Ir(111)表面石墨烯中缺陷的原子结构确认

识别和解析石墨烯中缺陷的精确原子结构是研究不同类型缺陷的物化特性,实现石墨烯物性调控的前提,可以为在原子尺度研究石墨烯缺陷的构效关系提供重要的实验依据.本文结合扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)确认了在Ir(111)表面生长的石墨烯中自发形成的缺陷,以及通过离子轰击方法在石墨烯中引入的多种缺陷结构,包括单空位缺陷、非六元环拓扑结构以及石墨烯层下的基底缺陷.     

明线会车、隧道会车及过隧道时的高速列车动力响应1)

明线会车、隧道会车和过隧道工况下的气动压力波对高速列车的动力响应和运行安全产生很大影响,本文建立了三辆编组的高速列车动力学模型,通过数值仿真得到了列车在三种工况下的车体所受的气动力,基于数值积分分析了列车的动力响应和脱轨系数。研究发现：明线会车和隧道会车工况相比,车辆的侧向运动相反。 明线会车和过隧道时,气动载荷对列车的脱轨系数影响较小,而隧道会车时,气动载荷作用对尾车的安全性影响较大。     

临近基坑开挖引起的隧道变形预测分析

随着城市地下空间开发利用的快速发展,基坑开挖对邻近隧道的影响成为工程中不可忽视的问题。文中分析了基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先,基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis 3D)数值模拟计算得到关于隧道变形的完整数据库,基于此数据库训练检测BPNN模型的准确性,并利用此BPNN模型定量分析各输入变量(隧道与支护结构相对水平距离、隧道相对埋深、支护结构的最大位移)对隧道变形的影响。最后,将BPNN预测结果与17个工程案例实测结果进行对比分析,可以看出两者具有很好的一致性,说明BPNN模型能够准确预测基坑开挖引起的隧道变形,为实际工程提供一种简便的预测方法。     

基于碳排放评价的节理化岩体大跨度隧道施工方法比选

依托单洞四车道大跨度九家湾隧道工程,采用碳排放系数法对双侧壁导坑法、CD法与分部台阶法三种施工方法技术经济进行研究,并基于碳排放量化结果对施工方法的选择进行综合评估。研究结果表明,九家湾隧道围岩自稳性良好,双侧壁导坑法与CD法施工工序繁多,耗时长,成本较高,产生的碳排放量均明显高于分部台阶法,综合分析后选择分部台阶法施工。现场施工效果良好,组织有序,在保证隧道安全施工的前提下,加快了施工进度,取得了良好的技术、经济和环保效益,为隧道施工方法的比选提供了新的思路。     

隧道斜交横通道爆破振动效应研究

针对斜交横通道爆破施工对既有隧道安全性产生不利影响,建立了交叉隧道爆破振动三维数值模型,考虑爆破荷载峰值、衬砌界面强度、埋深和围岩弹性模量的影响,从监测点振速和衬砌内力两方面对其安全性进行评价。结果表明:爆破振动作用下交叉区域将产生应力集中现象,衬砌内力增大5～10倍,拱顶和衬砌破除处易出现较大的动拉应力,是爆控的薄弱部位。爆破影响范围大致在θ>55°内,衬砌振速和动位移随着角度的增大呈现出先增大后减小的规律,在隧道拱顶区域达到峰值,且在迎爆区出现陡增;衬砌拆除前,沿爆破轮廓线将衬砌分割成爆破区和非爆破区将显著减小衬砌的变形和振速。     

大断面隧道钻爆冲击波的衰减规律

隧道开挖爆破产生的空气冲击波的破坏效应,将会对人员、机具设备与周围环境造成危害。隧道钻孔爆破冲击波的影响因素比裸露药包爆炸更多、更复杂,研究其衰减规律对采取合适的防护措施意义重大。本文中开展了时速350 km双线铁路大断面隧道钻孔爆破空气冲击波的现场测试,分析了不同工况下冲击波传播规律及影响因素。结果表明：钻爆冲击波超压时程曲线存在多个不同幅值的超压波峰,波峰之间具有明显微差延时的短间隔性,传播至远场未形成稳定的单一平面波,与单一药包爆炸冲击波的传播规律存在差异;钻爆冲击波超压信号由多段与微差延时相对应的子信号叠加而成,子信号数量与毫秒延期雷管段数相同,呈现出典型的时域特征;相同爆破条件下,大断面隧道钻爆时的乳化炸药冲击波转化因数小于小断面巷道工况下的;相较于总药量及最大段药量,按掏槽药量计算的超压峰值与实测超压峰值之间的相关性最强,钻爆冲击波最大超压峰值宜按掏槽段炸药TNT当量确定;隧道内大型机械设备等障碍物改变了钻爆冲击波流场的传播规律,呈现较明显的叠加放大效应。

     

电子自旋共振扫描隧道显微镜

单电子自旋极有可能发展成为未来信息学的基础。以电子自旋为核心的新型单分子或单原子器件将最终成为基本信息单元,基于单电子的自旋态将有可能构筑未来量子计算机的量子比特。但是,如何实现对单个电子自旋及其相干态和纠缠态的测量和控制,目前仍然是一个很大的挑战。作为调控单个电子自旋的重要实验手段,电子自旋共振扫描隧道显微镜的发展一直备受关注。文章简要介绍了电子自旋共振扫描隧道显微镜的基本概念,阐述了其发展历史和最新进展,归纳了机理探索的研究成果,论述了该设备研发面临的挑战与对策,并对未来的发展和应用做了展望。     

变分模态分解在爆破信号趋势项去除中的应用

爆破工程中,信号趋势项的准确去除对提高爆破振动信号分析的精度具有重要意义。针对经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）识别法存在的模态混叠和端头效应等缺陷,提出了基于变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）去除信号趋势项的方法,即VMD法。叙述了VMD法识别爆破信号趋势项原理,并进行了仿真实验,结果表明：趋势项频率对分解效果的影响相对较小,当趋势项频率处于1～5 Hz之间时,频率对分解效果的影响基本保持不变;振幅对分解效果影响显著,且振幅越小,VMD法的分解效果越差。当趋势项振幅超过原始爆破信号最大振幅的1/3时,VMD法分解效果较好。最后,应用VMD法和EMD法对含有趋势项的实测爆破振动信号进行处理,认为相比于EMD法,VMD法处理后的信号基本一致且不存在端点效应,在爆破信号趋势项去除领域中具有更加广泛的适用性。

     

基于图像处理与深度学习的隧道衬砌裂缝检测

针对目前隧道衬砌裂缝检测方法适应性不好且检测精度不高等问题,提出了以图像处理和深度学习相结合的衬砌裂缝检测方法 .首先,以隧道衬砌图像采集车载设备为研究对象,对获取的图像利用改进Mask匀光算法去除图像中的阴影,利用拼接缝去除方法去除拼接缝.其次,构建改进的VGG19网络模型,通过深度学习方法实现了衬砌裂缝的高效分割,提出基于虚拟标尺的裂缝长度和宽度测量方法,实现了衬砌裂缝的高效准确检测.最后通过实际隧道检测试验验证了本文方法的可行性和有效性,试验结果表明裂缝类型识别率高,裂缝长度的最大偏差为2.92 mm,裂缝宽度的最大偏差为0.28 mm.     

基于数值模拟及现场监测的新建隧道开挖对既有隧道影响分析

既有隧道在临坡浅埋环境下对相交新建隧道修建的影响尤为显著.本文基于三维数值模拟以及工程现场监测,采用不同参数组合,研究了埋深与隧道高度比值(C/H)、临坡距与隧道跨度比值(D/W)、既有隧道是否回填以及不同的地表荷载对侧向边坡和地表道路变形产生的影响.研究结果表明,受既有隧道回填影响的敏感区域在平行于开挖方向既有隧道与新建隧道刚分离的区域;不同组合条件下的C/H与D/W决定了降槽曲线的形态与大小差异;结合工程安全控制标准确定可行的实际施工模型,将现场监测数据与模拟结果进行对比发现,尽管二者在分布形态上存在差异,但最终最大沉降量完全满足施工控制要求.