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Mechanical properties and energy evolution law of water bearing sandstone under cyclic loading

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Journal of Mountain Science 2024年第11期21卷 3913-3929页

作者： SUN Xiaoming DING Jiaxu HE Linsen shi fukun ZHANG Yong MIAO Chengyu ZHANG Jing Inner Mongolia Research Institute China University of Mining and Technology(Beijing)Ordos 017001China State Key Laboratory for Tunnel Engineering China University of Mining and Technology(Beijing)Beijing 100083China School of Mechanics and Civil Engineering China University of Mining and Technology(Beijing)Beijing 100083China School of Engineering and Technology China University of GeosciencesBeijing 100083China

Due to excavation disturbances and the coupled hydro-mechanical effects,deep rock masses experience nonlinear large deformations in the surrounding rock,necessitating an urgent exploration of the rock damage and failure mechanisms from the perspectives of hydro-mechanical coupling and mechanical ***,this study conducted uniaxial cyclic loading-unloading tests on sandstone samples with different water contents(0%,0.26%,0.52%,0.78%,and 1.04%)to investigate the microstructural evolution,energy evolution laws,and failure characteristics under varying water contents and cyclic loading *** main conclusions are as follows:(1)Concerning micro-pore structures,as the water content increases,the porosity and maximum pore size of the sandstone first decrease and then *** 0%water content,the porosity is 4.82%and the maximum pore size is 31.94μ*** 0.26%water content,both porosity and maximum pore size decrease to 3.03%and 16.15μm,*** the water content reaches 1.04%,the porosity and maximum pore size increase to 14.34%and 45.99μm,respectively.(2)Regarding energy evolution laws,the energy evolution of the specimens during cyclic loading-unloading mainly converts to elastic energy,showing a step-wise increase in *** analysis reveals that the water content has a significant impact on the dissipation energy coefficient of the *** lower stress levels(0.85σmax),an increase in water content leads to increased fluctuations in the dissipation energy coefficient.(3)In terms of failure characteristics,with increasing water content,the failure mode of the specimens shifts from primary crack failure to microcrack failure,corresponding to the energy evolution during cyclic loading-unloading processes.

关键词： Cyclic loading and unloading Sandstone Mechanical property Energy evolution Pore structure

Triaxial mechanical properties and precursors of instability damage in rocks with different laminar dip angles

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Journal of Mountain Science 2024年第2期21卷 648-661页

作者： SUN Xiaoming shi fukun DING Jiaxu TAO Zhigang HE Linsen YANG Liu ZHANG Yong MIAO Chengyu Inner Mongolia Research Institute China University of Mining and Technology(Beijing)Beijing 100083China State Key Laboratory for Tunnel Engineering China University of Mining and Technology(Beijing)Beijing 100083China

To investigate the mechanical failure characteristics of volcanic breccia with different bedding dip angles in deep layers,triaxial compression experiments were conducted on specimens taken from volcanic rock layers in the Junggar Basin,*** changing the confining pressure,we compared the mechanical properties,acoustic emission characteristics,and fractal features of the acoustic emission sequence for volcanic breccia with different bedding dip *** research results indicate that as the bedding dip angle increases,peak strength,internal friction angle,and cohesion exhibit a“U-shaped”variation *** correlation dimension of the acoustic emission amplitude was calculated using the G-P algorithm,revealing that volcanic breccia exhibits fractal ***,a positive correlation between the correlation dimension and the bedding dip angle was *** the stress of the test specimen reaches 0.8σ_(c),there is a significant decrease in the fractal dimension,serving as a criterion for predicting the failure of the *** analyzing the changes in fractal dimension at different stress levels,the slope of the fractal dimension△D<-0.5 can be used as a precursor to failure for test specimens with a bedding dip angle of 15°≤β≤45°.Similarly,when the bedding dip angle of the specimen is 0°≤β<15°or 45°<β≤90°,△D<0 can be considered as a precursor to specimen *** study provides theoretical references for understanding the failure patterns of volcanic rock.

关键词： Volcanic breccia Bedding dip Acoustic emission Fractal dimension Harbinger of destruction

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含水合物粉质黏土压裂成缝特征实验研究

力学学报 2020年第1期52卷 224-234页

作者：杨柳石富坤张旭辉鲁晓兵中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190

水力压裂技术是一种重要的油气井增产、增注措施,已经广泛应用于页岩油气等非常规资源的商业开采中.目前对于粉质黏土水合物沉积物的水力压裂成缝能力尚不清楚.本文采用南海水合物沉积层的粉质黏土制备沉积物试样,并与实验室配制的粉细... 详细信息

水力压裂技术是一种重要的油气井增产、增注措施,已经广泛应用于页岩油气等非常规资源的商业开采中.目前对于粉质黏土水合物沉积物的水力压裂成缝能力尚不清楚.本文采用南海水合物沉积层的粉质黏土制备沉积物试样,并与实验室配制的粉细砂土沉积物对比,分析粉质黏土沉积物的水力成缝能力及主控因素.实验结果表明含水合物和冰的沉积物破裂压力较高,这与粉质黏土沉积物特殊的应力-应变特征和渗透性有关.当沉积物应变高于6%时,试样强度迅速上升,呈现应变强化的特征,对水力拉伸裂缝的扩展具有一定的阻碍作用.粉质黏土沉积物粒径细小,渗透性差,难以通过渗透作用传递压力,提高了沉积层的破裂压力.此外,粉质黏土水合物沉积层裂缝扩展存在明显延迟效应,说明裂缝扩展受到流体压力和热应力的共同影响.适当延长注入时间,保持流体与沉积层充分接触,会起到分解水合物、降低破裂压力的作用.该研究成果有利于深入理解水力裂缝在水合物沉积层中的扩展规律,对探索压裂技术在水合物沉积层开发中的应用具有重要意义.

关键词：粉质黏土水合物压裂裂缝扩展破裂压力温度

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自触发驱动的双极性脉冲叠加器

高电压技术 2023年第8期49卷 3258-3267页

作者：饶俊峰汪文超石富坤庄龙宇庄杰上海理工大学机械工程学院上海200093 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所苏州215163

为了简化全固态双极性脉冲发生器中多个开关管的同步隔离驱动电路的复杂性,提出了一种自触发驱动的双极性脉冲叠加器。该电路将自触发驱动结构与特殊全桥电路相结合,只需提供2路隔离信号分别控制正、负极性第1级开关管,其他开关管通过... 详细信息

为了简化全固态双极性脉冲发生器中多个开关管的同步隔离驱动电路的复杂性,提出了一种自触发驱动的双极性脉冲叠加器。该电路将自触发驱动结构与特殊全桥电路相结合,只需提供2路隔离信号分别控制正、负极性第1级开关管,其他开关管通过自触发驱动电路逐级导通与关断,从而实现双极性高压脉冲输出。对电路的结构设计、工作原理、参数设计进行了分析,并利用Pspice软件对电路的可行性进行了仿真验证。所研制的15级电源样机上的实验结果表明:在10 k?阻性负载上产生了稳定的重频双极性脉冲,正压与负压幅值2~5 kV可调,脉宽1~10μs可调,频率0~1k Hz可调。该脉冲叠加器体积小巧,结构紧凑,可进行模块化设计,为研制小型化脉冲电源提供了技术支持。

关键词：双极性脉冲脉冲叠加器驱动电路自触发全桥电路

钆塞酸二钠增强MRI在结直肠癌肝转移术前评估中的价值

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中国医学影像学杂志 2024年第3期32卷 263-268,283页

作者：张嘉诚韩鼎盛何旭许倩时付坤张岚河南中医药大学影像医学与核医学系河南郑州450046 河南中医药大学第一附属医院MRI科河南中医药大学中医药信息智能分析与利用郑州市重点实验室河南郑州450000

目的探讨钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)增强MRI对结直肠癌肝转移(CRCLM)术前评估的临床价值。资料与方法收集2019年9月—2023年3月河南中医药大学第一附属医院56例CRCLM患者,经手术病理确诊共156个CRCLM病灶,均行肝脏Gd-EOB-DTPA动态增强MRI... 详细信息

目的探讨钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)增强MRI对结直肠癌肝转移(CRCLM)术前评估的临床价值。资料与方法收集2019年9月—2023年3月河南中医药大学第一附属医院56例CRCLM患者,经手术病理确诊共156个CRCLM病灶,均行肝脏Gd-EOB-DTPA动态增强MRI检查。观察T2WI、扩散加权成像(DWI)、动脉期和肝胆期(HBP)的特征表现,并计算各序列的检出率,计算HBP病灶与肝实质信号强度比和表观扩散系数(ADC)。比较HBP呈反靶征、靶征的病灶与HBP呈均匀、不均匀低信号病灶的ADC值和各序列检出率的差异。结果20.51%(32/156)的病灶T2WI呈靶样外观、38.46%(60/156)呈均匀高信号,51.28%(80/156)的病灶DWI呈靶征,73.72%(115/156)动脉期呈环形强化,34.62%(54/156)HBP呈靶征。HBP呈反靶征、靶征病灶与HBP呈均匀、不均匀低信号病灶的平均ADC值比较,差异无统计学意义[(0.98±0.43)×10^(-3)mm^(2)/s比(1.01±0.47)×10^(-3)mm^(2)/s;t=-0.340,P=0.327]。依据CRCLM的病灶大小分为2.0 cm组,分别有41、55、60个病灶。与T2WI、DWI、Gd-EOB-DTPA四期动态增强比较,HBP的总检出率(96.79%)最高(P均<0.05)。当CRCLM病灶<1.0 cm时,HBP的检出率(87.80%)高于T2WI、DWI和Gd-EOB-DTPA四期动态增强的检出率(P均<0.05)。结论GdEOB-DTPA增强MRI对CRCLM术前评估具有重要临床价值,尤其是特异性的HBP靶征或反靶征,以及HBP对CRCLM微小病灶优异的检出效能。

关键词：结直肠肿瘤肝肿瘤肿瘤转移磁共振成像钆塞酸二钠肝胆期扩散加权成像

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新疆浅埋地层泥岩的吸水软化特性及隧洞支护对策研究

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矿业科学学报 2021年第1期6卷 42-50页

作者：张勇石富坤王俊伟张家瑄卢昊孙晓明深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 北京邮电大学后勤处北京100083

新疆输水隧洞围岩为浅埋泥岩地层,吸水后强度软化,支护难度高,对工程进度影响较大。本文以新疆某输水隧洞泥岩为研究对象,在对隧洞的泥岩进行XRD测试分析的基础上,开展不同含水率状态下泥岩单轴压缩和电镜扫描分析实验研究,揭示了岩样... 详细信息

新疆输水隧洞围岩为浅埋泥岩地层,吸水后强度软化,支护难度高,对工程进度影响较大。本文以新疆某输水隧洞泥岩为研究对象,在对隧洞的泥岩进行XRD测试分析的基础上,开展不同含水率状态下泥岩单轴压缩和电镜扫描分析实验研究,揭示了岩样内部裂隙、孔隙结构的变化规律及强度软化特征。结果表明:该隧洞泥岩黏土矿物含量高达50%,易吸水软化。随着含水率的增加,岩样内部将经历微裂隙发育、发展及贯通的破坏过程,同时伴随内部原有矿物流失。通过分析其饱和吸水曲线,将其吸水过程划分为三个阶段:急速吸水、减速吸水及匀速吸水阶段;采用玻尔兹曼预测函数对吸水后岩样强度变化曲线进行拟合,可将其强度变化分为三种状态:强度无损、急速软化及软化休止状态,获得该类型泥岩吸水强度软化的临界点为含水率6%;综合分析得出其吸水软化规律:泥岩中以蒙脱石为主的黏土矿物吸水能力强,随着吸水量逐渐增加,泥岩孔隙中自由水含量显著提高,骨架强度逐渐降低,形成不稳定态,在受到外力作用时极易发生变形破坏。据此提出了此类软岩工程稳定性控制原则:确定软岩类型及变形力学机制,制定有针对性的稳定性控制对策,采用具有恒阻、大变形及高预应力等力学性能的支护材料。研究成果对深入了解输水隧洞泥岩强度软化特征、隧洞围岩变形破坏机理及支护设计具有重要意义。

关键词：软化规律软化临界点微观结构含水率

基于CT特征和机器学习的鸟-胞内分枝杆菌复合群肺病和初治肺结核鉴别诊断模型的构建与验证

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中国医学影像学杂志 2024年第10期32卷 1007-1013,1039页

作者：张嘉诚黄婷婷何旭韩鼎盛许倩时付坤侯代伦张岚河南中医药大学影像医学与核医学系河南郑州450046 河南中医药大学第一附属医院放射科河南郑州450000 首都医科大学附属北京市胸科医院放射科北京101149 河南中医药大学第一附属医院MRI科河南中医药大学中医药信息智能分析与利用郑州市重点实验室河南郑州450000

目的基于胸部CT特征和机器学习构建并验证鸟-胞内分枝杆菌复合群肺病与肺结核的鉴别诊断模型。资料与方法回顾性收集2021年5月—2022年8月于首都医科大学附属北京市胸科医院确诊为鸟-胞内分枝杆菌复合群肺病及肺结核患者作为训练集,并... 详细信息

目的基于胸部CT特征和机器学习构建并验证鸟-胞内分枝杆菌复合群肺病与肺结核的鉴别诊断模型。资料与方法回顾性收集2021年5月—2022年8月于首都医科大学附属北京市胸科医院确诊为鸟-胞内分枝杆菌复合群肺病及肺结核患者作为训练集,并前瞻性收集2022年9月—2023年5月河南中医药大学第一附属医院患者作为外部验证集。分析患者临床资料及影像学征象,分别采用逻辑回归、随机森林和支持向量机方法建立模型,并在验证集中进行外部验证。使用受试者工作特征曲线和精确率-召回率曲线评估模型的诊断效能,比较各模型曲线下面积的差异。结果两组患者年龄和咯血率差异有统计学意义(t=30.414,P0.05)。两组支气管扩张类型和分布差异有统计学意义(χ^(2)=4.634,P=0.031;χ^(2)=23.113,P<0.001)。3种机器学习模型中,支持向量机模型较逻辑回归、随机森林模型的鉴别诊断效能更好,训练集和验证集中,受试者工作特征曲线下面积、敏感度、特异度、准确度、阳性预测值和阴性预测值分别为0.960、0.857、0.936、0.905、0.933、0.880和0.885、0.767、0.800、0.783、0.793、0.774。精确率-召回率曲线显示支持向量机模型的精确率高且召回率低,即模型的性能良好。结论基于临床特征和CT征象构建的机器学习模型具有较高的诊断效能,有助于提高鸟-胞内分枝杆菌复合群肺病和肺结核的鉴别诊断。

关键词：鸟复合分枝杆菌结核,肺体层摄影术,X线计算机机器学习诊断,鉴别

Observation and characterization of the effect of electron cyclotron waves on toroidal rotation in EAST L-mode discharges

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Plasma Science and Technology 2017年第10期19卷 14-19页

作者： Jun CHEN Ruiji HU Bo LYU Fudi WANG Xiaojie WANG Handong XU Yingying LI Jia FU Xianghui YIN Dajun WU fukun LIU Qing ZANG Haiqing LIU Yuejiang shi shifeng MAO Yi YU Baonian WAN Minyou YE Yongcai SHEN EAST team School of Nuclear Science and Technology University of Science and Technology of China Hefei 230026 People＇s Republic of China Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences Hefei 230031 People＇s Republic of China Department of Nuclear Engineering Seoul National University Seoul 151-742 Korea School of Physics and Electrical Engineering of Anqing Normal University Anqing 246011 People＇s Republic of China

The change in the toroidal rotation of plasma caused by electron cyclotron wave（ECW） injection has been observed in EAST. It is found that the response of the rotation is similar for all possible ECW toroidal injection angles. The core toroidal rotation velocity increases in the co-current direction along with a rise in the plasma temperature and stored energy. The profile of the electron temperature, ion temperature and toroidal rotation velocity gradually become *** change in toroidal rotation in the core increases with the ECW injection power. Different behavior is observed when the ECWs are injected into low hybrid current drive（LHCD） target plasmas, where the electron temperature and rotation profile become peaked, while the ion temperature profile flattens after ECW injection, suggesting different transport characteristics in energy and momentum.

关键词： ECW plasma toroidal rotation LHCD x-ray crystal spectrometer

小型静态CT用多焦点X射线源电子束偏转系统研究

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原子能科学技术 2018年第11期52卷 2072-2077页

作者：周日峰殷一帆李富坤石立敏刘俊标郑磊重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心重庆400044 中国科学院电工研究所北京100190 中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽合肥230088

第5代全静态电子束CT(EBCT)能在被检测物体、射线源和探测器均处于静止状态下完成CT扫描成像。这种EBCT成像方式既可应用于粉体材料、生物活体样品等易形变物体的CT检测,又可应用于物流包裹、在役管线等的快速CT检测。高精度的电子束偏... 详细信息

第5代全静态电子束CT(EBCT)能在被检测物体、射线源和探测器均处于静止状态下完成CT扫描成像。这种EBCT成像方式既可应用于粉体材料、生物活体样品等易形变物体的CT检测,又可应用于物流包裹、在役管线等的快速CT检测。高精度的电子束偏转系统是静态CT成像多焦点射线源的关键技术之一。本文基于麦克斯韦电磁场相互作用理论,探讨了电子束在均匀磁场、小偏转角、近轴区域内的散焦、畸变及灵敏度特性,研究了影响电子束扫描系统焦点位置重复精度的物理参数及电子束在靶平面上的扫描偏转量与偏转线圈电流的线性关系。并设计、加工制作了一种小型高精度多焦点X射线的电子束偏转扫描系统,实验采用直径0.1mm标准针规电子束扫描DR投影图像序列,验证了电子束偏转系统有良好的偏转线性,偏转量正比于O点的磁场强度,而与电子束的位置等初始条件无关。实验通过电子束偏转系统控制电子束偏转扫描,获得了熔断式保险管(100μm)的250个X射线视角投影,完成了第5代全静态三维CT重建图像。

关键词：静态CT X射线源电子束偏转阵列式多焦点