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Microstructural and thermal properties of coal measure sandstone subjected to high temperatures

Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2024年第8期16卷 2909-2921页

作者： Weijing Xiao Dongming Zhang shujian li Mingyang Wu School of Civil Engineering and Architecture East China Jiaotong UniversityNanchang330013China State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control Chongqing UniversityChongqing400044China Yunnan Phosphate Chemical Group Co. Ltd.Kunming650600China National Engineering and Technology Research Center for Development and Utilization of Phosphate Resources Kunming650600China State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Institute of Rock and Soil MechanicsChinese Academy of SciencesWuhan430071China

To study the microscopic structure,thermal and mechanical properties of sandstones under the influence of temperature,coal measure sandstones from Southwest China are adopted as the research object to carry out high-temperature tests at 25℃-1000℃.The microscopic images of sandstone after thermal treatment are obtained by means of polarizing microscopy and scanning electron microscopy(SEM).Based on thermogravimetric(TG)analysis and differential scanning calorimetric(DSC)analysis,the model function of coal measure sandstone is explored through thermal analysis kinetics(TAK)theory,and the kinetic parameters of thermal decomposition and the thermal decomposition reaction rate of rock are *** the uniaxial compression experiments,the stress‒strain curves and strength characteristics of sandstone under the influence of temperature are *** results show that the temperature has a significant effect on the microstructure,mineral composition and mechanical properties of *** particular,when the temperature exceeds 400℃,the thermal fracture phenomenon of rock is obvious,the activity of activated molecules is significantly enhanced,and the kinetic phenomenon of the thermal decomposition reaction of rock appears *** mechanical properties of rock are weakened under the influence of rock thermal fracture and mineral thermal *** research results can provide a reference for the analysis of surrounding rock stability and the control of disasters caused by thermal damage in areas such as underground coal gasification(UCG)channels and rock masses subjected to mine fires.

关键词： Rock mechanics Coal measure sandstone Micromorphology Thermal damage

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电火花辅助铣削钛合金多能场建模及调控优化研究

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机械工程学报 2024年第9期60卷 393-409页

作者：魏荣徐默然李常平李树健李鹏南湖南科技大学机电工程学院湘潭411201 岭南大学机械工程学院韩国大邱200240

钛合金的高质高效切削一直是机械加工领域的难题。虽然有各种热场辅助高效精密加工方法,但缺乏对其力学行为和切削温度等多能场耦合的理论研究,导致难以合理高效地调控优化工艺。针对上述问题,基于热-力耦合的电火花辅助铣削(EDAM)多能... 详细信息

钛合金的高质高效切削一直是机械加工领域的难题。虽然有各种热场辅助高效精密加工方法,但缺乏对其力学行为和切削温度等多能场耦合的理论研究,导致难以合理高效地调控优化工艺。针对上述问题,基于热-力耦合的电火花辅助铣削(EDAM)多能场模型进行了调控优化研究,以提高钛合金加工的效率和质量。首先,确定了以电容、转速和电极宽度角为优化变量;然后,建立了热-力耦合的EDAM放电辅助温度和切削力模型;同时,基于响应曲面分析法分析了优化变量对EDAM加工特性的影响,以确定最优参数组合;最终,一系列钛合金EDAM实验验证了理论模型的准确性和优化结果的有效性。研究结果表明,通过理论模型对EDAM加工过程中的多能场的调控优化,EDAM的切削力和表面粗糙度比传统铣削(CM)降低了52.7%和80%。

关键词：钛合金电火花辅助铣削多能场热-力耦合模型调控优化

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橡胶颗粒改良流态粉煤灰路基隔振性能研究

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2261-2271页

作者：厉超李文杰顾玉仑张思峰李书俭张宇轩山东建筑大学交通工程学院山东济南250101 山东省路桥集团有限公司山东济南250014

为解决铁路列车运行引发的路基与地基振害问题,基于阻尼耗能原理设计一种新型橡胶颗粒改良流态粉煤灰(FAR)路基。通过室内配合比试验,制备满足工程路用性能要求的FAR路基材料;采用瞬态激振方法测试FAR路基材料的阻尼比,分析橡胶颗粒掺量... 详细信息

为解决铁路列车运行引发的路基与地基振害问题,基于阻尼耗能原理设计一种新型橡胶颗粒改良流态粉煤灰(FAR)路基。通过室内配合比试验,制备满足工程路用性能要求的FAR路基材料;采用瞬态激振方法测试FAR路基材料的阻尼比,分析橡胶颗粒掺量对FAR路基材料阻尼特性的影响规律,揭示FAR路基的阻尼耗能机理;采用COMSOL有限元软件建立轨道-路基-地基三维耦合数值模型,对比研究普通路基与橡胶颗粒掺量为5%、10%和15%的FAR路基动应力和振动加速度的传播规律,分析验证FAR路基的隔振性能。研究结果表明:橡胶颗粒的掺入降低了FAR路基材料的强度和干密度,掺量不超过固体混合料质量的15%时,路基基本物理力学性能可满足铁路工程应用要求。橡胶颗粒的黏弹特性使FAR路基内部动应力发生损耗或衰减,路基阻尼比随橡胶颗粒掺量增加而增大,且橡胶颗粒掺量相同时,橡胶颗粒粒径越小FAR路基的阻尼比越大,推荐采用150目橡胶颗粒。相比普通路基,FAR路基基床底层、路基土体和地基土体的动应力均有减小,衰减幅值为10%~30%,可有效避免路基动弹变形、地基振陷等灾害发生;FAR路基振动主频范围内地面振动加速度级减小2~6 dB,最高达到83 dB,验证了新型FAR路基的良好隔振性能。研究结果可为铁路FAR路基的隔振设计与铁路路基的安全运营提供参考。

关键词：流态粉煤灰橡胶颗粒铁路路基隔振性能阻尼比

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基于试验模拟的滑坡泥石流灾害链风险监测预警

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水土保持通报 2024年第2期44卷 167-175页

作者：李林李涛何治林李树建董健王彪云南磷化集团有限公司云南昆明650600 国家磷资源开发利用工程技术研究中心云南昆明650600

[目的]开展以元阳梯田滑坡泥石流地质灾害链为基础的风险监测预警研究,为改善降雨诱发型滑坡泥石流灾害链的预警精度,提高防灾减灾工作针对性提供科学依据。[方法]采用降雨模型模拟试验来探讨元阳梯田滑坡—泥石流灾害链破坏过程,通过... 详细信息

[目的]开展以元阳梯田滑坡泥石流地质灾害链为基础的风险监测预警研究,为改善降雨诱发型滑坡泥石流灾害链的预警精度,提高防灾减灾工作针对性提供科学依据。[方法]采用降雨模型模拟试验来探讨元阳梯田滑坡—泥石流灾害链破坏过程,通过对降雨量、体积含水率和坡体变形破坏过程进行实时监测,分析不同降雨条件下灾害链风险预警阈值。试验设置长时间中雨(50 mm/h)、长时间暴雨(120 mm/h)、循环间歇暴雨和干旱突发型暴雨4种降雨工况。[结果]在降雨持续作用下,灾害链发展过程为:地表冲刷、蠕滑、快速滑动、泥石流运移及运移结束。坡体破坏最先从左侧坡脚开始,右侧坡脚稍后。不同降雨工况下坡体破坏形式不同:暴雨工况下坡体中部会产生一条横向裂缝,而形成上下两个滑块;中雨工况下坡体则陆续形成多个滑块;干旱突发暴雨工况下泥石流形成时间最短,运移距离最远,流通和堆积范围相比其他降雨工况更广。[结论]滑坡泥石流灾害链预警监测指标主要为累积降雨量、降雨持续时间、含水率变化和坡体变形发展现场监测。这些监测参数受降雨条件、土体性质、坡角和外部动力条件等诸多因素影响,因此在实际应用中需要综合考虑这些因素。

关键词：强降雨滑坡泥石流灾害链模型试验监测预警

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CFRP制孔过程中轴向力自适应控制仿真及实验研究

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机械科学与技术 2024年第3期43卷 474-482页

作者：詹迪雷李鹏南邱新义牛秋林李树健湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

钻削轴向力的大小和碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiberrein-forced plastic, CFRP)制孔质量的好坏密切相关,为合理调控轴向力来减少制孔缺陷,开展了CFRP制孔过程中轴向力的自适应控制仿真及实验研究。首先,开展CFRP钻削试验,对轴... 详细信息

钻削轴向力的大小和碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiberrein-forced plastic, CFRP)制孔质量的好坏密切相关,为合理调控轴向力来减少制孔缺陷,开展了CFRP制孔过程中轴向力的自适应控制仿真及实验研究。首先,开展CFRP钻削试验,对轴向力及制孔质量进行了定量研究。其次,根据CFRP钻入、稳定钻削及钻出阶段不同加工特性建立了轴向力三阶段模型。最后,基于模糊逻辑及所建模型进行了轴向力自适应控制仿真及实验研究。结果表明:利用模糊逻辑控制算法结合CFRP加工特性,对制孔过程中轴向力进行智能调控是可行的;此外,根据仿真信息调控轴向力可有效降低制孔缺陷、提升孔壁质量。该研究为大厚度碳纤维复合材料制孔过程中轴向力的智能调控提供了新的思路。

关键词： CFRP制孔分层仿真模糊控制

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基于DWI深度学习特征的预测模型评估子宫内膜癌微卫星不稳定状态的价值

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中国医学影像学杂志 2024年第9期32卷 922-927页

作者：牛永超周芳赵丹丹侯孟岩李淑建张勇新乡市中心医院磁共振科新乡市医学影像工程技术研究中心河南新乡453000 郑州大学第一附属医院磁共振科河南郑州450000

目的探索基于扩散加权成像(DWI)深度学习特征的预测模型在子宫内膜癌微卫星不稳定状态评估中的价值。资料与方法回顾性分析2020年6月—2023年4月于新乡市中心医院行MRI检查的32例微卫星不稳定和55例微卫星稳定子宫内膜癌患者的DWI资料,... 详细信息

目的探索基于扩散加权成像(DWI)深度学习特征的预测模型在子宫内膜癌微卫星不稳定状态评估中的价值。资料与方法回顾性分析2020年6月—2023年4月于新乡市中心医院行MRI检查的32例微卫星不稳定和55例微卫星稳定子宫内膜癌患者的DWI资料,测量原发病灶的表观扩散系数(ADC),并分别应用多层卷积神经网络和PyRadiomics提取原发病灶的深度学习特征和影像组学特征。使用最小绝对收缩和选择算子及随机森林进行特征筛选和模型建立,采用受试者工作特征曲线下面积(AUC)和净重新分类指数评估模型性能,基于1000次重采样的Bootstrap进行模型内部验证。结果深度学习模型共纳入6个特征,分别为第7、57、77、82、97和108个特征,AUC为0.905(95%CI 0.823~0.957);影像组学模型共纳入6个特征,分别为1个邻域灰度差矩阵、4个灰度区域大小矩阵和1个灰度游程长度矩阵特征,AUC为0.844(95%CI 0.751~0.913);微卫星不稳定组的ADC小于微卫星稳定组(t=-4.123,P<0.001),AUC为0.810(95%CI 0.712~0.886)。与影像组学模型和ADC相比,深度学习模型的风险预测效果得到改善,净重新分类指数分别为0.856和0.486(P<0.01,P=0.024)。在基于Bootstrap的内部验证中深度学习模型也展示出较影像组学模型更高的性能,二者的AUC分别为0.897(95%CI 0.889~0.905)和0.829(95%CI 0.812~0.839)。结论与影像组学模型和ADC相比,基于DWI图像深度学习特征的预测模型能够更好地评估子宫内膜癌患者的微卫星不稳定状态。

关键词：子宫内膜肿瘤磁共振成像扩散加权成像深度学习影像组学微卫星不稳性

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电气盘柜的翻转运输小车设计

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机械工程师 2024年第7期 135-138页

作者：黄宇李星李蜀丰王延韬李树健中核检修有限公司深圳分公司广东深圳518120 湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

电气盘柜具有尺寸大、质量大及内部线路复杂的特点,为了解决定期维护和更换过程中的电器盘柜的搬运难题,设计了一种专用的翻转搬运小车。该小车由驱动系统、液压系统和倾斜机构3部分组成,可实现多尺寸盘柜在大范围倾角下的高效安全装卸... 详细信息

电气盘柜具有尺寸大、质量大及内部线路复杂的特点,为了解决定期维护和更换过程中的电器盘柜的搬运难题,设计了一种专用的翻转搬运小车。该小车由驱动系统、液压系统和倾斜机构3部分组成,可实现多尺寸盘柜在大范围倾角下的高效安全装卸和运输。

关键词：电气盘柜运输小车液压驱动

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基于优化组合赋权的可拓学磷矿山岩体质量评价

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黄金科学技术 2024年第1期32卷 132-143页

作者：凡奥奇王万禄李树建张斌刘映辉吴浩中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 云南磷化集团有限公司云南昆明650600

为解决岩体质量评价相邻等级之间指标参数模糊不确定性问题,引入可拓学理论,提出基于优化组合赋权的可拓学岩体质量分级模型,对昆阳二矿磷矿山地下开采的岩石进行质量评价。首先,根据矿山地质特征选取岩石单轴饱和抗压强度(Rc)、岩石质... 详细信息

为解决岩体质量评价相邻等级之间指标参数模糊不确定性问题,引入可拓学理论,提出基于优化组合赋权的可拓学岩体质量分级模型,对昆阳二矿磷矿山地下开采的岩石进行质量评价。首先,根据矿山地质特征选取岩石单轴饱和抗压强度(Rc)、岩石质量指标(RQD)、节理间距(Jd)、结构面条件(Jf)、地下水状态(W)和地应力影响系数(Z)6个影响指标,将每个指标划分为5个等级;然后通过改进的层次分析法和熵权法分别确定指标的主观和客观权重,引入矩估计法对主客观权重进行优化组合;最后应用修正的RMR法和Q系统法对岩体质量进行评价,将分级结果与基于优化组合赋权的可拓学岩体质量分级结果进行比较。研究表明:5个待评价岩体中,除上矿体N3的模型分级结果与修正RMR法存在差异之外,其余岩体的分级结果与修正RMR法相同,使用Q系统法的评价结果整体偏低。此外,该模型可得出岩体质量等级偏向于相邻等级的程度,分级结果符合昆阳二矿磷矿山生产勘探地质报告岩体质量范围,比修正RMR法和Q系统法更加准确,验证了本文方法的可靠性,为地下矿山开采提供了技术支撑。

关键词：岩体质量评价可拓学物元模型矩估计法 RMR法改进层次分析法

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Study on in situ stress testing method based on Kaiser effect of acoustic emission and COMSOL simulation

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Frontiers of Earth Science 2023年第3期17卷 818-831页

作者： Chenyu WANG Dongming ZHANG shujian li Yu CHEN Chongyang WANG Kangde REN State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control Chongqing UniversityChongqing 400044China School of Resources and Safety Engineering Chongqing UniversityChongqing 400044China Yunnan Phosphate Chemical Group Co. Ltd.Kunming 650600China National Engineering and Technology Research Center for Development and Utilization of Phosphate Resources Kunming 650600China

In situ stress testing can improve the safety and efficiency of coal *** the Kaiser effect point is vital for in situ stress calculations;however,the in situ stress calculation is limited by the rock sampling ***,the Kaiser effect point identification theory is established and applied to the Xuyong Coal *** compression and acoustic emission experiments were carried out on sandstone with 6 sampling ***,COMSOL simulation is applied to study the in situ stress distribution in the coal mine to verify the calculation *** results are as follows.1)The failure mode of non-bedded and vertical-bedded rocks is primarily tensile shear failure with obvious brittleness in mechanical and acoustic emission *** slip along the bedding plane is the primary failure mode of inclined-bedded *** take-off points exist in the AE count curve.2)The Kaiser point identification method based on the variation of AE count curve parametersΔti andτi can effectively calculate the in situ *** to the numerical value of Kaiser point and sampling direction,the in situ stress of the conveyor roadway in the Xuyong Coal Mine was calculated asσ1=22.81 MPa,σ2=10.87 MPa andσ3=6.14 MPa.3)By the COMSOL simulation study,it was found that a stress concentration zone of 16.13 MPa exists near the two sides *** with the Kaiser effect method,the deviation rates of the three-direction principal stress calculated by COMSOL were all less than 5%.This verifies that the in situ stress calculation by Kaiser effect in this study can be applied to the Xuyong Coal Mine.

关键词： Coal Mine uniaxial compression acoustic emission COMSOL simulation

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干湿循环下炭质泥岩软弱夹层剪切强度及渗透性演化规律研究

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化工矿物与加工 2024年第1期53卷 76-82页

作者：曹恒亮王光进李耀基蔡彬婷李树建赵雷李小双昆明理工大学国土资源工程学院云南省矿产资源开发与固废资源利用国际技术转移中心云南磷化集团有限公司常州大学城市建设学院

针对云南某露天矿边坡中的炭质泥岩软弱夹层，开展了室内干湿循环加速模拟试验、直接剪切试验和变水头渗透试验，研究了干湿循环作用下炭质泥岩软弱夹层抗剪强度和渗透性的演化规律，分析了循环次数对抗剪强度和渗透系数的影响，结果表... 详细信息

针对云南某露天矿边坡中的炭质泥岩软弱夹层，开展了室内干湿循环加速模拟试验、直接剪切试验和变水头渗透试验，研究了干湿循环作用下炭质泥岩软弱夹层抗剪强度和渗透性的演化规律，分析了循环次数对抗剪强度和渗透系数的影响，结果表明：干湿循环对炭质泥岩软弱夹层的抗剪强度影响显著，不同竖向荷载下，抗剪强度劣化趋势基本相同；随着干湿循环次数的增加，其内摩擦角基本不变，但黏聚力显著减小，且在干湿循环1次时黏聚力减幅最大，2～7次时黏聚力劣化速率较快，在干湿循环超过7次时，炭质泥岩软弱夹层的黏聚力变化速率趋于平缓，最终拟合得出黏聚力与干湿循环次数之间的指数函数关系模型；炭质泥岩软弱夹层的渗透系数和干湿循环次数呈正相关，循环次数在0～4次时渗透系数变化较为平缓，4次之后渗透系数显著增大，在7次循环时达到最大值，之后渗透系数基本不变。研究结果可为类似矿山边坡软弱夹层的强度和渗透系数预测提供参考。

关键词：干湿循环炭质泥岩软弱夹层抗剪强度渗透系数剪切试验变水头渗透试验

来源：博看期刊

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