摘要：为了解决《爆破工程》实践教学中存在的爆炸安全隐患、火工品管控、储运条件严苛、教学场地狭小等问题,从教学方案设计、教学资源收集、虚拟仿真实现、教学应用与考查四个方面,构建了包含隧道掘进爆破与台阶爆破的虚拟仿真实验平台,探索出一套适用于华北科技学院城市地下空间工程专业的《爆破工程》实践教学模式。实际应用表明,虚拟仿真教学在激发学习兴趣、培养自主应用、增强实践能力等方面成效显著,极大提升了学生对知识的实际应用能力。

摘要：为解决对流换热采暖上热下冷的温度分层现象和传统辐射采暖能源利用率低的问题,基于燃气催化燃烧技术设计研发了适用于高大空间工业建筑的新型红外辐射供暖设备。首先介绍了催化红外辐射供暖设备原理,随后提出了该设备的性能评价指标并对其性能进行试验研究。试验结果表明:该设备表面辐射温度范围为400~450℃,最大温度不均匀度为3.15%;其红外辐射波长范围为2~25μm,红外发射光谱与人体中脂肪和蛋白质的吸收光谱相匹配,供热效率高。团队自主研发的Pt/Al_(2)O_(3)催化剂可显著降低天然气的起燃温度至120℃,同时实现了超过98%的燃料转化率,证明了催化剂的高活化性能。在稳定性方面,连续燃烧8 040 h未发现明显烧结和失活。最后将该设备应用于夏热冬冷地区高大空间工业建筑进行冬季供暖性能实测,结果表明:该设备可保证室内16~20℃的热环境,坐姿头脚最大垂直温差为2.56℃,处于辐射范围内的人体部位可以得到有效加热。设备开启10 min后,受试者热感觉投票由“稍冷”趋向“稍暖”,热舒适投票由“稍不舒适”趋向“完全舒适”,该设备可较快改善人员主观感受。该设备采暖季系统造价费用为148.51元/m^(2),运行费用为38.93元/m^(2)。

摘要：近年来,自治式潜水器(AUV)的快速发展,极大地扩展了水下传感器网络(UWSN)的应用。针对在移动场景下那些邻居节点少或与邻居节点的距离远的异常节点在传输数据时容易失败的问题,在改进局部离群因子(LOF)检测算法的基础上提出一种基于异常检测和AUV辅助的可靠节能路由(RERA)协议。RERA协议提出了适用于UWSN的异常节点筛选机制,筛选出的异常节点只转发时延敏感数据,对于时延不敏感的数据使用AUV辅助传输。此外,优化了遗传算法,设计了高效的AUV路径规划算法。同时,为了避免无序的数据传输导致的冲突,引入一种AUV辅助传输调度规则。仿真实验验证了优化遗传算法的性能和AUV的辅助性能,并与现有的协议进行了比较。结果表明,RERA协议在AUV覆盖率、AUV航行时间、数据交付率、能耗等方面均表现出较优的性能。

摘要：城市地下天然气管道在日常运行中存在泄漏爆炸风险,爆炸伤害波及范围作为评价爆炸影响效应、确定安全距离的关键指标,是城市天然气管道设计的重要参考依据。为准确推算泄漏燃气扩散至地下窨井空间后燃气爆炸所产生的破坏范围,通过TNT当量法建立数学模型,根据天然气泄漏到燃气检查井、水网窨井等密闭空间的天然气体积值,研究了燃气爆炸后的破坏范围。研究表明:以某城市生命线项目地下天然气管道节点数据为背景,对爆炸预测分析模型进行测试和验证,得出了天然气管道窨井、水网窨井爆炸的死亡半径、重伤半径、轻伤半径以及财产损失半径,研究结果为地下窨井空间天然气管道泄漏爆炸事故应急预案制定和应急处置方案实施提供重要的参考依据。

摘要：彬长矿区受高构造应力环境和上覆坚硬岩层影响,冲击风险显著,深孔预裂爆破是降低该区域冲击地压风险的有效手段。在高构造应力区开展深孔预裂爆破,其裂纹扩展形式尚不完全清楚。因此,采用LS-DYNA数值软件模拟分析了高构造应力环境、倾向与走向爆破孔倾角对爆破裂纹扩展的影响,基于模拟结果优化了现场爆破设计。结果表明:在最大水平主应力为主导的高构造应力条件下,裂纹扩展优势面总是沿着垂直于最小水平主应力方向的平面。水平应力差对爆破裂纹的扩展起到主导作用。增大水平应力差,爆破裂纹扩展的程度越高,且越利于爆破裂纹沿着炮孔所在平面扩展。不同的倾向爆破倾角下爆破裂纹扩展的差异性显著,而不同走向爆破倾角下裂纹扩展基本无变化。倾向爆破孔倾角大于75°时,爆破裂纹扩展程度高且裂纹扩展优势面沿着炮孔倾角所在平面。优化了现场爆破设计,现场试验后工作面大能量微震发生的次数与层位显著降低,波速异常系数峰值明显降低,爆破优化有效。

摘要：脉动水力压裂技术在瓦斯抽采、页岩气开发及地热开发等储层改造领域中展现出起裂压力低、缝网复杂等优势。目前,通过控制流量实现脉动水力载荷输出是工程中的常用方法,但其裂缝扩展机制还不够明确。为此,以砂岩试件为对象,开展了真三轴流量控制式脉动水力压裂试验,分析了泵注频率和泵注速率对泵注压力、声发射能量、裂缝断裂类型及宏观破裂形态特征的影响。结果表明:流量控制式脉动水力压裂的起裂压力、跌落压力及起裂瞬态能量随泵注频率及泵注速率的增加而增大,裂缝扩展面积随泵注频率的增大而减小,随泵注速率的增大而先增大再减小。相较于常规水力压裂,其声发射能量更密集,起裂压力更低,起裂压力最大降低了21.9%,剪切裂纹占比增加5.6%~17.8%,裂缝扩展面积最大增加2.3倍。其脉动水力载荷变化复杂,起裂阶段表现为固定频率、升压力均值和幅值的坡形载荷,裂缝扩展时为固定压力上限、频率和幅值的水平循环形载荷;压力上限、下限和均值与泵注频率及泵注速率呈正相关,压力幅值与泵注频率呈负相关,随泵注频率的增大而先增大再减小。输出的脉动水力载荷类型不同,压裂产生的裂缝扩展特征差异明显。为了提高压裂效果,压裂参数设计要保证输出的脉动水力载荷具有足够的强度和幅值。

摘要：受到顶板存在低层位弱含水层的影响,部分煤矿出现巷道顶板锚索孔长期淋水的现象,导致顶板泥质围岩软化、锚索支护结构失效,易诱发巷道顶板离层冒落等安全事故。文章以开拓矿11煤回风大巷淋水区为研究对象,通过围岩力学性能测试及钻孔窥视可知,顶板泥质岩围岩强度低、裂隙发育,容易遇水泥化。结合现场工程条件和锚注支护机理,提出了外注式锚注支护技术,并设计了淋水区巷道外注式锚注补强支护方案,通过数值分析、现场工业性试验和现场监测优化了补强支护参数和施工工艺,围岩离层变形量降低48%以上,顶板淋水量减少80%以上,确保了开拓煤矿煤巷淋水区顶板围岩稳定安全。

摘要：以恒源煤矿Ⅱ637工作面为工程背景,提出了“切顶留巷+恒阻大变形锚索加固+巷道临时支护”为主体的设计方案,该方案根据恒阻大变形锚索加固技术,控制顶板下沉,充分发挥了巷道围岩的自身支撑能力,有效降低巷道围岩变形,保证留巷稳定性,并从技术原理,实施方案和工程监测多方面考虑提高安全性。

摘要：依托三座高速铁路大跨斜拉桥的拉索节段实验,研究斜拉索的温度场.根据实测数据,采用梯度提升决策树(GBDT)构建基于环境变量的拉索截面均匀温度预测模型;根据1970—2020年间的气象资料,结合拉索温度预测模型得到拉索均匀温度的长期历史数据,并探究拉索温度在一日、一年内的变化规律及极端情况下的模式,为斜拉桥的温度效应分析奠定了基础.结果表明:GBDT模型的预测误差较线性模型下降了60%以上;在50 a重现期下,泉州、裕溪河和赣州拉索截面均匀温度的最高温度分别为38.08,42.30和40.30℃,最小值分别为4.70,-8.02和-1.25℃.