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裂隙的产状和特性对于矿井注浆效果影响较大，且矿井动水条件的影响使浆液扩散机理更为复杂。本研究利用COMSOL Multiphysics软件中的两相流数值计算方法，采用节理粗糙度系数(JRC)表征裂隙粗糙度，研究了不同JRC对浆液扩散形态、压力、流速、截面流量及封堵率等参数的影响。研究结果表明：JRC的增加会使浆液沿水流方向的扩散距离缩短，浆液压力升高，但对横向扩散方向和远离注浆孔区域的浆液压力影响较小；同时JRC增加会降低浆液流速，浆液堆积会使两侧水流通道变窄导致动水流速增加；JRC减小可以提高注浆效率，降低出口出水流量，提升堵水效果，JRC为18～20时达到最大封堵率所用时间是JRC为14～16时的1.18倍，是JRC为8～10时的1.43倍。采用相似试验对浆液在不同粗糙程度裂隙内的扩散形态和封堵率进行了验证，试验结果与数值模拟结果基本吻合，进一步验证了数值模拟试验的可行性，研究结果可为裂隙动水注浆理论和工程实践提供参考。
水害是制约煤矿安全开采的主要灾害之一，覆岩导水裂隙带作为地下水涌入采场的核心通道，其形态特征对矿井水害防治至关重要。本研究旨在通过定量表征导水裂隙带形态特征，为矿井水害风险防控提供理论依据。以中厚缓倾斜煤层为研究对象，通过数值模拟分析不同采高(1.3～3.5 m)条件下覆岩应力场和塑性区演化规律，并提出基于覆岩破坏角α对导水裂隙带形态特征进行定量表征。研究结果表明：导水裂隙带高度和侧向宽度均随采高增加呈正相关性，且上山侧发育程度高于下山侧；覆岩破坏角α随采高增加逐渐减小，非对称性差异随采高增大而减弱；通过阳泉三矿K8404工作面实测数据验证显示，基于覆岩破坏角模型的侧向宽度预测误差小于3 m(采高不超过6 m),表明该方法具有较高的可靠性。基于覆岩破坏角α的定量表征方法，实现了导水裂隙带形态从经验判断到定量预测的转变，揭示了采高与裂隙带形态的非线性关系，为类似地质条件矿井水害防治提供了新思路。
准东煤田煤炭资源丰富，且煤层元素蕴含丰富的地质记录和古环境信息。本研究系统分析了准东煤田五彩湾煤矿中侏罗统西山窑组60.9 m巨厚煤层元素地球化学特征及古环境演化规律。与中国煤均值相比，五彩湾煤矿中侏罗统西山窑组巨厚煤层主量元素MgO轻度富集，CaO和Na_2O正常富集，微量元素B、Sr、Bi为正常富集，In轻度富集，Sn高度富集，其余元素均为亏损状态。煤样δCe和δEu平均值分别为0.24和0.57,均为负异常，表明沉积时期存在中-酸性岩的陆源碎屑输入，Al_2O_3/TiO_2和Co/Th-La/Sc图进一步表明，源区主要为上地壳长英质岩石；La-Th-Sc和Th-Sc-Zr/10图表明，源区构造环境以大陆岛弧环境为主。V/Cr和U/Th指标反映研究区西山窑组聚煤时期沉积环境整体为富氧环境；Sr/Cu和Rb/Sr指标表明沉积时气候由温暖湿润转向干旱炎热。基于古水温与Sr元素公式计算表明，泥炭沼泽古水体温度较高，平均为28.54℃,B平均含量较高以及Sr/Ba值变化趋势均指示成煤期水体古盐度先逐渐增大，后期减小。
传统化学驱油采用地面溶解后注入地层的方式，但常规聚合物经管道、炮眼剪切时，导致分子链断裂降解，减弱驱油效果。为保证聚合物的增黏和驱油效果，测试可控相转化聚合物经过管道、炮眼剪切后的黏度，观察其在孔隙中的微观形态，并对比驱油效果。经过剪切后，常规聚合物的相转变时间较短，相转化聚合物的相转变时间显著增长，完全熟化后的可控相转化聚合物的黏度较常规聚合物大，实现调驱目的。模拟1 400 mD的均质渗透率地层，与常规聚合物相比，可控相转变聚合物可显著提高采收率。模拟渗透率极差1∶3和1∶6的非均质地层，可控相变聚合物显著提高了低渗透地层的采收率。常规聚合物在填砂管前段、中段和后段均可形成疏松的网络结构，而可控相转化聚合物在填砂管后段形成致密的网络结构，起到远端增黏作用，有利于提高采收率。微观驱替实验表明，常规聚合物驱的采收率增值为21.16%,可控相转变聚合物驱的采收率增值为35%～40%,达到调堵、驱油的良好效果。
大同市是我国地面沉降与地裂缝灾害较严重的地区之一，其地面形变及地裂缝活动发展趋势受到人们的普遍关注。本研究基于2008—2010年Envisat ASAR与2022—2023年Sentinel-1数据，采用斯坦福永久散射体方法(StaMPS)获取地面沉降及地裂缝活动特征，并对比分析了其发展趋势。同时，结合断裂带分布、地下水位、土地利用覆盖等数据，通过对比分析和相关性分析等方法探讨了地面沉降的成因。结果表明，地下水位和城市建筑荷载是影响大同市地面沉降发生的主要因素。2008—2010年沉降主要集中在白马城、机车厂、大同煤田、新技术开发区和榆林村，其中新技术开发区地面沉降最为严重，沉降速率为-36 mm/yr。2022—2023年，原有沉降中心总体呈沉降速率减缓趋势，但新技术开发区沉降中心继续向南扩展，形成新技术开发区-御东新区-高店村沉降带，沉降速率达-45 mm/yr。典型地裂缝两侧的差异形变由2008—2010年的13 mm/yr降为2022—2023年的2 mm/yr。两个时期的合成孔径雷达干涉测量(InSAR)监测结果对比分析表明，大同市地面沉降受到断裂带分布、建筑荷载、地下水位、煤矿开采等多种因素影响。研究成果可为大同市地面沉降及地裂缝灾害防治提供参考。
为研究软土固化形成双层地基的极限承载力，基于极限平衡理论，推导出不同处理宽度下变厚度和黏聚力的地基承载力计算公式，将其计算结果与均质地基Terzaghi公式、双层地基试验结果、三维数值模拟结果进行对比，闭合差均在20%以内，证明了该公式的可行性。探讨了处理宽度、变黏聚力、硬壳层的厚度及强度、下卧层强度以及非等厚截面等因素对双层地基承载力的影响，并基于优势分析法对影响因素进行了敏感性分析。研究发现：与均质地基承载力相比，固化处理后形成的双层地基承载力均有明显提升，且承载力随硬壳层厚度、强度及下卧层强度的增加而提升，其中硬壳层厚度对承载力提升效果最显著，下卧层强度次之。双层地基承载力增长率随硬壳层强度的增加而上升，但随下卧层强度的增加而下降。
多源固废基土体固化剂(MSSA)是一种自主研发的无机土壤固化剂。本研究通过一系列室内试验，探讨了MSSA固化粉土的力学性能、水稳定性、微观结构和水化产物的主要元素及物相组成，揭示了固化土的化学加固机理。结果表明：MSSA固化粉土的无侧限抗压强度和水稳定性系数随固化剂掺量及养护龄期的增加而升高，且不同固化剂掺量的MSSA固化粉土的水稳定性系数均大于80%。MSSA水化能够产生具有胶凝性的水化硅铝酸钙等产物，实现对土颗粒的胶结并加固土体骨架。水化产物中的钙矾石具有微膨胀性，能够充填土颗粒间的孔隙，改良固化粉土的微观结构，提高土体密实度和水稳定性。水化产物的生成量与固化剂的掺量和养护龄期成正相关关系。
基坑工程施工安全、标准化施工及风险管控是建筑质量的重要保障，现有基坑工程施工管理模式难以适应基坑信息化与数字化的施工要求。基于此，提出基于建筑信息模型(BIM)技术的基坑工程信息化管理模式，通过建立基坑工程分类构件及个体的编码方法，提出基坑工程信息化建模方法，由此构建基于BIM的基坑工程标准化建模与运维系统。进而，通过动态融合无线采集仪器与模型中虚拟传感器，实时感知并可视化直观呈现基坑工程各分类构件工作状态，确保基坑施工安全，显著提高了基坑工程施工过程中信息化、数字化和智能化水平。
介电弹性体发电机是一类新型发电装置，基于可变电容原理实现机械能到电能转换。介电弹性体薄膜在两侧涂抹柔顺电极后用作可变电容器，需要施加偏置电压注入电荷使两极板在发电循环中电荷密度变化形成电势差。当前偏置电压有几种提供形式：实验室电源、压电偏置式、驻极体偏置式、摩擦电偏置式等。介电弹性体发电循环过程中偏置电压需要满足稳定、自主性等要求，自偏置电路基于电荷泵原理可将部分电压转化为电荷，并具有升压功能，还可降低系统电能损耗。本研究介绍了介电弹性体材料发电优势、工作原理及偏置电压产生机理，综述了多种偏置电压提供形式，分析了当前问题及未来研究方向。
锂离子电池故障会降低电池性能甚至引发火灾，而电池生产过程中的缺陷和电池的老化使得电池发生故障的时间和原因存在不确定性。本研究分析了锂电池运行过程中的内短路、过充过放和外短路等故障影响电池安全的机理，以及主要生产缺陷与电池故障之间的联系，并对电池故障的检测方法进行梳理。展望了气体传感器和数字孪生技术未来在电池故障检测方面将显示出来的优越性能，认为未来应实现不同电池生产缺陷的一次检测，将电池一致性影响融入到故障检测模型中，考虑多种电池故障之间的链式关系以及耦合关系，电池故障预警阈值范围应结合电池老化程度和实际运行环境的改变。
基于内模控制、自适应控制和改进型障碍Lyapunov函数，研究了一类非线性内联系统的预设性能鲁棒输出调节问题。首先，通过内模控制原理和坐标变换，将非线性内联系统的预设性能鲁棒输出调节问题，转化为增广系统的预设性能镇定问题。然后，针对增广系统，结合自适应控制方法与改进型障碍Lyapunov函数，设计反馈控制器解决该增广系统的预设性能镇定问题。最后，通过MATLAB仿真，验证了算法的可行性和有效性。
本研究利用强化学习研究了系统部分未知的无限时域合作线性二次微分博弈的Pareto最优性问题。首先，在仅知道部分系统动力学矩阵参数的前提下，通过收集每个玩家的状态信息来推导策略迭代算法，得到相应代数黎卡提方程的近似解；然后，通过递归推导严格证明了算法的收敛性。在凸优化理论的基础上，采用加权法求解Pareto最优策略和Pareto最优解。最后，通过仿真结果验证了所提理论算法的可行性。