矿业工程与环境工程

• 煤层气井水平段气泡流时液相滞留效应及轨迹优化

  倪小明;赵彦伟;李俊峰;闫晋;郭盛强;

  针对煤层气水平井段气泡流阶段井筒内流场分布特征不清、液体滞留效应影响不明的问题，应用COMSOL Multiphysics软件模拟气泡流态在4种水平段轨迹形态下的流场分布，分析不同水平井段轨迹形态、倾角等条件下气泡对液体流动的影响，并优化煤层气井水平段井眼轨迹。研究结果表明：随着倾俯角的增加，弓型井中气泡对液体的滞留效应最大，勺型井、上倾型井次之，下倾型井影响最小。当煤层上倾角度为8°～25°时，优先采用3°～7°的上倾型井眼轨迹；煤层上倾角度为0°～8°时，优先采用1°～4°的上倾型井眼轨迹；煤层下倾角度为0°～8°时，优先采用1°～4°的下倾型井眼轨迹。研究结论为煤层气水平井段轨迹优化设计提供理论指导。

  2025年05期 v.44;No.279 513-519页 [查看摘要][在线阅读][下载 2063K]
  

• 综掘工作面粉尘运移特性分析及防治技术优化

  刘子文;

  为解决综掘工作面粉尘污染问题，采用理论分析、数值模拟及现场监测方法，探究粉尘受力特征、扩散机制及其与风流场的耦合作用规律，并通过风量比参数优化实验寻求高效控尘方案。研究结果表明：将正压供风风筒径向与轴向分风比例优化为8∶2时控尘效果最佳，迎头粉尘平均质量浓度由377.2 mg/m~3降至30.2 mg/m~3，巷道整体粉尘浓度大幅降低，除尘风机净化效率提升至74.6%。现场应用表明，该方案能有效抑制粉尘扩散，掘进机司机处粉尘浓度降幅超91%。研究结论为高效粉尘防治提供参考。

  2025年05期 v.44;No.279 520-527页 [查看摘要][在线阅读][下载 2211K]
  

• 覆岩离层注浆弱化顶板型防冲机理研究

  年宾;张宇;张明;王卫;魏凯祥;朱海虎;袁飞;李达明;

  为探究覆岩离层注浆对防冲的影响，采用理论结合实践方法，分析覆岩离层注浆条件下工作面岩层运动及覆岩空间结构分布特征，阐释覆岩离层注浆对冲击地压的控制效果。研究结果表明：覆岩离层注浆充填能增加局部离层空间围岩相互作用，形成“下压+上托”效果，一方面改变局部关键层运移及其能量积聚，另一方面控制整体覆岩空间结构分布及其载荷传递，二者共同构成覆岩离层注浆弱化顶板型防冲的主要原理及形式。通过对比未采用和采用覆岩离层注浆充填工作面回采实践，分析回采过程中相同阶段的应力、微震、钻屑量冲击地压监测指标发现，采用离层注浆工作面的微震事件破裂高度与能级、应力范围及峰值以及钻屑量均有显著下降趋势，防冲效果良好。研究结论为充填开采防冲研究与实践提供参考。

  2025年05期 v.44;No.279 528-537页 [查看摘要][在线阅读][下载 2951K]
  

• 城镇“多合一”建筑火灾灾变机理研究

  赵卫强;袁泉;句海洋;

  为解决城镇“多合一”建筑火灾中烟气致灾机理不清、人员疏散困难的问题，采用火灾动力学模拟（FDS）方法，构建典型案例数值模型，进行全过程火灾模拟研究。研究结果表明：热释放速率（HRR）曲线呈上升、稳定、迅速下降、缓慢下降的阶段特性；HRR变化与一氧化碳体积分数、温度、可见度显著相关，与有效剂量分数（FED）极弱相关。夹芯彩钢板墙烧穿是灾变关键节点，烟气毒性与消光性是主要致灾因素。控制HRR增速及烟气流动可争取约120 s的疏散时间。提出的“断链减灾”技术防御路径为制定此类建筑火灾防控措施提供理论依据。

  2025年05期 v.44;No.279 538-545页 [查看摘要][在线阅读][下载 5111K]
  

• 沙地樟子松人工林土壤钾素含量研究

  雷泽勇;刘畅;王国晨;赵国军;韩艳刚;王赛男;周凤艳;

  针对植被恢复对沙地土壤钾含量和有效性的影响问题，采用野外取样和室内测定相结合的方法，对章古台地区樟子松人工林地不同土层的土壤全钾、速效钾分布特征及其与林分、土壤因子的关系展开研究。研究结果表明：樟子松人工林的土壤全钾含量随林龄增长呈不显著上升趋势，而低密度林分的土壤全钾含量则显著下降；不同林龄、密度林分间的土壤速效钾含量无显著差异，且在0～10 cm表层呈现显著富集特性。除冠幅对速效钾变化具有显著影响外，其他林分因子影响均不显著。在0～20 cm、20～40 cm、80～100 cm土层，速效钾分别受土壤含水率（SWC）、速效磷、全氮的正向影响。研究结果为沙地樟子松人工林土壤肥力管理提供科学依据。

  2025年05期 v.44;No.279 546-553页 [查看摘要][在线阅读][下载 1258K]
  

力学与土木工程

• 不同粗糙度岩石界面断层滑移失稳力学特征分析

  龚政;宋凯;司绪;梁钦锋;赵扬锋;

  为探究岩石界面粗糙度对断层滑移力学特征的影响，研究不同粗糙度岩石组合结构在不同加载速度和竖向载荷下双面剪切实验的力学特征。研究结果表明：岩石界面粗糙度的增加，提高了凹凸体强度和排列层次，竖向载荷的增加，提高了凹凸体闭合程度，进而影响岩层滑移的类型和进程；岩石界面粗糙度的增加使界面黏聚力增加和启滑剪应力提高，平均每单位节理粗糙系数（joint roughness coefficient,JRC）的提高可提升9.35%的界面黏聚力，在特定JRC范围内，断层界面凹凸体微观力链结构在滑移初期易发生断裂，引发微冲击前兆事件；水平加载速度的增加降低了岩层启滑时断层面剪应力，但降低幅度随着岩石界面粗糙度的增加而减小，不同JRC下降低幅度的最大差值达到4.26%。

  2025年05期 v.44;No.279 554-560页 [查看摘要][在线阅读][下载 4317K]
  

• 生蚝壳粉改良软黏土性能试验研究

  张德恒;徐奋强;陈宇洋;任婧;陈礼谦;蔡金皊;周缘;陈子曈;

  为解决石灰改良软黏土高能耗问题，采用生蚝壳粉替代石灰，掺量分别为0、3%、6%、9%、12%、15%、18%和21%，通过XRD衍射试验、液塑限试验、击实试验和抗剪强度试验，研究生蚝壳粉对软黏土基本物理力学特性的影响及改良机理。研究结果表明：生蚝壳粉会降低软黏土中的高岭土含量，增大土体干密度；随着生蚝壳粉掺量的增加，土体的黏聚力及抗剪强度先增后减，内摩擦角先逐渐增大后趋于稳定；竖向压力为75 kPa，生蚝壳粉掺量为12%时，与纯软黏土相比，土体的抗剪强度提高了185.3%；建议生蚝壳粉改良软黏土的最佳掺量为12%。研究结论为生蚝壳粉改良软黏土方面的应用提供参考。

  2025年05期 v.44;No.279 561-567页 [查看摘要][在线阅读][下载 1739K]
  

• 生石灰激发地质聚合物固化土剪切特性试验研究

  胡建林;杨文龙;周永祥;冷发光;杜修力;

  为提高土体抗剪强度，以生石灰作为碱激发剂制备地质聚合物并用来固化土体，通过直剪试验研究生石灰掺量、高炉矿渣与粉煤灰质量比、固化剂掺量、养护龄期对地质聚合物固化土抗剪强度的影响规律，并通过扫描电子显微镜（SEM）和能量色散谱仪（EDS）研究土体的微观结构。研究结果表明：生石灰掺量对地质聚合物固化土的抗剪强度存在显著的阈值效应，生石灰掺量为10%时，土体抗剪强度达到峰值；随着高炉矿渣与粉煤灰质量比的增大，土体抗剪强度逐渐增大；随着固化剂掺量的增加和养护龄期的延长，土体黏聚力和抗剪强度逐渐增大，内摩擦角呈先增大后趋于稳定的变化趋势；掺加适量的生石灰可促进缩聚反应，生成大量的C-A-S-H凝胶，从而改善土体结构，提高土体强度。研究结论为生石灰激发地质聚合物固化土的应用提供参考。

  2025年05期 v.44;No.279 568-577页 [查看摘要][在线阅读][下载 2285K]
  

• 基岩正断层错动浅埋隧道铰接式衬砌损伤响应与减灾效果

  张宇;王洛媛;安韶;陶连金;赵旭;

  针对土质浅埋隧道下伏基岩断层错动威胁结构运营安全的问题，基于已有试验，建立基岩正断层错动下浅埋隧道的数值模型，结合混凝土损伤塑性模型（CDP）研究铰接式节段隧道结构的损伤响应规律、耗能机理和减灾效果，探讨铰接设计柔性接头的纵向位置、连接方式、连接长度、弹性模量以及节段衬砌长度对减灾效果的影响。研究结果表明：铰接设计的柔性接头可通过变形耗能显著降低断层错动对衬砌的损伤；断层错动位置与柔性接头重合时减灾效果最佳，与节段衬砌中点重合时减灾效果较弱；增大接头长度、减小弹性模量或减小节段衬砌长度可进一步提升减灾效果。研究结论为浅埋隧道铰接抗断设计提供理论依据。

  2025年05期 v.44;No.279 578-589页 [查看摘要][在线阅读][下载 5963K]
  

• 基于改进YOLOv8的混凝土裂缝检测算法

  赵文华;刘澳鹏;杜常博;孙琦;孔佳慧;

  为实现混凝土裂缝准确高效检测，提出一种基于YOLOv8s的混凝土裂缝检测模型YOLO-CCD。引入多尺度卷积模块PSConv(poly-scale convolution)，增强跨尺度特征的学习能力，提高对微小裂缝和复杂背景下裂缝的检测效果。采用高效通道注意力机制（efficient channel attention,ECA），增强特征通道之间的依赖关系，优化特征表示。引入SIoU损失函数，通过综合考虑几何特征优化边界框回归过程，提高模型的检测精度。与YOLOv8s模型相比，改进后模型的平均精度mAP_(50)、mAP_(50-95)分别提升了7.9%和2.4%。与其他检测方法相比，本文提出的模型在检测精度和计算效率方面均有显著优势。研究结论为混凝土裂缝检测提供了新的可行方法。

  2025年05期 v.44;No.279 590-596页 [查看摘要][在线阅读][下载 1479K]
  

人工智能与电力系统

• 基于零碳路径约束的源网荷储系统低碳优化调度研究

  张良华;张长浩;朱晔;王迎春;

  为应对多能耦合系统的调度挑战并实现低碳目标，提出一种基于零碳路径约束的源网荷储系统低碳优化调度方法。引入零碳路径约束与绿电指数，通过动态调控碳排放上限和绿色电力比例，引导系统向零碳目标演进。构建兼顾经济性与绿色电力占比的调度优化模型，提升系统运行的低碳性与协调性。设计改进的鲸鱼优化算法，采用加权最优个体选择策略与非线性收敛因子，增强算法的全局搜索与局部优化能力。仿真结果表明，所提方法在提升调度效能、降低波动性以及实现低碳与经济目标方面效果显著。研究结论可为类似场景下的多能耦合系统优化调度提供参考。

  2025年05期 v.44;No.279 597-605页 [查看摘要][在线阅读][下载 2194K]
  

• 基于t-SNE和ECOC-ISSA-SVM的变压器故障诊断

  刘蒙;赵晨晓;朱乔波;李梁;姚旭;李鑫;赵明;

  为解决电力变压器故障诊断中支持向量机（support vector machine, SVM）超参数优化和多分类性能不足的问题，采用t-分布的随机邻居嵌入（t-distributed stochastic neighbor embedding , t-SNE）对26维溶解气体分析（DGA）数据进行非线性降维，引入纠错输出码（error correction output codes, ECOC），将改进麻雀搜索算法（improved sparrow search algorithm, ISSA）与切比雪夫混沌映射、柯西-高斯变分策略相结合，优化SVM超参数，处理多分类问题。研究结果表明：ECOC-ISSA-SVM(t-SNE)模型的诊断精度、召回率、特异性和F1值分别为95.6%、97.8%、99.6%和97.8%，各项指标较传统模型提升效果显著，诊断时间缩短至11 ms，诊断效率显著提高。研究结论为电力设备智能运维提供技术支持。

  2025年05期 v.44;No.279 606-613页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K]
  

电气工程与材料工程

• 横向磁场对弓网系统滑动电接触表面摩擦磨损特性的影响

  郭凤仪;郭宏运;王敏;赵奇;王智勇;

  针对弓网系统滑板材料受摩擦磨损作用导致使用寿命缩短和电接触性能下降的问题，通过滑动电接触实验研究外加横向磁场对滑板摩擦磨损特性的影响规律，并建立基于鹈鹕优化算法改进的BP神经网络预测模型。研究结果表明：摩擦系数随磁场强度增大先升高后降低。滑动速度增大时，滑板磨损率随磁场强度增大先增加后减小。回路电流或接触压力增大时，磨损率随磁场强度增大而减小。合适的磁场强度可减少滑板碳层的剥落，降低表面粗糙度值，起到减磨效果。研究结论为弓网系统滑板材料的性能优化和寿命预测提供有效方法。

  2025年05期 v.44;No.279 614-620页 [查看摘要][在线阅读][下载 1712K]
  

• 7055铝合金中纳米析出相数密度的测定与修正方法

  罗庆洪;娄艳芝;汤斌兵;贾荣光;李致良;

  为测定航空用高强度7055铝合金中纳米析出相的数密度，采用透射电子显微镜中心暗场成像方法观察纳米析出相，并进行统计分析，通过双束会聚束电子衍射（CBED）花样分析获取试样局部厚度，考虑到测试区边缘第二相颗粒被切割导致数密度测量值偏高的情况，运用体视学方法，对纳米颗粒数密度进行修正。研究结果表明：7055铝合金中测试区数密度修正系数为0.928，修正后3 nm以上析出相的数密度为8.9×10~(11) mm~(-3)。研究结论为探讨7055铝合金中的析出强化效果、改进热处理工艺和优化材料性能提供数据支撑。

  2025年05期 v.44;No.279 621-626页 [查看摘要][在线阅读][下载 1302K]
  

计算机科学与技术

• 面向室内三维模型重建的神经辐射场网络

  薛晨霞;孙英锴;陈占国;王国亮;李金峄;许文洁;于保才;

  针对室内三维重建弱纹理区域鲁棒性不足、重建效果不佳的问题，基于神经辐射场原理，提出一种新型的室内三维重建方法M-HashRecon。该算法采用点云选取模块提取关键点云信息，并引入多分辨率哈希编码实现点云的多尺度特征索引；设计残差模块优化模型性能，提升深层网络的训练效率。在ScanNet数据集的4个典型场景中开展实验，对实验结果和模型的收敛性进行分析。研究结果表明：该算法的F-score综合指标显著优于对比算法，对多个场景重建精度较高，稳定性较好。研究结论可为后续高精度室内三维重建系统的设计提供参考。

  2025年05期 v.44;No.279 627-633页 [查看摘要][在线阅读][下载 1445K]
  

• 不确定性多态系统三支决策重要度分析与应用

  佟晓妍;

  针对现有多态系统重要度分析法存在模型依赖性强、主观性强及数据不确定性等问题，提出一种适用于不确定性条件下的分析方法。该方法采用三支决策粗糙集理论量化组件不确定性，结合动态空间马尔科夫模型计算状态概率分布区间，构建改进的Griffith重要度模型。为识别系统薄弱环节，引入新距离测度区间排序法对重要度结果进行排序。研究结果表明，该方法可在不确定条件下有效反映组件对系统的重要性，提升分析的科学性与合理性。算例验证进一步证实了该方法的实用性和可行性。研究结论可为复杂系统的可靠性评估、资源配置及维护决策提供参考。

  2025年05期 v.44;No.279 634-640页 [查看摘要][在线阅读][下载 1562K]
  
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