考虑裂隙贯穿度的岩石裂纹演化及声发射特性 被引量：1

1

作者 张嘉凡 车虎斌 +2 位作者 张慧梅 袁超 刘小宇 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第3期845-853,890,共10页

不同裂隙贯穿度在岩体中广泛存在,但目前对贯穿度的研究较为罕见。为研究此类岩体的变形破坏行为,对裂隙贯穿度P=0%、25%、50%、75%、100%的红砂岩进行三轴压缩试验,并开展了PFC数值模拟研究。结果表明:裂隙贯通度越大,岩样强度越小,应... 不同裂隙贯穿度在岩体中广泛存在,但目前对贯穿度的研究较为罕见。为研究此类岩体的变形破坏行为,对裂隙贯穿度P=0%、25%、50%、75%、100%的红砂岩进行三轴压缩试验,并开展了PFC数值模拟研究。结果表明:裂隙贯通度越大,岩样强度越小,应力-应变曲线塑性变形段越明显;对于完整岩样,围压会改变岩样的破坏模式,由拉伸破坏向剪切破坏转化。对于裂隙岩样,贯穿度越大,岩样破坏时裂纹越复杂;同一裂隙岩样在不同围压下,破坏时裂纹有所区别,但总体破坏类型不变;PFC3D显示完整岩样破坏时,张拉裂纹首先出现在加载点处,而裂隙岩样首先出现在加载点及预制裂隙处;声发射振铃计数有平稳期、缓增期和激增期;岩样在应变软化阶段才会出现宏观破坏。本文成果可为工程中研究岩体破裂演化规律提供依据。 展开更多

关键词 裂隙贯穿度 三轴压缩 破坏模式 PFC 3D 声发射

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水性环氧树脂改性水泥浆液流变性及力学性能研究 被引量：1

2

作者 张嘉凡 余泽洋 +1 位作者 覃祥瑞 张慧梅 《功能材料》 北大核心 2025年第8期8212-8218,共7页

为改善传统水泥基注浆材料强度低、稳定性差、能耗高等缺点,制备了水性环氧树脂(WER)改性水泥基注浆浆液。通过室内试验,探讨了水灰比和WER掺量对水泥浆液流变性能和物理力学性能的影响规律,以确定WER最佳掺量。研究结果表明:WER对浆液... 为改善传统水泥基注浆材料强度低、稳定性差、能耗高等缺点,制备了水性环氧树脂(WER)改性水泥基注浆浆液。通过室内试验,探讨了水灰比和WER掺量对水泥浆液流变性能和物理力学性能的影响规律,以确定WER最佳掺量。研究结果表明:WER对浆液泌水率的降低作用在高水灰比和高掺量下更为显著。改性浆液流动度随WER掺量的增加先增大后减小,最高可达352 mm。其流变曲线符合修正的Bingham模型。浆液结石体单轴抗压强度呈先增大后减小的趋势,当水灰比为0.6、0.8和1.0,WER掺量为5%时,单轴抗压强度最大,分别为23.9 MPa、18.9 MPa和15.1 MPa,比对照组增长了79.6%、104.6%和148.1%。WER有利于提升水泥基材料的刚度和韧性。WER掺量在5%以内,该注浆材料表现出优异的流变性能和物理力学性能,具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 注浆材料 水性环氧树脂 流变性能 力学性能

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骨科手术机器人辅助下微创内固定手术治疗骨盆骨折的病例对照研究

3

作者 龙安华 张家凡 +4 位作者 杨琦 汪雄飞 张亚奎 王雪飞 刘亮 《首都医科大学学报》 北大核心 2025年第5期791-798,共8页

目的通过对比分析手术机器人辅助与传统徒手微创手术治疗骨盆骨折的临床指标,探讨其技术优势及适用场景,以期为临床决策提供依据。方法回顾性分析2022年1月至2024年12月采用微创内固定治疗的59例骨盆骨折患者的临床资料。根据手术方法... 目的通过对比分析手术机器人辅助与传统徒手微创手术治疗骨盆骨折的临床指标,探讨其技术优势及适用场景,以期为临床决策提供依据。方法回顾性分析2022年1月至2024年12月采用微创内固定治疗的59例骨盆骨折患者的临床资料。根据手术方法分为传统组(26例)及机器人导航组(33例)。手术前后均进行骨盆电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)并拍摄前后位、出口位、入口位X线片,根据X线及CT影像测量骨盆复位后的最大残余位移及螺钉的精度。记录术中透视次数、辐射剂量、手术时间、出血量、置入螺钉的数量、复位后的最大残余位移及螺钉精度。结果两组患者年龄、性别、致伤原因及骨折分型差异无统计学意义,具可比性。两组患者术中出血量及骨折复位质量差异无统计学意义。传统组手术时间为52.5(30.8,62.3)min,机器人组为60(50,82.5)min;传统组术中透视次数及辐射剂量分别为(19.1±5.4)次、33.1(27.5,43.9)mGy,机器人组平均为(12.1±4.9)次、123.1(101.1,131.4)mGy。机器人组术后螺钉精度较传统组更优,更多采用前柱螺钉固定且术后下地时间更短。结论骨科机器人辅助骨盆骨折微创手术在提高置钉精度、减少医师辐射暴露方面显著优于传统徒手操作,是治疗不稳定骨盆骨折的一种可优先选择的手术方法。 展开更多

关键词 骨盆骨折 手术机器人 导航 骶髂螺钉 微创手术 辐射暴露

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水力劈裂作用下煤岩注浆加固力学特性研究

4

作者 张嘉凡 贡毅恒 +2 位作者 王赋宇 覃祥瑞 张慧梅 《煤矿安全》 北大核心 2025年第4期120-126,共7页

为解决煤矿开采过程中巷道围岩不稳定、扰动坍塌等问题,提出劈裂注浆加固方法。采用不同水灰比水泥基浆液和环氧树脂对劈裂煤样进行注浆加固,并对其进行单轴压缩试验;结合声发射以及VIC3D监测系统,探讨了不同注浆材料加固后煤样的抗压... 为解决煤矿开采过程中巷道围岩不稳定、扰动坍塌等问题,提出劈裂注浆加固方法。采用不同水灰比水泥基浆液和环氧树脂对劈裂煤样进行注浆加固,并对其进行单轴压缩试验;结合声发射以及VIC3D监测系统,探讨了不同注浆材料加固后煤样的抗压强度、宏观破坏特征。试验结果表明:注浆加固体抗压强度随水灰比的减小而增大,环氧树脂对固结体的强度提升显著但与水灰比0.6时加固效果基本相同;加固体破坏特征方面,应力集中最先发生于煤样节理处,随着加载时间的延长,裂隙经过萌生、扩展、贯通最终破坏,破坏位置均发生在非加固带,表明劈裂注浆加固可提高煤岩的整体性。 展开更多

关键词 断层带 注浆劈裂 注浆加固 环氧树脂 声发射 VIC3D

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冲击荷载作用下冻融风积砂混凝土分形特征及能量耗散规律

5

作者 张嘉凡 高志强 +2 位作者 张慧梅 郑世航 陈世官 《振动与冲击》 北大核心 2025年第22期140-151,160,共13页

为探究冻融环境下风积砂混凝土在遭受冲击荷载作用时的分形特征及能量耗散规律,对不同替代率的风积砂混凝土试样进行了冻融循环试验,采用霍普金森压杆设备对风积砂混凝土进行了动态加载试验,并通过扫描电镜对碎块微观形貌进行分析,探究... 为探究冻融环境下风积砂混凝土在遭受冲击荷载作用时的分形特征及能量耗散规律,对不同替代率的风积砂混凝土试样进行了冻融循环试验,采用霍普金森压杆设备对风积砂混凝土进行了动态加载试验,并通过扫描电镜对碎块微观形貌进行分析,探究了风积砂替代率、冻融循环次数和冲击气压对分形维数和吸收能的影响,揭示了宏观破坏与微观损伤的关联,建立了能量耗散密度与分形维数之间的关系。结果表明:在风积砂替代率相同的情况下,随着冲击气压的升高,分形维数和能量耗散密度呈现显著增长趋势,碎块表面裂纹扩展加剧,孔隙连通性明显增强;随着冻融循环次数的增加,分形维数逐渐增大,能量耗散密度则减小。当冻融循环条件和冲击气压一定时,随着风积砂替代率的增加,分形维数先减小再增大后减小,能量耗散密度则先增大后减小。当风积砂掺量为40%时,冻融环境下混凝土抗冲击性能最优;适量风积砂改善混凝土抗冲击及抗冻性能的机理在于其填充孔隙改变了颗粒级配及混凝土密实度,达到消耗冲击能量的作用。同时降低了混凝土的渗透性,阻止外界水分侵入,减轻冻胀压力对混凝土的破坏。 展开更多

关键词 冻融循环 风积砂混凝土 冲击气压 分形特征 能量耗散

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CT尺度下冻融岩石细观损伤特性分析 被引量：24

6

作者 张慧梅 王焕 +2 位作者 张嘉凡 程树范 周洪文 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第1期51-56,共6页

为研究冻融环境下岩石细观损伤演化规律,以红砂岩为研究对象,首先进行冻融循环试验,再对经历0次,5次,10次,20次和40次冻融循环的试样进行CT扫描.采用K均值聚类算法实现了扫描图像的二维孔隙识别;通过三维重构再现了红砂岩的冻融破坏模式... 为研究冻融环境下岩石细观损伤演化规律,以红砂岩为研究对象,首先进行冻融循环试验,再对经历0次,5次,10次,20次和40次冻融循环的试样进行CT扫描.采用K均值聚类算法实现了扫描图像的二维孔隙识别;通过三维重构再现了红砂岩的冻融破坏模式,确定了试样的有效承载区,在细观层面实现了对岩石冻融损伤的定量分析.结果表明:通过K均值聚类算法确定阈值,可以有效实现CT图像的二值化;三维重构后的模型可以再现红砂岩试样在冻融过程中的损伤模式以及内部孔隙的发育特征;随冻融循环次数的增加,基于有效承载区定义的损伤变量逐渐增大,并与孔隙的发育趋势一致,能有效地反映冻融循环作用下岩石的损伤演化规律,为冻融岩石细观损伤研究提供了一种切实可行的方法. 展开更多

关键词 冻融岩石 CT扫描 图像处理 三维重构 细观损伤

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倾斜裂隙动水注浆扩散规律及堵水关键域研究 被引量：15

7

作者 张嘉凡 孙晓东 +2 位作者 刘洋 覃祥瑞 张慧梅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期575-588,共14页

在煤矿开采过程中,受复杂水文地质条件的影响,工程建设经常会遭遇突涌水、塌方等地质灾害,严重制约了地下工程的安全建设和发展。注浆技术作为地下突涌水灾害治理的有效手段,在煤矿水害防治领域得到了广泛应用。为研究动水条件下倾斜裂... 在煤矿开采过程中,受复杂水文地质条件的影响,工程建设经常会遭遇突涌水、塌方等地质灾害,严重制约了地下工程的安全建设和发展。注浆技术作为地下突涌水灾害治理的有效手段,在煤矿水害防治领域得到了广泛应用。为研究动水条件下倾斜裂隙注浆扩散规律及封堵机理,通过自主研发的动水注浆试验系统,进行了倾斜裂隙动水注浆试验;采用有限元法求解Navier-Stokes方程和浆水相界面控制方程,获得了注浆过程中不同时刻的浆液扩散形态和扩散面积,分析了倾斜裂隙空间内的流速场和压力场分布规律,并与试验结果进行了对比验证;基于模型试验与数值模拟结果,揭示了堵水关键域浆液运移规律,建立了倾斜裂隙动水注浆堵水关键域扩散模型。结果表明:当注浆压力恒定不变时,随着裂隙倾角和动水流量的增大,浆液沿顺水方向扩散距离均随之迅速增大至出流边界,沿逆水方向和垂直于动水流向的扩散距离明显减小,导致浆液扩散面积不断减小,使得浆液扩散形态由圆形变为椭圆形,最终到达出流边界时呈U形;在注浆扩散过程中,随着裂隙倾角的增加,浆液不断驱替过水断面逐步形成了高流速过水通道,使得裂隙横断面流速分布呈现出岭陡谷宽的形状;同时,在倾斜裂隙不同高差位置压力曲线随时间同步变化,沿顺、逆水方向(测线1)压力分布从动水入口至出流边界呈递减趋势,且裂隙倾角越大,压力场衰减越快,沿垂直于水流方向(测线3)压力分布具有对称性,表现为在注浆孔处压力值最大,且注浆孔周围压力衰减速度最快,随着与注浆孔距离的增加,压力衰减速度逐渐减小并趋于平缓。根据浆液在裂隙中的分区-分层扩散方式,确定了堵水关键域位置与范围大小,且堵水关键域面积的试验测试结果与理论计算值之间的误差均小于8.5%,表明本文所建立扩散模型能够描述堵水关键域浆液的扩散过程。根据注浆孔与堵水关键域的相对位置,合理布置注浆孔可有效提高注浆堵水效果,据此对传统注浆工艺提出改善建议。 展开更多

关键词 倾斜裂隙 动水注浆 堵水关键域 扩散模型

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基于黏度时变性的裂隙动水注浆扩散规律分析 被引量：9

8

作者 张嘉凡 黄思聪 +3 位作者 刘洋 覃祥瑞 王赋宇 张慧梅 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第4期119-125,共7页

为探究动水环境下黏度时变性浆液扩散规律,以NF水泥基浆液为研究对象,开展浆液黏度时变性试验,确定了黏度时变函数;基于水平集方法,通过在数值模型中自定义黏度时变性函数,实现了考虑浆液黏度时变性的动水注浆数值模拟,得到了考虑和未... 为探究动水环境下黏度时变性浆液扩散规律,以NF水泥基浆液为研究对象,开展浆液黏度时变性试验,确定了黏度时变函数;基于水平集方法,通过在数值模型中自定义黏度时变性函数,实现了考虑浆液黏度时变性的动水注浆数值模拟,得到了考虑和未考虑黏度时变性的浆液扩散形态和扩散距离。结果表明:水灰比为0.6~1.0的NF水泥基浆液属于宾汉流体,其黏度随着时间的推移呈指数增长;浆液扩散过程中,流场中浆液黏度变化表现出稳定区和下降区2个阶段;其扩散形态由初始阶段圆形变化为椭圆形至最后稳定为U型;浆液扩散距离与时间呈正相关,并随水灰比的减小而减小;未考虑浆液黏度时变性所得扩散距离始终大于考虑浆液时变性所得扩散距离,且随着注浆时间的增加,浆液黏度时变特性对扩散距离的影响越显著。 展开更多

关键词 NF水泥基浆液 黏度时变性 动水注浆 数值模拟 水平集方法

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长期浸润状态下煤岩损伤机制研究 被引量：3

9

作者 张慧梅 夏浩峻 +4 位作者 张嘉凡 杨更社 袁超 申艳军 路亚妮 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1206-1214,共9页

富水状态下煤岩力学性能的持续劣化是导致煤矿水害的重要原因,为探究长期浸润作用下煤岩的渐进损伤特征,以神木地区弱黏煤为研究对象,首先以无压力水浸泡的方式模拟煤岩的长期浸润(15,30,60,120,240 d);然后对干燥及浸润试样进行渐进破... 富水状态下煤岩力学性能的持续劣化是导致煤矿水害的重要原因,为探究长期浸润作用下煤岩的渐进损伤特征,以神木地区弱黏煤为研究对象,首先以无压力水浸泡的方式模拟煤岩的长期浸润(15,30,60,120,240 d);然后对干燥及浸润试样进行渐进破坏试验,辅以声发射(AE)监测,定量分析煤岩的软化特性;最后利用扫描电镜(SEM)和核磁共振(NMR)研究不同浸润时长下煤岩孔隙结构的劣化规律。研究表明:(1)煤岩饱和度随浸润时长的增加而增加,增加速度先快后慢,最后达到稳定。(2)随饱和度的增加,煤岩力学性能劣化;饱和后,随浸润时长的持续增加,煤岩力学性能仍持续劣化,表现为抗压强度、弹性模量的减小和累计振铃数的增加;(3)干燥处理后,原状煤岩表面干燥收缩,浸水后吸水膨胀,随着浸润时间的增加,小孔隙逐渐增多,孔隙结构趋于复杂。研究结果可为浸水煤岩失稳破坏问题提供有益参考。 展开更多

关键词 煤岩 浸润时长 力学特性 多尺度 损伤机制

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注浆对粗糙裂隙煤岩体应力场的影响分析 被引量：5

10

作者 张嘉凡 覃祥瑞 +2 位作者 刘洋 张慧梅 徐荣平 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第10期166-170,共5页

为研究注浆过程中粗糙裂隙煤岩体应力场的分布规律,采用随机中点位移法构建了二维粗糙裂隙剖面,通过COMSOL软件建立了煤岩体裂隙注浆流-固耦合数值模型,模拟了注浆过程中裂隙煤岩体的应力场,分析了裂隙剖面粗糙度及注浆速率对煤岩体应... 为研究注浆过程中粗糙裂隙煤岩体应力场的分布规律,采用随机中点位移法构建了二维粗糙裂隙剖面,通过COMSOL软件建立了煤岩体裂隙注浆流-固耦合数值模型,模拟了注浆过程中裂隙煤岩体的应力场,分析了裂隙剖面粗糙度及注浆速率对煤岩体应力场的影响。结果表明:注浆过程中煤岩体应力场的分布形态取决于裂隙剖面的粗糙程度,在剖面凹陷区域应力值较大,而在凸起区域则较小;裂隙剖面越粗糙,煤岩体应力场分布越复杂,局部区域应力集中越显著;同时,注浆速率也影响着煤岩体应力场,但仅对应力值大小产生影响,注浆速率与煤岩体应力值呈线性关系,且注浆速率对裂隙剖面凹陷处应力值的影响更大;随着裂隙剖面粗糙度的增大,煤岩体应力场受注浆速率的影响逐渐降低。 展开更多

关键词 注浆 煤岩体 粗糙裂隙 注浆速率 应力场 瓦斯抽采 封孔

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西部弱胶结软岩细观结构及水理特性试验 被引量：23

11

作者 张嘉凡 程树范 +3 位作者 王焕 高壮 周飞文 周洪文 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期116-121,共6页

为准确掌握西部弱胶结软岩的水理特性,对采自陕北矿区的红砂岩进行水理及力学特性试验,并基于电镜(SEM)扫描图像分析细观结构特性,建立岩石细观结构与其宏观水理特性间的联系。试验表明:红砂岩具有明显的饱水软化和吸水膨胀特性,其软化... 为准确掌握西部弱胶结软岩的水理特性,对采自陕北矿区的红砂岩进行水理及力学特性试验,并基于电镜(SEM)扫描图像分析细观结构特性,建立岩石细观结构与其宏观水理特性间的联系。试验表明:红砂岩具有明显的饱水软化和吸水膨胀特性,其软化系数为0.64;无压力水侵蚀和干湿循环作用下饱水红砂岩性能将进一步劣化,宏观上表现为强度和弹性模量的减小和质量损失率的增大;细观上,红砂岩颗粒间的联系比较松散,具有明显的弱胶结结构特征。总体来说,亲水矿物溶解与弱胶结结构破坏的耦合作用,导致红砂岩特殊的宏观水理特性。研究结果可为类似地区软岩夹层工程治理提供借鉴。 展开更多

关键词 弱胶结软岩 水理特性 细观结构 性能劣化 扫描电镜(SEM) 陕北矿区

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冲击荷载作用下煤岩动力特性试验研究 被引量：3

12

作者 张嘉凡 高壮 +1 位作者 程树范 张慧梅 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第8期23-27,共5页

为研究陕北地区硬质煤岩的动态力学性能,利用应力加载系统和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对煤岩试件进行了基础的动、静力学特性试验,研究了其破坏机理。结果表明:静载作用下,煤岩试件多为单一裂纹破坏;而动载作用下,破坏形式比... 为研究陕北地区硬质煤岩的动态力学性能,利用应力加载系统和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对煤岩试件进行了基础的动、静力学特性试验,研究了其破坏机理。结果表明:静载作用下,煤岩试件多为单一裂纹破坏;而动载作用下,破坏形式比较丰富,如低应变率时的劈裂破坏和较高应变率下的压碎破坏;弹性模量与峰值应力的率相关性显著,而峰值应变的率相关性较弱;在动态加载方式下,由于加载速度过快,试件内部孔隙、裂隙、颗粒间距等缺陷闭合压实时间过短,宏观上表现为应力-应变曲线压密段缺失。 展开更多

关键词 煤岩 动态力学性能 应变率 SHPB 破坏形态 冲击荷载

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聚葡萄糖对面筋蛋白功能特性的影响 被引量：2

13

作者 谢新华 郝明远 +4 位作者 张蓓 王娜 张佳帆 尹琦 武飞扬 《中国粮油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期53-57,共5页

为了解聚葡萄糖对小麦面筋蛋白功能特性的影响,利用核磁共振仪、旋转流变仪、傅里叶红外和扫描电镜测定添加不同量聚葡萄糖对面筋蛋白的持水率、水分子存在状态、流变特性、蛋白二级结构和微观结构的影响。结果表明,随着聚葡萄糖浓度的... 为了解聚葡萄糖对小麦面筋蛋白功能特性的影响,利用核磁共振仪、旋转流变仪、傅里叶红外和扫描电镜测定添加不同量聚葡萄糖对面筋蛋白的持水率、水分子存在状态、流变特性、蛋白二级结构和微观结构的影响。结果表明,随着聚葡萄糖浓度的增加,面筋蛋白的持水率呈增长趋势;在添加聚葡萄糖浓度6%时结合水含量最大为17.05%;弹性模量G′和黏性模量G″增大,添加6%浓度的聚葡萄糖使得tanδ值最小,聚合度最好;小麦面筋蛋白的二级结构β-折叠降低,添加6%聚葡萄糖时α-螺旋达到最大值15.66%;微观结构表明,添加6%浓度聚葡萄糖小麦面筋蛋白结构孔径变小,网络结构更均匀。由此显示聚葡萄糖可以改善面筋蛋白的功能特性。 展开更多

关键词 聚葡萄糖 小麦面筋蛋白 蛋白结构 功能特性

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大豆PLMT基因的克隆及在盐、碱胁迫下的表达分析 被引量：1

14

作者 王爽 徐华祥 +3 位作者 张加凡 李红丽 袁学顺 崔喜艳 《分子植物育种》 CAS CSCD 北大核心 2018年第15期4824-4828,共5页

为了探明GmPLMT在大豆盐、碱胁迫中的作用及变化趋势,本研究从吉育72号大豆中克隆了GmPLMT基因的cDNA,设置3种不同NaCl、NaOH条件对大豆进行胁迫,分别处理24 h、48 h、72 h、96 h,复水处理24 h,以未处理的大豆材料为对照,测定大豆叶片Gm... 为了探明GmPLMT在大豆盐、碱胁迫中的作用及变化趋势,本研究从吉育72号大豆中克隆了GmPLMT基因的cDNA,设置3种不同NaCl、NaOH条件对大豆进行胁迫,分别处理24 h、48 h、72 h、96 h,复水处理24 h,以未处理的大豆材料为对照,测定大豆叶片GmPLMT的相对表达。实验结果表明:成功克隆GmPLMT全长627 bp c DNA序列,包含完整504 bp ORF阅读框;经NaCl、NaOH胁迫处理后,GmPLMT的表达水平均明显增加,经50 mmol/L NaOH胁迫处理96 h并复水处理24 h后,GmPLMT相对表达水平达到最大值0.223 1,是对照的1.13倍。磷脂酰胆碱是植物生长发育的重要代谢物,也是植物细胞膜主要脂质组分。大豆磷脂酰甲基转移酶(GmPLMT)是卵磷脂合成的关键酶,有研究表明PLMT与植物的盐、碱胁迫有关,为大豆GmPLMT功能的深入研究提供理论帮助。 展开更多

关键词 大豆 卵磷脂 盐碱胁迫 PLMT

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煤岩液态二氧化碳爆破开采实践与模拟 被引量：4

15

作者 张嘉凡 程树范 +4 位作者 高壮 樊浩 张婵 周飞文 周洪文 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期24-27,共4页

为准确把握煤岩液态CO2爆破开采的技术特点,通过动、静力学特性试验测定了煤岩力学参数,采用有限元数值模拟与工程实践相结合的手段,研究了原煤液态CO2爆破开采的效果及特点。结果表明:受到致裂装置释放器的约束,相较于常规爆破手段,液... 为准确把握煤岩液态CO2爆破开采的技术特点,通过动、静力学特性试验测定了煤岩力学参数,采用有限元数值模拟与工程实践相结合的手段,研究了原煤液态CO2爆破开采的效果及特点。结果表明:受到致裂装置释放器的约束,相较于常规爆破手段,液态CO2爆破过程中能量释放较为平缓,应力波峰值水平较低,实际爆破有效范围较小,以57型致裂装置为例,其爆破效果仅为换算当量的28.6%。但液态CO2爆破具备传统爆破技术所不具备的安全性,同时实践也表明了液态CO2爆破能有效提高块煤率,实际产煤质量高。就安全环保与清洁高效的发展理念而言,液态CO2爆破技术的使用前景优于传统炸药爆破。 展开更多

关键词 液态CO2爆破 当量换算 力学特性 煤岩力学参数

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加载速率影响下的岩石尺寸效应及声发射特征 被引量：7

16

作者 张嘉凡 杨彦泽 《中国矿业》 2021年第7期205-210,共6页

为研究岩石在不同加载速率条件下岩样尺寸对峰值强度、声发射时空特征等力学性质的影响,采用数值模拟和数据拟合相结合的分析方法,对5组不同高径比试件进行了不同加载速率条件下的单轴压缩模拟试验。结果表明:岩石峰值强度与加载速率呈... 为研究岩石在不同加载速率条件下岩样尺寸对峰值强度、声发射时空特征等力学性质的影响,采用数值模拟和数据拟合相结合的分析方法,对5组不同高径比试件进行了不同加载速率条件下的单轴压缩模拟试验。结果表明:岩石峰值强度与加载速率呈正相关,与岩样高径比呈负相关,两者关系均可用关系式进行表述。不同高径比试件加载速率对岩石尺寸效应起主导因素,当L/D≥2时,岩样尺寸效应逐渐减弱;同时岩石在不同加载速率条件下对声发射影响也比较显著,当试样高径比L/D≤2时,声发射数在峰值强度后较多,整个过程中声发射数先逐渐增加后逐渐减少,呈现出渐进型变化规律;当L/D>2时,声发射数较少,在峰值强度之后出现很明显的声发射事件,属于突跃型变化规律,对利用声发射特性预测不同尺寸岩样单轴压缩破裂来临有一定的参考意义。 展开更多

关键词 岩土工程 尺寸效应 加载速率 声发射

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冲击荷载作用下的煤岩动力学特性及本构模型 被引量：3

17

作者 张嘉凡 周飞文 周洪文 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2021年第3期84-89,共6页

为了研究煤岩的动态破坏特征和动力学损伤特性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)和应力加载系统,对煤岩试样进行了冲击试验和单轴压缩试验;根据应力-应变试验曲线的特征,在过应力模型上,应用连续损伤理论与统计强度理论,建立了适合煤岩动... 为了研究煤岩的动态破坏特征和动力学损伤特性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)和应力加载系统,对煤岩试样进行了冲击试验和单轴压缩试验;根据应力-应变试验曲线的特征,在过应力模型上,应用连续损伤理论与统计强度理论,建立了适合煤岩动力学特性的过应力损伤模型。结果表明:动载作用下,当应变率较小时,煤岩破碎方式与静载作用时间具一定的相似性;随着应变率的增大,动载破坏强度显著增大,动态模量先增大后保持不变,塑性变形先增大后减小,应力-应变曲线具有明显的塑性流动特性。采用建立的煤岩过应力损伤模型本构方程对试验曲线进行拟合,通过两者的对比,验证了模型的正确性。 展开更多

关键词 分离式霍普金森压杆 冲击荷载 岩石力学 煤岩动态破坏 本构模型

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裂隙面起伏形态对注浆固结体剪切力学特性的影响 被引量：1

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作者 张嘉凡 刘昌启 +1 位作者 覃祥瑞 张慧梅 《煤炭技术》 CAS 2024年第7期1-4,共4页

为研究裂隙面起伏形态对裂隙岩体注浆加固后剪切力学特性的影响,首先,通过3D打印技术生成不同起伏形态的裂隙模型,并采用类岩石材料浇筑成型,然后,对裂隙岩体进行注浆加固,最后,对含不同类型裂隙的注浆固结体进行常法向荷载直剪试验。... 为研究裂隙面起伏形态对裂隙岩体注浆加固后剪切力学特性的影响,首先,通过3D打印技术生成不同起伏形态的裂隙模型,并采用类岩石材料浇筑成型,然后,对裂隙岩体进行注浆加固,最后,对含不同类型裂隙的注浆固结体进行常法向荷载直剪试验。结果表明:锯齿形固结体的剪切强度最大,波浪形次之,平直形最小;随着法向荷载的增加,平直形固结体的剪切强度增幅最大,波浪形次之,锯齿形最小。剪切过程中,平直形固结体仅发生沿浆-岩界面的剪切破坏;波浪形固结体的浆-岩界面在加载初期发生剪切破坏,随着浆脉与岩壁的啮合程度降低,剪切破坏面逐渐向浆脉和岩体的内部发展,而锯齿形固结体的剪切破坏面出现在浆脉和岩石内部。 展开更多

关键词 注浆加固 3D打印 直剪试验 破坏特征

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动水条件下宾汉体浆液在倾斜裂隙中运移规律

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作者 张嘉凡 王杰 +1 位作者 刘洋 王赋宇 《煤炭技术》 CAS 2024年第2期109-113,共5页

通过理论推导建立了考虑浆液自重的倾斜裂隙动水注浆扩散模型,通过模型试验分析了动水流速及裂隙倾角对扩散规律的影响,验证了扩散模型的合理性。结果表明,不同工况下浆液的扩散形态基本都是从圆形到椭圆形再到U形;随着裂隙倾角增加,浆... 通过理论推导建立了考虑浆液自重的倾斜裂隙动水注浆扩散模型,通过模型试验分析了动水流速及裂隙倾角对扩散规律的影响,验证了扩散模型的合理性。结果表明,不同工况下浆液的扩散形态基本都是从圆形到椭圆形再到U形;随着裂隙倾角增加,浆液形态中圆形持续时间逐渐缩短直至消失,椭圆形持续时间变长,逆水方向和横向扩散距离减小,扩散形态略显修长;水速越高浆液形态变化耗时越短,逆水方向和横向扩散距离越小,浆液的最终形态越修长。 展开更多

关键词 动水 倾斜裂隙 宾汉浆液 模型实验

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