安全科学与工程

• 锚杆钻车运行中支护承载结构及围岩受力变形分析

  王雁冰;梅洪嘉;张京泉;李凯;刘珍;李杨;

  目的 针对单轨液压锚杆钻车运行过程中支护承载结构及围岩受力变形难以观测分析的问题。方法 利用研发的CMMD4-35煤矿用单轨液压锚杆钻车，结合长城五矿1902S回风巷巷道现场情况综合分析钻车在大断面大倾角巷道动态运行的支护、承载及围岩协同受力变形特征。结果 研究表明，钻车运行过程中吊挂板的受力变形在悬吊点处均达到峰值，工字钢在悬吊点的部分位移最小，与钻车直接接触的部分受力最大；锚索中部主要受到拉应力，靠近巷道一侧主要受到剪应力，而巷道两帮的锚杆拉应力主要分布在靠近巷道内部一侧；巷道顶板悬吊点处位移最大，两帮靠近顶板位移高于底板处，而巷道偏向低帮处底板的位移大于高帮处；以单轨液压锚杆钻车为核心的新型配套工艺可以有效控制围岩变形，支护效果良好，比传统以掘锚一体机为中心的机器化工艺掘进效率更高。结论 研究明确了CMMD4-35煤矿用单轨液压锚杆钻车在实际应用的可行性，解决了现有掘锚一体机难以在复杂地质条件下大断面煤巷自动化掘进支护的问题，提升了煤巷支护效果掘进效率，为CMMD4-35煤矿用单轨液压锚杆钻车的现场应用提供了理论依据。

  2024年01期 v.44;No.190 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1415K]
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• 基于EKF和UKF的随钻姿态解算方法研究

  蔡峰;朱美静;

  目的 为解决煤层松软中随钻测量系统测量精度不高的问题。方法 提出一种改进的无迹卡尔曼滤波(UKF)和扩展卡尔曼滤波(EKF),分别应用于钻具的姿态滤波算法中并作比较。该方法基于旋转坐标变换的四元数理论和陀螺测量原理，建立钻具姿态传感器数据的非线性观测方程和状态方程，以四元数将测量数据进行转换与更迭，最终消除惯性传感器数据中的误差。与EKF算法相比较，UKF算法利用了UT变换对非线性函数的概率密度分布进行近似，没有忽略高项阶，因此对于非线性分布的统计量有较好的计算精度。结果 经仿真验证，UKF的各个滤波误差峰峰值以及标准差小于EKF。结论 改进的UKF的滤波算法精度明显高于EKF滤波算法，更加有效地去除惯性传感器中的干扰噪声，有利于提高微机电系统(MEMS)惯性传感器的测量精度，进而提高钻进效率。

  2024年01期 v.44;No.190 12-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 783K]
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土木·力学·爆破

• 随机点蚀对槽钢柱轴压承载力劣化影响分析

  杨明飞;王飞;董悦奇;

  目的 为了研究随机点蚀对槽钢柱轴压承载力劣化影响，方法 制作了带有随机点蚀损伤缺陷的构件，对其进行了轴压试验。结果 随着随机点蚀损伤强度DOP的增加，不同损伤区域的损伤构件屈服承载力在逐渐降低，降低幅度达到30%。随机点蚀损伤构件的应变曲线拐点先于无点蚀损伤构件出现。同时在相同荷载情况下，有点蚀损伤构件的应变值均大于无点蚀损伤构件应变值。接着建立了随机损伤构件的数值模型，利用试验结果对模型合理性进行了验证。最后通过验证后的数值模型，对点蚀损伤强度DOP、点蚀坑深度和点蚀坑数量等相关参数进行了讨论。结论 数值结果显示，点蚀损伤强度、点蚀坑深度和点蚀坑数量的增加都降低槽钢柱的屈服承载力，并且在相同点蚀数量P和相同DOP情况下，随着蚀坑深度与腹板(或翼缘)厚度的比值J的增加，槽钢柱的屈服承载力均呈现线性下降的趋势。

  2024年01期 v.44;No.190 21-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 650K]
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• 喷射混杂纤维混凝土抗冻性及损伤模型

  马芹永;顾玉琦;

  目的 为提高高寒地区喷射混凝土耐久性，改善冻融环境下普通喷射混凝土易开裂、抗冻性能差等问题。方法 在喷射混凝土中掺入混合纤维，通过冻融循环试验、超声波检测、压拉性能试验以及气孔结构测试等方法，研究不同冻融循环次数下喷射混杂纤维混凝土的相对纵波波速、相对压拉强度以及试件内部气孔结构变化规律。通过压拉性能损伤量对试件冻融损伤进行多项评价，分析钢纤维和聚丙烯纤维贡献率与喷射混凝土抗压强度之间的关系，并根据钢纤维和聚丙烯纤维贡献率公式建立喷射混凝土冻融损伤模型。结果 与单掺钢纤维和聚丙烯纤维试件相比，混合掺入1%钢纤维、0.1%聚丙烯纤维喷射混凝土试件的抗压强度损失分别降低了7.5%、33.3%,劈裂抗拉强度损失分别降低了15.6%、35.0%。在弦长尺寸0.1mm<d<1mm处，混合掺入0.1%聚丙烯和1%钢纤维喷射混凝土气泡弦长频率比单掺1%钢纤维喷射混凝土和单掺0.1%聚丙烯喷射混凝土分别降低了24.9%和27.3%。钢纤维和聚丙烯纤维对抗压强度的贡献率呈现先增长后下降趋势。基于冻融损伤与钢纤维和聚丙烯纤维贡献率建立冻融损伤模型。结论 喷射混杂纤维混凝土力学性能损伤量低，不易开裂，抗冻性能好，可为高寒地区喷射混凝土结构提供理论参考。

  2024年01期 v.44;No.190 29-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1380K]
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• 工业废渣固化淤泥力学特性及微观机理研究

  王强;张赛全;张俊毅;

  目的 针对大宗固废难以消化、疏浚淤泥处理困难、传统水泥固化淤泥不符合新发展理念等问题，采用钢渣、石灰和脱硫石膏制备环保型复合固化剂，应用在淤泥质土固化处理领域，以达到“以废治废”的目的。方法 对固化淤泥土开展无侧限抗压强度、pH、扫描电镜等试验及其固化机理探究。结果 复合固化剂最优配比为钢渣5%、石灰9%、脱硫石膏6%,龄期28d时固化土的强度高达1.657MPa,略低于同掺量龄期的水泥固化淤泥土，但延性有显著提高。碱性环境主要由石灰提供，pH阈值约为13,当pH值约12～13时最有利于水化反应的进行。微观特性分析表明，AFt与C-S-H为固化土提供骨架结构作用，填充颗粒孔隙，使其形成更加致密的网状结构，显著提高了淤泥固化土的宏观力学特性。结论 此环保型复合固化剂可以固化淤泥土用于建筑回填和路基填土，能有效提高淤泥的资源化利用率。

  2024年01期 v.44;No.190 38-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 953K]
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• LA-MA/陶粒相变储能材料热物性试验与分析

  张经双;秦瑞汉;缪鹏;

  目的 为拓宽相变材料在建筑节能领域中的应用，针对单一相变材料难以满足建筑热工性能要求的问题。方法 以十二醇(LA)和十四酸(MA)为复合相变材料、页岩陶粒为载体，制备一种新型相变储能骨料。采用差式扫描量热仪(DSC)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)等对相变储能骨料的热物性和不同封装方式下的相变循环稳定性进行分析。结果 经复合后相变材料、相变储能骨料的相变温度和相变潜热分别为22.08℃、22.92℃和182.1J/g、22.33J/g。LA-MA复合相变材料和页岩陶粒之间仅存在物理嵌合关系，相变储能骨料在70℃以下未发生物质分解。苯丙乳液封装相变储能骨料在5℃～45℃范围内经历100次相变循环后，质量损失率为0.80%。结论 LA-MA/陶粒相变储能骨料的热物性满足建筑节能要求，化学结构稳定，热稳定性好，具有优异的循环耐久性，可应用到建筑围护结构中，研究结论对相变储能材料在建筑围护结构中的应用具有参考价值。

  2024年01期 v.44;No.190 46-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 478K]
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材料·化工

• MOF衍生的Co_xFe_y@NC电催化析氧和氧还原反应

  胡劲松;雷杰;史千喜;

  目的 通过提升金属有机框架(MOFs)衍生材料的双功能电催化析氧和氧还原能力，来解决金属电池中循环充放电问题，减少钌等贵金属消耗。方法 利用Co、Fe双金属以沸石咪唑骨架(ZIF-8)为模板进行掺杂，同时加入1H-1,2,3-三氮唑有机配体进行室温搅拌，离心、干燥得到前驱体材料，煅烧前驱体材料最终得到Co_4Fe_1@NC碳材料。结果 析氧反应中Co_4Fe_1@NC达到10mA·cm~(-2)电流密度仅需要1.52V;氧还原反应中Co_4Fe_1@NC半波电位为0.93V;两者电压之差为0.59V,低于单一金属Co或Fe衍生碳材料。结论 采用Co、Fe双金属掺杂策略可以明显提升MOFs衍生催化材料双功能电催化析氧和氧还原能力，引入Fe元素有效调节了Co元素的电子结构，使其在析氧和氧还原过程中具有更好的氧物种吸脱附能力，因此，Co_4Fe_1@NC可作为潜在的金属空气电池负极材料。

  2024年01期 v.44;No.190 53-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 885K]
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地质·测绘·环境

• 基于蚯蚓密度调控污泥堆肥重金属有效性研究

  王兴明;陈赟;范廷玉;储昭霞;董众兵;董鹏;

  目的 为探讨不同蚯蚓投放密度对污泥中重金属有效性的影响，为污泥蚯蚓堆肥提供新思路。方法 以不同密度赤子爱胜蚓(0,10,20,40条)和0g, 25g, 50g稻壳为添加剂对2kg污泥进行堆肥，探究不同蚯蚓投放密度下生活污泥重金属有效性变化。结果 在一定稻壳添加量下，随蚯蚓密度增加，污泥pH(酸碱度)、OM(有机质)、TN(总氮)、TP(总磷)降低，EC(电导率)增加，随稻壳添加量逐渐增加，与蚯蚓协同作用下污泥pH、OM、TN、TP继续降低；在一定稻壳添加量下，随蚯蚓投放密度增加，污泥Cu、Zn、Pb、Cd总量降低，其中，50g稻壳协同40条蚯蚓堆肥时，Cu、Cd总量降低幅度达到最大，分别为34.04%、35.85%;在一定稻壳添加量下，随蚯蚓投放密度增加，污泥有效态Cu、Zn有升高趋势，有效态Cd有所降低，有效态Pb显著降低(P<0.05),其中，50g稻壳协同40条蚯蚓堆肥时，对污泥中Pb有效性钝化效果最显著，降低达到42.43%;通过相关性和回归分析可知，蚯蚓投放密度增加，通过改变EC影响Cu有效性、改变TN和TP影响Pb、Zn和Cd有效性。结论 50g稻壳协同40条蚯蚓共同处理污泥时，对污泥中重金属活性降低效果最佳。

  2024年01期 v.44;No.190 61-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1001K]
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• 巢湖高骊山组页岩有机质富集与沉积环境特征

  曾建;张成成;孙雪瑞;代子豪;刘通;陈健;

  目的 安徽巢湖地区石炭系高骊山组发育多段杂色页岩层，组内沉积环境变化大，有利于探讨页岩有机质富集与沉积环境特征的关系。方法 以巢湖石炭系高骊山组页岩为研究对象，系统开展了有机地球化学和元素地球化学特征分析。结果 高骊山组页岩的TOC含量整体较低，变化范围为0.03%～0.89%,生烃潜力低，T_(max)介于519～543℃,指示页岩经历了较高的热演化阶段。页岩中Fe_2O_3含量范围为2.19%～17.90%,氧化还原敏感元素含量亦波动明显，表明沉积水体氧化/缺氧环境交替频繁。古生产力、水动力、古盐度和氧化还原条件等元素地球化学指标揭示高骊山期水体环境演化趋势为早期静水、氧化性的淡水环境转成晚期动荡、次氧化-还原状态的微咸水环境。结论 高骊山组页岩整体上沉积于低古生产力、水体较动荡、主体为氧化的环境，含有较低的TOC含量，而下部I段页岩相对较高的TOC含量，反映该时期古生产力和安静的水体环境相对利于有机质的富集。

  2024年01期 v.44;No.190 70-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 491K]
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控制·计算数学·人工智能

• 基于DNA链置换反应网络求解0-1背包问题

  杨静;郑雅雯;张彤彤;蒋天怿;

  目的 基于DNA链置换的化学反应网络可以作为一种有效的编程语言来解决各种数学问题，而0-1背包问题是一个经典的NP问题。为了求解0-1背包问题。方法 提出利用DNA链置换反应网络，并利用Visual DSD设计仿真实验。结果 通过加权、求和和阈值3个反应模块进行求解，最后由输出的单链DNA来表达结果。由于浓度的检测存在一定误差，使用带有荧光分子的单链DNA输出表达操作结果。最后，使用DSD仿真软件得到变量转换模块相对应的链置换反应网络图、变量仿真图以及阈值比较图。模型表明，该算法能够有效降低0-1背包问题的复杂度，并且具有较高的求解精度和稳定性。结论 所提出的模型进一步丰富了DNA计算，并拓宽了DNA链位移的计算宽度。

  2024年01期 v.44;No.190 78-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 780K]
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• 等式约束的一类新的光滑精确罚函数

  房明磊;盛雨婷;丁德凤;

  目的 为了有效地处理含等式、不等式的约束优化问题，追求具有更优性质、更简单形式的罚函数以及高效快速的算法。方法 提出了一类新的罚函数，用于解决等式约束优化问题。结果 通过证明，得到了新罚函数的性质：光滑性和精确性。同时，可以通过适当选择罚参数的值来实现最优解的求解。特别在Mangasarian-Fromovitz(M-F)约束条件下，可以证明当罚参数取得足够大时，无约束优化问题的局部极小点也是原等式约束优化问题的局部极小点。结合提出的罚函数形式，给出了相应的罚函数算法。通过数值实验的结果，可以验证罚函数算法在求解等式约束优化问题上是可行的。结论 新提出的罚函数形式具备了更优的性质，可以有效地将等式约束优化问题转化为无约束优化问题，并利用罚函数算法来求解，为约束优化问题提供了一种新的参考方法。

  2024年01期 v.44;No.190 89-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 191K]
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医学·职业健康

• 脊髓损伤大鼠大脑谷氨酰胺合成酶急性期变化

  钱俊超;周臣;

  目的 检测SD大鼠脊髓损伤后急性期不同脑区内谷氨酰胺合成酶(GS)的活性和蛋白表达变化，并探讨可能的机制。方法 取雄性6～8周龄SD大鼠32只，随机分为对照组(n=8)和实验组(n=24)。对大鼠施行右侧脊髓半横断术建立脊髓损伤模型。随后分别在脊髓损伤前和损伤后1、3、7d处死两组大鼠，取大脑并显微分割后做组织匀浆。使用GS活性检测试剂盒和蛋白印迹测定相关脑区的GS活性和表达以及胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达水平。结果 脊髓一侧损伤后，两侧丘脑的GS活性在1d后明显降低，随后持续增高至损伤后7d。GS蛋白表达变化与活性变化趋势类似，但在损伤后1d无显著改变；对侧下丘脑的GS活性和蛋白表达在损伤后1d略有下降，随后逐渐上升并在损伤后7d较1d显著升高。相较于未损伤对照组，脊髓损伤后GFAP表达仅在对侧下丘脑有显著变化。在小脑、初级运动皮层和同侧下丘脑均未检测到明显的GS和GFAP改变。结论 脊髓损伤会导致大脑谷氨酰胺合成酶的活性和表达的区域特异性改变，这可能与星形胶质细胞有关。

  2024年01期 v.44;No.190 96-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 657K]
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• 心肌桥合并冠心病患者的心电参数及预后研究

  李红旗;宁宇星;汪子燕;赵玥然;

  目的 分析合并心肌桥对冠状动脉粥样硬化患者心电图参数及预后的影响，并确定可能指示患者心律失常增加风险的潜在标志物。方法 回顾性收集于2016年1月至2021年12月期间于中国科学技术大学附属第一医院住院的经冠脉造影确诊为冠心病的患者，按入排标准进行筛选后，分为CAS+心肌桥组和CAS组，随访患者预后情况，采用二元Logistic回归分析法进行分析确定危险因素。结果 与非心肌桥患者对照组相比，心肌桥组患者心电图标志物跨壁复极离散度(TDR)、Tpeak-Tend间期(T-pe)均降低，ST-T改变例数也较少。结论 合并心肌桥的患者更不易发生心律失常，且对冠心病患者的预后并未造成负面影响。该研究提供了合并心肌桥的冠心病患者心电图指标变化的证据，提示心肌桥可能与心脏心律失常的风险降低存在联系，预防不良心脏事件的发生。

  2024年01期 v.44;No.190 103-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 149K]
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• 欢迎订阅《安徽理工大学学报(自然科学版)》,欢迎投稿

  <正>《安徽理工大学学报(自然科学版)》1981年创刊，双月刊，每期定价5.00元，全年定价30.00元。《安徽理工大学学报(自然科学版)》为安徽理工大学主办的综合性学术刊物，主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、

  2024年01期 v.44;No.190 20页 [查看摘要][在线阅读][下载 48K]
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• 关于本刊启用“腾云”期刊协同采编系统(知网版)的通知

  <正>为加快稿件处理速度，缩短稿件出版周期，方便广大作者投稿及查询稿件处理情况，本刊已开通"腾云"期刊协同采编系统(知网版)(https: //hlgb.cbpt.cnki.net/)。请作者通过在线处理系统进行投稿、查询。系统设有作者投稿系统、专家审稿系统、编辑办公系统三部分，实现在线投稿、审稿、编辑一条龙处理。作者首次投稿请先注册，并记住用户名和密码。注册登录后就可以向本刊投稿并查询稿件处理状态。请不要重复注册，

  2024年01期 v.44;No.190 108页 [查看摘要][在线阅读][下载 85K]
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• 《安徽理工大学学报(自然科学版)》投稿须知

  <正>《安徽理工大学学报(自然科学版)》为安徽省教育厅主管、安徽理工大学主办的综合性自然科学学术刊物,双月刊,国内外公开发行,主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、智能工程、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果。欢迎各界人士垂询、赐稿。为保证刊物质量,根据国家有关标准和办刊要求,特制定本规定。

  2024年01期 v.44;No.190 109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1044K]
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