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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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    6-姜烯酚通过miRNA-26a-5p/DAPK1减轻大鼠脑缺血再灌注损伤

    饶欧阳李世欣朱宁周航向...
    11594-11603页
    查看更多>>摘要：为探究6-姜烯酚(6-Shogaol,6-SH)对大鼠脑缺血再灌注损伤(cerebral ischemia-reperfusion injury,CIRI)的保护作用,采用分子对接观察6-SH能否自发性结合microRNA-26a-5p(miRNA-26a-5P),双萤光素报告基因检测验证miRNA-26a-5p与死亡相关蛋白激酶1(ceath associated protein kinase 1,DAPK 1)的靶向关系;线栓法制备大鼠CIRI模型,雄性SD大鼠随机为假手术组、模型组、6-姜烯酚组;于CIRI后72 h进行改良神经功能评分,氯化三苯基四氮唑(triphenyltetrazolium chloride,TTC)染色,评分后采集脑组织标本进行苏木精-伊红(hematoxylin-eosin staining,HE)染色观察神经细胞病理损伤情况,透射电镜观察神经元超微结构及自噬情况,免疫荧光检测自噬标志物,实时荧光定量和蛋白印迹法检测自噬和钙超载相关蛋白和基因.实验结果表明6姜烯酚可上调miRNA-26a-5p的表达,抑制DAPK1的表达,减轻大鼠CIRI后过度自噬和钙超载,发挥神经保护作用.

    脑缺血再灌注损伤6-姜烯酚miRNADAPK1自噬钙超载

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    基于优化零模型的脑功能超网络拓扑结构分析及多特征融合分类

    王春燕郭浩杨艳丽黄晓妍...
    11604-11623页
    查看更多>>摘要：脑功能超网络已广泛用于脑疾病分类,但大多研究集中于改进静态超网络模型的构建来提高分类准确率,主要使用聚类系数等常见节点拓扑属性量化脑功能超网络,忽略了超网络拓扑属性所包含的有效信息.然而研究表明超边所体现的高阶模式可以更好地表征脑网络整体结构,超边间的交互则可以反映超边间的空间传递信息能力,有助于更好地理解脑疾病的神经机制.考虑到该问题,提出多组超边属性,并结合已有节点属性综合表征脑功能超网络拓扑信息.然而,由于超网络超边特性,导致拓扑信息计算代价较为昂贵,并且多个拓扑属性之间可能存在冗余性较高的问题.因此,进一步优化已有零模型使其适配脑功能超网络,并基于优化的零模型评估拓扑属性间的依赖关系,最终融合依赖性较小的拓扑属性参与分类模型的构建.结果表明,拓扑属性间的依赖关系有所不同,含有超边的拓扑属性与其余拓扑属性的依赖性较小.此外,融合依赖性较小的多拓扑属性特征的分类性能优于传统方法,达到89.39％.这表明提取脑功能超网络的拓扑信息时,不仅需要考虑节点拓扑属性,还需考虑超边信息.同时在多组拓扑属性表征脑功能超网络拓扑信息基础上,选取依赖性不强即冗余性较低的拓扑属性能够提高组间差异表征能力,最终提高脑疾病分类性能.

    静息态功能磁共振成像脑功能超网络零模型超边拓扑属性抑郁症分类

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    基于BIM+GIS集成模型的高填方边坡大变形失稳过程分析

    汪超杜文杰付晓东
    11624-11630页
    查看更多>>摘要：建筑信息模型(building information modeling,BIM)与地理信息系统(geographic information system,GIS)技术在数据来源和信息表达等方面存在显著的区别,因此难以实现有效的数据信息的融合与可计算模型的生成.以物质点模型作为集成媒介,基于BIM的参数化建模技术与GIS的地层建模技术,分别构建人工填方边坡与三维地质模型,并进行集成融合构建反映原始地形、地质结构,及构筑物信息的三维物质点模型.在此基础上,采用物质点方法(material point method,MPM),模拟并分析了高填方边坡大变形的失稳全过程.以湖北十堰市山区产业园高填方边坡为研究对象,利用上述模型集成方法,构建融合人工填方边坡与原始边坡的三维物质点模型,分析其潜在破坏机制与影响范围.结果表明:若缺少前缘挡土墙支撑,平台填土将发生大规模垮塌.厚度约为11 m的堆积体将覆盖下方的公路,并对桥墩和桥柱造成影响.F4和B1平台位于窄收口地形,仍可保障其后方平台整体保持稳定.该集成模型方法为构建融合天然地质体与人工构筑物可计算数值模型方面提供了新的思路.

    BIMGIS三维物质点模型高填方边坡大变形失稳

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    螺旋叶片对装运性能的影响与结构优化

    落峻铭陈峙梁万吉张梦奇...
    11631-11637页
    查看更多>>摘要：为了解决传统薄煤层采煤机装运效率低和载荷波动大的问题,以滚筒的螺旋叶片为研究对象,通过离散元仿真试验,研究不同螺旋升角下滚筒装运性能的变化规律.结果表明:直径为1 200 mm的滚筒在螺旋升角逐渐增加的情况下,滚筒的装运效率从73.31％逐步提高至76.56％,当螺旋升角达到18°时获得最佳装运效率,螺旋升角由18°继续增长至30°时,滚筒的装运效率与螺旋升角呈负相关趋势.以最佳螺旋升角为基础,对螺旋叶片进行结构优化,仿真试验表明:优化后滚筒的装运效率提高了 9.94％,载荷波动降低了 22.59％.

    薄煤层采煤机螺旋叶片最佳螺旋升角离散元分析结构优化

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    黔北地区矿物组分对页岩储层力学特性的影响

    龙钰王爽陈筠周亚...
    11638-11647页
    查看更多>>摘要：矿物组分扮演着至关重要的角色,研究其含量对黔北地区页岩储层力学性质和压裂起裂机制具有重要意义.通过单轴压缩、巴西劈裂、声发射信号采集仪和X射线衍射全岩分析(X-ray diffraction,XRD)测定黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩力学性质和矿物组分,并分析矿物组分对页岩储层力学特性的影响,阐明矿物组分与页岩储层力学特性的关系.研究表明:当矿物组分占比由韧性转为脆性时,页岩在受压过程中变形破裂阶段逐渐趋于复杂;随着页岩脆性指数增大、黏土矿物含量降低,应力-时间变化曲线变得曲折且斜率大,抗压强度、抗拉强度和弹性模量升高,声发射信号多且强度高;YY-1、YY-2和YY-3系列在巴西劈裂和单轴压缩试验下的裂纹扩展模式分别为轴向贯穿型、侧面滑脱型、侧面滑脱+底部破裂型和轴向贯穿型.

    矿物组分页岩储层黔北地区力学特性脆性评价

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    破碎颗粒堆积方式对渗透率应力敏感性的影响机制

    熊鹏辉范张磊马壮张东升...
    11648-11654页
    查看更多>>摘要：颗粒堆积下的渗透性量化对采空区冒落带、断层破碎带阻水性能、低渗煤层应力敏感性评估具有重要意义.基于Hertz变形假设,构建了不同颗粒堆积方式的渗透率演化模型,分析了不同颗粒排列结构下应力敏感性及主控因素,探讨了本体变形与结构变形的应力敏感性作用机制.研究表明:若仅考虑本体变形,渗透率应力敏感性和组合颗粒数呈反比,颗粒弹性模量是加卸载试验中应力敏感性主导因素;颗粒发生结构变形的应力敏感性远高于本体变形,和结构变形程度呈正比(颗粒组合结构调整);颗粒结构应力敏感性是结构变形、等效弹模、结构调整综合作用的结果;数值验证了不同颗粒结构应力敏感性的合理性,不同位置渗透率的调整是导致孔压非均匀分布、渗透性变化的主要因素;研究结果表明低渗储层(煤层)存在强应力敏感性,与岩石、流体性质密切相关.

    颗粒堆积应力敏感性结构变形主控因素

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    CO2压裂页岩油产出水中腐蚀性细菌特征及菌群多样性

    蒋秀于超解辉花靖...
    11655-11662页
    查看更多>>摘要：采用水力压裂的页岩气田整个生产周期内的产出水普遍含大量硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)、腐生菌(total general bacteria,TGB)和铁细菌(iron bacteria,IB)腐蚀性细菌.采用CO2与水力压裂交替的CO2压裂技术是现阶段页岩油开发最有前景的技术之一,页岩油产出水中SRB、TGB和IB细菌特征及菌群的多样性研究鲜有报道.采用绝迹稀释法和高通量测序技术研究了某页岩油田配置压裂液的河水、压裂液、投产0.67～76 d产出水中SRB、TGB和IB腐蚀性细菌变化规律、腐蚀性细菌对CO2和井下高温环境的适应性,及细菌群落多样性的变化特征.结果表明:页岩油环境的SRB、TGB及IB细菌主要在压裂及生产初期存在(103～107个/mL),在投产47 d后,细菌含量明显降低.SRB、TGB及IB对压裂期间注入的CO2的敏感性不同,CO2抑制SRB、TGB的生长,促进IB的生长.在150 ℃,2 MPa环境中暴露10 h后,SRB、TGB和IB细菌的死亡率达99.9％.投产1 d内的产出水中的细菌主要为压裂过程引入的外源细菌.随投产时间延长,压裂过程引入的外源细菌对地层微生物菌群的影响有所降低,且产出水的细菌多样性显著增加.投产0.67 d和1 d产出水的Shannon指数分别为2.4和2.2;投产47 d和76 d后,Shannon指数增加至7.7和7.4.细菌群落结构随投产时间发生了显著变化,压裂液及投产后0.67～76 d的产出水中变形菌门(20％～97％)为优势类群;投产47 d及76 d的产出水中的厚壁菌门、酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门、绿弯菌门的相对丰度较高.页岩油井产出水中还存在潜在石油类降解菌芽孢杆菌纲、假单胞菌属、嗜冷杆菌属、海杆菌属等.

    页岩油CO2高温产出水细菌多样性

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    二氧化碳作天然气地下储气库垫层气的可行性

    杜思宇柏明星张志超刘敬源...
    11663-11670页
    查看更多>>摘要：CO2用作天然气地下储气库垫层气,在储气库运行过程中,注采参数等因素不合理导致CO2与天然气之间过渡混合和天然气采收率低等问题.开展了CO2和CH4物性对比及混气实验,论证了 CO2作垫层气的可行性;建立储气库二维模型,模拟CO2作垫层气注采过程,对影响CO2-CH4混合程度的地层参数和运行参数进行分析.研究结果表明:CO2垫层气比例不超过20％,采出气中CO2摩尔含量不高于3％,CO2-CH4混合程度、储层平均压力下降幅度较小.渗透率越大,工作气回采携带CO2垫层气量越多,实际CO2垫层气量占比减小,CO2垫层气量不足以为工作气开采提供"助力".孔隙度对CO2-CH4混合程度几乎没有影响.合理控制采气速度能有效抑制混合带发展,即在用气高峰适当提高采气速度,用气低谷减小采气速度保证最低用气标准.研究结果为CO2作天然气地下储气库垫层气的工程实践提供理论指导.

    CO2垫层气混气实验性质差异混合带

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    微电阻率扫描测井仪推靠系统运动精度可靠性分析

    孙文郑竣元任涛王蕊...
    11671-11678页
    查看更多>>摘要：微电阻率扫描测井仪具有高井壁覆盖率、高分辨率、直观可视等特点,能够提高测井精度,尤其是在薄层识别上,能够进行清晰准确地判别.为研究微电阻率测井仪推靠系统运动精度可靠性,通过应用MATLAB和ADAMS两个软件,基于Monte-Carlo方法,针对推靠系统的极板、推杆支臂和相应杆件及间隙进行运动仿真,并进行运动精度可靠性分析.结果表明,推靠系统误差模型测量点位移变化比速度和加速度变化更加明显,位移变化对可靠性的影响比速度和加速度对可靠性的影响更大.应用MATLAB软件计算得出的运动精度可靠度为0.983 0,应用ADAMS软件虚拟样机仿真得出的运动精度可靠度为0.988 7.两种方法可靠度计算结果接近,误差为0.57％.

    推靠系统运动精度运动仿真虚拟样机可靠性

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    CO2羽流地热系统热提取率影响因素数值模拟

    魏菊艳付美龙李国俊黄奕斌...
    11679-11685页
    查看更多>>摘要：为获得CO2羽流地热系统采热特性与不同影响因素之间的关系,通过建立三维几何模型,利用COMSOL Multiphysics软件进行数值模拟研究,深入探讨井筒直径、注采井距、储层渗透率、初始孔隙率以及天然裂缝缝长等因素对CO2羽流地热系统采热特性的影响.模拟研究结果表明:在控制变量法下,羽流地热系统热提取率随井筒直径的增大呈现先增加后减少的趋势;热提取率随着热储渗透率和注采井距的增大而增大;初始孔隙率增加,热储渗透性能变好,热提取率提高;由于天然裂缝的存在,增大流体流动性,降低生产温度,热突破程度更明显,系统采热效率降低.可见研究结果为优化CO2羽流地热系统的采热性能提供依据,同时指导深部地热能的开采.

    羽流地热井筒直径井间距储层渗透率初始孔隙率天然裂缝数值模拟

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