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高水压高应力岩石动态响应特性试验研究

岩石力学与工程学报 2024年

作者：金解放方立兴王宇熊慧颖肖莜丰彭孝旺江西理工大学土木与测绘工程学院

深部岩体工程处于高水压和高应力环境中，工程岩体的动态响应特性深受赋存环境的影响，是深部岩体工程爆破设计与施工的重要基础。为研究深部高水压环境下岩石动态响应特性，采用自主研制的高水压高应力岩石动力学测试系统，设置4个轴... 详细信息

深部岩体工程处于高水压和高应力环境中，工程岩体的动态响应特性深受赋存环境的影响，是深部岩体工程爆破设计与施工的重要基础。为研究深部高水压环境下岩石动态响应特性，采用自主研制的高水压高应力岩石动力学测试系统，设置4个轴向静应力和9个水压力等级，模拟工程岩体赋存环境，对红砂岩进行冲击试验。基于入射波、反射波和透射波计算岩石应力和应变数据，研究水压力和轴向静应力对岩石动态应力–应变曲线和动态峰值应力的影响；综合考虑岩石应力–应变曲线峰前和峰后阶段能量转换特性的影响，利用能量演化参数定义岩石突水倾向性指数；分析岩石动态残余应力、残余应变、突水倾向性指数和波阻抗与水压力的关系；构建动态峰值应力强化系数、残余应力、残余应变、突水倾向性指数和波阻抗与水压力及动态峰值应力与轴向静应力的经验模型；探索高水压和高应力对岩石动态强度和变形特性的影响机制。研究结果表明：随着水压力上升，岩石动态应力–应变曲线逐渐由I型向II型转变；相同轴向静应力作用下，岩石动态峰值应力强化系数、残余应力和波阻抗随水压力的增加，先快速上升后缓慢上升，突水倾向性指数和残余应变随水压力增大而减小；相同水压力作用下，岩石动态峰值应力随轴向静应力的增加而减小；高压水对岩石动态强度具有双重作用，即“水楔效应”促进裂纹扩展，降低岩石强度，而Stefan效应等黏性效应和外部围压水阻碍孔隙结构的破坏，对动态强度有增强作用，2种效应相互博弈，共同影响深部高水压环境下岩石动态响应特性。研究结果有利于深部高水压环境下工程岩体爆破开挖及围岩体稳定性分析。

关键词：岩石力学高水压应力–应变曲线强度与变形能量演化波阻抗

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相变微胶囊的制备及在热储能中的应用进展

化工新型材料 2024年

作者：吴登科罗凯王艳费华江慧珍叶卓铖江西理工大学土木与测绘工程学院

相变材料因高能量存储密度、高潜热和良好的热稳定性被广泛应用于潜热储能。但是泄漏、热导率低等问题限制了相变材料在热储能中的应用。微囊化能够防止相变材料的泄漏，降低与外界环境的反应并且提高热导率，因此相变微胶囊是提高相变... 详细信息

相变材料因高能量存储密度、高潜热和良好的热稳定性被广泛应用于潜热储能。但是泄漏、热导率低等问题限制了相变材料在热储能中的应用。微囊化能够防止相变材料的泄漏，降低与外界环境的反应并且提高热导率，因此相变微胶囊是提高相变材料导热性和解决泄漏等问题的有效方法。介绍了相变微胶囊常见的制备方法及其在建筑材料、太阳能储能及热管理系统中的应用，并展望了该材料未来的发展趋势。

关键词：热能储能相变微胶囊制备方法性能表征纳米粒子

球坐标系下任意地形的重力场正演算法及其软件设计

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：陈文进洪国庆谭小龙彭衍武唐晓雨江西理工大学土木与测绘工程学院

重力场正演在研究地球内部物质密度分布、地质结构等地球科学中具有重要的作用。推导由横向变化的上下边界所包围的任意地形所引起的重力场大小的理论公式，并采用科学计算语言MATLAB设计用户界面软件。测试结果表明，该算法软件计算效... 详细信息

重力场正演在研究地球内部物质密度分布、地质结构等地球科学中具有重要的作用。推导由横向变化的上下边界所包围的任意地形所引起的重力场大小的理论公式，并采用科学计算语言MATLAB设计用户界面软件。测试结果表明，该算法软件计算效率和精度均较高，同时具备多层地形整体计算的功能。

关键词：重力场正演任意地形 MATLAB 软件设计

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煤矸石精确产酸潜力评价方法对比研究

矿业科学学报 2024年第1期9卷 13-21页

作者：孙红福阴祥诚孙朗赵峰华朱孟浩范紫仪中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

为有效避免重大酸性水污染事故,需提高矿山岩石产酸潜力评价的精度。通过全面阐述矸石中常见含硫矿物的产酸潜力计算方法,采用三步连续提取法测定了多个矿石和煤矸石中产酸矿物的硫含量,对比分析了精确产酸潜力和最大产酸潜力。结果表明... 详细信息

为有效避免重大酸性水污染事故,需提高矿山岩石产酸潜力评价的精度。通过全面阐述矸石中常见含硫矿物的产酸潜力计算方法,采用三步连续提取法测定了多个矿石和煤矸石中产酸矿物的硫含量,对比分析了精确产酸潜力和最大产酸潜力。结果表明:煤矸石的产酸潜力值取决于各产酸硫的质量分数和单位硫产酸值;对大部分样品,用产酸硫含量计算的产酸潜力值不同程度地低于用全硫预测的产酸潜力值;样品SC中的硫成分主要为砷黄铁矿硫,相比黄铁矿的单位硫产酸值更高,导致SC样品计算的精确产酸潜力相比全硫预测的产酸潜力更高;三步连续提取法适用于以铁和铜的硫化物为主要含硫矿物的煤矸石;当矿石中其他硫化物成分增多和空白样品混合不均匀都会对结果产生一定干扰。研究结果为准确评价矿区煤矸石精确产酸潜力提供了依据。

关键词：产酸潜力含硫矿物煤矸石三步连续提取法酸性水预测

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基于位置跟踪的机械臂多电机新型滑模控制策略

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吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1443-1458页

作者：王宏志王婷婷兰淼淼徐硕长春工业大学计算机科学与工程学院长春130012

为了解决多电机驱动的机械臂系统在复杂环境运行时,其关节位置容易受到负载等外界干扰,导致位置的跟踪误差及同步误差较大,造成系统工作性能下降等问题,提出了一种新型多电机环形耦合控制策略(NRCC)。NRCC中设置了同步比例系数保证多电... 详细信息

为了解决多电机驱动的机械臂系统在复杂环境运行时,其关节位置容易受到负载等外界干扰,导致位置的跟踪误差及同步误差较大,造成系统工作性能下降等问题,提出了一种新型多电机环形耦合控制策略(NRCC)。NRCC中设置了同步比例系数保证多电机协调运行;设计了自抗扰补偿控制器和相邻平均误差处理器,自抗扰补偿控制器通过相邻平均误差信号对电机位置控制信号进行二次补偿,减小了多电机间的同步误差;同时,提出了一种自适应神经模糊推理系统(ANFIS)优化的新型指数趋近率滑模跟踪控制器(ANFIS-SMC)和扰动观测器保证电机的位置跟踪性能。仿真结果表明:该控制策略有效地减小了多电机间的同步误差,保证了电机的高精度跟踪性能。

关键词：控制理论与控制工程机械臂多电机环形耦合控制自适应神经模糊推理系统滑模跟踪控制器

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废弃生物质复合相变材料的构建与应用

化工进展 2024年

作者：江慧珍罗凯王艳费华吴登科叶卓铖曹雄金江西理工大学土木与测绘工程学院

相变材料（PCM）可以通过自身的相变来储存或向外释放热量，从而减少能源供需失衡，提高能源的有效利用，但其固液相变过程中的泄漏和导热性差等缺点限制了其进一步发展。废弃生物质材料是一类可再生能源，价格低廉，来源广泛，大多属... 详细信息

相变材料（PCM）可以通过自身的相变来储存或向外释放热量，从而减少能源供需失衡，提高能源的有效利用，但其固液相变过程中的泄漏和导热性差等缺点限制了其进一步发展。废弃生物质材料是一类可再生能源，价格低廉，来源广泛，大多属于多孔介质，是相变材料的良好载体。废弃生物质复合PCM利用生物质丰富的孔结构高效封装PCM，不仅改善了这些缺点，而且实现了固碳。本文综述了几种常与废弃生物质复合的相变材料(聚乙二醇、石蜡和脂肪酸)的基本性质、相变特性和结合方法，总结了废弃生物质复合PCM的构建方法以及在太阳能利用、建筑节能、热致变色纺织品、冷链温度控制、农业技术等领域的应用，讨论了生物质复合PCM的发展局限性和未来展望。本综述将为推进生物质复合PCM的研究提供参考，这对于资源循环利用以及绿色低碳发展至关重要。

关键词：生物质相变复合材料多孔介质再生能源

水压力和轴向静应力对红砂岩冲击能量演化及破坏特性的影响

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煤炭学报 2024年

作者：金解放王宇方立兴熊慧颖肖莜丰彭孝旺江西理工大学土木与测绘工程学院

深部岩体工程多处于高水压高地应力环境中，在爆破等动态扰动作用下易引起涌突水和围岩体失稳等灾害事故，研究水压力与地应力共同作用下岩石能量演化及破坏特性具有重要的理论和工程实践意义。利用自主研制的高水压高应力岩石动力学试... 详细信息

深部岩体工程多处于高水压高地应力环境中，在爆破等动态扰动作用下易引起涌突水和围岩体失稳等灾害事故，研究水压力与地应力共同作用下岩石能量演化及破坏特性具有重要的理论和工程实践意义。利用自主研制的高水压高应力岩石动力学试验系统，对具有不同水压力和轴向静应力红砂岩试件进行相同冲击荷载下的冲击试验。分析岩石动态应力-应变曲线、能量反射率、能量透射率和能量耗散率随水压力和轴向静应力的演化规律，表征岩石能量耗散率的应变率效应；对冲击作用后的岩石进行筛分与纵波波速测定，计算其分形维数与损伤变量，探究不同水压力与轴向静应力对岩石(体)损伤、破碎特性的影响规律。结果表明，随着水压力的增加，反射波幅值越来越小，透射波幅值越来越大；岩石动态应力-应变曲线由Ⅰ型向Ⅱ型转变。红砂岩能量反射率随水压力的增加先快速减小后缓慢变化；能量透射率随水压力的增加呈指数函数关系递增，且轴向静应力影响二者之间的变化趋势；随着水压力由零逐渐增大，能量耗散率呈先短暂增加后持续减小的趋势，二者之间服从良好的高斯函数关系；轴向静应力影响岩石能量耗散率与水压力之间的演化路径，轴向静应力越大，能量耗散率增加，能量耗散率增加趋势随水压力增大呈先增后减变化。红砂岩能量耗散率具有明显的应变率效应，随着应变率的增加，红砂岩能量耗散率整体上先增加后减小。随着水压力的增加，红砂岩动态损伤变量逐渐减小，破碎分形维数呈“缓慢减小-短暂增加-急剧降低至零”的变化趋势；破碎分形维数短暂增加时的水压力随轴向静应力的增大呈一次函数增加。

关键词：高水压力高地应力冲击荷载能量耗散平均应变率破坏特性

基于Sentinel-1 SAR数据的鄱阳湖水体提取方法对比研究

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水文 2024年

作者：郭丽清况润元江西理工大学土木与测绘工程学院

遥感水体提取技术在水体规划与监测中发挥着关键作用。针对Sentinel-1 SAR数据的水体提取，首先分析水体及其周围主要地物的后向散射特性，其次引入纹理、地形特征，对比分析阈值法、分类器法和面向对象法的水体提取效果，最后针对鄱阳... 详细信息

遥感水体提取技术在水体规划与监测中发挥着关键作用。针对Sentinel-1 SAR数据的水体提取，首先分析水体及其周围主要地物的后向散射特性，其次引入纹理、地形特征，对比分析阈值法、分类器法和面向对象法的水体提取效果，最后针对鄱阳湖的典型水体环境，提出不同方法的应用策略，以便更有效地提取水体。研究表明：多特征融合提取可减少水体信息的混淆；RF算法对细小水体和边界的提取相对精细，总体精度高达97.8%；针对含有植被的浅水区，SDWI、Otsu等阈值法展现出更好的识别能力；水面上的船体对水体提取的完整性造成影响。研究探讨了Sentinel-1 SAR数据在鄱阳湖水体提取中的方法适用性，以期为鄱阳湖的水资源监测提供技术支持。

关键词： Sentinel-1 SAR 水体提取鄱阳湖阈值法分类器法

酸性红壤有机碳组成与微生物种群特征的相关性研究

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环境科学学报 2024年第1期44卷 377-388页

作者：龙超刘仁绿尹丽宋勇生贺根和刘祖文江西理工大学土木与测绘工程学院赣州341000 井冈山大学生命科学学院吉安343009 南昌工程学院水利与生态工程学院南昌330099

微生物在土壤碳周转中起关键驱动作用,南方红壤区土壤由于酸化严重,导致土壤微生物丰度较低,且碳汇不足.在土壤酸化背景下不同组分有机碳与微生物多样性之间的关联及影响机制尚不清楚,极大限制了红壤碳汇潜力的研究.本文通过对4种不同... 详细信息

微生物在土壤碳周转中起关键驱动作用,南方红壤区土壤由于酸化严重,导致土壤微生物丰度较低,且碳汇不足.在土壤酸化背景下不同组分有机碳与微生物多样性之间的关联及影响机制尚不清楚,极大限制了红壤碳汇潜力的研究.本文通过对4种不同覆盖植被(杉木林、针阔混交林、竹林和茶油林)土壤碳组分含量和微生物多样性特征进行分析,结果表明:杉木林(21.9 g·kg^(-1))和针阔混交林(20.57 g·kg^(-1))土壤总有机碳(SOC)含量均高于竹林(9.95 g·kg^(-1))和茶油林(12.6 g·kg^(-1)),溶解性有机碳(DOC)与微生物量碳(MBC)含量与SOC呈相同分布趋势,然而易氧化有机碳(ROC)、总氮(TN)和总磷(TP)在不同植被间无显著差异.4种土壤中变形菌(Proteobacteria)、放线菌(Actinobacteriota)、酸杆菌(Acidobacteriota)、绿弯菌(Chloroflexi)和疣微菌(Verrucomicrobiota)在细菌种群中占据优势生态位,优势细菌群落分布在不同土壤中无显著差异;土壤中分布较多的真菌为子囊菌(Ascomycota)、担子菌(Basidiomycota)和被孢霉菌(Mortierellomycota),Basidiomycota在竹林和针阔混交林土壤中占优势,而Ascomycot是茶油林和杉木林土壤中相对丰度最高的真菌群落.Spearman相关性分析表明,Actinobacteriota、Chloroflexi和Verrucomicrobiota种群丰度与活性有机碳(AOC)呈显著相关性(pDOC>AOC>SOC;真菌为SOC>SMC>MBC>BROC,在红壤中真菌较细菌有更强的耐酸能力.FAPROTAX和FUNGuild预测表明,主要的功能菌群丰度在各分组间均有显著差异,纤维素分解、尿素分解、芳香族化合物降解、固氮和硝酸盐还原是主要的碳氮转化功能群,腐生营养型真菌丰度占比最高(21.53%~80.57%),各分组间功能菌群的差异解释了微生物种群分布驱动的红壤碳氮组分异质性.研究结果强调了酸性红壤微生物在土壤有机碳转化中的重要作用,对进一步研究土壤微生物碳汇,助力双碳目标的实现具有重要参考价值.

关键词：酸性红壤土壤有机碳高通量测序微生物多样性冗余分析功能预测

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