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边坡-双隧道体系的振动台实验设计与地震响应研究
郑余朝;潘元贵;章慧健;邵世友;陈国强;该文以雅安大石板隧道为依托工程,研究了浅埋隧道穿越边坡体系在地震作用下的动力响应特征。研究首先在三向六自由度振动台平台完成了模型箱布置、地质结构还原、衬砌制作及传感器布设等准备工作;然后构建了1∶50缩尺边坡-双隧道模型,采用汶川波作为地震输入,设定0.1 g、0.3 g、0.6 g三级加速度工况,模拟实际地震作用;最后分析了边坡破坏特征、高程放大效应及隧道衬砌的动态响应特征。实验结果表明:坡体破坏形式多样,具有明显空间分异性;坡顶加速度响应增强,存在高程放大效应;埋深较深段隧道衬砌损伤更重,主要集中于拱顶、仰拱和拱脚;结构应变随地震强度呈非线性增长,左右洞响应不同。实验结果为边坡-双隧道体系抗震设计提供了依据。
寒区隧道衬砌构件水-热-力耦合加载模型试验设计
孙克国;贾敬龙;封坤;许炜萍;章慧健;寒区隧道衬砌结构受到水分场、温度场和应力场之间的复杂耦合作用,易引发冻胀开裂等严重病害,直接威胁结构安全与耐久性。现有研究多聚焦于衬砌混凝土材料性能的演化规律,对多场耦合条件下衬砌结构整体响应与破坏机理的研究尚有不足。为完善寒区隧道衬砌耦合作用研究方法,深入揭示寒区隧道衬砌水-热-力耦合机制,该文基于“以直代曲”+“单边围堰”+“受荷冻融”的思路,研发了一种寒区隧道衬砌构件的水-热-力耦合加载试验方法,通过结合相应的数值仿真模型,揭示了寒区隧道衬砌水-热演化规律及承载-变形动态响应机制,探明了寒区衬砌结构的破坏模式与裂纹扩展路径。该研究可为寒区隧道衬砌结构的抗防冻设计与服役性能预测提供理论与技术支撑。
不同加载路径下的泥岩强度特性试验研究
章慧健;魏中雨;付柏毅;王文;王立川;胡继春;李地元;该文以重庆地区铁路车站工程中的泥岩试样为研究对象,开展了两种不同加载路径(研究同步施加围压轴压、先施加围压后施加轴压)下的力学特性试验,研究两种加载方案下泥岩破坏特征和力学参数差异,并探讨了依托工程区域岩石和岩体强度差异。研究结果表明:先施加围压会导致其三轴抗压强度低于同步加载方式,降低程度与泥岩单轴抗压强度相关;两种加载方案下的泥岩均呈现明显弹塑性变形特征,且最终均发展为剪切破坏;先加载围压会导致泥岩内摩擦角降低,同步加载方式更符合现场实际;随GSI值增加,两种加载方式下的单轴抗压强度呈指数增长,弹性模量呈S型增长。研究成果可为室内三轴试验操作及类似工程提供参考。
“先隧后站”交互影响力学特征模型试验设计
冯冀蒙;李艺飞;宋佳黛;张俊儒;在城市核心区上软下硬地层条件下,地铁建设中的“先隧后站”施工方式面临盾构与暗挖车站交互影响机理不清的问题,文章依托广州地铁纪念堂站工程,采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法,研究关键工序时序对围岩与结构力学行为的影响。通过构建分层地质力学模型试验体系,采用差异化配比相似材料模拟复合地层,重点对比分析了扣拱形成前、后两种盾构过站工况。结果表明:(1)洞桩法施工地表沉降呈单峰曲线,扣拱形成后盾构过站可显著减弱围岩扰动,有效控制沉降;(2)拱部支护形成后盾构穿越,地层荷载释放更充分,盾构管片应力集中现象明显缓解,最大应力值显著降低;(3)车站正洞拱部支护承受最大应力,而盾构穿越对其影响有限。综合沉降控制与结构安全,建议优先采用“扣拱先成,盾构后过”工序。该研究构建的试验方法为类似工程的试验研究与实践提供了参考。
分岔隧道双洞过渡至单洞大跨段施工工法研究
王朝振;王侨雨;付柏毅;苗增润;刘永德;章慧健;王脉;该文依托渝昆高铁大山坡分岔隧道段工程,采用数值模拟和现场监测方法,对比并分析了优化前的突变式开挖法和优化后的渐变式扩挖法对围岩和隧道支护结构的力学及变形规律。研究结果表明,渐变式扩挖法对隧道变截面突变处的围岩变形具有明显控制效果,较突变式开挖法位移峰值减小39.81%。两种工法下双洞段至大跨段隧道拱顶沉降变化趋势一致且呈递增趋势,影响区域均为隧道变截面突变处前后9 m范围,且二者沉降最大差值出现在变截面突变处至大跨段3 m范围。相较突变式开挖法,渐变式扩挖法的隧道初支结构主应力峰值减小约27%,隧道断面Ⅰ处初支左右拱脚的弯矩差值降低41.7%,断面Ⅱ处初支弯矩受开挖影响显著,拱腰和拱脚弯矩差值分别降低69.3%和52.1%。渐变式扩挖法下隧道初支Ⅰ、Ⅱ断面的左右拱脚轴力差值分别降低49.3%和52.7%。因此,综合各项指标得出渐变式扩挖法相对更优。
基于高性能潮喷纤维混凝土的隧洞支护结构强度离散性试验研究
章慧健;严志成;王立川;于泽;谭凌;刘志强;白国岗;王海彦;文章依托新疆某在建引水隧洞,开展“TBM引水隧洞格构式高性能潮喷纤维混凝土支护结构足尺试验”,揭示了隧道支护结构内、外侧高性能潮喷纤维混凝土强度差异和强度离散性分布规律,并与干喷法、湿喷法和模筑混凝土作比较,进而确定依托工程高性能潮喷纤维混凝土支护结构的强度离散等级。结果表明:高性能潮喷纤维混凝土支护结构内侧强度均值为54.34 MPa,且内侧不同部位的强度均匀性好,83.3%条带的强度离散等级为低;支护结构外侧强度均值为44.93 MPa,且外侧不同部位的强度均匀性较好,58.3%条带的离散等级为低;造成结构外侧的强度值及其均匀性均差于结构内侧的原因主要包括外模板刚度不足和钢架的遮挡作用,由此带来结构外侧相较内侧存在骨料分布不均、密实度较低和表面层均为浮浆层等问题。研究通过潮喷料预加水和减水剂、速凝剂水溶液单管掺入、加长喷嘴等改进工艺形成的高性能潮喷纤维混凝土结构强度离散性,明显低于常规干喷、湿喷形成的混凝土。研究成果可为今后类似工程结构的施工与设计提供借鉴。
面向新型电力系统的故障诊断技术研究进展(二):机器学习和大语言模型技术
张建良;张晓洁;麻坚;俞炳扬;韩涛;季瑞松;随着新型电力系统规模的扩大与运行方式的复杂化,高效精准的故障诊断技术对保障系统安全稳定运行至关重要。近年来,机器学习和大语言模型技术的快速发展,为新型电力系统的故障诊断提供了新的理论与方法支撑。文章系统综述了机器学习和大语言模型技术在新型电力系统故障诊断中的研究进展,对比分析相关方法的应用特点,总结相应的技术挑战,并且梳理未来研究方向。文章通过系统性的技术分析和梳理,旨在为新型电力系统构建高效、鲁棒、可解释的智能故障诊断体系提供理论参考与技术路径。
基于非标记定量技术的肝癌血浆蛋白质组研究
李一岚;虞雯静;施文超;李兰;解析肝癌发生、发展的分子机制并寻找高灵敏度的早期诊断标志物,是提升医疗质量的基础。该文首先针对血浆蛋白质组成复杂、高低丰度差异较大造成的蛋白质鉴定覆盖度低的问题,优化了液相色谱的梯度洗脱条件,将分离梯度从56 min延长至130 min,使血浆蛋白质鉴定数量从588个提升至1 261个;然后构建标准化研究流程,对肝癌患者与健康人的血浆进行无标记定量蛋白质组学分析,在两类样品中共定量到2 062个蛋白质,其中包含56个差异蛋白质(t检验,显著性水平p<0.05,1.5倍变化)。生物信息学分析结果显示,差异蛋白质涉及与癌症发生、发展紧密相关的多种功能和过程,实验得到的血浆蛋白质组定量结果可为后续肝癌发展机制及疾病潜在生物标志物的研究提供参考。
基于时空图卷积网络的离子束刻蚀设备剩余使用寿命预测
郑礼洋;徐建;吴嘉;龙浩;朱翠涛;针对现有离子束刻蚀设备的剩余使用寿命预测方法难以捕捉设备退化中的物理耦合关系与跨时空状态演变规律,缺乏可解释性且预测精度受限等问题,该文提出了一种融合时序卷积网络与图卷积网络的时空联合建模方法,旨在多尺度地解析设备的动态退化规律。该方法基于传感器的物理拓扑,构建了可学习的图卷积网络,实现了设备关联层次化特征提取;采用时域卷积网络的分层膨胀卷积架构,提取设备退化过程中的长期趋势特征与局部波动模式;通过时空交互模块深度融合特征数据,进行剩余使用寿命的回归预测。在工业离子束刻蚀系统数据集上的实验表明,该方法较LSTM、CNN、MLP等传统模型的均方根误差分别降低了34.2%、36.4%、41.9%,较单一时空卷积模型、Transformer网络则分别降低了28.4%、26.2%。该研究为设备剩余使用寿命预测提供了有效的新思路,可推广应用于半导体实验室的设备状态监测与维护决策。
ZIF-67/Zn0.1Cd0.9S复合材料光催化降解盐酸四环素的综合实验设计
李靖;罗园园;梁东辉;王晓辉;荆凯强;瞿翠玲;陈艳;设计了ZIF-67/Zn0.1Cd0.9S复合材料制备及光催化降解盐酸四环素(TC-HCl)综合教学实验。通过调控反应溶液pH值和引入ZIF-67,结合多种表征测试方法,揭示了合成条件对材料的组成、形貌、光吸收性能和光催化活性的影响规律。实验数据显示,相较于纯相Zn0.1Cd0.9S,pH=7条件下制备的ZIF-67/Zn0.1Cd0.9S-7光谱响应范围更宽,比表面积提升59.8%,其光催化降解TC-HCl的速率常数(0.035 min–1)分别是pH=5 (ZIF-67/Zn0.1Cd0.9S-5)和pH=9 (ZIF-67/Zn0.1Cd0.9S-9)条件下合成样品的4.07倍和2.97倍。结合自由基捕获实验和光电化学测试,提出了S型异质结光催化降解机理。实验内容融合了材料合成、表征和性能评价,通过定量实验数据分析和跨学科知识整合,培养学生建立“合成方法-结构-性能”关联的科研思维,提升学生解决复杂问题的能力和实验技能。
层理控制下的红页岩拉伸破坏声发射演化特征与巷道稳定性控制
朱远坤;马振乾;张吉民;为解决贵州磷矿红页岩巷道变形严重、支护成本高的问题,该文通过制备层理角度为0°、30°、45°、60°、90°的试件,采用加载速率0.1 mm/min的巴西劈裂实验,结合声发射RA(rise angle)-AF(average frequency)值的破裂判据,研究其抗拉强度与破裂模式的各向异性特征。实验发现红页岩抗拉强度随层理角增大呈递减趋势,从0°时的6.20 MPa降至90°时的3.17 MPa,降幅达48.9%;0°与90°的试件以张拉破裂(RA<3 μs/dB)为主,层理角度为30°~60°的试件剪切破裂占比递增,至层理角度为45°时达75%;声发射振铃计数呈现“稳定累积—突增释放—耗散平稳”的三阶段演化特征,且与应力曲线高度耦合。据此,该文提出了层理导向支护方案:0°层理角度的巷道采用Φ22 mm的高强锚索(预应力≥150 kN),而层理角度为30°~60°的巷道则注浆加固层理面。该研究成果可为深部红页岩巷道控制提供依据。
自动驾驶汽车传感器故障诊断研究综述
宋洋;郑维行;张晓宇;自动驾驶汽车凭借其高效性、便捷性与智能性等特征,开始应用于交通、物流等领域。但传感器故障导致的安全事故对居民财产与生命安全构成严重威胁,故障诊断已成为保障自动驾驶安全性与可靠性的核心技术。该文系统综述了自动驾驶汽车传感器故障诊断技术的研究现状。介绍了自动驾驶汽车的常见传感器类型及其典型故障模式;剖析了基于知识驱动和数据驱动两类诊断方法的原理;比较了各种方法的优势、局限性及适用条件;整合了基于实时性与准确性的定量评价指标体系;展望了未来的研究趋势。该研究成果可为车载传感器故障诊断系统的设计与应用提供理论指导和技术支撑。
基于Ludwieg管风洞的可压缩空气动力学实验教学研究
吴杰;李创创;李志远;余颖;李昕;刘红军;可压缩空气动力学课程主要面向飞行器设计与工程本科培养计划开设,主要讲授高速流动下空气动力学的现象与规律,是飞行器设计师培养的关键专业基础课程。该研究针对我国可压缩空气动力学的实验教学严重缺乏现状,创新基于Ludwieg管式高超声速风洞建设可压缩空气动力学课程实验教学项目,以高超声速来流马赫数测量实验为例,有效耦合了可压缩空气动力学理论教学与实验教学,通过光学测试技术将不可见的空气变为可见的空气动力学现象,强化了学生对可压缩空气动力学知识点的直观理解,为飞行器设计与工程专业拔尖人才培养奠定实验平台基础。
正交试验设计和分析方法研究
刘瑞江;张业旺;闻崇炜;汤建;介绍了正交试验设计和分析的重要性,阐述了正交试验的原理和特点,详细分析了正交试验设计的各种方法和正交试验数据分析方法,为正交试验的设计和分析提供了全面系统的方法,最后指出了正交试验设计和分析时需要注意的问题以及正交试验设计和分析软件的发展方向。
100起实验室安全事故统计分析及对策研究
李志红;对2001年以来100起典型实验室事故的类型、发生原因、危险物质类别等进行了统计分析,结果表明:火灾和爆炸是实验室事故的主要类型,实验室中的危险化学品、仪器设备和压力容器是引发实验室安全事故的主要危险因素,仪器设备、试剂使用环节是事故发生的主要环节,违反操作规程或操作不当、疏忽大意以及电线短路、老化是导致事故的重要原因。从安全管理制度、实验室安全标准化建设、安全教育和培训、事故应急预案等方面提出预防和控制实验室事故的对策建议。
虚拟仿真实验教学助推理论教学与实验教学的融合改革与创新
熊宏齐;该文从实验教学的概念及重要性出发,阐述了虚拟仿真实验教学的内涵。在此基础上,提出了虚拟仿真实验教学推动传统实验教学升级重构需要遵循的6个平衡原则,阐述了虚拟仿真实验教学推进理论教学整体优化创新的改革思路,并对其推动创新创业教育融入专业教育全程进行了简要分析。
荧光光谱法在蛋白质研究中的应用
尹燕霞;向本琼;佟丽;荧光光谱法对研究蛋白质结构及其构象变化是很重要的。描述了荧光光谱的概念、发光机理及特点,介绍了荧光光谱仪的仪器原理和结构,记述了荧光光谱技术在检测蛋白质的构象变化、蛋白质的含量和酶活性方面的具有应用。
BOPPPS教学法在MOOC教学设计中的研究与应用
吴昌东;江桦;陈永强;在简述BOPPPS模型内涵的基础上,探索BOPPPS教学模型对MOOC教学设计的指导作用,并基于BOPPPS模型进行了"串联反馈式稳压电路"的MOOC教学设计。这对提高MOOC教学设计质量,激发学生学习兴趣及学习动力,促进教师进行教学内容设计改革提供了参考与借鉴。
基于工作过程系统化的数控机床及其应用教学设计
李艳霞;根据专业培养目标以及主要就业岗位对职业能力和知识结构的要求,以"数控机床和零件"为载体,以数控机床编程与操作能力培养为中心,设计了"认识数控机床、观察分析数控车床、观察分析数控铣床、观察分析加工中心、阶梯轴的编程与加工、带螺纹轴的编程与加工、手轮槽的编程与加工、凸模板的编程与加工、基座的编程与加工"等9个项目,25个学习情境,67个工作任务,并对其中的"凸模板的编程与加工"学习情境进行了教学单元设计。
正交试验设计和分析方法研究
刘瑞江;张业旺;闻崇炜;汤建;介绍了正交试验设计和分析的重要性,阐述了正交试验的原理和特点,详细分析了正交试验设计的各种方法和正交试验数据分析方法,为正交试验的设计和分析提供了全面系统的方法,最后指出了正交试验设计和分析时需要注意的问题以及正交试验设计和分析软件的发展方向。
化学化工专业实验教学新体系的构筑和实施
杨金田;构建了我校化学化工专业化学实验教学新体系,开设了综合性、开放性和研究性实验,并提高了资源共享程度、设备利用效率和实验教学质量,有效地优化了大学生实践能力和创新精神的培养。
100起实验室安全事故统计分析及对策研究
李志红;对2001年以来100起典型实验室事故的类型、发生原因、危险物质类别等进行了统计分析,结果表明:火灾和爆炸是实验室事故的主要类型,实验室中的危险化学品、仪器设备和压力容器是引发实验室安全事故的主要危险因素,仪器设备、试剂使用环节是事故发生的主要环节,违反操作规程或操作不当、疏忽大意以及电线短路、老化是导致事故的重要原因。从安全管理制度、实验室安全标准化建设、安全教育和培训、事故应急预案等方面提出预防和控制实验室事故的对策建议。
基于导师制下“大学生创新创业训练计划”教育的实践与思考
钱小明;荣华伟;钱静珠;创新创业教育已列入高校教育、教学的内容,"大学生创新创业训练计划"项目已成为教育部开展"卓越计划"下大学生创新创业教育的重要内容之一。导师制下的"大学生创新创业训练计划"教育,是高等院校做好创新创业教育、引导学生开展创新创业训练的有效途径。通过"大学生创新创业训练计划"教育项目的实施,让大学生了解创新研究的方法步骤,掌握创新创业过程中的技术路径,学会创新创业基本技能,同时也为高校教师教育、教学能力的提升提供了一个新舞台。该文对导师制下"大学生创新创业训练计划"教育项目的立项、实施等可行性进行了分析与研究。