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改性水玻璃加固细砂层暗挖隧道现场注浆试验

地下空间与工程学报 2024年第S1期20卷 111-118,133页

作者：徐厚庆刘生亢佳伟邓国华中交一公局第三工程有限公司北京100102 西安理工大学岩土工程研究所西安710048 西安黄土地下工程技术咨询有限公司西安710054

全断面细砂地层暗挖隧道施工存在塌方失稳的工程风险。本研究通过开展室内试验、现场原位浆液渗透注浆加固试验和现场原位注浆开挖试验,对改性水玻璃浆液在细砂层内部的扩散特征、固砂性能及隧道开挖稳定性开展了一系列工作。结果表明:... 详细信息

全断面细砂地层暗挖隧道施工存在塌方失稳的工程风险。本研究通过开展室内试验、现场原位浆液渗透注浆加固试验和现场原位注浆开挖试验,对改性水玻璃浆液在细砂层内部的扩散特征、固砂性能及隧道开挖稳定性开展了一系列工作。结果表明:当改性水玻璃浆液凝结时间控制在1~4 h时,可有效改善低应力条件下粉细砂的抗剪强度,无侧限抗压强度可达到140~170 kPa;在0.3~0.5 MPa注浆压力作用下,改性水玻璃浆液在小导管周边形成了60~80 cm厚的固砂体,有效抑制了砂层塌落,为暗挖隧道的稳定开挖提供保障,现场实测地表变形量控制在25 mm以内;细砂层暗挖隧道超前小导管布孔间距控制在30~50 cm以内,改性水玻璃浆液合理配比宜通过室内试验初选、现场浆液渗透注浆加固试验验证和现场开挖效果反馈等多种手段进行综合确定。

关键词：暗挖隧道细砂层改性水玻璃注浆加固

基于3D相机的轨道扣件部件丢失与松动智能检测

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 386-395页

作者：李胜腾薛亚东迟胜超樊晓东张宜霞杨维同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 宽衍(北京)科技发展有限公司北京100089 青岛国科智维科技有限公司山东青岛266035

轨道扣件在运营过程中会出现松动甚至掉落、断裂等异常情况,不利于列车行驶稳定和安全,需要进行定期、及时的检查与维修。传统的人工巡检效率低,难以匹配我国轨道交通的快速发展,且对于部件松动等不易察觉的问题检测效果差。利用计算机... 详细信息

轨道扣件在运营过程中会出现松动甚至掉落、断裂等异常情况,不利于列车行驶稳定和安全,需要进行定期、及时的检查与维修。传统的人工巡检效率低,难以匹配我国轨道交通的快速发展,且对于部件松动等不易察觉的问题检测效果差。利用计算机视觉形成自动化的检测设备逐渐成为发展趋势,其中基于三角测量原理的线结构光技术因其成本低、精度高、速度快等优点得到广泛应用,且适合轨道检测场景。该技术核心设备为可以采集并分析线结构光进行三维重建的3D相机,基于成像原理设计可搭载于轨道检测车的扣件检测系统并进行现场试验,经过数据分析和处理可以分别得到高质量的图像数据和三维模型。针对图像数据利用目标检测的方法,构建数据集,搭载YOLO(You Only Look Once)v5深度学习模型,实现挡肩及扣件部件的快速识别,进行部件丢失检测;针对三维模型利用轨道扣件相对位置固定的特点,根据阈值筛选扣件数据并进一步得到弹条及螺栓等部件的坐标信息,通过边缘提取、平面拟合等方法计算位移量,进行部件松动检测。研究结果表明,检测系统可以采集高质量的扣件数据,扣件部件识别平均精准度达到99.0%,速度满足现场实时检测的要求,同时对于弹条和螺栓的松动量检测精度分别达到了1 mm和0.1 mm。该方法具有实际工程价值,可以大幅提升轨道巡检效率,对于扣件部件丢失、松动等严重问题可以及时预警指导修复,保障轨道安全服役性能。

关键词：轨道扣件智能检测三维成像 YOLOv5 图像处理

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低渗透煤层微观孔隙结构与煤层气解吸规律

特种油气藏 2024年第2期31卷 129-135页

作者：胡雄邬长武杨秀春成前辉朱文涛马良朱学光徐博瑞中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095 中国石油煤层气有限责任公司北京100028

为研究低渗透煤层微观孔隙结构与气体解吸规律的关系,运用直接观测法、核磁共振法、液氮吸附法等实验手段,对鄂尔多斯盆地伊陕斜坡8号煤层煤样的含气量、孔隙度、渗透率、孔径分布等进行测定。结果显示:煤层气解吸特征与煤的孔径分布、... 详细信息

为研究低渗透煤层微观孔隙结构与气体解吸规律的关系,运用直接观测法、核磁共振法、液氮吸附法等实验手段,对鄂尔多斯盆地伊陕斜坡8号煤层煤样的含气量、孔隙度、渗透率、孔径分布等进行测定。结果显示:煤层气解吸特征与煤的孔径分布、孔的形态、孔的连通性以及比表面积、煤岩成分等因素有关;研究区相隔小于10 m的2套煤层,其孔隙特征、气体解吸规律差异均较大。其中,亮煤的微孔形态以一端开口的圆筒形孔和墨水瓶孔为主,微孔及吸附孔占比为39.2%,煤体微裂缝相对发育,但微孔与介孔的连通性较差,暗淡煤的微孔形态以一端开口的圆筒形孔为主,微孔及吸附孔占比为33.2%,微裂缝不发育,不同孔间连通性差。亮煤气体解吸初期产量大,后期衰减快,气体产出具有明显的阵发式特征;暗淡煤气体解吸初期产量小,约为亮煤的1/2,后期产量递减相对平缓。低渗煤层的开发对策应充分考虑煤层的孔隙结构、孔型、渗透性,应力敏感性、裂缝充填物种类等因素,在精细表征孔隙结构的基础上,根据煤层气不同解吸期特征,结合地质、开发条件制订合理的开发方案。该研究对认识煤层气产气机理及其控制因素,提高煤层气开采效率具有重要的指导意义。

关键词：孔隙结构气体解吸孔径分布液氮吸附煤层气低渗透

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无机填料对水泥固化泥炭土强度的影响

建筑材料学报 2024年第5期27卷 439-445页

作者：史江伟朱浩陈永辉王荣河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 中国港湾工程有限责任公司北京100027

通过无侧限抗压强度和扫描电镜试验,研究了无机填料种类和粒径对水泥固化泥炭土强度的影响.结果表明:水泥固化泥炭土强度随着石英砂掺量的增加呈先增加后降低的趋势,20%石英砂掺量下水泥固化泥炭土强度最高;当石英砂粒径d>1.0 mm时,水... 详细信息

通过无侧限抗压强度和扫描电镜试验,研究了无机填料种类和粒径对水泥固化泥炭土强度的影响.结果表明:水泥固化泥炭土强度随着石英砂掺量的增加呈先增加后降低的趋势,20%石英砂掺量下水泥固化泥炭土强度最高;当石英砂粒径d>1.0 mm时,水泥固化泥炭土强度提升有限,而当d<0.5 mm时,水泥固化泥炭土强度提升明显;高岭土颗粒可有效填充泥炭土孔隙,有利于水泥联结无机填料和泥炭土颗粒,且水泥联合高岭土固化泥炭土的强度明显优于水泥联合石英砂;当泥炭土含水率为600%,高岭土掺量从5%增至30%时,28d龄期水泥固化泥炭土强度的增幅为58.5%~116.6%.

关键词：高含水率泥炭土无机填料粒径强度

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面向微小软排线装配的阵列触觉状态感知技术

中国机械工程 2024年第2期35卷 287-292,304页

作者：林杰胡智凯刘思源唐维威楚中毅苏州凌云视界智能设备有限责任公司苏州215000 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

针对微小软排线装配操作中器件体积小且存在视觉遮挡的问题,提出一种基于电容式阵列触觉传感器的机器人软排线装配状态感知技术。首先,对电容式三维触觉感知机理进行分析,并针对软排线装配的小尺寸空间感知需求,设计了一种基于垂直拓扑... 详细信息

针对微小软排线装配操作中器件体积小且存在视觉遮挡的问题,提出一种基于电容式阵列触觉传感器的机器人软排线装配状态感知技术。首先,对电容式三维触觉感知机理进行分析,并针对软排线装配的小尺寸空间感知需求,设计了一种基于垂直拓扑网状介质层的高灵敏阵列触觉传感器,实现微小软排线装配状态的高灵敏感知。其次,为突破布线复杂度与阵列扫描周期的限制,基于电容数字芯片拓展实现高动态三维阵列信息扫描系统的设计与微小软排线装配状态的高动态感知,并完成小型化电容式阵列触觉传感器的一体化制备。最后,搭建机器人软排线装配操作系统并实时采集和分析软排线装配过程中的阵列触觉信息特征,以验证所提出技术的准确性和有效性。

关键词：软排线装配操作状态感知电容式阵列触觉传感器

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大兴安岭中南段哈力黑坝岩体的年代学、地球化学及其构造拆沉作用

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中国地质 2024年第3期51卷 978-994页

作者：魏巍黄行凯徐巧蒋斌斌刘孜祝新友巫锡勇西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学地球科学与工程学院四川成都611756 紫金矿业集团股份有限公司福建上杭364200 北京绿勘科技有限责任公司北京101100 中色紫金地质勘查(北京)有限责任公司北京100012 北京矿产地质研究院有限责任公司北京100012

【研究目的】在区域地质调查基础上,本文探讨了大兴安岭中南段哈力黑坝岩体早白垩世花岗岩成岩年代、岩石成因类型、源区性质及地球动力学背景。【研究方法】本文基于显微镜、XRF和(LA-)ICP-MS等手段对哈力黑坝岩体早白垩世花岗岩进行... 详细信息

【研究目的】在区域地质调查基础上,本文探讨了大兴安岭中南段哈力黑坝岩体早白垩世花岗岩成岩年代、岩石成因类型、源区性质及地球动力学背景。【研究方法】本文基于显微镜、XRF和(LA-)ICP-MS等手段对哈力黑坝岩体早白垩世花岗岩进行了岩相学、锆石U-Pb年代学、地球化学及Hf同位素组成研究。【研究结果】哈力黑坝早白垩世花岗岩主要包括中细粒黑云母花岗岩和细粒斑状黑云母花岗岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果分别为(139.1±0.7)Ma和(138.4±1.0)Ma。岩石主量元素具有高硅(74.09%~77.19%)、富碱(7.92%~8.46%),低CaO(0.35%~1.14%)和低MgO(0.15%~0.47%)的特征,属高钾钙碱性系列;其A/CNK值介于0.95~1.08,为准铝质—弱过铝质岩石。岩石相对富集轻稀土元素,(La/Yb)N=3.69~13.17,稀土配分模式图呈右倾海鸥型,具有较为明显的负铕异常(δEu=0.11~0.47)。岩石微量元素组成显示岩石富集Rb、U、Th、Zr、Hf等元素,强烈亏损Sr、Ba、Ti、P等元素。岩石具有高正的ε_(Hf)(t)值(+5.0~+11.2)和年轻的二阶段Hf模式年龄(408~731 Ma)。【结论】哈力黑坝岩体早白垩世花岗岩为铝质A型花岗岩,其源区主要为年轻地壳物质,并有老地壳物质的贡献,形成于伸展的大地构造背景,受控于岩石圈拆沉减薄过程。

关键词：锆石U-Pb年代学早白垩世花岗岩 Hf同位素哈力黑坝大兴安岭中南段地质调查工程

基于源体生长思想的全张量重力梯度数据联合反演

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Applied Geophysics 2024年第2期21卷 207-220,418页

作者：侯振隆赵信阳张代磊赵福权王家辉东北大学资源与土木工程学院沈阳中国地质科学院北京中基发展建设工程有限责任公司北京

基于源体生长思想的三维反演是一种使用系统搜索的反演方法。和正则化反演相比,该方法计算量小,运算速度快。源体生长的判断准则是其核心,影响着结果质量。本文提出了一种全张量重力梯度数据源体生长反演方法,旨在提高纵向的反演效果。... 详细信息

基于源体生长思想的三维反演是一种使用系统搜索的反演方法。和正则化反演相比,该方法计算量小,运算速度快。源体生长的判断准则是其核心,影响着结果质量。本文提出了一种全张量重力梯度数据源体生长反演方法,旨在提高纵向的反演效果。首先,在判断准则中引入深度加权函数,优化对不同深度上源体生长的判断;其次,根据单分量梯度数据反演结果,调整不同类型数据的权重,建立联合反演方法;最后,利用矩阵压缩减少内存占用,提高反演计算效率。通过模型数据与文顿盐丘地区实测数据试验,证明了提出的方法能够有效地引导源体生长,对深部目标具有更高的分辨能力,适用于较复杂形态目标的反演,且具有较高的计算效率和抗噪性。

关键词：全张量重力梯度数据源体生长联合反演矩阵压缩

西北干旱露天煤矿排土场土壤重构与水盐运移机制

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1556-1569页

作者：张凯李晓楠暴凯凯姜凯升王潇芫谭栩荧中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 国能新疆红沙泉能源有限责任公司新疆昌吉州831100

矿山排土场生态修复是煤矿露天开采面临的重大环境问题,是制约建设绿色露天煤矿的重要因素。土壤重构是排土场生态修复的重要步骤,以新疆为代表的西北煤炭基地,水资源短缺,盐碱化突出,土壤水盐运移是决定土壤重构是否成功的关键指标。... 详细信息

矿山排土场生态修复是煤矿露天开采面临的重大环境问题,是制约建设绿色露天煤矿的重要因素。土壤重构是排土场生态修复的重要步骤,以新疆为代表的西北煤炭基地,水资源短缺,盐碱化突出,土壤水盐运移是决定土壤重构是否成功的关键指标。目前研究集中在表层土壤重构改善土壤养分促进植物生长,针对保水控盐的功能化土壤重构的研究甚少,对不同土壤重构方式下的水盐运移机制尚不明晰。研究立足新疆煤炭资源禀赋特征,从煤炭循环经济的角度出发,采用能源化工副产物煤气化渣(CGS)作为重构材料,通过毛细水上升-蒸发试验,分析CGS重构后水盐垂向运移和水分供给能力,通过Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线,分析CGS重构后土壤持水能力,研究CGS作为含水层重构材料的可行性。采用煤矿开采伴生岩石矿物红泥岩作为重构材料,通过土柱入渗蒸发试验,分析红泥岩重构后不同土壤深度的水盐变化情况,研究泥岩作为隔水层重构材料的可行性。结果表明,CGS重构改善土壤质地,优化孔隙结构,促进了土壤水盐运移,毛细作用增强,促进了下层水分向上供给,同时也增加了盐分表聚,重构改变土水特征曲线参数,增加了饱和含水量θ_(s),降低了参数a和n,改善了土壤持水性能。CGS添加量越高,细渣质量分数越大,效果越明显。CGS作为重构含水层材料具有可行性。红泥岩黏粒和次生矿物含量高,孔隙结构丰富,物理吸附性良好,重构后0~24 cm深度下土壤含水率高于对照组,蒸发后的盐分在20~24 cm达最高值,红泥岩有效阻隔了盐分上移。红泥岩作为重构隔水层材料具有可行性。研究以期探索出一条适合西部煤炭基地排土场土壤重构模式。

关键词：土壤重构水盐运移煤气化渣红泥岩毛细水上升

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深部硐室群开挖次序优化方法研究

河南理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：臧金诚李东浩张鲁孙凌锋黄玉兵兖煤万福能源有限公司中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

目的为了降低深部硐室群开挖引起的相互扰动影响。方法本文以巨厚冲积层在建矿井—万福煤矿为工程背景，建立了围岩表征变形量和硐室开挖互扰度等定量评价指标。基于“硐室群整体表征变形量最小为主，巷道间开挖互扰度最小为次”的总... 详细信息

目的为了降低深部硐室群开挖引起的相互扰动影响。方法本文以巨厚冲积层在建矿井—万福煤矿为工程背景，建立了围岩表征变形量和硐室开挖互扰度等定量评价指标。基于“硐室群整体表征变形量最小为主，巷道间开挖互扰度最小为次”的总体优选原则，提出了深部硐室群开挖次序评判优选方法，开展了深部硐室单独开挖和硐室群不同开挖次序的数值试验研究。结果胶带机头围岩表征变形量达416.2 mm，主井联络巷围岩表征变形量仅58.6 mm。开挖互扰度总量最低为方案三286.38，最高为方案五456.20，方案三相比方案五降低了37.22%。利用该评判优选方法计算确定方案三硐室群的整体围岩表征变形量和开挖扰动程度最小，为最优开挖方案。该方案加权总分为11，各硐室表征变形增量之和为178 mm，开挖互扰度相比最大的开挖方案降低了30.26%，该评判优选方法的科学有效性得到了验证。结论发现了硐室的变形具有非均匀性的特点，明确了硐室断面尺寸越大，围岩卸荷越明显，应力释放程度越大的影响规律，通过评判优选方法确定了万福煤矿深部硐室群最优开挖方案。

关键词：深部硐室群开挖次序优化表征变形量开挖互扰度评判优选方法