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科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    轮足复合式爬壁机器人研究综述

    张明路李享高春艳李满宏...
    5249-5258页
    查看更多>>摘要：当前轮足复合式机器人机构主要包含轮足结合、分离复合以及变形轮足,分别能够实现不同障碍通道的移动作业、复杂未知环境的探索操作以及突发应急救援等应用.然而,针对船舶、压力储罐等金属立面环境,轮足复合式爬壁机器人必须兼具壁面适应、越障和壁面过渡的全位置自主作业能力,应用于壁面焊接、清洗、检测等作业任务.对比分析当前的国内外研究,轮足复合式爬壁机器人针对在垂直和倾斜壁面的工程应用有良好的适用性,它具备适应复杂曲面工作面的能力,并能够应对非结构化工作场景.轮足复合式爬壁结构在应对曲率变化、非结构化壁面等工作将会有良好的应用前景.

    轮足复合式爬壁机器人复合机构越障复杂曲面

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    团雾环境驾驶人最低注意力需求研究综述

    李晓雷谭翔峻詹银霞
    5259-5270页
    查看更多>>摘要：团雾环境下驾驶人生理心理的相关研究一直是一个亟待解决的行业难题.为了提升团雾环境行车安全性,明确团雾环境中驾驶人最低注意力需求,综述了国内外低能见度条件下驾驶人注意力的相关研究进展.首先,阐述了驾驶人注意力特性,明确了团雾环境对驾驶人注意力的主要影响因素,讨论了相关的研究方法和数学模型;其次,分析了车辆行驶速度与能见度对驾驶人最低注意力需求的影响,阐明了视觉生理负荷与驾驶人最低注意力需求之间的联系;最后,进行了团雾环境对驾驶人最低注意力需求影响耦合分析,根据行驶车辆经过团雾路段所处不同时空进行划分.通过剩余注意力的变化,分析了团雾环境中能见度、速度与最低注意力需求之间的动态变化关系,建立了车辆通过团雾路段过程中驾驶人最低注意力需求突变的理论模型.通过归纳总结现有团雾环境的研究,发现目前在驾驶人诱导需求方面有所欠缺.在后续的研究中,考虑团雾环境对驾驶人的多因素影响,选择更能反映驾驶人视觉心理需求的评价指标进行量化分析,将会成为主要的目标.

    交通安全团雾综述驾驶人需求注意力

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    河北及周边地区岩石圈磁场变化模值的分析

    赵慧琴李博毛丰龙
    5271-5277页
    查看更多>>摘要：为更好地开展地磁异常变化与地震的关系,通过对河北及周边地区2017-2021年流动地磁矢量资料,采用模值量化的计算方法,研究发生在测区范围内震级ML≥4.0地震震中位置变化模值的分布特征.结果表明:H模和F模的图像分布形态极为相似.测区主要异常形态与测区地质构造对岩石圈磁场变化的控制作用不强.测区岩石圈磁场时间变化总体稳定,局部地区存在起伏波动变化.80％的震例均发生在H模和F模的低值区,且震中模值与模值测区均值的比值ρ的取值集中在0.2～0.9区间范围内,ML和ρ不具备线性相关性.将标准模作为研究地区模值异常的参考阈值,得到H模和F模的参考异常阈值分别为3.10和3.54.采用改进的R值评估方法,得到基于模值测区均值的R为0.3.可见,基于模值异常的地震预测水平还很低,流动地磁的异常研判工作仍处于探索阶段.

    流动地磁岩石圈磁场低模值模值异常模值测区均值

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    石羊河上游径流量与气象要素关联性分析

    徐亦凡董增川倪晓宽邵逸卿...
    5278-5285页
    查看更多>>摘要：气象因子是驱动径流演变的重要因素,运用交叉小波方法分析了石羊河上游4条典型支流的径流量与气象要素之间的共振周期规律,揭示了不同时域、频域上相关性的程度变化和异常情况,对现有相关性研究进行了补充.结果表明:西大河水库站与大靖峡水库站径流量总体呈上升趋势,而南营水库站与古浪站呈下降趋势,径流量与降水量的周期规律及相关性最显著,其次是最高气温,最低气温最差,共振周期范围为2～8 a.通过与现有成果的对比分析,表明该方法对探究气象因子突变性、水文气象要素相关性及其时频变化有重要的指导意义,石羊河流域在针对性补水时应优先考虑从降水环节出发,实施人工增雨作业.

    石羊河流域周期性交叉小波变换相关性

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    大宁—吉县地区5号煤层现今地应力预测及其对煤层气开发的影响

    于国栋鞠玮杨兆彪
    5286-5295页
    查看更多>>摘要：现今地应力场对煤储层渗透率具有极其重要的控制作用.中国鄂东大宁—吉县地区煤层气资源丰富,然而该区现今地应力研究程度较低,限制着该区煤层气的高效开发.为查明大宁—吉县地区主采煤层现今地应力场特征,利用三维有限元数值模拟方法对下二叠统山西组5号煤层现今地应力分布进行预测.结果表明,5号煤层现今地应力表现为正断型应力机制.鄂东大宁—吉县5号煤层最大水平主应力在15.4～21.6 MPa,最小水平主应力在9.8～14.4 MPa,构造变形的复杂性影响地应力分布.现今地应力控制压裂裂缝扩展,研究区现今地应力状态下的压裂缝沿NNW-SSE向垂直扩展.研究区5号煤层应力差大部分小于6 MPa,具备形成复杂裂缝网络的地应力基础.煤层渗透率随有效地应力的增大呈指数减小,有效地应力越大,煤储层的渗透性越差.研究区东南部远离断层,地应力值相对较低,有利于形成煤层气富集区.研究成果可为大宁—吉县地区煤层气效益开发提供地质基础与科学指导.

    现今地应力大宁—吉县地区5号煤层数值模拟渗透率

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    基于曲波变换与快速指数阈值迭代的多震源地震数据分离

    杨熙熙张华武召祺庞洋...
    5296-5303页
    查看更多>>摘要：传统的地震数据采集方式是炮与炮之间分开激发,施工效率较低,多震源地震混采技术通过多炮同时或延时激发,大幅提高了施工效率,但同时也给地震数据带来了较大的混合噪声,传统方法的去混效率偏低,为此,将曲波变换与快速阈值迭代法进行结合,在此基础上使用指数阈值模型,得到一种基于稀疏反演快速高精度的多震源数据分离方法.在曲波域分离过程中,采用软阈值函数和指数阈值模型,经过迭代获得了较好的分离结果,此外,还对其抗噪性能进行了相关的研究.理论数值模拟和实际数据的应用,表明本文方法相较于传统的分离方法,收敛速度更快,保留了更多的有效信号,具有更高精度的分离效果,且有良好的抗噪性能.

    多震源地震数据采集地震数据分离快速阈值迭代法指数阈值

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    基于弹性理论的块体冲击力和冲击能测算

    胡宁孙刚臣任国帅沈坤...
    5304-5312页
    查看更多>>摘要：针对冲击力计算模型无法准确地将接触力与局部变形联系起来的问题,进行了块体冲击的理论计算和实验研究,以提高落石的冲击力和冲击能的计算精度,进而对防护网进行优化设计.首先,将弹性网视作弹性膜,引入狄拉克函数划分"单向均匀拉伸区"和"双向均匀拉伸区";其次,通过伽辽金法推导出了落石冲击力和冲击能的计算公式,对施加不同预拉力的弹性网进行冲击实验;最后,将弹性网的变形量代入上述公式计算冲击力和冲击能,分析误差产生的原因.并提出修正系数对结果进行修正,修正后的冲击力、冲击能最大误差为2.8％、3.9％.与现有的落石冲击力和冲击能测算方法相比,所提测算方法更为简化,可用于模型试验中测算落石的冲击力和冲击能,为落石防护的优化设计提供基本依据.

    落石冲击力柔性防护网弹性变形弹性薄膜

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    金沙江中游沿江高速公路地质灾害差异性分布特征与成因机制

    沈昊文何瑜杨志全字忠...
    5313-5323页
    查看更多>>摘要：金沙江位于青藏高原东南缘,跨越中国第一、二地貌阶梯过渡带,流域内地质灾害频发.四川沿江高速是"一带一路""长江经济带"的重要支撑项目,对凉山州发展具有重大战略意义.为了研究金沙江中游沿江高速屏山—金阳段地质灾害的差异性分布这一特殊现象,通过遥感解译、实地调查和数据分析等方法,对研究区地质灾害发育的背景条件与特征进行了系统梳理,分析了地质灾害差异性分布的成因机制,提出了研究区不同灾害类型的防治对策并验证了防治效果.研究表明:沿江高速屏山—金阳段地质灾害表现为年降雨量大的屏山县泥石流灾害发育的比例远远低于年降雨量小的雷波县和金阳县;地形地貌、地质构造与地震活动是差异性分布的内部因素;临界降雨量和人类工程活动则是差异性分布的外部因素.可见内外因素共同主导着研究区内地质灾害的差异性分布.

    地质灾害差异性分布沿江高速公路金沙江

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    参附注射液通过调节核内HMGB1和NF-κB结合发挥抗炎活性的机制

    艾飞薛艳杨晓龙单文婷...
    5324-5335页
    查看更多>>摘要：探讨参附注射液(Shenfu injection,SFI)对脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导的RAW264.7细胞的抑炎作用及其潜在机制.采用LPS诱导野生型RAW264.7细胞制作炎症细胞模型,经参附注射液不同剂量进行干预,RT-qPCR、WB和ELISA检测细胞内促炎因子,包括诱导型一氧化氮合酶(induced nitric oxide synthase,iNOS)、白介素-1 β(interleukin-1 β,IL-1 β)和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)的转录、翻译和分泌水平,评价参附注射液的抗炎作用;构建高迁移率组蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)过表达 RAW264.7 细胞(HMGB1+-RAW264.7)和 HMGB1 点突变 RAW264.7 细胞(HMGB1m-RAW264.7),通过免疫荧光检测野生型、HMGB1+和HMGB1m-RAW264.7细胞中HMGB1的核移位情况,采用哺乳动物双杂交法和免疫共沉淀法检测HMGB1、P65和P50的结合率,以探讨核内HMGB1在炎症反应中的作用及SFI抗炎的潜在分子机制.结果表明:SFI可抑制LPS诱导的RAW264.7细胞中iNOS、IL-1β和TNF-α的转录、表达和分泌(P＜0.01).SFI能抑制HMGB1向核外迁移,使其高表达于核内.核内高表达HMGB1可使RAW264.7细胞对LPS的耐受度增加.在1 µg/mL浓度LPS诱导下,HMGB1+-RAW264.7细胞中TNFα和IL-1β的转录和表达水平均升高,且SFI能逆转这一现象.HMGB1m-RAW264.7细胞中TNFα和IL-1β与对照组无差异.SFI可增加核内HMGB1与P65、HMGB1与P50的结合率(P＜0.01),减少P50与P65的结合率.试验结果表明:SFI可抑制LPS诱导的RAW264.7细胞炎症反应;其作用途径可能是通过抑制HMGB1出核,竞争性结合P65和P50合,减少P65-P50二聚体的形成,进而抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)通路的激活.

    参附注射液HMGB1NF-κB感染性休克

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    富水弱胶结砂岩破坏特性与优化措施

    李安云康鑫李森谢雄耀...
    5336-5343页
    查看更多>>摘要：敝开式隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)以其速度快、强度低、效益好等特点在地下工程施工中得到广泛应用,同时随着中国加大西部地区基础设施和能源的开发力度,施工过程中将面临越来越多弱胶结砂岩地层,在该地层应用敞开式TBM难度极大,施工中经常发生冒顶、片帮、撑靴力不足的情况.为了早日投产,可可盖煤矿将在全世界范围内首次应用敞开式TBM进行斜井掘进,针对施工中穿越洛河组地层围岩强度低、胶结弱、涌水量大的情况,在已有研究基础上,借助现场实测、室内试验等多种研究手段,对洛河组富水弱胶结砂岩矿物成分及含量、孔隙结构等物理特性及微观结构进行了研究.试验结果表明该组岩层孔隙率达到25.6％,透水性强,且含有15％左右的黏土矿物,具有一定膨胀性,建议注浆时采用超强渗透性的纳米级注浆材料,改善注浆效果.在此基础上进行了不同含水率、不同围压下的三轴压缩试验,试验结果表明提高径向应力对控制围岩具有明显效果,创新性地提出了"超前加固+锚网索+纳米级浆液注浆"的支护优化措施,数值模拟与现场应用结果表明优化后围岩破碎变形得到显著改善,实际掘进速度从10 m/d提高到17 m/d,极大提升了掘进效率与安全性.

    弱胶结砂岩物理特性力学特性数值模拟敞开式TBM

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