Email alert
RSS2022年 第44卷 第1期
2022, 44(1): 1-10.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.04.21.002
摘要
HTML全文
[PDF
摘要：
针对宁夏地区煤矿开采现状，归纳总结了宁夏煤矿开采亟待解决的技术问题，如基础理论与技术瓶颈亟待突破、绿色开发技术标准与规范不完善、绿色开发技术与装备保障不足以及缺乏示范引领与政策支持。从宁夏煤炭工业未来发展的现实需求出发，提出了宁夏煤矿绿色开发的战略思想、发展蓝图和战略目标，形成其总体战略布局。在此基础上，从多方面提出了宁夏煤矿未来绿色开发的技术路径，主要包括煤炭开采水资源保护技术、矿井水大规模低成本处理技术、矿区地表生态减损和修复技术、智能化绿色开采技术以及洁净煤技术。最后，提出了宁夏煤矿绿色发展的可行性建议。明确绿色发展理念与目标，积极实施绿色矿业，助力生态环境和生态文明建设迈上新的台阶，最终实现宁夏煤炭产业的高质量可持续发展。
针对宁夏地区煤矿开采现状，归纳总结了宁夏煤矿开采亟待解决的技术问题，如基础理论与技术瓶颈亟待突破、绿色开发技术标准与规范不完善、绿色开发技术与装备保障不足以及缺乏示范引领与政策支持。从宁夏煤炭工业未来发展的现实需求出发，提出了宁夏煤矿绿色开发的战略思想、发展蓝图和战略目标，形成其总体战略布局。在此基础上，从多方面提出了宁夏煤矿未来绿色开发的技术路径，主要包括煤炭开采水资源保护技术、矿井水大规模低成本处理技术、矿区地表生态减损和修复技术、智能化绿色开采技术以及洁净煤技术。最后，提出了宁夏煤矿绿色发展的可行性建议。明确绿色发展理念与目标，积极实施绿色矿业，助力生态环境和生态文明建设迈上新的台阶，最终实现宁夏煤炭产业的高质量可持续发展。
2022, 44(1): 11-25.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.08.001
摘要：
介绍了以膏体+多介质协同充填、同步充填和功能性充填为代表的新兴充填理念。系统阐述了以流变力学和固体力学为主体的矿山充填力学架构，剖析了原位多场多因素扰动作用，并介绍了最新研发的充填体多场耦合监测系统。总结了全尾砂深度浓密、固液混合搅拌以及长距离浆体输送等充填核心环节的发展特点及研究进展。分析了充填智能化发展的必要性，梳理了充填领域涉及的智能化算法，提出了充填智能化未来发展思路。通过对矿山固废充填发展趋势分析，认为未来矿山固废充填需要深度拓展绿色发展内涵，进一步探索模块化、规模化和智能化之路，积极融入并服务深地开采需求，充填采矿法或将成为深部采矿和绿色采矿未来可期的唯一解决方案。
介绍了以膏体+多介质协同充填、同步充填和功能性充填为代表的新兴充填理念。系统阐述了以流变力学和固体力学为主体的矿山充填力学架构，剖析了原位多场多因素扰动作用，并介绍了最新研发的充填体多场耦合监测系统。总结了全尾砂深度浓密、固液混合搅拌以及长距离浆体输送等充填核心环节的发展特点及研究进展。分析了充填智能化发展的必要性，梳理了充填领域涉及的智能化算法，提出了充填智能化未来发展思路。通过对矿山固废充填发展趋势分析，认为未来矿山固废充填需要深度拓展绿色发展内涵，进一步探索模块化、规模化和智能化之路，积极融入并服务深地开采需求，充填采矿法或将成为深部采矿和绿色采矿未来可期的唯一解决方案。
2022, 44(1): 26-38.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.07.26.001
摘要：
为研究高温与尺寸效应耦合作用下的砂岩巴西劈裂特性，分别对经过25、200、400、600、800和1000 ℃高温处理后的标准砂岩试件进行巴西劈裂室内试验，并基于颗粒流软件开展不同尺寸高温砂岩巴西劈裂数值模拟，研究砂岩巴西劈裂强度及其劣化规律、孔隙率增加相对于裂纹扩展贯通的滞后性规律。研究结果表明：（1）在25～1000 ℃的温度范围和50～100 mm的直径范围内，温度与尺寸效应对砂岩巴西劈裂强度均有显著影响，且尺寸效应影响程度更大。在加热过程中，由于岩石内部首先发生热膨胀，然后在热应力作用下产生损伤，因此砂岩劈裂强度先有所增大，在400 ℃之后持续降低，劈裂强度下降约34.66%～35.10%；随着尺寸增大，岩石内部积聚的能量释放产生大量微裂隙，导致砂岩试样劈裂强度降低，下降约55.61%～56.99%。（2）砂岩巴西劈裂强度劣化幅值与其直径之间满足负指数函数关系，可用于预测不同尺寸高温砂岩的巴西劈裂强度。（3）砂岩在巴西劈裂过程中的孔隙率增加相对于裂隙扩展贯通滞后的荷载差值随温度升高以及尺寸增大而增大；考虑两因素的耦合作用，尺寸效应对荷载差值的影响程度随温度的升高而降低，温度对荷载差值的影响程度随砂岩尺寸的增大而降低。研究成果对火灾后顶板维护，初步预测顶板强度具有一定参考意义，也可为核废料处理、地热资源开发和深井工程等涉及高温和尺寸变化的岩体工程设计提供有益参考。
为研究高温与尺寸效应耦合作用下的砂岩巴西劈裂特性，分别对经过25、200、400、600、800和1000 ℃高温处理后的标准砂岩试件进行巴西劈裂室内试验，并基于颗粒流软件开展不同尺寸高温砂岩巴西劈裂数值模拟，研究砂岩巴西劈裂强度及其劣化规律、孔隙率增加相对于裂纹扩展贯通的滞后性规律。研究结果表明：（1）在25～1000 ℃的温度范围和50～100 mm的直径范围内，温度与尺寸效应对砂岩巴西劈裂强度均有显著影响，且尺寸效应影响程度更大。在加热过程中，由于岩石内部首先发生热膨胀，然后在热应力作用下产生损伤，因此砂岩劈裂强度先有所增大，在400 ℃之后持续降低，劈裂强度下降约34.66%～35.10%；随着尺寸增大，岩石内部积聚的能量释放产生大量微裂隙，导致砂岩试样劈裂强度降低，下降约55.61%～56.99%。（2）砂岩巴西劈裂强度劣化幅值与其直径之间满足负指数函数关系，可用于预测不同尺寸高温砂岩的巴西劈裂强度。（3）砂岩在巴西劈裂过程中的孔隙率增加相对于裂隙扩展贯通滞后的荷载差值随温度升高以及尺寸增大而增大；考虑两因素的耦合作用，尺寸效应对荷载差值的影响程度随温度的升高而降低，温度对荷载差值的影响程度随砂岩尺寸的增大而降低。研究成果对火灾后顶板维护，初步预测顶板强度具有一定参考意义，也可为核废料处理、地热资源开发和深井工程等涉及高温和尺寸变化的岩体工程设计提供有益参考。
2022, 44(1): 39-49.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.29.001
摘要：
为了探究全进口矿条件下褐铁矿在烧结工艺中的合理配置，实现褐铁矿的高效利用以进一步提铁降本，针对S钢铁公司500 m2大型烧结机实际原燃料条件，基于试验用铁矿粉的常规理化性能和高温烧结基础特性开展了不同褐铁矿配比的烧结杯试验研究，结合Factsage 7.1热力学软件，模拟计算了不同褐铁矿配比条件下的黏附粉含量和理论液相生成量及性能，并采用矿相显微镜分析了烧结矿的显微结构，探明了褐铁矿与赤铁矿和磁铁矿的优化搭配规律。研究表明：澳大利亚褐铁矿具有粒度粗、矿化能力弱，同化温度低、黏结相强度差、吸液性强的特点，当褐铁矿质量分数由45%增加至55%时，提高磁铁精矿OD矿的质量分数至15%，同时降低OC矿质量分数至10%，烧结矿转鼓强度和低温还原粉化性能等指标达到最优，这是由于一方面提高磁铁精矿配比不仅具有增加黏附粉比例、改善液相生成数量和性能的作用，而且可以均匀液相分布，消除过熔现象；另一方面，增加磁铁精矿配比可以改善烧结料球的粒度组成，减少褐铁矿吸液量，提高烧结矿强度。因此，在高褐铁矿配比条件下，增加适宜的磁铁精矿配比有利于稳定烧结矿质量，全面改善烧结矿性能。
为了探究全进口矿条件下褐铁矿在烧结工艺中的合理配置，实现褐铁矿的高效利用以进一步提铁降本，针对S钢铁公司500 m2大型烧结机实际原燃料条件，基于试验用铁矿粉的常规理化性能和高温烧结基础特性开展了不同褐铁矿配比的烧结杯试验研究，结合Factsage 7.1热力学软件，模拟计算了不同褐铁矿配比条件下的黏附粉含量和理论液相生成量及性能，并采用矿相显微镜分析了烧结矿的显微结构，探明了褐铁矿与赤铁矿和磁铁矿的优化搭配规律。研究表明：澳大利亚褐铁矿具有粒度粗、矿化能力弱，同化温度低、黏结相强度差、吸液性强的特点，当褐铁矿质量分数由45%增加至55%时，提高磁铁精矿OD矿的质量分数至15%，同时降低OC矿质量分数至10%，烧结矿转鼓强度和低温还原粉化性能等指标达到最优，这是由于一方面提高磁铁精矿配比不仅具有增加黏附粉比例、改善液相生成数量和性能的作用，而且可以均匀液相分布，消除过熔现象；另一方面，增加磁铁精矿配比可以改善烧结料球的粒度组成，减少褐铁矿吸液量，提高烧结矿强度。因此，在高褐铁矿配比条件下，增加适宜的磁铁精矿配比有利于稳定烧结矿质量，全面改善烧结矿性能。
2022, 44(1): 50-58.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.22.005
摘要：
针对近α型Ti‒6.0Al‒3.0Zr‒0.5Sn‒1.0Mo‒1.5Nb‒1.0V新型钛合金，在退火温度740 ℃的基础上，研究了退火时间对其组织与力学性能的影响。结果表明：经过3次真空自耗电弧炉熔炼，三火热轧后得到的板材组织由初生α相基体及β转变组织组成的部分再结晶组织和加工态组织等组成。随着退火时间的增加，退火板材的显微组织均以初生α相为主，且α相所占的比例从81.73%逐渐增加至85.61%，组织中长条状α相逐渐破碎球化，等轴α相开始均匀化、粗化。随着退火时间的增加，退火板材的延伸率逐渐增加，抗拉强度先降低再增加然后又降低，屈服强度先增加后降低，显微硬度先增加后降低。退火时间为1 h时，板材的断口由滑移带、涟波、小等轴韧窝组成，断裂方式为韧性断裂，退火时间大于等于2 h时，板材的断口完全由等轴韧窝组成，断裂方式为韧性断裂。最佳退火工艺为740 ℃退火2 h，此时板材的抗拉强度、屈服强度、延伸率和显微硬度分别为：984 MPa、941 MPa、15.27%、HV 347.67。研究结果对高强耐蚀钛合金退火工艺的制定有指导作用，为解决钛合金在实际生产中遇到的问题提供了科学依据。
针对近α型Ti‒6.0Al‒3.0Zr‒0.5Sn‒1.0Mo‒1.5Nb‒1.0V新型钛合金，在退火温度740 ℃的基础上，研究了退火时间对其组织与力学性能的影响。结果表明：经过3次真空自耗电弧炉熔炼，三火热轧后得到的板材组织由初生α相基体及β转变组织组成的部分再结晶组织和加工态组织等组成。随着退火时间的增加，退火板材的显微组织均以初生α相为主，且α相所占的比例从81.73%逐渐增加至85.61%，组织中长条状α相逐渐破碎球化，等轴α相开始均匀化、粗化。随着退火时间的增加，退火板材的延伸率逐渐增加，抗拉强度先降低再增加然后又降低，屈服强度先增加后降低，显微硬度先增加后降低。退火时间为1 h时，板材的断口由滑移带、涟波、小等轴韧窝组成，断裂方式为韧性断裂，退火时间大于等于2 h时，板材的断口完全由等轴韧窝组成，断裂方式为韧性断裂。最佳退火工艺为740 ℃退火2 h，此时板材的抗拉强度、屈服强度、延伸率和显微硬度分别为：984 MPa、941 MPa、15.27%、HV 347.67。研究结果对高强耐蚀钛合金退火工艺的制定有指导作用，为解决钛合金在实际生产中遇到的问题提供了科学依据。
2022, 44(1): 59-67.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.25.003
摘要：
内直角台阶的轧齐一直是楔横轧的关键技术之一，一般内直角台阶的轧齐曲线公式和算法不适合小台阶的生产应用。为了解决这一问题，通过改进几何模型，针对内直角小台阶的螺旋体体积提出一种新的计算方法。根据楔横轧工艺的特点，比较轧件初始半径与对应辅助圆半径的大小关系，指出了二辊轧齐过程中内直角小台阶的判断条件。根据轧件大端半径与旋转角度的关系，将轧齐过程分成了三个阶段。通过对小台阶螺旋体的分块，将其近似成三个规则体积的组合，推导出了轧齐过程中各个阶段的体积公式。依据体积平衡原理和楔横轧模具特点，得到了二辊楔横轧内直角小台阶随轧件旋转角度变化的轧齐曲线。最后采用刚塑性有限元软件Deform-3D对一定断面收缩率范围内的轴类件进行楔横轧数值模拟，验证了本文所提出的轧齐曲线计算方法的适用性。同时通过对比分析，发现在小断面收缩率轴类件直角台阶成形时展宽角应尽量取小。
内直角台阶的轧齐一直是楔横轧的关键技术之一，一般内直角台阶的轧齐曲线公式和算法不适合小台阶的生产应用。为了解决这一问题，通过改进几何模型，针对内直角小台阶的螺旋体体积提出一种新的计算方法。根据楔横轧工艺的特点，比较轧件初始半径与对应辅助圆半径的大小关系，指出了二辊轧齐过程中内直角小台阶的判断条件。根据轧件大端半径与旋转角度的关系，将轧齐过程分成了三个阶段。通过对小台阶螺旋体的分块，将其近似成三个规则体积的组合，推导出了轧齐过程中各个阶段的体积公式。依据体积平衡原理和楔横轧模具特点，得到了二辊楔横轧内直角小台阶随轧件旋转角度变化的轧齐曲线。最后采用刚塑性有限元软件Deform-3D对一定断面收缩率范围内的轴类件进行楔横轧数值模拟，验证了本文所提出的轧齐曲线计算方法的适用性。同时通过对比分析，发现在小断面收缩率轴类件直角台阶成形时展宽角应尽量取小。
2022, 44(1): 68-81.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.02.22.001
摘要：
从智能合约、智能法律合约等概念入手，依据现行法律条目的要求对智能合约法律化问题进行探讨，指出智能合约法律化需满足文法要求、非赋权原则、审查准则三个基本规则，并以典型智能法律合约语言SPESC、CML为实例剖析了其法律效力，辨析使其与原合同文本具有同等法律效力需满足的条件。进而，结合智能合约系统架构及部署运行过程，在对所部署智能合约进行法律化辨析基础上对区块链智能合约及其链码的法律地位进行了论证。最后，对当前智能法律合约逻辑模型与语言模型的研究进展进行总结，并加以讨论和评价。上述工作表明当前智能法律合约研究是一条解决智能合约法律地位的可行途径，有利于从现行法上把握智能合约在合约逻辑、仲裁流程、形式化验证等方面的未来发展方向。
从智能合约、智能法律合约等概念入手，依据现行法律条目的要求对智能合约法律化问题进行探讨，指出智能合约法律化需满足文法要求、非赋权原则、审查准则三个基本规则，并以典型智能法律合约语言SPESC、CML为实例剖析了其法律效力，辨析使其与原合同文本具有同等法律效力需满足的条件。进而，结合智能合约系统架构及部署运行过程，在对所部署智能合约进行法律化辨析基础上对区块链智能合约及其链码的法律地位进行了论证。最后，对当前智能法律合约逻辑模型与语言模型的研究进展进行总结，并加以讨论和评价。上述工作表明当前智能法律合约研究是一条解决智能合约法律地位的可行途径，有利于从现行法上把握智能合约在合约逻辑、仲裁流程、形式化验证等方面的未来发展方向。
2022, 44(1): 82-94.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.09.001
摘要：
针对装备各类故障样本分布不平衡、现有算法故障诊断精度较低的问题，通过引入p范数约束多核极限学习机和基于AdaBoost的集成学习策略，定义了一种p范数约束下正则化加权多核集成极限学习机的故障诊断模型。首先，在p范数约束下，基于各类故障样本自身规模，分别进行了两种自适应的样本权重分配；其次，在每层分类器的优化中，将多核学习的多源数据融合能力和极限学习机运算高效的特点相结合，同时，将样本的权重$ {\boldsymbol{W}} $ 更新融入到多核极限学习机的优化进程；最后，通过Adaboost集成策略，自适应提升富含信息的样本在模型中的权重，从而显著提升故障诊断的精度。以6个UCI公共数据集以及1个实装案例为例，进行了故障诊断实验。结果表明，与核极限学习机、加权核极限学习机（使用$ {{\boldsymbol{W}}^{\left( 1 \right)}} $ 和$ {{\boldsymbol{W}}^{\left( 2 \right)}} $ 加权方式）以及多核极限学习机（在1范数和p范数约束下）相比，诊断精度有显著提升；范数约束形式对模型的诊断性能影响有限。
针对装备各类故障样本分布不平衡、现有算法故障诊断精度较低的问题，通过引入p范数约束多核极限学习机和基于AdaBoost的集成学习策略，定义了一种p范数约束下正则化加权多核集成极限学习机的故障诊断模型。首先，在p范数约束下，基于各类故障样本自身规模，分别进行了两种自适应的样本权重分配；其次，在每层分类器的优化中，将多核学习的多源数据融合能力和极限学习机运算高效的特点相结合，同时，将样本的权重
2022, 44(1): 95-103.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.17.003
摘要：
随着物联网技术的发展，前端传感器的使用使得低合金钢的海水腐蚀监测成为了现实，从而获得了大量的腐蚀数据。针对传统均值法处理双率腐蚀数据带来的数据信息损失以及建模精度下降问题，提出了一种基于综合指标值(CIV)和改进相关向量回归(IRVR)的双率腐蚀数据处理和建模算法(CIV-IRVR)。首先，通过构建CIV表征输入数据的综合影响并采用天牛须搜索(BAS)算法对其参数进行寻优；然后，建立最优CIV序列与输出数据间的线性回归模型将双率数据转化为建模用的单率数据，能够更多地保留原始数据信息；最后，给出了一种BAS算法优化的具有组合核函数的改进相关向量回归建模方法(IRVR)，并建立了针对低合金钢海水腐蚀双率数据的CIV-IRVR预测模型。结果表明：相比于均值方法处理双率腐蚀数据，所提方法将建模样本数量由196提升到了1834；相比于海水腐蚀建模领域常用的人工神经网络(ANN)和支持向量回归(SVR)建模方法，所提模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(CD)分别为1.1914 mV、1.5729 mV以及0.9963，在各项指标上均优于对比算法，说明所提模型不仅减少了信息损失还提高了建模精度，对于双率海水腐蚀数据建模具有一定现实意义。
随着物联网技术的发展，前端传感器的使用使得低合金钢的海水腐蚀监测成为了现实，从而获得了大量的腐蚀数据。针对传统均值法处理双率腐蚀数据带来的数据信息损失以及建模精度下降问题，提出了一种基于综合指标值(CIV)和改进相关向量回归(IRVR)的双率腐蚀数据处理和建模算法(CIV-IRVR)。首先，通过构建CIV表征输入数据的综合影响并采用天牛须搜索(BAS)算法对其参数进行寻优；然后，建立最优CIV序列与输出数据间的线性回归模型将双率数据转化为建模用的单率数据，能够更多地保留原始数据信息；最后，给出了一种BAS算法优化的具有组合核函数的改进相关向量回归建模方法(IRVR)，并建立了针对低合金钢海水腐蚀双率数据的CIV-IRVR预测模型。结果表明：相比于均值方法处理双率腐蚀数据，所提方法将建模样本数量由196提升到了1834；相比于海水腐蚀建模领域常用的人工神经网络(ANN)和支持向量回归(SVR)建模方法，所提模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(CD)分别为1.1914 mV、1.5729 mV以及0.9963，在各项指标上均优于对比算法，说明所提模型不仅减少了信息损失还提高了建模精度，对于双率海水腐蚀数据建模具有一定现实意义。
2022, 44(1): 104-113.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.15.006
摘要：
基于面部动态表情序列，针对静态表情缺少时间信息等问题，将空间特征与时间特征融合，利用神经网络在图像分类领域良好的特征，对需要进行细节分析的表情序列进行处理，提出基于分离式长期循环卷积网络(Separate long-term recurrent convolutional networks, S-LRCN)的微表情识别方法。首先选取微表情数据集提取面部图像序列，引入迁移学习的方法，通过预训练的卷积神经网络模型提取表情帧的空间特征，降低网络训练中过拟合的危险，并将视频序列的提取特征输入长短期记忆网络(Long short-team memory, LSTM)处理时域特征。最后建立学习者表情序列小型数据库，将该方法用于辅助教学评价。
基于面部动态表情序列，针对静态表情缺少时间信息等问题，将空间特征与时间特征融合，利用神经网络在图像分类领域良好的特征，对需要进行细节分析的表情序列进行处理，提出基于分离式长期循环卷积网络(Separate long-term recurrent convolutional networks, S-LRCN)的微表情识别方法。首先选取微表情数据集提取面部图像序列，引入迁移学习的方法，通过预训练的卷积神经网络模型提取表情帧的空间特征，降低网络训练中过拟合的危险，并将视频序列的提取特征输入长短期记忆网络(Long short-team memory, LSTM)处理时域特征。最后建立学习者表情序列小型数据库，将该方法用于辅助教学评价。
2022, 44(1): 114-121.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.15.002
摘要：
为了分析航班运行风险传播过程，进而有效控制保障飞行安全，基于复杂网络理论，首先参照民航局咨询通告选取机组、航空器、运行环境共29个终端因素作为网络节点，统计民航安全监察记录，根据事件中节点关系，构建无向网络；统计前后节点间的作用关系和发生概率，提出一种有向带权的航班运行风险网络；然后，引入改进感染率和改进恢复率概念，构建一种适用于航班运行风险传播分析的改进SIR(Susceptible-infected-recovered)模型；定义感染起始范围，最后采取多参数控制方式，大规模计算该有向带权网络的传播和控制过程。结果表明：有向网的平均最短路径为1.788，属于小世界网络；参照使用民航常规管控措施，有向网节点感染下降幅度可达到37.4%；对入度值排序前3或前4的节点控制后，感染节点峰值下降率高达50.6%和58.1%，网络传播抑制明显。结果证实：在该航班运行风险有向带权网络中，按入度值控制节点对抑制风险传播最为有效。
为了分析航班运行风险传播过程，进而有效控制保障飞行安全，基于复杂网络理论，首先参照民航局咨询通告选取机组、航空器、运行环境共29个终端因素作为网络节点，统计民航安全监察记录，根据事件中节点关系，构建无向网络；统计前后节点间的作用关系和发生概率，提出一种有向带权的航班运行风险网络；然后，引入改进感染率和改进恢复率概念，构建一种适用于航班运行风险传播分析的改进SIR(Susceptible-infected-recovered)模型；定义感染起始范围，最后采取多参数控制方式，大规模计算该有向带权网络的传播和控制过程。结果表明：有向网的平均最短路径为1.788，属于小世界网络；参照使用民航常规管控措施，有向网节点感染下降幅度可达到37.4%；对入度值排序前3或前4的节点控制后，感染节点峰值下降率高达50.6%和58.1%，网络传播抑制明显。结果证实：在该航班运行风险有向带权网络中，按入度值控制节点对抑制风险传播最为有效。
2022, 44(1): 122-130.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.02.24.001
摘要：
从非开挖水平定向钻进（Horizontal directional drilling，HDD）装备技术、地下生命线工程的探测与信息化、双向对穿HDD技术、大口径HDD技术、HDD回拖力计算模型、地表变形与冒浆6个方面开展了文献调研工作，分析了HDD装备与技术研究应用进展：世界上最大回拖力（20000 kN）的电驱动钻机被设计并研发；电磁感应法被广泛用于既有生命线的空间探测，复杂干扰下的数据解析与精度提高仍是研究重点；基于三维数据，融合建筑信息模型、人工智能、大数据等技术，借鉴美国“811”体系，局部完成了地下生命线的信息化；采用对穿技术完成了长距离的地下生命线敷设；基于过程化的HDD工艺参数、设备参数和控制监测技术被大量应用，有效提升了应用中的风险识别能力；针对不同地层条件下的回拖力计算为设备选型提供了依据，并为HDD多学科融合研究提供了途径；复杂地质条件下的冒浆、卡钻等热点和难点也得到初步探索研究，构建了理论、实验和数值分析模式，为提高HDD的应用效率和质量提供了依据。综合国内外研究进展，进一步分析了HDD的发展趋势。
从非开挖水平定向钻进（Horizontal directional drilling，HDD）装备技术、地下生命线工程的探测与信息化、双向对穿HDD技术、大口径HDD技术、HDD回拖力计算模型、地表变形与冒浆6个方面开展了文献调研工作，分析了HDD装备与技术研究应用进展：世界上最大回拖力（20000 kN）的电驱动钻机被设计并研发；电磁感应法被广泛用于既有生命线的空间探测，复杂干扰下的数据解析与精度提高仍是研究重点；基于三维数据，融合建筑信息模型、人工智能、大数据等技术，借鉴美国“811”体系，局部完成了地下生命线的信息化；采用对穿技术完成了长距离的地下生命线敷设；基于过程化的HDD工艺参数、设备参数和控制监测技术被大量应用，有效提升了应用中的风险识别能力；针对不同地层条件下的回拖力计算为设备选型提供了依据，并为HDD多学科融合研究提供了途径；复杂地质条件下的冒浆、卡钻等热点和难点也得到初步探索研究，构建了理论、实验和数值分析模式，为提高HDD的应用效率和质量提供了依据。综合国内外研究进展，进一步分析了HDD的发展趋势。
2022, 44(1): 131-142.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.28.006
摘要：
为揭示巴西圆盘起裂模式的变化规律及其破裂演化过程，运用连续介质弹塑性分析开展巴西圆盘劈裂二维及三维数值模拟研究。通过开展二维模拟研究，探究压拉比及加载角对试样起裂破坏模式的影响；通过三维模拟研究，探究圆盘试样三维破裂面的形成及扩展过程。二维数值模拟结果表明，接触加载角及压拉比越大，巴西圆盘试样越容易发生中心起裂；端部起裂由剪切破坏引起，而劈裂裂纹进一步扩展则由张拉破坏驱动。三维数值模拟结果表明，初始起裂点位于三维圆盘端面，随加载角增大其逐渐向端面圆心移动；当圆盘发生端面中心起裂时，三维破裂面以弧形边界向试样内部发散扩展。无论圆盘试样发生中心起裂还是端部起裂，由于三维效应巴西劈裂试验可能都会低估岩石的抗拉强度。
为揭示巴西圆盘起裂模式的变化规律及其破裂演化过程，运用连续介质弹塑性分析开展巴西圆盘劈裂二维及三维数值模拟研究。通过开展二维模拟研究，探究压拉比及加载角对试样起裂破坏模式的影响；通过三维模拟研究，探究圆盘试样三维破裂面的形成及扩展过程。二维数值模拟结果表明，接触加载角及压拉比越大，巴西圆盘试样越容易发生中心起裂；端部起裂由剪切破坏引起，而劈裂裂纹进一步扩展则由张拉破坏驱动。三维数值模拟结果表明，初始起裂点位于三维圆盘端面，随加载角增大其逐渐向端面圆心移动；当圆盘发生端面中心起裂时，三维破裂面以弧形边界向试样内部发散扩展。无论圆盘试样发生中心起裂还是端部起裂，由于三维效应巴西劈裂试验可能都会低估岩石的抗拉强度。
2022, 44(1): 143-151.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.23.004
摘要：
分级加载压缩蠕变试验未能充分考虑稳定蠕变中的黏塑性应变，故采用三轴循环加卸载压缩蠕变试验来实现岩石的黏弹、塑性应变分离，从而使岩石黏弹、塑性应变在岩石蠕变的各个阶段得以充分考虑。以某水电站闪长玢岩为例，探讨该类岩石蠕变特性。在破坏前，岩石的瞬时弹性应变以及瞬时塑性应变随着偏应力逐级增大呈线性增长；随着偏应力的增加，黏弹性应变和黏塑性应变呈非线性增长。引入一个分数阶Abel黏壶与Kelvin模型串联形成新型黏弹性模型；用分数阶Abel黏壶代替传统的黏塑性模型中的线性牛顿体并基于损伤建立黏塑性损伤模型。然后将新型黏弹性模型和黏塑性损伤模型与瞬时弹性模型和瞬时塑性模型串联组成一个新的岩石蠕变损伤模型。最后将该模型与岩石蠕变曲线进行拟合，从而证明该模型的适用性。
分级加载压缩蠕变试验未能充分考虑稳定蠕变中的黏塑性应变，故采用三轴循环加卸载压缩蠕变试验来实现岩石的黏弹、塑性应变分离，从而使岩石黏弹、塑性应变在岩石蠕变的各个阶段得以充分考虑。以某水电站闪长玢岩为例，探讨该类岩石蠕变特性。在破坏前，岩石的瞬时弹性应变以及瞬时塑性应变随着偏应力逐级增大呈线性增长；随着偏应力的增加，黏弹性应变和黏塑性应变呈非线性增长。引入一个分数阶Abel黏壶与Kelvin模型串联形成新型黏弹性模型；用分数阶Abel黏壶代替传统的黏塑性模型中的线性牛顿体并基于损伤建立黏塑性损伤模型。然后将新型黏弹性模型和黏塑性损伤模型与瞬时弹性模型和瞬时塑性模型串联组成一个新的岩石蠕变损伤模型。最后将该模型与岩石蠕变曲线进行拟合，从而证明该模型的适用性。
2022, 44(1): 152-162.
DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.17.003
摘要：
探究了菌渣的水热液化转换成生物油燃料的过程。结果表明，抗生素菌渣在260 ℃、保留时间是135 min时，获得最大的生物油产率（28.01%）。通过6种不同的催化剂进行催化，加入催化剂后，生物油产率最大的是Na2CO3（36.06%）和NaOH（36.31%）。碱催化的生物油的含氮化合物的质量分数在41.16%～49.74%之间，而酸催化产生的生物油含氮化合物的量在57.62%～59.32%之间。通过调节催化剂Na2CO3、NaOH的添加量发现，在投加量为8%时，生物油含氮量均最低，Na2CO3和NaOH催化产生的生物油组分的含氮化合物质量分数分别为29.12%和35.67%。在催化剂投加量为10%时，对氧的脱除效果都最好，分别为32.12%和29.02%，此时产生的生物油的热值达到最大（达到33.3220和34.7320 MJ·kg−1）。
探究了菌渣的水热液化转换成生物油燃料的过程。结果表明，抗生素菌渣在260 ℃、保留时间是135 min时，获得最大的生物油产率（28.01%）。通过6种不同的催化剂进行催化，加入催化剂后，生物油产率最大的是Na2CO3（36.06%）和NaOH（36.31%）。碱催化的生物油的含氮化合物的质量分数在41.16%～49.74%之间，而酸催化产生的生物油含氮化合物的量在57.62%～59.32%之间。通过调节催化剂Na2CO3、NaOH的添加量发现，在投加量为8%时，生物油含氮量均最低，Na2CO3和NaOH催化产生的生物油组分的含氮化合物质量分数分别为29.12%和35.67%。在催化剂投加量为10%时，对氧的脱除效果都最好，分别为32.12%和29.02%，此时产生的生物油的热值达到最大（达到33.3220和34.7320 MJ·kg−1）。
