻融次数变化的衰减规律;在不同冻融阶段进行拉拔试验,分析冻融过程中界面抗拉强度的衰减规律及界面破坏形态的变化。试验结果表明,冻融过程中,相比于OGFC ,PUPM质量损失率较大;PUPM吸水率先增大后减小,之后趋于平缓; PUPM的劈裂强度与胶石界面抗拉强度前期衰减较快,后期衰减减缓;冻融初期,胶石界面从粘聚破坏转变为粘附破坏,水的侵蚀是造成界面损伤的重要原因。

    • 机场滑行道桥桥面板横向有效分布宽度分析

      2022, 22(19):8475-8480.

      摘要 (89) HTML (0) PDF 2.64 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:为确保机场滑行道桥受力安全,有必要研究滑行桥桥面板的横向有效分布宽度的合理取值。本文建立机场滑行桥桥面板三维数值精细化分析模型,利用损伤塑性本构模型模拟混凝土材料非线性,分析了A380、B747和A300三种机型轮载作用下滑行桥桥面板的横向有效分布宽度取值。分析结果表明:采用数值精细化分析方法得到的飞机轮载作用下滑行道桥桥面板的横向有效分布宽度较采用公路桥规的计算值增大,如飞机轮载作用于桥面板跨中时横向有效分布宽度增幅为18%;桥面板横向有效分布宽度取值随机型不同而存在差异,如A380和B747机型作用时得到的横向有效分布宽度分别为1.64m和1.52m;当考虑飞机轮载作用下桥面板塑性发展时,桥面板横向有效分布宽度计算值较材料弹性状态而言增大,如飞机轮载作用于桥面板跨中时横向有效分布宽度增幅为8.5%,说明飞机轮载作用时桥面板进入非线性受力状态而出现内力重分布,所以计算飞机轮载下滑行道桥桥面板横向有效分布宽度的合理取值应考虑材料非线性。

    • 基于库伦理论的桥面混凝土动态力学特性分析

      2022, 22(19):8481-8485.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 4.68 M (213) 评论 (0) 收藏

      摘要:在桥面水泥混凝土铺装层病害日益增加的背景下,为了分析在车辆动荷载作用下桥面水泥混凝土的力学性能,改善桥面铺装层使用效果,基于Coulomb理论的剪切破坏条件,通过室内试验制作圆柱水泥混凝土试块,采用SHPB试验装置对试块施加不同的冲击荷载,研究不同强度水泥混凝土试块的破坏形态、动态抗压强度和应力应变特征。结果表明:冲击荷载引起的水泥混凝土试块由块状失效破坏到粉碎状失效破坏;冲击荷载能够增强混凝土的抗压强度,对强度较低的水泥混凝土增强效果更明显,且动态抗压强度增强率最高为143.7%;在动态力学作用下水泥混凝土应力应变曲线也呈现四个阶段,随着应变的增加水泥混凝土应力应变曲线斜率变小,从应变硬化转变为应变软化特性。对水泥混凝土动荷载作用下的物理力学特征分析能为工程桥面水泥混凝土铺装层强度提高和性能改善提供一定参考价值。

    • 不中断交通下连续箱梁桥拼接缝浇筑方式分析

      2022, 22(19):8486-8493.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 11.59 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究不中断交通条件下连续箱梁桥拼宽关键技术,本文依托机荷高速改扩建工程,通过现场桥梁的车桥耦合振动测试,得到某连续箱梁桥的最大振动频率为5.62 Hz,最大振动速度为18 mm?s-1。考虑现场车流量的随机性,以安全的原则共设置两种车辆振动环境(5 Hz,25 mm?s-1和10 Hz,50 mm?s-1),并在实验室中测定了不同龄期抗扰动纤维增强混凝土(Fiber Reinforced Cementitious-composite material 50,FRCM50)的弹性模量和抗拉强度。结合现有的施工工艺和新型接缝材料的特点,提出微差浇筑施工工艺。然后,分别分析了采用一次浇筑、分段浇筑和微差浇筑施工工艺时拼宽连续箱梁的受力特点、接缝时变应力、交通组织模式以及经济性,结果表明微差浇筑工艺具有受力合理、施工机械少、经济性好等优点,可指导实际工程施工,具有良好的应用性。

    • 部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激振动响应分析

      2022, 22(19):8494-8501.

      摘要 (121) HTML (0) PDF 7.98 M (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究部分填充混凝土钢管桁梁桥车激振动响应,以陕西某部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥为工程背景,基于分离迭代法原理,采用APDL语言自编车桥耦合振动系统求解命令流实现其车激振动响应计算;对比分析了不同填充系数、桥面不平度等级、车速等因素对桁梁桥动力响应的影响。结果表明:部分填充混凝土能有效提高钢管组合桁梁桥的竖向动力刚度,降低桁梁桥的动力响应,提高桁梁桥在车辆荷载作用下的抗疲劳性能;随着填充系数增加,主桁跨中下弦杆相对刚度先减小后增大,轴力最大值呈现先减小后增大变化趋势;桥面不平度是部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥车激振动的主要影响因素,桥面不平度等级越低,桁梁桥动力响应增幅越大;部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥动力响应最大值并不随车速增加而单调递增,当车速为60 km/h或120 km/h时,桁梁桥动力响应值最大。部分填充混凝土矩形钢管组合桁梁桥填充系数推荐取值范围为0.35 ~ 0.5。

    • 不同岩体质量隧道TBM施工性能评价方法

      2022, 22(19):8502-8508.

      摘要 (75) HTML (0) PDF 3.82 M (308) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了预测、评价、提升不同围岩质量隧道TBM施工能力,通过对国内外多个隧道工程TBM施工数据回归分析,建立了设备利用率、掘进速率等TBM施工性能指标随岩体质量的变化规律。统计结果表明TBM设备利用率与岩体质量指标RMR呈线性函数或二次函数关系、TBM掘进速率与岩体质量指标RMR呈二次函数关系;TBM设备利用率随岩体质量参数的增大而递增;TBM掘进速率随岩体质量参数的增大先升高再降低,在III级围岩时达到峰值;TBM施工速度随岩体质量参数的增大先升高再降低,在II级围岩时达到峰值。基于此,提出了不同岩体质量隧道TBM施工性能评价方法,并利用滇中引水工程香炉山隧洞TBM施工数据对该方法进行了验证。研究成果可用于预测拟建隧道TBM施工工期和评价在建隧道TBM施工性能。

    • 地应力及岩石抗拉强度对双孔爆破的影响

      2022, 22(19):8509-8514.

      摘要 (67) HTML (0) PDF 19.26 M (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究地应力和岩石抗拉强度对爆破效果的影响,本文利用颗粒流程序(PFC2D)开展数值模拟实验,用单孔爆破实验效果验证了模型的合理性。考虑炮孔间的相互影响,从裂纹形态、应力场及能量场三个角度来分析双孔爆破实验结果。结果表明:(1)双孔爆破在地应力为40~60 MPa时裂纹才会受到明显的抑制作用,当地应力小于40 MPa时,随着地应力的提高,平行于炮孔方向的裂纹受到的抑制作用较小,而垂直于炮孔连线方向的裂纹受到抑制作用较大。(2)地应力在0~5 MPa时,摩擦能和动能衰减最严重;地应力在20~40 MPa时,岩体内部应变能峰值最高。(3)抗拉强度每增长10 MPa,裂纹数量会减少约80%,同时,岩石抗拉强度对能量场的影响也较严重。

    • 跨不同倾角软弱层隧道围岩变形规律

      2022, 22(19):8515-8522.

      摘要 (52) HTML (0) PDF 8.29 M (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:山区隧道与地下工程的建设中多会穿越软弱夹层或破碎带等软弱地层。此类软弱地层几何形态变化大,力学性能差,隧道开挖后的收敛变形往往难以控制,这也成为山岭隧道施工以及结构设计的难点所在。本文着眼于软弱地层倾角对隧道围岩开挖变形的影响规律,利用模型试验,对无支护条件下软弱层围岩的拱顶、拱腰进行研究,监测了软弱层倾角分别为45°、60°、90°、120°、135°时隧道开挖造成的收敛变形;并结合数值模拟方法,进一步对比验证了模型试验的检测规律。结果表明:软弱层倾角对隧道围岩变形的影响十分显著。随着软弱层倾角的增加,隧道拱顶、拱腰以及仰拱的围岩位移先减小后增大。不同软弱层倾角下,通过归一化处理发现,拱顶和拱腰位置数值计算和模型试验的围岩位移变化结果呈现出高度的一致性。且根据监测面的塑性区云图,剪切破坏的区域贯通,分布于隧道一周,其面积随着软弱层倾角的增加,先减少后增大。

    • 基于行为经济学前景理论的出行决策

      2022, 22(19):8523-8529.

      摘要 (158) HTML (0) PDF 3.36 M (412) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑出行环境不确定性和出行者有限理性的特点,应用行为经济学中的前景理论分析出行决策行为,引入拥堵收费和票价折扣作为变量,建立改进的出行决策模型。将出行方式划分为公共交通和私人交通两类,引入政府参与管理因素,探讨不同交通需求管理政策干预下出行者的决策行为,通过算例分析了不同政策标准对出行决策行为的影响程度。结果表明:同时引进拥堵收费和票价折扣政策,拥堵收费超过22元时,出行者的决策结果发生改变。合理设置拥堵收费和票价折扣标准可以促进更多出行者选择公共交通出行。

    • >V航空、航天
    • 叶表静压孔对平面叶栅性能的影响

      2022, 22(19):8530-8536.

      摘要 (188) HTML (0) PDF 8.66 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究某压气机叶栅试验过程中静压孔导致栅后损失增大原因,通过试验校核CFD方法,研究了叶片表面静压孔对叶栅性能的影响,结果表明:叶片表面静压孔影响了近壁面流场形态,静压测量偏差达到2%,气流在静压孔内形成旋涡,随着旋涡强度增大,有旋气流的生成与脱落对流体产生扰动,使得叶片表面阻力增大,附面层增厚,栅后总压损失加大,φ1.0mm静压孔导致栅后总压损失平均值增大了30%,相比之下,静压孔对气流角的影响较小。

    • >X环境科学、安全科学
    • 典型小区域人类活动净氮输入量的空间格局特征

      2022, 22(19):8537-8545.

      摘要 (76) HTML (0) PDF 6.20 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:人类活动净氮输入(NANI)是水体环境质量直接的影响因素之一,准确核算NANI对于区域生态环境保护工作具有重要的现实意义。为了研究与环境管理行政辖区相契合的小区域NANI估算方法及其影响因素,文章选择具有典型特征的陕西省宝鸡市陇县作为研究区,从乡镇尺度上开展小区域NANI的空间格局特征及影响因素分析评估研究。研究收集了2019年陇县10个乡镇的统计资料,通过人类活动净氮输入(NANI)模型,核算了陇县2019年的人类活动净氮输入量。结果表明:陇县平均NANI值为8 934 kg/(km2·a);在空间分布上,NANI较高值主要集中在陇县的东南镇、城关镇、河北镇等东北区域;氮源结构上,化肥施用为主要贡献因子,占比为64.07%,其次分别是大气氮沉降,占比16.67%,食品/饲料净氮输入量,占比16.03%,农作物固氮,占比3.24%。讨论确定陇县的氮源污染防治工作应重点关注东南镇、城关镇、河北镇等NANI值较高区,同时要加强农业氮肥使用量的管理。

    • 芜湖河道浮游植物功能群分布及其与环境因子的关系

      2022, 22(19):8546-8553.

      摘要 (139) HTML (0) PDF 3.25 M (252) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究城市河道浮游植物功能群组成及分布特征、环境因子对功能群的影响,鉴定芜湖三条城市河道中浮游植物种类并划分了功能群,分析浮游植物功能群分布特征,利用冗余分析研究环境因子与功能群间的关系。结果表明,研究区共鉴定出浮游植物47种,隶属6门32属,以硅藻、绿藻为主。研究区浮游植物可划分出C、P、MP、W2、E、X1、W1、X2等8种代表性功能群,三条河道代表性功能群分布呈现明显差异,中央城河道、汇成河道、中山南路河道主要代表性功能群分别是C+P+MP+E、C+X1、W1+E+X1+C,适应一定富营养化、有机质充足水体环境的功能群出现在各河道,表征了芜湖三条河道呈现不同程度的富营养化。溶解氧、总磷、总氮、氨氮是影响浮游植物功能群分布的主要环境因子。研究表明,芜湖各河道主要代表性功能群与氮、磷呈正相关,控制氮、磷外源输入并降低水体氮、磷含量对控制河道富营养化具有关键作用。

    • 神东矿区地下饮用含水层中氟化物的分布特征、来源和富集机制

      2022, 22(19):8554-8561.

      摘要 (110) HTML (0) PDF 5.67 M (471) 评论 (0) 收藏

      摘要:延安组地下水是神东矿区重要的地下饮用含水层,其F-含量的高低,直接影响着饮水的安全和周边的生态环境。然而,该地区延安组地下水中F-的含量特征,空间分布和形成机制则很少被关注。项目组2020年8月-9月系统采集了30组延安组地下水,采用Piper图、相关性分析、PHREEQC模拟等手段,在矿物溶解与沉淀,蒸发浓缩,阳离子交换,竞争吸附和人为污染作用等方面探讨了延安组地下水中F-的含量特征,空间分布和形成机制。结果表明,神东矿区延安组地下水中F-含量浓度范围为ND~17.60 mg/L,平均值为4.55 mg/L,相比国家生活饮用水卫生标准(GB 5749-2006)(1.0 mg/L),有73.3%的样品超标。高TDS、Cl-、HCO3-、Na+和低Ca2+和Mg2+水环境有利于F-的富集,Na-HCO3型、Na-HCO3-Cl型和Na-HCO3-SO4型是高氟水的主要水化学类型。含氟矿物溶解是延安组地下水F-的重要来源。蒸发岩溶解、硅酸盐风化下产生的盐效应降低了含氟矿物的溶解度,促进了F-的溶出;阳离子交换通过钠钙转移进一步加快了含氟矿物的溶解;竞争吸附作用下吸附态氟也为地下水F-提供了另外的来源。然而,蒸发浓缩与人类活动作用对延安组地下水F-含量的升高影响较小,可忽略不计。该成果为当地饮水用水质安全和生态环境可持续发展提供了科学依据。

    • 磷酸铁锂电池模组老化行为

      2022, 22(19):8562-8567.

      摘要 (86) HTML (0) PDF 8.12 M (219) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐明退役电池的老化行为和衰减机理有助于对其安全高效地再利用。本文采用容量标定、循环老化、材料表面分析等试验方法对一个近似于盲盒的退役电池系统的老化行为进行了研究。研究结果表明,虽然整个退役电池系统是按照容量衰减到80%的做法进行退役,但是退役电池系统中大部分的电池模组SOH值远远高于80%。选取的一个电池模组在设定的2C倍率、100% DOD的老化模式下循环到60% SOH以下只有400次,前200次循环衰减较慢,后200次循环衰减较快。材料表面分析结果发现退役电池在循环老化后阳极的劣化要比阴极的更严重,可循环锂的消耗是导致电池容量衰减的主要原因之一。因此,退役电池梯次利用时从模组级别进行分选和成组,可以最大化地挖掘其剩余价值,同时应尽可能在低电流倍率和浅充浅放等较温和工况下使用退役电池。

    • 基于模糊故障树的建筑施工高处坠落全面风险评估

      2022, 22(19):8568-8576.

      摘要 (160) HTML (0) PDF 2.15 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确进行建筑施工高处坠落全面风险评估,解决事故致因因素存在模糊性与不确定性的问题,本文提出了一种基于模糊集合理论的故障树分析法。首先,应用模糊故障树模型从定性和定量角度识别出关键致因要素,得出失效概率;其次,运用风险分析矩阵对风险后果进行评估;最后,对工程实例进行风险评估。研究结果表明,基于模糊集合理论的故障树分析法解决了概率的不精确性和工程的不精确性,结合高处坠落失效可能性与后果严重性对风险进行的全面评估,为制定高处坠落事故防范措施和安全管理提供了理论参考,在可靠性工程中有方便高效的应用价值。

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