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Effects of the initiation position on the damage and fracture characteristics of linear-charge blasting in rock

International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2024年第3期31卷 443-451页

作者： chenxi ding Renshu Yang Xiao Guo Zhe Sui Chenglong Xiao Liyun Yang School of Civil and Resource Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China School of Mechanics and Civil Engineering China University of Mining and Technology(Beijing)Beijing 100083China School of Mathematics and Physics University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China State Key Lab of Explosion Science and Technology Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China

To study the effects of the initiation position on the damage and fracture characteristics of linear-charge blasting, blasting model experiments were conducted in this study using computed tomography scanning and three-dimensional reconstruction methods. The fractal damage theory was used to quantify the crack distribution and damage degree of sandstone specimens after blasting. The results showed that regardless of an inverse or top initiation, due to compression deformation and sliding frictional resistance, the plugging medium of the borehole is effective. The energy of the explosive gas near the top of the borehole is consumed. This affects the effective crushing of rocks near the top of the borehole, where the extent of damage to Sections Ⅰ and Ⅱ is less than that of Sections Ⅲ and Ⅳ. In addition, the analysis revealed that under conditions of top initiation, the reflected tensile damage of the rock at the free face of the top of the borehole and the compression deformation of the plug and friction consume more blasting energy, resulting in lower blasting energy efficiency for top initiation. As a result, the overall damage degree of the specimens in the top-initiation group was significantly smaller than that in the inverse-initiation group. Under conditions of inverse initiation, the blasting energy efficiency is greater, causing the specimen to experience greater damage. Therefore, in the engineering practice of rock tunnel cut blasting, to utilize blasting energy effectively and enhance the effects of rock fragmentation, using the inverse-initiation method is recommended. In addition, in three-dimensional(3D) rock blasting, the bottom of the borehole has obvious end effects under the conditions of inverse initiation, and the crack distribution at the bottom of the borehole is trumpet-shaped. The occurrence of an end effect in the 3D linear-charge blasting model experiment is related to the initiation position and the blocking condition.

关键词： blasting linear charge initiation position computed tomography three-dimensional reconstruction damage

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高地应力巷道掏槽爆破的应力演化与损伤破裂研究

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 79-88页

作者：丁晨曦梁欣桐杨仁树郭啸杨阳周俊朱心广北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学数理学院北京100083 中国科学院力学研究所北京100190

近年来,矿产资源的开采状态由露天转地下,由浅部转深部,在深部岩体的钻爆法施工中,地应力对爆破效果有显著影响。有关掏槽爆破机理和应用的研究主要是针对浅部地层中的巷道爆破施工,没有考虑地应力对爆破效果的作用。采用一种考虑爆破... 详细信息

近年来,矿产资源的开采状态由露天转地下,由浅部转深部,在深部岩体的钻爆法施工中,地应力对爆破效果有显著影响。有关掏槽爆破机理和应用的研究主要是针对浅部地层中的巷道爆破施工,没有考虑地应力对爆破效果的作用。采用一种考虑爆破荷载下粉碎区能量耗散的改进型连续-非连续单元法(Continuum-Discontinuum Element Method,CDEM),基于二维平面应变模型,分别研究了普通直眼掏槽爆破和大空孔直眼掏槽爆破在不同地应力条件下的应力演化过程和破裂损伤特征。数值模拟结果表明,大空孔的存在增强了爆炸应力波的反射拉伸作用,削弱了地应力对爆炸裂纹扩展的抑制作用,促进了爆炸主裂纹的扩展,增加了掏槽爆破的分形损伤和损伤面积,提高了掏槽爆破的岩体破碎程度。双向等压地应力对爆炸裂纹的扩展有抑制作用,对径向爆炸裂纹的扩展尤为显著。较大的地应力削弱了孔间爆炸应力波的相互作用,相邻炮孔对爆炸主裂纹扩展的导向效应减弱。随着地应力的增加,爆炸裂纹的分形维数和分形损伤整体上呈逐渐减小的趋势,但是大空孔直眼掏槽爆破的裂隙区分形损伤和损伤面积均显著大于普通直眼掏槽爆破的裂隙区分形损伤和损伤面积。说明在高地应力环境下,大空孔直眼掏槽爆破依然能够显著增加岩石破碎程度和破碎范围,提高爆破效果和破碎效率。

关键词：地应力掏槽爆破 CDEM 应力演化损伤破裂

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预切缝位置及深度对SBM滚刀破岩的影响

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煤炭学报 2024年第1期49卷 415-425页

作者：杨仁树康一强杨立云刘康丁晨曦樊谨豪中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

利用水射流对岩体进行预切缝是提高竖井全断面掘进机破岩效率、实现深部资源机械化开发的关键技术。针对预切缝位置及深度合理参数选取的难题,首先指出了锥面刀盘带动下滚刀破岩的工况特征,进而基于Cohesive单元方法,建立了预切缝条件... 详细信息

利用水射流对岩体进行预切缝是提高竖井全断面掘进机破岩效率、实现深部资源机械化开发的关键技术。针对预切缝位置及深度合理参数选取的难题,首先指出了锥面刀盘带动下滚刀破岩的工况特征,进而基于Cohesive单元方法,建立了预切缝条件下的滚刀破岩离散-连续耦合数值模型。以完整岩体为对照组,对比分析了不同预切缝距离和深度对滚刀破岩的受力特征和岩石破碎特征的影响规律。阐述了预切缝条件下,滚刀破岩时密实核形成、块状岩渣形成、Hertz裂纹扩展3个阶段性特征,指出了岩体的非对称破碎特性和不同区域岩渣的形成机制。最终从滚刀受力、破岩面积、破岩比能耗、岩渣破碎程度4个方面综合分析,确定了预切缝的最佳距离和深度取值范围。研究结果表明:预切缝可以显著减小竖井全断面掘进机滚刀破岩过程中的贯入力和侧向力。与完整岩体相比,贯入力峰值降低了44.0%~10.3%。侧向力峰值降低了35.2%~6.5%。预切缝间距及深度较小时,会限制滚刀破岩范围,同时使得破碎岩体块度更小,导致破岩比能耗增高。随着预切缝深度的增大,破岩体积先增大后趋于稳定,比能耗先减小后保持不变。最终,确定了切缝距离为70~90 mm,深度为60~80 mm时破岩效果最佳,破岩体积较无切缝时提高约1倍,破岩比能耗降低69.2%。研究结果为刀盘辅助破岩装备的设计及参数确定提供了参考。

关键词：预切缝滚刀破岩分形维数竖井全断面掘进机

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益髓健脾汤联合XELOX化疗对结直肠癌患者免疫功能及肠道菌群的影响

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实用临床医药杂志 2024年第14期28卷 118-122页

作者：安镁朱灵丁晨曦江苏省无锡市锡山人民医院中医内科江苏无锡214100 江苏省无锡市锡山人民医院肿瘤科江苏无锡214100 东南大学附属中大医院中医科江苏南京210009

目的探讨益髓健脾汤联合XELOX化疗方案对结直肠癌(CRC)患者免疫功能及肠道菌群的影响。方法选取80例CRC患者作为研究对象,随机分为对照组(40例,XELOX化疗方案)、观察组(40例,XELOX化疗方案联合益髓健脾汤治疗)。比较2组患者的疾病控制... 详细信息

目的探讨益髓健脾汤联合XELOX化疗方案对结直肠癌(CRC)患者免疫功能及肠道菌群的影响。方法选取80例CRC患者作为研究对象,随机分为对照组(40例,XELOX化疗方案)、观察组(40例,XELOX化疗方案联合益髓健脾汤治疗)。比较2组患者的疾病控制率、免疫功能指标[CD3^(+)、CD4^(+)、CD8^(+)及CD4^(+)与CD8^(+)的比值(CD4^(+)/CD8^(+))]、肿瘤标志物[癌胚抗原(CEA)、糖类抗原125(CA125)及糖类抗原199(CA199)]、肠道菌群指标(乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌)及不良反应发生情况。结果治疗后,观察组疾病控制率为85.00%,高于对照组的65.00%,差异有统计学意义(P<0.05);治疗后,2组T淋巴细胞亚群CD3^(+)、CD4^(+)水平和CD4^(+)/CD8^(+)以及乳酸杆菌、双歧杆菌数量较治疗前升高,且观察组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);治疗后,2组患者CD8^(+)水平和CEA、CA125、CA199水平以及大肠杆菌数量均降低,且观察组低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组不良反应总发生率为17.50%,低于对照组的42.50%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论采用益髓健脾汤联合XELOX化疗方案治疗结直肠癌可提高疗效,调整肠道菌群分布,增强免疫功能,降低不良反应发生率。

关键词：益髓健脾汤 XELOX化疗方案结直肠癌免疫功能肠道菌群

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岩石爆破基础理论研究进展与展望Ⅱ—动静关系

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工程科学学报 2024年第12期46卷 2133-2146页

作者：杨仁树丁晨曦杨立云隋哲王雁冰左进京何松林北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083

炸药爆炸做功与岩体破碎耗能的耦合作用机理、炸药能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理,是岩石爆破基础理论需要解决的两个关键科学问题;“动静关系”研究是解决关键科学问题的重要途径之一.本文采用文献综述分析方法对2000年—2023... 详细信息

炸药爆炸做功与岩体破碎耗能的耦合作用机理、炸药能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理,是岩石爆破基础理论需要解决的两个关键科学问题;“动静关系”研究是解决关键科学问题的重要途径之一.本文采用文献综述分析方法对2000年—2023年期间在中国知网数据库(CNKI)和科学引文索引数据库(WOS)收录的期刊论文进行了主题检索和分析,将岩石爆破“动静关系”研究划分为三个不同阶段:第Ⅰ阶段(2006年之前)、第Ⅱ阶段(2007年—2015年)和第Ⅲ阶段(2016年至今).确定了对“动静关系”研究有重要贡献的作者和研究机构,揭示了关键词及其共现关系,突出了研究的重点和趋势.通过对已有研究的系统梳理,结合作者团队已经开展的研究工作和成果,明确了新时期“动静关系”的研究方向,即爆炸应力波与爆生气体的动静能量分布与高效利用、考虑岩石爆破破裂真实物理过程的数值模拟算法、爆炸应力波与爆生气体动静破岩效果的量化调控.“动静关系”的深入研究将推动爆破工程从“经验主导”走向“理论指导”,从“粗放式”走向“精细化”.

关键词：动静关系岩石爆破爆炸应力波爆生气体破裂过程

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近20年中国建筑节能研究的进程、热点和趋势分析

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建筑科学 2024年第2期40卷 179-188页

作者：王晶李晓丹赵嘉诚祁欣妍丁晨曦北京市建筑设计研究院有限公司北京100045 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中建集成科技有限公司北京100097 中国建筑节能协会北京100831 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为探索近年来我国建筑节能研究的进程、热点和趋势,采用CiteSpace对CNKI数据库上2000年至2020年该研究领域内的1437篇有效文献进行了科学知识图谱分析。研究结果表明,20年来该领域的发展进程大致可划分为三阶段:初级发展(2000—2007年)... 详细信息

为探索近年来我国建筑节能研究的进程、热点和趋势,采用CiteSpace对CNKI数据库上2000年至2020年该研究领域内的1437篇有效文献进行了科学知识图谱分析。研究结果表明,20年来该领域的发展进程大致可划分为三阶段:初级发展(2000—2007年)、快速增长(2008—2015年)、细化延伸(2016—2020年),并分别呈现为研究主题较为单一、在广度和深度上较快发展、研究内容更加精细化。研究发现“BIM技术”、“敏感性分析”、“多目标优化”、“建筑全生命周期”、“可再生能源技术”、“节能改造”等为领域研究热点。整体研究体系呈现为支撑层、场景层和目标层三大层次。在该领域的研究对象、方法、目标上,向着精细化研究、全局敏感度研究、多目标优化研究、基于BIM的“通用集成”、“全生命周期贯通”等方向发展。以期为建筑节能领域的发展与实践提供借鉴。

关键词：建筑节能能耗模拟研究趋势研究热点 CiteSpace

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金属矿山硬岩巷道分阶段掏槽爆破数值模拟研究

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煤炭科学技术 2024年第S01期52卷 37-46页

作者：何松林杨仁树丁晨曦王利军严振湘陈建华刘朕刘森王学文北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 首钢矿业公司河北迁安064400

针对地下金属矿山深部硬岩强度高,掏槽难度大,掘进效率低下的问题,以首钢杏山地下铁矿巷道掘进项目为背景,基于数码电子雷管精准逐孔起爆,提出针对直眼桶形掏槽爆破的掏槽区孔内分段与孔间、孔内延时相结合的分阶段爆破方案。采用数值... 详细信息

针对地下金属矿山深部硬岩强度高,掏槽难度大,掘进效率低下的问题,以首钢杏山地下铁矿巷道掘进项目为背景,基于数码电子雷管精准逐孔起爆,提出针对直眼桶形掏槽爆破的掏槽区孔内分段与孔间、孔内延时相结合的分阶段爆破方案。采用数值模拟以及现场试验方式,在现场原传统方案的基础上,对掏槽区炮孔进行孔内分段、孔间以及孔内微差起爆的分阶段起爆设置。通过LS-DYNA数值模拟软件建立掏槽区三维模型,设置了原传统方案和3种分阶段方案进行模拟计算,对比分析了原传统爆破方案和分阶段方案在掏槽区的有效应力峰值演化情况。数值模拟结果表明:采用孔间短延时分阶段爆破方案能够改变有效应力峰值波动形态,与原传统方案相比,掏槽区沿炮孔方向岩体的有效应力峰值状态提升40%~57%,炮孔底部0~30 cm半径岩体有效应力峰值状态提升幅度在84%~92%。在数值模拟结果的基础上,开展了现场试验验证,现场试验表明:在矿石点位掘进中,采用孔间短延时微差起爆能够改善碎石挤死的现象,采用孔内短延时微差起爆能够提高抛掷能力,改善上段炮孔爆破后产生碎石的抛掷效果,避免影响后续炮孔爆破,在硬岩爆破中二者结合可以明显改善爆破效果,掏槽进尺提高28%;在岩石点位掘进中,采用孔间短延时,孔内长延时设置能获得良好的掘进效果。

关键词：掏槽爆破孔间延时孔内延时分段直眼掏槽电子雷管

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氯化物熔盐体系电沉积铱及其组织结构和抗高温氧化性能

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电镀与涂饰 2024年第9期43卷 1-11页

作者：丁晨曦刘忠宇方镇王浩旭吕镖胡振峰中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院北京100071 沈阳理工大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110169 中国人民解放军63723部队山西忻州036300

[目的]随着航空航天技术的迅猛发展,对飞行器热端部件的性能要求日益严苛。金属铱(Ir)因具有超高的熔点、优异的耐蚀性、高强度及稳定的物理化学性能,被认为是热端部件理想的防护层材料。[方法]采用NaCl-KCl-CsCl-IrCl_(3)氯化物熔盐体... 详细信息

[目的]随着航空航天技术的迅猛发展,对飞行器热端部件的性能要求日益严苛。金属铱(Ir)因具有超高的熔点、优异的耐蚀性、高强度及稳定的物理化学性能,被认为是热端部件理想的防护层材料。[方法]采用NaCl-KCl-CsCl-IrCl_(3)氯化物熔盐体系在高纯铼片表面电沉积Ir。通过热重分析初步确定了电沉积的适宜温度范围,再通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了温度和阴极电流密度对Ir镀层表面形貌和元素组成的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析了较优条件下制备的Ir镀层的晶相结构,并通过高温烧蚀检测了其抗高温氧化性能。[结果]NaCl-KCl-CsCl-IrCl_(3)熔盐体系在490℃时开始熔解,596℃开始挥发,且挥发速率随着温度的升高而升高,650℃左右时挥发速率达到0.5%/min。该熔盐体系电沉积的适宜温度范围为550~650℃。当温度为600℃、阴极电流密度为0.2 A/cm^(2)时,所得Ir镀层连续致密、纯度高,呈(111)晶面择优取向的面心立方多晶结构,并且抗高温氧化性能良好。[结论]通过调控氯化物熔盐体系电沉积工艺参数能够制备连续致密的纯Ir镀层,并且其抗高温氧化性能有进一步提升的空间。

关键词：氯化物熔盐电沉积铱温度电流密度组织结构抗高温氧化性能

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Research progress of the fundamental theory and technology of rock blasting

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International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2022年第4期29卷 705-716页

作者： Peng Xu Renshu Yang Jinjing Zuo chenxi ding Cheng Chen Yang Guo Shizheng Fang Yufei Zhang School of Mathematics and Physics University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China School of Civil and Resource Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China National Center for Materials Service Safety University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China School of mechanics and Civil Engineering China University of Mining and Technology(Beijing)Beijing 100083China

Investigating rock fragmentation mechanisms under blasting and developing new blasting technologies are important and challenging directions for blast ***,with the development of experimental techniques,the fundamental theory of rock blasting has been extensively studied in the past few decades and has made important achievements in the full understanding of the rock fracturing process under blast *** is thus imperative to systematically review the progress in this *** paper mainly focuses on the experimental study of rock blasting,including the distribution characteristic of blast energy,evolution of the blast stress field,propagation mechanism of cracks,interaction mechanism between blast waves and cracks,and influence of geostatic stress on rock *** addition,some newly developed blasting technologies and their applications are briefly *** review could provide comprehensive insights to guide the study on the rock fracturing mechanism under blasting and further provide meaningful guidance for optimizing blast parameters in engineering.

关键词： rock blasting stress waves crack propagation blasting technology

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Improving creep strength of the fine-grained heat-affected zone of novel 9Cr martensitic heat-resistant steel via modified thermo-mechanical treatment

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International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2024年第5期31卷 1037-1047页

作者： Jingwen Zhang Liming Yu Yongchang Liu Ran ding chenxi Liu Zongqing Ma Huijun Li Qiuzhi Gao Hui Wang State Key Lab of Hydraulic Engineering Simulation and Safety Tianjin Key Lab of Composite and Functional MaterialsTianjin UniversityTianjin 300072China School of Resources and Materials Northeastern University at QinhuangdaoQinhuangdao 066004China School of Mechanical Engineering Chengdu UniversityChengdu 610106China

The infamous type Ⅳ failure within the fine-grained heat-affected zone (FGHAZ) in G115 steel weldments seriously threatens the safe operation of ultra-supercritical (USC) power *** this work,the traditional thermo-mechanical treatment was modified via the replacement of hot-rolling with cold rolling,i.e.,normalizing,cold rolling,and tempering (NCT),which was developed to improve the creep strength of the FGHAZ in G115 steel *** NCT treatment effectively promoted the dissolution of preformed M_(23)C_(6)particles and relieved the boundary segregation of C and Cr during welding thermal cycling,which accelerated the dispersed reprecipitation of M_(23)C_(6) particles within the fresh reaustenitized grains during post-weld heat *** addition,the precipitation of Cu-rich phases and MX particles was promoted evidently due to the deformation-induced *** a result,the interacting actions between precipitates,dislocations,and boundaries during creep were reinforced *** this strategy,the creep rupture life of the FGHAZ in G115 steel weldments can be prolonged by 18.6%,which can further push the application of G115 steel in USC power plants.

关键词： G115 steel fine-grained heat-affected zone creep strength element segregation nano-sized precipitates

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