渝昆高铁某隧道洞口段穿越破碎带安全施工技术案例分析

【目的】隧道施工在穿越破碎带过程中容易出现大变形，影响结构安全。【方法】针对在建渝昆高铁华山松隧道项目的地质特征，通过现场监控测量及类似工程案例分析，采用“地质调查法+物探（TSP）+超前钻探”等综合超前探测手段，确定“中管棚+小导管”双层超前加固，拱架型号提高、大直径锁脚及短进尺开挖等施工控制手段。【结果】结果表明：隧道拱顶最大变形量仅为20 mm，有效地控制了大变形风险。【结论】本研究可为类似工程安全施工提供借鉴与参考。     

贯通裂隙岩体单轴压缩强度与能量演化机制研究

【目的】研究贯通裂隙岩体的力学特征以及能量演化机制。【方法】预制完整岩体、0°、15°、30°、45°、60°倾角的裂隙岩体，采用试验设备微机控制电液伺服压力试验机（YAW6202）与PCI-Ⅱ声发射试验仪对单轴加载条件下岩石强度与能量演化规律进行分析。【结果】贯通裂隙破坏了岩石材料的完整性和均匀性，随着裂隙倾角角度上升，试件单轴压缩的破坏由上下拉压岩石破坏转为随着预制结构面破坏；不同裂隙倾角试件的单轴抗压强度与弹性模量均出现劣化；试件在单轴压缩荷载下的应力应变曲线与声发射振铃计数变化情况较吻合，振铃计数可反映岩体内部的裂隙出现、发展直至岩石破坏失稳的过程。【结论】可为裂隙岩体的劣化性质研究提供参考。     

带喷射器直接接触冷凝制冷循环性能研究

【目的】探究带喷射器直接接触冷凝制冷循环（EDCC）制冷系统的性能，为提高制冷系统的能效提供参考。【方法】本研究采用总当量变暖影响（TEWI）参数对该系统进行环境分析，讨论影响系统性能的因素，并与蒸气压缩喷射引射制冷循环的性能进行对比。【结果】EDCC制冷循环的COP及效率受蒸发温度、主循环冷凝温度的影响。在-27℃以下，EDCC循环的COP比带喷射器蒸气的压缩制冷循环性能提高约1.57%，效率在全工况下优于带喷射器蒸气压缩制冷循环。辅助循环对系统效率和环境性能影响较大，辅助循环中冷凝器的损失最大，直接接触冷凝器和主循环膨胀阀损失较少。【结论】EDCC制冷循环具有良好的系统性能、效率和环境友好度。     

基于数字岩石物理技术的裂隙方向对地震波速度影响规律研究

【目的】研究裂隙方向对地震波传播速度的影响。【方法】基于数字岩石物理技术，建立含裂隙数字岩心，并变化裂隙方向，计算纵、横波速度；研究裂隙为水饱和与干燥时数字岩心的纵、横波速度与裂隙方向之间的关系。【结果】数值模拟研究发现，即使裂隙含量较小的情况下，裂隙方向的变化对地震波的传播速度具有较大的影响。【结论】研究成果对裂隙发育区的地震资料解释具有重要指导意义。     

海水侵蚀作用对水泥土抗拉强度劣化影响研究

【目的】探究海水侵蚀环境下水泥土所表现出的抗拉强度劣化特性。【方法】选用镍铁渣粉和矿渣作为复合外掺料，通过开展劈裂间接抗拉试验，研究不同镍铁渣粉掺量、不同养护环境（清水与海水）对水泥土的抗拉强度、表观侵蚀以及破坏性状的影响。【结果】清水环境和海水环境水泥土中掺入镍铁渣粉，可提升其抗拉强度，其抗拉强度随掺量增加先增大后减小，最优镍铁渣粉掺量为45%，且两种养护条件下均表现为脆性破坏。【结论】研究成果可为沿海地区软基处理工程提供技术参考。     

基于有限元数值模拟的顶板破坏高度研究——以阳泉矿区15~#煤为例

针对阳泉矿区15~#煤顶板破坏进行研究,可以为煤矿的安全生产提供有效信息。通过对研究区15~#煤顶板样品进行力学性质试验研究,得出15~#煤顶板不同岩性岩石的力学参数,再结合数值模拟计算15~#煤开采顶板破坏高度及其对上覆老空积水区的影响。结果表明:15~#煤上方岩层主要为K_2灰岩及泥岩,其抗剪强度为1.18～1.21MPa;综合数值模拟的结果,15~#煤层开采片区在平均采厚为6.8m时,覆岩层垮落带的最大高度应取为31m,导水裂隙带的最大高度取76m。     

强降雨诱发茅台镇某滑坡复活变形机理及稳定性研究

【目的】强降雨作用是诱发滑坡变形及古滑坡复活等地质灾害的主要因素之一。通过研究强降雨条件下滑坡失稳变形机理及特征对开展滑坡灾害气象预警及监测意义重大。【方法】以贵州省仁怀市茅台镇仁文村海椒坪大型古滑坡为例，基于现场勘测的多源数据融合及室内试验成果，深入分析强降雨作用下该滑坡的复活变形演化规律。【结果】滑坡区较大的汇水面积及降雨持时过长，导致水沿中后缘滑塌区拉裂缝和右侧缘倾向节理与老崩滑堆积体接触带向下渗透。高含水率导致岩土体强度参数劣化，其中内摩擦角对坡体稳定性的影响系数是黏聚力的5～7倍。粉质黏土的过饱及富水环境为动水压力触发滑坡启动创造了条件，中后缘次级剪出部分已处于欠稳定状态，在短期强降雨条件下极易发生整体滑动并形成堰塞湖。【结论】可为该类滑坡的气象预警与防治提供参考。     

渝昆高铁华山松隧道穿越凝灰岩段施工工法分析

【目的】凝灰岩地层容易遇水软化,自稳能力差,隧道穿越时极易发生溜塌、大变形等灾害,这就需要研究在破碎凝灰岩段隧道采用两台阶与三台阶工法下,围岩、支护结构受力及变形规律,为施工提供理论指导。【方法】以在建渝昆高铁华山松隧道为背景,通过数值模拟手段进行计算分析。【结果】研究结果表明：采用三台阶开挖时,变形情况较两台阶有一定程度的改善,其中整体最大沉降量降低14%,特征断面沉降量降低9%;在支护结构受力方面,三台阶法要比两台阶法稍有优势。隧道开挖后,为避免隧道两侧边墙部位出现压应力集中,施工中应注意观察边墙初支是否有开裂、鼓包等现象,必要时施作临时横撑,以保证施工安全。【结论】研究成果可为今后类似工程提供参考。     

基于基因表达式编程的煤矿地表变形预测模型的研究与实现

【目的】本研究论述了煤矿地表变形预测的研究现状和基因表达式编程及其算法。【方法】笔者通过C#编程语言进行程序设计，对煤矿地表变形监测原始数据进行预处理，利用某煤矿前20期的变形原始数据来构建基于基因表达式编程（GEP）的煤矿地表变形预测模型，并对最后5期进行预测分析研究。【结果】结果表明，预测模型得出的预测值和实际值相差4～9 mm。【结论】这说明基于GEP的预测模型具有比较高的精度，有较好的可靠性。     

IMU姿态解算的卡尔曼滤波方法比较

【目的】利用惯性定位技术在非开挖时直接测定电缆通道的三维坐标。在惯性定位中，姿态算法对整个系统精度的影响最大，对扩展卡尔曼滤波（EKF）和误差状态卡尔曼滤波（ESKF）两种常用的姿态解算法进行评估。【方法】以四元数和陀螺输出误差为状态向量、磁力计和加速度计为观测向量，基于四元数姿态模型，分别用EKF和ESKF进行姿态解算。【结果】试验结果表明：在计算效率方面，ESKF的计算效率要高于EKF,ESKF的计算耗时约为EKF的80%；在计算精度方面，EKF的均方根误差相对于ESKF有35.6%的改善。【结论】由于地下管线惯性定位主要考虑定位精度，因此EKF具有更好的应用价值。     

一种具有定位功能的速充式溺水应急臂盒设计

【目的】改善现有水中救生设备体积庞大、携（配）带不便、无法进行有效定位的问题。【方法】在传统救生手表的基础上进行改进,通过弹性臂带设计来代替绑缚式腕带,使用内部封装有LED照明装置的模块来代替分立照明模块,采用拉环式自充气系统来代替顶针充气系统,增设国产纳米级北斗定位系统模块,从而设计出一种具有定位功能的速充式溺水应急臂盒。【结果】采用臂带设计能改善救生水表因仅能绑缚于手腕而导致的不适感和不便性,内部封装照明模块和拉环式自充气系统使该救生装置的体积进一步缩小,北斗定位系统模块使水中搜救更加精确。【结论】由于该应急臂盒水中佩戴更舒适、携带更方便、定位更精确、抗干扰性更强,因此具有更强的实用性和适用性。     

载铁中药渣生物炭吸附水中对乙酰氨基酚的性能研究

【目的】为医院和生活污水处理厂等场所排放的废水和污泥中的微量抗生素处理提供新策略。【方法】通过制备中药渣生物炭（CMRB）及其复合材料（Fe@CMRB）用于去除废水中对乙酰氨基酚（ACE）。重点探究了反应时间、ACE初始浓度、载铁生物炭投加量、pH值等对ACE的吸附影响。【结果】相较于CMRB,Fe@CMRB具有更强的ACE吸附能力；Fe@CMRB吸附ACE的最佳反应条件为：反应时间2 h、ACE浓度5 mg/L、投加量1 g/L、pH值7～11，其最大吸附率为88.9%。【结结论论】以上结果表明，Fe@CMRB可以作为一种有效的ACE吸附材料。     

飞机短舱加热表面水膜流动分布的数值研究

【目的】通过对飞机发动机短舱加热除冰时表面水膜的流动状况进行分析，为飞机短舱防冰热系统的设计提供参考。【方法】本研究以某型飞机短舱为研究对象，并基于欧拉-拉格朗日框架，采用离散模型（DPM）来建立水膜流动过程的数学模型，对短舱加热表面溢流水的溢流范围和水膜厚度变化情况进行分析。【结果】研究发现，短舱加热表面的水膜厚度呈现出先增大后减小的流动规律，水膜厚度最大为80μm。同时，对比水滴的撞击极限位置，短舱加热表面水膜的溢流范围最大为32%。【结论】受气流驱动，短舱表面水膜出现溢流的现象，研究结果对飞机短舱防冰热系统的设计具有重要参考价值。     

小秦岭金矿田金成矿规律分析

【目的】位于华北克拉通南缘的小秦岭金矿田是仅次于胶东金矿田的第二大金矿田，有着重要的经济与战略价值。【方法】通过野外地质调查和室内综合研究，在前人研究的基础上，对不同类型金矿床进行划分，从区内金矿床的时空分布入手，统计近年来国内外学者对区内主要金成矿的定年数据，概括总结区域内金的成矿规律。【结果】本研究以断裂构造对金矿的控制为主线，将金矿床划分为石英脉型、蚀变千糜岩型和破碎蚀变岩型。将小秦岭金矿田金矿由西自东分为四个矿带，分布特点为南北成带，东西展布，构造控制，脉型为主。成矿年龄统计显示小秦岭金矿的成矿年代主要集中在237～204 Ma和161～120 Ma两个时间段。【结论】研究表明：(1)区域上的重大构造事件（印支、燕山两期构造运动）和区域内主要的两组EW、NE向断裂共同造就了如今金矿床的空间分布及矿体的产出特征，两组断裂叠加部位为接下来找矿预测的重点。(2)将区域内金成矿分为两期，第一期中晚三叠世（印支期）237～204 Ma为金矿床的初步富集，印支期造山作用导致区内EW向构造体系；第二期晚侏罗世—早白垩世（燕山期）161～120 Ma为金矿床的改造再富集，燕山运动叠加改造形成区...     

反复加卸荷作用下两种岩石的变形与声发射特征研究

【目的】为了研究反复加卸荷作用下不同类型围岩在隧道施工及运营过程中的变形与破坏特征。【方法】选取花岗岩和砂岩试样进行等荷载反复加卸荷试验。【结果】研究结果表明：当应力水平低于裂缝损伤应力时，滞回曲线在循环过程中由疏至密；当应力水平高于裂缝损伤应力时，滞回曲线并不会表现出明显的密集特征；当应力水平低于裂缝损伤应力时，在第一次加卸载过程中损伤已基本形成，花岗岩发生的声发射事件有限，而砂岩声发射事件稀少，并在后续循环累积过程中损伤明显减少；当应力水平超过裂缝损伤应力时，两种岩石在循环加卸荷过程中会逐次产生明显的损伤，且应力水平超过裂缝损伤应力越高，损伤增长速度越快。【结论】循环荷载的增大会促进花岗岩内部裂纹的扩展，导致声发射事件变得活跃，而砂岩只有在应力水平提高至93%时，声发射事件才表现出明显间歇性增长规律。     

基于故障树分析方法的海底管汇风险评估与可靠性分析

【目的】海底石油生产设施在特定条件下可能面临极端或意外事件（如石油泄漏）,相关的工程设计和科学研究面临诸多挑战。应用风险评估和可靠性研究,分析工程应用中管汇存在的缺陷,以有效地提高海底管汇系统的可靠性和使用寿命。【方法】针对海底管汇生产过程中存在的风险因素进行定性和定量分析,并基于故障树分析（Fault Tree Analysis,FTA）方法和可靠性分析模型确定系统薄弱环节/风险点。【结果】生产系统中较为复杂模块的可靠性下降较快,将决定整个系统的稳定性、可靠性、操作性及使用寿命。【结论】管汇系统中,生产系统模块对整个系统的可靠性影响最大。在生产系统模块中,球阀是最薄弱的环节,对顶事件的可靠性影响最大,是管汇系统中的风险点。     

基于全球专利分析的焦磷酸哌嗪技术发展态势的研究

【目的】根据PAPP技术的研究现状和发展态势，为今后PAPP阻燃剂领域的研究提供参考依据。【方法】以德温特专利情报数据库（DII）和IncoPat全球专利数据库为数据源，以焦磷酸哌嗪（PAPP）阻燃剂为研究对象，对该领域内2004—2022年的全球专利进行统计。从全球专利申请量、国内和国外申请量、全球重要专利申请人等方面分析全球PAPP阻燃剂领域的研究热点及布局，揭示PAPP技术的研究现状和发展态势。【结果】分析表明：自2015年以来，全球对PAPP阻燃剂的技术研究日益增长，中国专利申请量占比79.51%，并且企业的研发力量尤为突出。全球PAPP的专利申请量主要集中在复配应用领域。【结论】我国PAPP专利增长迅猛，随着技术的不断提升，未来的发展将集中在PAPP合成方法和改性技术等方面。     

基于FLAC3D的路堑边坡稳定性分析

【目的】道路切割坡体、暴雨和车辆荷载等条件会对路堑边坡的稳定性造成极大的影响。本研究以辉县市上八里镇回龙村张沟边坡为例,根据边坡所处的环境特征,分析其在不同工况影响下的变形特征及稳定性,为边坡的防治提供依据。【方法】使用FLAC^3D软件对边坡进行数值模拟,研究边坡在天然和暴雨条件下的变形和稳定性,并调用FLAC^3D内置的Fish函数对路堑边坡坡前道路车辆产生的动荷载进行模拟,对动荷载下滑坡体内部的变形特征进行分析。【结果】(1)边坡在天然和暴雨情况下的稳定性系数分别为1.9和1.186;(2)坡前公路动荷载峰值由1×10⁵ N增加为1×10⁶ N时,坡脚处水平最大应变值增大13.4%,后缘水平最大应变值增大13.2%。【结论】暴雨降低了岩土体的强度,直接破坏了边坡的稳定性,坡前竖直方向动荷载增加了坡体水平方向剪切带的连续性,但其对坡体最大应变量造成的影响较小。     

氧化石墨烯改性碳纤维水泥基复合材料抗冻性能研究

【目的】纳米材料近些年被广泛应用在建筑行业。碳纤维（CF）水泥基复合材料是建筑行业中的一种新型智能建筑材料,其应用广泛,但CF应用在水泥基体中存在很多不足,如分散性差、界面黏结程度差等。利用纳米材料氧化石墨烯（GO）来改善碳纤维(CF)表面性能,可以提升CF在水泥基体中的抗冻性。【方法】采用电泳沉积的方法,利用GO对CF进行表面改性,制备GO-CF杂化纤维,分别对GO、CF及GO-CF水泥基复合材料的抗冻性能进行研究。【结果】在冻融循环次数为200次的条件下,掺量为1%的GO-CF水泥砂浆试件的强度损失率仅为32.7%。【结论】试验结果表明,在不同次数的冻融循环作用下,试件的抗压强度均有所降低,但GO-CF水泥砂浆试件的强度损失率明显低于CF水泥砂浆试件的强度损失率。     

固相萃取——高效液相色谱法测定地表水饮源中的阿特拉津

【目的】阿特拉津具有一定的毒理性、水溶性、土壤淋溶性,其化学性质稳定,容易转移到水环境中并长期存在,对生态系统和饮用水源存在潜在威胁,因此需要高效准确地测定地表水饮源中的阿特拉津含量。【方法】采用固相萃取仪对水样进行萃取,然后用氮吹浓缩仪进行浓缩,最后用高效液相色谱—紫外检测法测定,采用C18反相色谱柱（25 mm×4.6 mm,5μm）,流动相V（甲醇）∶V（水）=60∶40（体积比）、流速0.8 mL/min、检测波长225 nm、柱温30℃、进样体积10μL的条件下测定地表水饮源中阿特拉津含量。【结果】此方法检出限为0.06μg/L,相关系数为0.999 9,精密度为2.3%,线性范围为0.02～1.0 mg/L,样品加标回收率在97.5%～101%之间。【结论】该方法效果较好,适用于地表水饮源中阿特拉津的分析测定。