物理模拟论文范文

前言：我们精心挑选了数篇优质物理模拟论文文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

[关键词]：物理实验；模拟法；对象模拟；相似模拟；过程模拟；模拟放大

模拟法是通过设计与原型（自然现象或过程）相似的模型，并利用该模型来间接地研究原型规律的方法。它随着生产和科学技术的发展而发展，是人类认识世界和改造世界最基础的方法之一。此法应用于物理教学可使事过境迁或稍纵即逝的自然现象或过程在实验室重现，可将现象简化或进行时空的放大、缩小，可对那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状态的系统进行研究。特别是解决那些尚无简单有效的仪器可演示的实验，模拟法则成了一种重要的辅助手段。

物理实验中的模拟法，根据其特点及主要功能，并结合本人教学实践，分为以下四类。

一、对象模拟

就是用放大或缩小了的、相似的，而又能反映事物某方面规律的客观实体来代替研究对象的方法叫对象模拟。

对象模拟的设计思想主要在于下述两种情况：其一是为了突出客观实体的主要矛盾和本质特征，摒弃次要的非本质因素，使研究对象从客观实体中直接抽象出来。如质点、刚体、理想气体、弹簧振子、点电荷、纯电阻、理想变压器等理想模型，以及天体运动模型，微观结构等几何相似模型。在研究二极管的单向导电性时，在实验基础上，运用对象模拟法，用自行车气门和进水阀门来模拟单向门。如此，不但加深对“单向性”的认识，而且激发了兴趣，开阔了思路。其二是为了解释某些行为和特征而建立起来的模拟。如地球因自转而产生的科里奥利力比较抽象，在地理课中亦有提及。我们不妨取一只旧的橡皮蓝球（或地球仪）来模拟地球自转，然后将红墨水从上往下滴落在转动的“地球”表面。此时即可明显看到水痕西边呈扩散状，从而令人信服的说明北半球南流冲刷西岸这一自然现象。

二、物理相似模拟

在科学研究和工程技术的许多领域中，人们常常希望利用模拟试验来代替对实际现象的研究，以便使我们可能在一定程度上预言某些在目前尚无法达到的条件下出现的情况。例如用水代替石油研究其在管道中的运动，把设计好的收音机缩小成模型放在风洞中试验其特性等。其特点即模拟与原型遵循同样的物理规律，故称为物理相似模拟。

巷理实验教学中的“失重和超重模拟实验”，“萝卜”马德堡半球，帕斯卡裂桶，用带电的肥皂泡在竖直电场中的平衡进行“密立根油滴实验”的模拟，以及十分壮观的“可乐瓶水火箭”等，均是物理相似模拟的范例。

电场线是用来形象地描述电场的假想的曲线。做好“电场线”的演示实验模拟，对实现教学目标十分重要。因此我们可利用感应起电机、清洁过的彩色丝线（可从旧的锦旗上取得）、金属铝板（即老式平行板电容器）等器材对“电场线”加以形象模拟。制作时只需将铝板按自己需要划出小方格，约1cm2间隔打一细孔（能穿过丝线即可），然后每孔穿上丝线背面打结，穿好后，将丝线剪成1寸多长左右，（力求整齐一致），过长，易互交结，不便演示。将两金属板平行竖直放置，固定在绝缘支柱上。两板用导线连接至起电机上。摇起起电机，立即可见丝线飞起指向另一板，模拟匀强电场的电场线，十分直观，且全班学生均可见。如果供电充足，将在两板边缘产生放电，每放一次电，丝线产生振动跳跃，确是课堂一大“景观”。

三、过程模拟

把具体物理过程纯粹化、理想化，并根据其本质特征而设计的一种模拟叫过程模拟。其特点是过程简化，易于控制。

气体压强的分子运动论观点，通常采用雨滴打伞等面来类比。这种大量分子对器壁连续碰撞的过程，如果用豆（或沙）落在平衡天平一端倒扣着的托盘底上的现象来模拟，就显得直观生动了。布朗运动的模拟，装有铁屑的试管模拟铁棒的磁化和退磁等都是过程模拟的成功例子。

电子技术中半导体的导电机理，电子运动易理解，空穴导电则抽象，课堂教学中如用“空位置”的运动来作一现场过程模拟，无疑会使学生茅塞顿开。分析曲线运动的思想方法——运动的分解和合成是个难点，可以平抛运动为突破口，在演示有关实验后，用“慢镜头”的方法，手持粉笔头边走（模拟水平匀速直线运动）边沿自身前方，从上向下加速下移，以此模拟平抛运动，既简单明了，又便于分析。理解机械波的形成过程是本章教学的一个重点和难点，运用模拟器材，以纽扣状的物体来表示振动的质点，通过摇转，使质点绕平衡位置上下振动，而整体波形向外传递，边演示边分析，效果很好。

热学中的统计方法和光本性的几率概念，由于受课堂教学时间的限制，怎样从个别事件的无规律过渡到大量事件的有规律，成了模拟实验的设计难点，在教学中采用全同等可能过程，在不同时刻的空间比较可以等效变换成同一时刻不同状态的比较的方法，让全班同学同时掷币若干次，然后统计比较下列情况“国徽”朝上的次数：（1）某同学；（2）某小组同学；（3）全班同学。从而使学生既突破了难点又受到一次生动的方法论教育。

四、模拟放大

在物理概念和规律教学中，学生往往对那些不易观察或不能从外部直接观察其内部状态的规律，因缺乏形象的感性材料而引起思维障碍。模拟放大正是采用空间放大和时间放大的方式，抓住本质特征，展现其生动直观形象，从而促进思维顺利进行。

液体压强与流速的关系学生比较陌生，可以通过模拟放大的方法加以演示，让学生加深印象。具体方法是：把灌足有色水的气球跟各部分粗细不同，且在粗细不同的地方有竖直小侧管的水平玻璃管连接，让竖直小侧管管口向上。由于气球膜的收缩力对水产生的水压使气球内的水通过玻璃管流出，这时我们看到，水在各个侧管中上升的高度不同，接玻璃管粗处侧管的水面升得较高，接玻璃管细处侧管的水面升得较低，这说明流动液体的压强在管道细的地方比粗的地方小，而在同一管道中，管道细的地方液体流速大，管道粗的地方液体流速小，故实验表明：液体流速大处压强小，液体的流速小处压强大。

如果我们用手挤压气球，这时看到玻璃管中水的流速加大，同时所有小侧管中的水面下降；松手停止挤压气球，可看到玻璃管中水的流速变小，同时所有小侧管中的水面上升。用这个方法，我们可以演示，液体流速大时压强小，流速小时压强大。

液体表面张力实验中的“水面浮针”，学生感到新奇，但在分析受力时往往错误认为表面张力与重力平衡，经指出后又不理解沿液体表面作用的力并没有作用在针上。究其原因是学生在形成概念过程中缺乏直观材料。为此，用一只较大的气球，充入少量气体，然后在上面放一根小铁棒，以此来模拟放大液面浮针，并指出液体表面张力同橡皮膜的张力，只作用在它们的表面，并没有作用在针（或棒）上，作用在针上的是因液体表面张力而产生的液面对针的支持力。通过令人信服的实验还使学生进一步明确：表面张力的作用是保持液面不分裂。

力的分解，关键是根据力产生的效果来确定分力的方向。其中三角支架是典型的问题，在教学中教师由两个同学配合，一个同学用手撑着腰，另一个同学在手的肘部用力竖直往下拉，让他感受力的作用效果。在讲摩擦力的方向时，用长毛板刷来模拟放大物体的运动趋势，一目了然。

第2篇

1．优化教学内容，提高教学质量

考虑到针对物理专业的课程学时数少，但内容多，重点和难点多，而学生动手能力较弱，过于注重理论公式的推导等情况，整合了“模拟电子技术”课程内容结构，逐步减少理论学时，增加实验学时，使二者比例达到一个最合理值。删减部分陈旧知识，融入新技术的应用，以理论为基础，强调应用，将理论与实践、技术与应用较好的融合在一起。

2．教材与参考书目选用应符合物理师范生专业特点

全国各大高校都陆续出版了许多优秀的教材。但是每一本教材的侧重点和难易程度也各不相同。选用较多的是高等教育出版社出版、由康华光主编的教材，由童诗白主编的教材以及杨拴科等主编的教材。根据物理师范生注重公式的逻辑推理的思维特点。所以选取更侧重于基本概念的讲解，逻辑性强，知识点丰富，学生需要掌握的内容多，由童诗白主编的教材更加适合西部师范院校物理专业的学生。

3．核心突出内容的取舍

模拟电路就是处理模拟电压和电流的电路，而由于现实生活中大多信号较为微弱的模拟信号，所以要进行信号的放大，这也是模拟电子技术课程的核心部分。所以本课程的核心内容自然非放大电路莫属。与此同时，现实生活中相关器件的供电电源很多为直流电源，所以必然需要一种将电厂的交流电转为直流的电路，此电路就是直流稳压电源。由此可知，主讲内容就是放大电路和直流稳压电源，尤其是放大电路部分。

二、教学方法和教学手段改革

1．教学方法多元化

在选择教学方法的时候，要特别注意培养学生的感性认识，以调动学生的主观能动性为目的。比如在讲授“反馈”概念时，我们可以运用类比教学法。教师可以以常见的冷暖空调的温度调节过程为例。另外在教学过程中，也需多运用启发式教学法，教师只有善于提出问题，才能更好地启发学生进行积极的思考，变被动接收为主动学习。

2．充分利用仿真软件

因为师范生最在意教学形式，如果仅仅在课堂平白地传授复杂的模拟电路理论知识，枯燥的形式会让师范生认为理论与实际相差太远，进而对电子类课程失去兴趣。所以在讲授理论课时，利用计算机仿真技术，将虚拟电子实验引入课堂教学中，可以随时进行电路连接、仿真和测量，增强了教学的直观性、形象性和生动性，有助于加强课堂互动，激发和调动学生的学习兴趣，从而实现了理论教学和实践教学的有机结合。

三、实践教学环节

1．实验准备

首先在开展实验之前，在理论课堂上通过多媒体课件，使学生们对常用电子仪器、半导体元器件、实验箱等有直观认识，并进行演示实验，以激发其兴趣。其次针对不同的实验教学内容，采取不同的实验指导形式。

第3篇

情景模拟教学法也是高职教学物流管理教学过程中的一种常见教学方式，其本意是模拟现实环境的情景来展示教学过程中所要展示的内容，争取让专业理论知识与实际应用联系在一起。情景模拟教学又可以衍生出一种模拟仿真的培训方法，如果条件允许的前提下，可以布置逼真的环境、任务以及情节。甚至可以在模拟的过程中制造管理冲突、突发事件等等。学生可以在这个过程中选择自己想要担任的角色。让自己全身心的投入到角色扮演的过程中，并在扮演角色之后提出自己对于物流管理相关问题的看法以及观点，这样的教学方法虽然对于时间以及资源的消耗比较大，但是教学环境逼真，基本与实际环境一致，能够起到很好的教学效果。例如：在《仓储物流管理》的教学过程中，就十分适合使用情景教学法来进行课程内容的讲解，首先，老师要在课前对学生的角色进行筛选和编排，比如，物流司机、库管、信息录入员、卫生清洁人员、仓库经理助理等等，学生按照对应的角色，在不同的位置进行现场情景的模拟并展示，最好提前设计好台词以及对白，列好出入库的清单等。让学生在完全接近实际工作的过程中对专业知识进行学习，这样才能够帮助学生做到真正的学以致用。

二、任务驱动型物流管理教学方法的应用

任务驱动式教学方法主要通过老师指定既定的目标而学生在学习过程中一切活动围绕目标而展开，带有强烈的目的性。让学生在自主学习的过程中不在盲目，学生因为有目标的存在而为了目标而努力和探索，而在这个探索的过程中又获得强烈的认同感以及成就感，这样的管理教学方式能够有效的激发学生的学习热情，让学生在学习过程中有一个发现问题、思考分析、问题解决的过程中，从而真正的提高学生自主学习以及创新学习的开拓精神。任务驱动的教学方式主要步骤为：任务设计——学生自主学习探索——结果评估——课后思考与拓展，四个步骤为和新的，老师通过科学合理的任务布置来控制课堂的教学节奏并激发学生的学习探索兴趣。在设计任务的过程中，首先要考虑到学生的认知能力以及学习特点，然后有针对性的设计具体的教学内容，难度不能太高，使学生遥不可及而失去兴趣，又不能太低，使学生简简单单就完成任务，这样又失去了应有的教学效果。只有难度适中，才能充分激发学生的钻研精神以及创造力。在实际教学过程中，可以首先将班级内的学生分为几组，每组成员最好少于5人，然后老师根据教学大纲设定相应的教学任务，但是不同组之间的教学任务也要进行一定的区分。比如，5人小组可以给予5个小任务，或者是2两个大任务，这些都可以根据实际教学情况进行适当的调整，但是务必要求学生全员参与，并且讨论的过程也要制定适当的规则，防止课堂教学过程中出现偏离主题的讨论，浪费教学时间，降低教学质量，但是规则的制定也不能够太死板，使得学生的讨论内容毫无新意，无法激发学生的学习热情，应该根据实际的教学情况来制定，避免教学进程过于死板。

三、结束语

第4篇

[论文摘要]：目前，微生物采油技术引起了微生物学界、石油工业界、石油地质界和地球化学界等相关学科的广泛兴趣和关注。详细介绍微生物采油技术概况，明确分析微生物采油技术概况机理，并探讨其发展方向。

微生物原油采收率技术(microbialenhanancedoilrecovery，MEOR)

是利用微生物在油藏中的有益活动，微生物代谢作用及代谢产物作用于油藏残余油，并对原油/岩石／水界面性质的作用，改善原油的流动性，增加低渗透带的渗透率，提高采收率的一项高新生物技术。该项技术的关键是注入的微生物菌种能否在地层条件下生长繁殖和代谢产物能否有效地改善原油的流动性质及液固界面性质。与其它提高采收率技术相比，该技术具有适用范围广、操作简便、投资少、见效快、无污染地层和环境等优点。

一、微生物采油技术概况

1926年，美国科学家Mr.Beckman提出了细菌采油的设想。1946年Zobeu研究了厌氧的硫酸盐还原菌从砂体中释放原油的机理，获得微生物采油第一专利。I．D．shtum(前苏联)及其它国家等学者也分别作了大量的创新性工作，奠定了微生物采油的基础。美国的Coty等人首次进行了微生物采油的矿物试验。马来西亚应用微生物采油技术在Bokor油田做先导性矿物试验，采油量增加了47%。2002年至2003年，我国张卫艳等在文明寨油田进行了微生物矿场应用，累计增产原油1695t，累计少产水1943t，有效期达10个月。

美国和俄罗斯在微生物驱油研究和应用方面，处于世界领先地位。美国有1000多口井正在利用微生物采油技术增加油田产量，微生物采油项目在降低产水量和增加采油量方面取得了成功。1985年至1994年，俄罗斯在鞑靼、西西伯利亚、阿塞拜疆油田激活本源微生物，共增产原油13.49x10t，产量增加了10～46％。1988年至1996年，俄罗斯在11个油田44

个注水井组应用本源微生物驱油技术，共增产21x10t。

20世纪60年代我国开始对微生物采油技术进行研究，但发展缓慢。80年代末，大庆油田率先进行了两口井的微生物地下发酵试验(30℃)。大港、胜利、长庆、辽河、新疆等油田与美国Micro～Bac公司合作，分别进行了单井吞吐试验。1994年开始，大港油田与南开大学合作，成功培育了一系列采油微生物，该微生物以原油和无机盐为营养，具有降低蜡质和胶质含量功能，并在菌种选育与评价、菌剂产品的生产、矿场应用设计施工与检测等诸方面取得了成绩。1996年以来，吉林油田与13本石油公司合作，探究了微生物采油技术在扶余油田东189站的29口井进行的吞吐试验，21口井见效，见效率达70%。2000年底，大庆油田采油厂引进了美国NPC公司的耐高温菌种，在Y一16井组进行了耐高温微生物驱油提高采收率研究和现场试验，结果表明，采收率达43.41%，增加可采储量1.81×10t，施工后当年增油615.5t。胜利油田罗801区块外源微生物驱油技术现场试验提高采收率2.66%。

二、微生物采油技术机理

（一）微生物采油技术与油田化学剂

在大庆油田开发的各个阶段都会使用不同性质的化学剂，现以大庆油田为例。当大量化学剂进入油藏后，将发生物理变化和化学变化，对微生物采油过程可能产生不同的影响。化学剂既可引起微生物生存环境（渗透压、氧化还原电位、pH值）的改变，又可直接改变生物的生理（呼吸作用、蛋白质、核酸及影响微生物生长的大分子物质的合成）以及影响微生物细胞壁的功能，从而影响微生物的生长，降低采收率。

（二）微生物驱油机理

因为，微生物提高原油采收率作用涉及到复杂的生物、化学和物理过程，除了具有化学驱提高原油采收率的机理外，微生物生命活动本身也具有提高采收率机理。虽然目前的研究不断深入，但仍然无法对微生物采油技术各个细节进行量化描述，据分析，主要包括以下几个方面：

1.原油乳化机理。微生物的代谢产物表面活性剂、有机酸及其它有机溶剂，能降低岩石一油一水系统的界面张力，形成油一水乳状液（水包油），并可以改变岩石表面润湿性、降低原油相对渗透率和粘度，使不可动原油随注入水一起流动[1引。有机酸能溶解岩石基质，提高孔隙度和渗透率，增加原油的流动性，并与钙质岩石产生二氧化碳，提高渗透率。其它溶剂能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。

2.微生物调剖增油机理。微生物代谢生成的生物聚合物与菌体一起形成微生物堵塞，堵塞高渗透层，调整吸水剖面，增大水驱扫油效率，降低水油比，起到宏观和微观的调剖作用，可以有选择地进行封堵，改变水的流向，达到提高采收率的效果。在较大多孔隙中，微生物易增殖，生长繁殖的菌体和代谢物与重金属形成沉淀物，具有高效堵塞作用。

3.生物气增油机理。代谢产生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等气体，可以提高地层压力，并有效地融入原油中，形成气泡膜，降低原油粘度，并使原油膨胀，带动原油流动，还可以溶解岩石，挤出原油，提高渗透率。

4.中间代谢产物的作用。微生物及中间代谢产物如酶等，可以将石油中长链饱和烃分解为短链烃，降低原油的粘度，并可裂解石蜡，减少石蜡沉积，增加原油的流动性。脱硫脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出，降低油水界面张力，改善原油的流动性。

5.界面效应。微生物粘附到岩石表面上而生成沉积膜，改善岩石孔隙壁面的表面性质，使岩石表面附着的油膜更容易脱落，并有利于细菌在孔隙中成活与延伸，扩大驱油面积，提高采收率。

（三）理论研究

1.国内外的数学模型。20世界80年代末，国外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的数学模型并开展了相应的数值模拟研究。Zhang模型优于Islam模型在于可描述微生物在地层中的活动，却难于现场模拟。Chang模型是三维三相五组分，能描述微生物在地层中的行为，不能描述在油藏中的增产机理。

2.物理模拟。物理模拟研究基本上是应用化学驱的物理模型试验装置及试验过程。微生物驱油模型的核心是岩心管部分，其长度影响微生物的生长繁殖。应建立大型岩心模型，使微生物充分繁殖，便于分析研究微生物的驱油效果。通过物理模拟研究微生物驱油法，可获得微生物在岩心中的推进速度及浓度变化，对岩心渗透率的影响等信息。

（四）源微生物的采油工艺

国内油田（大庆等）已进人高含水开发期，是采用内源微生物驱油还是采用外源微生物驱油，要根据具体油藏内的微生物群落进行分析。若具体油藏中内存在有益微生物驱油的微生物群落，宜采用内源微生物驱油工艺，这是目前国内致力于运用最新微生物采油技术。

三、结语

综上所述，在我国油田中，特别是大庆油田，在微生物采油技术具有提高采收率的效果，对大多数的油藏都能充分发挥微生物采油的优势。制约微生物采油技术的主要因素在于油藏中微生物群落结构、现场试验工艺及物理模拟实验的局限性。外源菌种的选育和评价指标、特性，微生物的研究、菌液的生产和矿场试验等方面还需深化。

参考文献：

第5篇

关键词：物理模拟实验；几何画板；一阶网络的零输入响应；扫描

计算机软件模拟物理实验可以改进传统实验效果。尤其是它的演示效果及强大的实验数据处理功能，大大地提高了物理实验课的教学效果，利用它来辅助教学，为物理课及物理实验课的教学提供了一种新的教学模式。《几何画板》做出的课件很适合用于改进物理难点的教学。它在由函数牵动动画的功能上独具一格，使做出来的物理课件既似模拟实验又可以量化地研究问题，源于实验而胜于实验。

由于《几何画板》课件在人机对话时只用鼠标操作，而不需要掌握计算机专用术语和键盘操作，因此专心于物理知识而缺少计算机知识的师生也很容易操作。在使用《几何画板》辅助教学的课堂上，无论是学生还是来听课的老师，都感觉不到是为显示计算机而用计算机，而是在很容易理解的物理图景面前，大家都沉浸在思考的气氛之中。

计算机辅助教学的理论认为，由于教学过程不能缺少教师对学生的思想教育和情感作用，也就是教师的主导作用应与学生的主体作用并举。所以探讨多媒体教学并不是要用计算机完全取代教师，而是要利用计算机的优越功能，改进教学的模式，使教师和学生都能在课件平台上发挥作用。《几何画板》做出来的物理课件就是能起到这样的平台作用。

如何用计算机教学软件《几何画板》制作物理模拟实验，本人在制作过程中用到了一些《几何画板》综合技能，愿意与大家分享。现举例，展开电学实验中“一阶网络的零输入响应”的软件制作过程。

（一）一阶网络的零输入响应实验简介：

电路原理图如图一左上方：

（1）实验目的：

1、研究一阶网络的零输入响应的基本规律极其特点，了解电路参数对相应的影响。

2、学习示波器测量脉冲信号的基本参数以及一阶网络响应的参数。

（2）仪器设备：

1、脉冲信号发生器一台；

2、双踪示波器一台；

3、动态电路板一块。

（二）一阶网络的零输入响应实验软件演示界面及功能介绍：

打开实验演示软件，界面如图一：

界面左上方实验原理图，右方是是示波器及测量过程中自动绘出测量的伏安特性曲线。

双击电路原理图的元件（如电压U0或电阻电容C）可输入新的参数。如：双击R出现对话框，输入R为2000欧姆。如图一中下方：

点击扫描按钮，在示波器屏幕中，新的伏安特性曲线实时画出。如图一右，在示波器上可对比R=1000欧姆及R=2000欧姆时，对应的一阶网络的零输入响应的曲线图。同理，当R=1000欧姆，可输入电容的不同值，即：C=0.001微法，C=0.002微法时从示波器上看一阶网络的零输入响应的输出曲线比较。

通过对比可知：时间常数RC越小，衰减越快；时间常数RC越大，衰减越慢。由此我们可以看到，《几何画板》课件并不是简单地模拟物理现象，而是可以通过连续改变某些参量，量化地探讨问题的答案。

你还可以方便的改变电压U0等参数的大小，绘出不同一阶网络的零输入响应的输出曲线。而在计算机软件几何画板上，测量实验数据及处理数据非常方便、快捷。我们知道：一阶网络的零输入响应时间常数τ的几何测量方法是：过起始点（0，U0）作一阶网络的零输入响应的曲线的切线，与时间轴交点的横坐标即为时间常数τ。

用几何画板在示波器上作图时非常方便的。我们知道，过曲线上一点的切线方程，用点斜式作，斜率为f‘(0)，过点（0，5）的直线方程就是我们所求的切线方程。做法如下：（1）对图一界面中的f(x)函数表达式点击右键，在快捷菜单中选择导数，得f’(x)函数表达式；（2）点击菜单：度量----计算---点击f’(x)，取x=0,求得斜率：f’(0)=-2.5。再利用点斜式建立切线方程。即：点击菜单：图表----新建函数：输入：-2.5*X+5。最后点击菜单：图表---绘制函数,过点（0，5）的f(x)的切线方程绘制出来了。再选中切线与横轴的交点（设A点），选择菜单---度量---横坐标，A点的横坐标值XA便计算出，即τ的值。

若双击图二中电路原理图的元件（如电压U0或电阻电容C）输入新的参数则对应的一阶网络的零输入响应的函数方程、切线方程、曲线图像及τ的值会做相应的改变，分析起来非常方便。

《几何画板》课件可以按照物理公式来设定动画，所以演示的结果比真实实验还要准确，因此教师无需以“误差影响”来修饰实验结果。

（三）一阶网络的零输入响应实验演示软件制作主要过程简介：

首先在几何画板软件窗口的左上方画出实验原理图，在几何画板窗口右方粘贴上述实验所需仪器设备示波器图片。建立含有上述原理图中参数R、C、U0等参数的一阶网络的零输入响应的输出曲线函数。建立过程如下：

新建参数R=1000、C=0.001、U0=5（如图一右上方），在新建的参数表达式上点击右键，选择：属性---值---无标签。将参数表达式分别拖动到原理图对应位置（如图一）。然后选择参数表达式建立一阶网络的零输入响应的输出曲线函数。如图一（右）：

因绘出的曲线位置在示波器屏幕上，故：先将坐标原点移至示波器屏幕上适当位置。考虑U0、RC的变化范围后，适当调节坐标轴比例，再将示波器屏幕上的调节好的坐标轴的单位及刻度图片抓取（例如用SNAGIT等软件抓去图片）。再在粘贴到原位置，然后隐藏坐标轴。

函数中的f(x)代表一阶网络的零输入响应的输出电压，x代表时间，先绘出一阶网络的零输入响应函数图像，因为函数图像是在时间x>0时开始绘制。所以，在一阶网络的零输入响应函数图像上建立电压的最低测量点A和最高测量点B（U0）两个固定点，在其中间建一沿曲线运动的动点u见图二。

将U点移至B点，分别选中点U、A，点击编辑菜单-----操作类按钮-----移动，标签设为：“扫描”，建立移动点按钮。再选中点u，点击：显示菜单---追踪点，即可在示波器上绘出对应一阶网络的零输入响应函数图像。同样分别选中点U、B点编辑菜单-----操作类按钮-----移动，建立移动点按钮，速度为“高速”。然后建立上述两按钮的系列按钮标签为：“扫描”按钮，这个系列按钮执行后，U点的轨迹不仅可跟踪，执行后U点可回到B点。在建立一系列按钮，标签为：“清除扫描轨迹”。其属性设置为：系列动作―同时执行；此按钮可清除示波器上的轨迹。最后将A、B、U点及函数图像隐藏。一阶网络的零输入响应电路实验的模拟演示软件就编写完成。

通过此例，可以学会巧妙利用几何画板软件的一些功能，实现制作物理电学的模拟实验软件。实验中示波器上的显示屏扫描图像随电路参数的改变而实时改变。并且，实验原理图中的所有参数都可以方便地改变（如：C，R），实时得出对应的电压、电流显示值、扫描曲线及数据分析结果。

参考文献

第6篇

[论文摘要]：目前，微生物采油技术引起了微生物学界、石油工业界、石油地质界和地球化学界等相关学科的广泛兴趣和关注。详细介绍微生物采油技术概况，明确分析微生物采油技术概况机理，并探讨其发展方向。

微生物原油采收率技术(microbial enhananced oil recovery，MEOR)

是利用微生物在油藏中的有益活动，微生物代谢作用及代谢产物作用于油藏残余油，并对原油/岩石／水界面性质的作用，改善原油的流动性，增加低渗透带的渗透率，提高采收率的一项高新生物技术。该项技术的关键是注入的微生物菌种能否在地层条件下生长繁殖和代谢产物能否有效地改善原油的流动性质及液固界面性质。与其它提高采收率技术相比，该技术具有适用范围广、操作简便、投资少、见效快、无污染地层和环境等优点。

一、微生物采油技术概况

1926年，美国科学家Mr.Beckman提出了细菌采油的设想。1946年Zobeu研究了厌氧的硫酸盐还原菌从砂体中释放原油的机理，获得微生物采油第一专利。I．D．shtum(前苏联)及其它国家等学者也分别作了大量的创新性工作，奠定了微生物采油的基础。美国的Coty等人首次进行了微生物采油的矿物试验。马来西亚应用微生物采油技术在Bokor油田做先导性矿物试验，采油量增加了47%。2002年至2003年，我国张卫艳等在文明寨油田进行了微生物矿场应用，累计增产原油1695t，累计少产水1943t，有效期达10个月。

美国和俄罗斯在微生物驱油研究和应用方面，处于世界领先地位。美国有1000多口井正在利用微生物采油技术增加油田产量，微生物采油项目在降低产水量和增加采油量方面取得了成功。1985年至1994年，俄罗斯在鞑靼、西西伯利亚、阿塞拜疆油田激活本源微生物，共增产原油13.49x10t，产量增加了10～46％。1988年至1996年，俄罗斯在11个油田44

个注水井组应用本源微生物驱油技术，共增产21x10t。

20世纪60年代我国开始对微生物采油技术进行研究，但发展缓慢。80年代末，大庆油田率先进行了两口井的微生物地下发酵试验(30℃)。大港、胜利、长庆、辽河、新疆等油田与美国Micro～Bac公司合作，分别进行了单井吞吐试验。1994年开始，大港油田与南开大学合作，成功培育了一系列采油微生物，该微生物以原油和无机盐为营养，具有降低蜡质和胶质含量功能，并在菌种选育与评价、菌剂产品的生产、矿场应用设计施工与检测等诸方面取得了成绩。1996年以来，吉林油田与13本石油公司合作，探究了微生物采油技术在扶余油田东189站的29口井进行的吞吐试验，21口井见效，见效率达70%。2000年底，大庆油田采油厂引进了美国NPC公司的耐高温菌种，在Y一16井组进行了耐高温微生物驱油提高采收率研究和现场试验，结果表明，采收率达43.41%，增加可采储量1.81×10t，施工后当年增油615.5t。胜利油田罗801区块外源微生物驱油技术现场试验提高采收率2.66%。

二、微生物采油技术机理

（一）微生物采油技术与油田化学剂

在大庆油田开发的各个阶段都会使用不同性质的化学剂，现以大庆油田为例。当大量化学剂进入油藏后，将发生物理变化和化学变化，对微生物采油过程可能产生不同的影响。化学剂既可引起微生物生存环境（渗透压、氧化还原电位、pH值）的改变，又可直接改变生物的生理（呼吸作用、蛋白质、核酸及影响微生物生长的大分子物质的合成）以及影响微生物细胞壁的功能，从而影响微生物的生长，降低采收率。

（二）微生物驱油机理

因为，微生物提高原油采收率作用涉及到复杂的生物、化学和物理过程，除了具有化学驱提高原油采收率的机理外，微生物生命活动本身也具有提高采收率机理。虽然目前的研究不断深入，但仍然无法对微生物采油技术各个细节进行量化描述，据分析，主要包括以下几个方面：

1.原油乳化机理。微生物的代谢产物表面活性剂、有机酸及其它有机溶剂，能降低岩石一油一水系统的界面张力，形成油一水乳状液（水包油），并可以改变岩石表面润湿性、降低原油相对渗透率和粘度，使不可动原油随注入水一起流动[1引。有机酸能溶解岩石基质，提高孔隙度和渗透率，增加原油的流动性，并与钙质岩石产生二氧化碳，提高渗透率。其它溶剂能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。

2.微生物调剖增油机理。微生物代谢生成的生物聚合物与菌体一起形成微生物堵塞，堵塞高渗透层，调整吸水剖面，增大水驱扫油效率，降低水油比，起到宏观和微观的调剖作用，可以有选择地进行封堵，改变水的流向，达到提高采收率的效果。在较大多孔隙中，微生物易增殖，生长繁殖的菌体和代谢物与重金属形成沉淀物，具有高效堵塞作用。

3.生物气增油机理。代谢产生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等气体，可以提高地层压力，并有效地融入原油中，形成气泡膜，降低原油粘度，并使原油膨胀，带动原油流动，还可以溶解岩石，挤出原油，提高渗透率。

4.中间代谢产物的作用。微生物及中间代谢产物如酶等，可以将石油中长链饱和烃分解为短链烃，降低原油的粘度，并可裂解石蜡，减少石蜡沉积，增加原油的流动性。脱硫脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出，降低油水界面张力，改善原油的流动性。

5.界面效应。微生物粘附到岩石表面上而生成沉积膜，改善岩石孔隙壁面的表面性质，使岩石表面附着的油膜更容易脱落，并有利于细菌在孔隙中成活与延伸，扩大驱油面积，提高采收率。

（三）理论研究

1.国内外的数学模型。20世界80年代末，国外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的数学模型并开展了相应的数值模拟研究。Zhang模型优于Islam模型在于可描述微生物在地层中的活动，却难于现场模拟。Chang模型是三维三相五组分，能描述微生物在地层中的行为，不能描述在油藏中的增产机理。

2.物理模拟。物理模拟研究基本上是应用化学驱的物理模型试验装置及试验过程。微生物驱油模型的核心是岩心管部分，其长度影响微生物的生长繁殖。应建立大型岩心模型，使微生物充分繁殖，便于分析研究微生物的驱油效果。通过物理模拟研究微生物驱油法，可获得微生物在岩心中的推进速度及浓度变化，对岩心渗透率的影响等信息。

（四）源微生物的采油工艺

国内油田（大庆等）已进人高含水开发期，是采用内源微生物驱油还是采用外源微生物驱油，要根据具体油藏内的微生物群落进行分析。若具体油藏中内存在有益微生物驱油的微生物群落，宜采用内源微生物驱油工艺，这是目前国内致力于运用最新微生物采油技术。

三、结语

综上所述，在我国油田中，特别是大庆油田，在微生物采油技术具有提高采收率的效果，对大多数的油藏都能充分发挥微生物采油的优势。制约微生物采油技术的主要因素在于油藏中微生物群落结构、现场试验工艺及物理模拟实验的局限性。外源菌种的选育和评价指标、特性，微生物的研究、菌液的生产和矿场试验等方面还需深化。

参考文献

第7篇

全国正在规划建设的13处大型煤炭基地,其中西部地区占7个,西北地区占5个。目前西部地区矿业工程专业的毕业生需求量较大,从近3a采矿工程等专业毕业生就业率高达90%以上就能说明这一点。所以必须针对西部地区经济特点等实际情况,提高西部矿业工程大学生的综合素质、科研及创新能力等综合素质。在这种意义上称之为“基于西部情结的综合素质”,也就是说西部的人才培养体系主要依靠西部人来支撑与建设。

1特色及优势分析

根据调研资料分析[4~6],结合我校西部矿业这一特色与优势学科的实际情况,对国内外目前矿业工程力学课程体系与实验示范(基地)构建的模式及特色进行全面分析,其主要包括以下几大优势。

1)国际优势及特色。在国外,采矿专业,目前只有美国的西弗吉尼亚大学、哥伦比亚大学、宾尼法尼亚州立大学、印度矿业学院、英国诺丁汉大学、澳大利亚的新南威尔士大学等还保留有采矿专业,波兰的矿业领域人才培养也已经萎缩。在国内,只有我校拥有西部惟一的矿业工程一级学科,而中国矿业大学、太原理工大学、山东科技大学、重庆大学虽然还开设有矿业类基础工程专业的课程,但毕业生所服务的地区很少涉及西部矿区。

2)项目构建优势。2000年山东科技大学获得的教育部教改项目“矿业类专业课程体系整体优化与实践”属于“世行”贷款21世纪初高等教育教学改革项目,并于2002-12-17在西安交通大学由教育部召开的高等理工科教育教学改革交流会上进行了经验交流交流,获得好评与认可。但是针对力学实验教学与示范建设,涉及西部矿山工程力学实验教学改革却是凤毛麟角。

3)地域优势。若仅从工程力学的角度进行教改项目申请,在西安乃至全国,我校均不占优势,如果站在西部矿业工程人才培养的角度来进行矿山工程力学实验教学与示范构建,我校有独特的优势。西部地区经济相对东部地区落后,这是不争的事实。西部的教育更需要加强,贫困地区必须立足自己的实际,培养自己的高素质精英人才。作为西部地区的高等教育,尤其是工程基础类专业的教育,对西部经济发展有重要奠基性作用,其教育内涵必须拓宽与拓深。随着国家对西部大开发的力度逐渐加大加强,西部矿山能源的战略地位已经凸显,采矿类优秀能源科技人才的培养、质量提高、需求模式等问题更是亟待研究的重大问题之一。

4)学科特色优势。我校在矿业工程领域虽然已形成特色和优势,但还需借鉴国内外著名大学相关课程设置与教学改革的成就和做法,结合我校矿业工程类专业课程与教学体系的建设以及毕业生综合素质拓展进行综合建设,以教学研究型大学的定位,争取建成西部矿山工程力学教学与示范基地或平台,为巩固我校西部矿业特色以及夯实内涵奠定基础。从传统的基础力学与矿业工程专业的课程设置方面分析,采矿工程专业学生的数学、力学知识学习较多,但有关矿山工程力学(包括岩石力学、岩层控制学、井巷工程、瓦斯动力学以及工程流体力学等)的教学与示范建设还比较薄弱,这一矛盾在近2a从采矿工程与安全工程专业的研究生招生与教育过程中也凸显出来。

5)人才需求优势。矿业工程学科中涉及到的采矿工程等专业属于矿业工程类基础性专业,毕业生在矿山主要从事矿山生产(安全开采与灾害防治)技术管理与科学研究方面的工作,要求基础知识扎实,综合性强。从现场反馈的信息亦如此。在教学改革中拓宽专业后需要夯实工程力学(矿山岩石力学与岩层控制)知识及实际应用能力,尤其是工程现场所需要的工程力学监测方面的仪器仪表相关配套课程与知识体系。这样毕业生到现场后能立即找到自己的定位,为后期发展奠定基础。

2理论教学平台内涵构建

2.1内涵构建目标与关键

随着现代科学技术与生产组织模式对高等教育要求的不断提高,人们更多地倾向采用项目(case)教学法来培养学生的实践能力、社会能力以及其他关键能力。根据国家教育部门有关的方针和政策,结合我校的优势学科和已经取得的一系列优秀教学科研成果情况,要实现西部矿业工程力学理论与工程实践的渗透,完成教学内涵的拓展,“基础厚、专业宽、能力强、素质高”的目标是理论教学平台构建的关键。

1)基础厚:系统学习理论力学、材料力学、弹性力学、结构力学等基础理论与矿山工程力学(主要包括矿山岩体力学、岩层控制学、井巷工程、矿山工程流体力学等)实验课程;

2)专业宽:在系统掌握矿山工程力学基础与实验(实践)理论的前提下,拓展对实验数据的深入分析与问题解决;

3)能力强:能对所遇到的工程问题形成正确判断,提高研究与创新能力;

4)素质高:能综合提出(或解决)现场工程问题的技术方案和具体运作程序,为决策者提供依据。

2.2关键教学手段

根据目前我校的教学软硬件建设环境,该课程开设的前提条件是学生建立在已经参加过认识实习和已经建立现场工程感性认识的基础上。教学方法主要采用4种:①理论教学;②实验室观摩与体验(有条件的情况下,自己亲自动手开展实验);③进行野外岩(土)石的参观与实践;④采用论文(大作业)和考试相结合的方式进行考核。

要有效实现以上过程,概括地讲,Case教学法是最有效的教学方法。该方法是由美国著名教育家、伊利诺易大学教授凯兹博士和加拿大教育家、阿尔伯特大学教授查理博士共同推创的一种以学生为本的教学法。该教学法在北美高校广为使用,因效果良好颇受欢迎,是符合构建教学理论、促进学生全面发展的科学的教学方法。清华大学等著名高校的教学研究人员,在构建性教学理论的指导下,结合我国高校的教学改革,进行了深入研究,取得了重大进展。由于矿业工程力学专业及课程的特点和学生毕业后所从事工作环境的特殊性,在力学课程教学与实践中采用Case教学法是非常有必要的。

2.3网络辅助教学

为了更好地实现以上教学手段,需要利用校园网、数字化和视频资料辅助进行Case教学,其中数字化格式主要为下列3种(正在进行修改素材):①MSWord文档,主要是教案和本书的主要教学与授课的关键点;②MSPowerPoint文档,主要授课讲义;③AdobePDF文档,为网络教学提供图片等素材。另外,为了及时更新教学内容,反映本课程或学科的当前状况,摒弃教学内容陈旧等缺陷,采用(最新)科研成果进课堂和教学名师上讲台等模式,对丰富课程内涵和提高教学质量大有裨益。

3实验示范教学平台构建

创建一流大学离不开实验室,建设教学研究型大学要有完善的本科教学体系的实验室条件保障、研究生培养的实验室条件保障[7,8]。为此,结合我校的矿业工程的西部特色,提出整合资源、组建矿山工程力学实验示范教学的平台。

3.1实验教学平台建设

1)构建以岩石力学性质伺服试验系统(MTS)为中心的基础实验平台。以岩石力学伺服试验系统(MTS)为中心,对已建岩石力学实验室进行改造,构建岩石(土)力学行为基础实验平台,进行岩层控制和岩土工程领域的基础教学与实验研究。

2)建设以三维可加载相似模拟系统为中心的物理模拟实验教学平台。围绕“大比例可加载三维实验模型系统”“固-液-气三相模拟实验系统”“可变角块体模拟架”,构建物理模拟实验平台,以提高试验测试水平和精度为目标,使物理模拟向定量化和可重复性发展,进行岩层运移和围岩灾变控制理论教学和实验技术教学与研究。

3)以三维相似模拟实验平台、固液气三相模拟实验台和数值模拟实验系统为中心,结合数值模拟试验系统和边坡稳定性物理实验系统,建设矿区地表移动与环境灾变预测实验平台,对西部特殊赋存条件下矿山开采引发的边坡稳定基础理论和控制技术、采动损害主导因素与控制机理的基础理论和方法以及矿区地质环境承载能力的基础理论和技术体系进行教学与研究。

第8篇

关键词：综放，综采，混合开采，技术效益分析

 

煤矿开采在综放技术不成熟之前,厚煤层普遍采用分层开采方式。如某煤矿3#煤层分为上、下两个分层开采。受生产技术装备、特殊地质条件的制约,以及生产、运输、通风、排水等系统对巷道的影响,导致回采上分层煤体时,工作面布置长度较小(根据目前工作面布置长度来看),而工作面两侧留设煤柱较大,一些边缘煤体不能进行回采。现将进行下分层开采,由于工作面装备水平的提高,以及开采技术与管理水平的进步,若将下分层工作面布置成与上分层工作面长度相同,技术经济均不合理,同时还将损失大量的优质煤炭资源。为了降低工作面成本,提高资源回收率,取得工作面最大的技术经济效益,必须加大工作面长度,在已采上分层煤体段内采用下分层综采工艺,在上分层未采边缘煤柱或煤体段采用综放工艺,也就是同一工作面采用综放综采混合式开采。

1.技术可行性分析

综放综采混合式开采在国内为数不多,需研究解决两种方式组合在一起时的支架选型、后部输送机的配备、回采工艺、放煤方式、顶板管理等技术难点。特别是研究假顶与实煤体交接处在放顶煤开采技术条件下上覆岩层矿压变化的规律,对顶板管理的指标十分重要,也是研究矿压规律显现的一种新技术、新问题、新内容。论文参考。论文参考。对此范围的技术研究国内外尚未进行。单个综采下分层回采、综采放顶煤回采两种方式的矿压显现规律已基本掌握,综采技术应用的领域也在不断扩大发展。单独进行综采分层回采、综采放顶煤回采技术经过十余年的生产实践,已经积累了丰富的技术经验,具备了进行综采综放混合式开采工业试验的实力。

2.方法技术研究

混合开采技术采用理论分析、数值模拟、物理模拟、现场实测和现场工业性试验相结合的研究方法。其研究内容是:在布置下分层工作面时,如何利用综采放顶煤技术对上分层回采完后留下的边缘煤体进行回采。回采方法是:工作面分阶段分别采用分层综采方式和综放方式对下分层工作面和边缘煤体进行回采。技术路线:通过实验室相似模拟试验及计算机数值模拟,分析顶板活动规律,为混合开采顶板管理提供理论依据,通过数值模拟回采工艺过程,优化回采工艺参数,达到安全高效生产的目的。

2004年,某煤矿在7510工作面进行综放综采混合式回采技术工业性试验。工作面运输巷一侧的煤体中由于布置有放水巷(在用),并伴有断层,因此在回采上分层时留下了110 m的保安煤柱。在布置下分层工作面时,原排水系统已被新的排水系统所替代,可将下分层运巷外错布置于实煤体中,利用综放综采混合式开采技术将边缘煤体回收,从技术上是可行的。(7510工作面切眼长度220 m,其中,下分层142 m,放顶煤78 m,运巷735 m外错78 m布置在实煤体中,采用全锚支护,回风巷长度760 m内错8 m布置在上分层假顶下,采用工字钢支护,可采长度665 m,储量75万:t其中分层37万,t放顶煤38万t)。论文参考。具体的技术方案如下:

（1）支架的配备　将运输巷道布置于边缘煤体中,靠近端头侧78 m为综放回采方式开采,靠近端尾侧142 m为分层综采方式开采,分别采用ZZP4800-17/33、ZY-35型两种规格支架。

（2）后部输送机的配备　工作面放煤区域处于运输巷道侧,后部刮板输送机尾部分只能设置于工作面中间区域。由于两种架型结构尺寸不同,布置后部输送机机尾电机空间较小,因此必须取消后部刮板输送机机尾部分的电机减速机,仅布置机头单电机运输,根据工作面所放顶煤范围确定电机功率大小。经验算功率采用250 kW的单电机运转,其运输能力即可满足运煤需求,后部机尾段只需安设2~3架配套分层中间架,即可缩小与相邻分层支架长度的差距。

（3）放煤方法　后部输送机机头处、机尾处根据矿压变化规律,在机头位置留5架、机尾位置留3架支架不放煤,放煤采用单轮间隔顺序方式,与割煤平行同向进行,放煤步距为0.6 m。

（4）交接处支架的配备　将分层支架伸入茬边放顶煤区域3 m,放煤区域共布置47架放顶煤支架(不包括端头3架过渡架),后部刮板输送机机尾处于第49架下方。有2架分层支架处于茬边放顶煤区域,茬边两侧多为体积小操作灵活的ZY-35型支架,有利于茬边的顶板管理。流入后部刮板输送机的煤,可人工将煤装入后部刮板输送机运出,利于后部刮板输送机机尾维护和煤质管理。

（5）顶板管理　端头处的顶板管理采用大板梁配单体柱支护,假顶与实煤体交接处,采用玻璃钢树脂全锚和预注马丽散锚固剂联合支护形成对破碎煤柱的主动支护。

（6）通风瓦斯管理　在后部输送机尾部设置瓦斯传感器,在回风巷上隅角安置抽出式局扇进行瓦斯抽排,同时及时清理后部输送机机尾部及架间浮煤。

3.在某煤矿7510工作面应用情况

7510工作面于2004年4月1日开始进行安装工作, 5月20日正式生产。工作面共布置3架ZP-6500/195/34型端头过渡架, 47架ZZP-4800/17/33型中间架(放顶煤架), 97架ZY-35型(分层架),改造后的后部输送机尾部分置于第49架尾梁下方。实际生产过程中,由于49#~54#架处于假顶与实体煤交接区域,且该区域坡度较大, 49#架上部相邻架移架时经常有大快矸石窜入,不利于机尾的管理。因此去掉一节后部运输中部槽,将后部输送机尾部分置于第48架尾梁下方。实际生产过程中,假顶与实煤体交接处两侧10~15 m范围煤墙片帮量大,特别是周期来压期间易发生漏顶情况,通过采取加快推进速度和带压移架的方法,使上述情况得到了有效控制。

从生产情况看日平均割煤4刀,月产8~9万,t后部输送机运转正常,放煤效果好,放煤回收率达87%,表明7510工作面应用综采综放技术进行工业性试验取得了很大成功。

4.综合分析比较

综采综放混合式开采,属于综采工作面回采领域的一项创新技术,煤顶与假顶交接区域、工作面异常隆起区域的煤体,受采动影响后煤体的片帮量非常严重,这种特殊的开采方式再加上困难的地质条件在目前国内外还未遇到,因此对此种情况下的煤墙片帮防治技术还是一项空白领域。需研究解决两种方式组合在一起时的支架选型、后部输送机的配备、回采工艺、放煤方式、顶板管理等技术难点。特别是研究假顶与实煤体交接处在放顶煤开采技术条件下上覆岩层矿压变化的规律,就显得尤为重要,也是研究矿压规律显现的一项新的探索。

与国内外相关文献论述内容相比,此项目的突出特点在于:①针对某煤矿特定的工作面地质条件,通过合理的巷道布置、设备选型和配置以及相关工艺协调等关键技术的研究分析和优化组合,对综放综采开采技术进行了系统研究和大胆尝试;②对综采综放交接区域矿压显现规律及控制技术进行了重点研究,为混采面片帮冒顶的进一步防治技术提供了理论依据和实践经验。

5.经济、社会效益分析

经济效益:某煤矿7510工作面布置混采面比布置两个面可多采煤59万,t按吨煤售价230元,利润92元计,则增加产值1 357万元,净赢利543万元。

社会效益:①工作面边缘煤体实现了机械化回采,减少巷道掘进工程量;②提高了矿井资源采出率,缓解了矿井采掘衔接局面,延长了矿井服务年限,具有很大的社会效益;③创新了回采工艺,完善了采煤方法,为矿井高效生产创出一条新路子。

【参考文献】

[1] 陈玉宽.综放工作面顶煤冒放性分析及开采工艺研究[J].河北煤炭,2005,(02).

[2] 朱文松,张建新.对采用伪倾斜巷道布置放顶煤工作面的探讨[J].煤,2006,(02).

[3] 刘昌平.大倾角厚煤层长壁综放工作面端头支护技术实践[J].煤炭科学技术,2005,(10).

第9篇

【论文摘要】多媒体教学和传统教学手段不同，可提高民族地区物理课堂教学的效率。多媒体有助于物理教学活动的丰富性和多样化。只有从民族地区物理学科的教学实际出发，摆正其素质教育的方向，才能让多媒体真正的为民族地区物理教育服务。

【论文关键词】多媒体；民族地区；物理教学；利弊

随着多媒体技术的发展，多媒体辅助教学对中小学传统的教学模式带来了巨大的冲击，近几年多媒体技术已逐步进入到了民族地区物理课堂教学。多媒体教学和传统教学手段不同，它迎合了信息时代对物理教学的要求，摒弃了传统的物理教学信息不足的弊端，可极大地提高民族地区物理课堂教学的效率。针对目前民族地区中学生对学习物理的畏难情绪和对物理现象缺乏感性认识的实际，运用多媒体一方面可以丰富学生的感知，另一方面增强了教学气氛，调动了他们的学习主动性。多媒体作为目前一种重要的教学手段，以其独特的魅力赢得了许多民族地区物理教师的青睐。

多媒体给民族地区物理教学改革提供了新平台和新方法，有助于物理教学活动的丰富性和多样化。

1．多媒体的使用可以创造情境，激趣

民族地区学生由于经济、环境、地域的限制，普遍见识不广、想象力缺乏，在学习物理知识时无法体会、感悟。而在物理教学中对难以理解或想象的物理概念、模型，通过采用多媒体课件可以十分直观形象的解释、演示出来，让学生很快的投入到物理教学之中。对一些难以理解、掌握的物理图景和规律、实验无法或很难看清楚的物理现象，可以利用多媒体做成逼真贴切的物理模拟帮助学生观察。如：利用多媒体模拟电流是电荷的定向移动；声波、磁感线等使学生清晰的了解物理过程和微观物理的现象。通过多媒体技术以图、文、声皆备的形式，不仅可以使民族地区的学生很快入境，还能够充分调动他们的积极性和创造性，达到非常理想的教学效果。

2．多媒体的使用可以化抽象为形象，使物理现象更加直观

物理教学中，我们会遇到一些抽象的事物，我们用语言不能很好的表达出来，即使有时能表达出来，学生也不能一下子就清楚明白，这时我们就可以使用多媒体，使事物变得生动形象，可感直观。如在讲授《机械波》的传播时，质点的运动以及波形的变化情况，很多学生想象不出的。如果把它做成一个课件，那么波的传播过程就变得直观，动态变化过程也一目了然，同时也加深了学生的记忆。多媒体的这个特点克服了传统教学抽象、枯燥、理解困难的弊端，用生动形象动态的方式使学生学得快、学得懂、学得透彻，达到“寓教于乐”的理想教学境界。 转贴于

3．多媒体丰富了物理教学内容，提高了物理课堂效率

多媒体的使用，特别是网络技术的运用，使各种信息更便利的进入民族地区物理教学领域。教师在上课时一个个生动的形象或过程通过多媒体表现出来，胜过教师长时间空口无凭、反反复复的解释说明。另外讲课过程中如果需要插入某些资料时，原来要写在黑板上再讲解，而用多媒体只需点击一下就可完成，这在传统教学模式下是无法想象和实现的。课堂上，学生得到的知识容量，教师掌握的反馈信息都大大增加。多媒体的使用，在一定角度上刺激了学生的感官，丰富了教学内容，更大的充实了课堂教学，提高了民族地区物理课堂效率。

当民族地区的教师运用多媒体教学使课堂活跃了，容量增大了，但教学效果并不一定明显。可见，多媒体运用不当就会对民族地区物理教学产生一些负面的影响，这是因为：

4．多媒体教学忽视了物理教学的特点

物理学的内容丰富而复杂，它包含着抽象的概念和规律，需要运用大量的实验进行验证。但是现在许多民族地区老师都利用多媒体进行演示实验和学生实验，许多物理现象都是教师自己设计的有造作的成分，让许多学生产生疑问不相信。这里没有通过数据的收集和分析就得出了实验的结论，失去了物理学以实验为基础的研究方法，同时不能用物理实验帮助学生理解概念和定律，提高学生学习物理的兴趣，也不利于全面培养民族地区学生的创新精神和实践能力。

5．物理多媒体教学不利于课堂师生情感的互动

第10篇

（中原工学院理学院，河南 郑州 450001）

【摘　要】在现代生产力加速发展的实践过程中,科学研究起着不可估量的巨大影响。 而哲学是人类认知世界、对现有世界进行改造的方法论之总结。在研究裂纹传播的分子动力学研究过程中，只有以哲学观点为指导，才能够揭示材料中断裂的机理与规律，预测发展规律，帮助工业工程师调控材料，从而减少断裂事故的出现。

关键词 哲学；裂纹传播；方法

回顾人类的发展过程，哲学先于科学发展，可以说，哲学是科学的源头和母亲，科学只是哲学的一个支派。如何才能在自然科学发展的同时保持人类社会与自然的平衡，这需要哲学思想的指导。[1]

恩格斯曾经说过“无论自然科学家采用什么样的态度，他们还得受哲学的支配”[2]，对于物理学而言，研究自然界和人类社会生产和生活中的运动规律和发展规律，只是哲学中的一部分。

哲学提供了正确的世界观和自然科学发展的指导思想。回看物理学发展历史，出现了一系列的关于主体对客观世界认识出现偏差的情况，究其原因无不都是哲学思想出现了偏差。哲学作为方法论，在科研活动过程中不断指导科学家去进行科研活动。[3]

本文将结合经历的科研活动本身，在研究和实践活动自己的一些哲学思考做归纳总结，这样，能够更好的指导更深层次科研活动的展开。

1　论文的选题始于问题，来源于实践，立足于各学科之间的接触点

自然辩证法中讲到科学研究要始于问题，而问题的来源是从实践中得来的，离开了客观存在事实，脱离了实践，也就无从引出问题。经过周密的调研，我发现：断裂是材料或构件中非常严重的失效方式，在非常多的情况下，都能造成灾难性的可怕后果。因此，我选定裂纹扩展研究作为自己的研究方向，研究材料中断裂的机理与规律，帮助工业工程师调控材料，从而减少断裂事故的出现。

经过进一步的调研，我发现：近几年的研究结果表明，裂纹的前端是原子级的尖锐，因此新的研究方法需要建立在原子或分子尺度，这样才能更好的发现材料断裂问题的微观机理。

我选取的研究内容涉及了物理学、材料学、机械工程、数学、计算机、分子动力学、计算软件等多学科接触的体系，这是近几年新兴的一个跨学科分支——“计算材料学”，而多学科之间相互接触、融合正是适应了现代科学的发展。在相互融洽的情况下,不同学科之间传统的专业壁垒必将被人们所打破，使现代科学走上日益整体化的道路。

2　裂纹传播与扩展的分子动力学研究中的哲学思考

2.1　构建数学物理模型时，要遵循哲学指导思想下的物质统一性原理

在构建物理模型过程中，需要遵循哲学指导思想下的物质统一性，就可以合理地模拟物质的分子结构。因此在建模时，在空间中重复填充这些最基本单元，之后采用自然界共性所遵循的熵最大原理和能量最低原理，进行分子动力学弛豫，直到达到平衡状态，达到的平衡状态就是单晶硅存在于自然界中的理想形态。

另一方面，作为研究主体的人类大脑和计算机运算也具有物质统一性。人类的大脑对外部的客观实际进行分析和总结概括，寻找事物的客观规律；计算机通过人类的输入建模获得对客观实物的认识，而后按照预定的设计，模拟客观事物的客观规律，寻找规律性。因此，从功能上来讲，计算机和人类大脑是统一的，都具备世界物质的统一性。

2.2　裂纹扩展过程中存在着矛盾的辩证关系

对于材料而言，强度和韧性之间存在着一定的内在矛盾。提高大多数材料的强度时，通常会导致材料脆性的增加，现行的办法是根据不同材料在不同场合下的使用，在强度和韧性之间寻求一个最佳的匹配值。

通常以能量分析的方法，来研究裂纹扩展的能量变化，裂纹扩展要消耗的能量主要用于生成两个新表面的能量和用于消耗变形功，通常把这部分的能量称之为裂纹扩展的阻力，这是事物本质的属性，反映了材料本身不想被分开的意愿。既然裂纹扩展有阻力，那么只有当外载提供足够的动力时，裂纹的扩展才有可能，这里面，裂纹扩展的阻力和裂纹扩展动力是一对矛盾，这是裂纹扩展前期的主要矛盾。裂纹扩展后，此时，存在的矛盾是诸因素对裂纹扩展方向影响。

2.3　裂纹扩展过程中，存在量变与质变的辩证关系

应力场强度因子KⅠ的值随着外载而变化，这是一种渐进性的变化，反映了材料弹性的连续性。当应力场强度因子KⅠ的值达到KⅠC时，裂纹失稳开始扩展，材料弹性的连续性遭到破坏。KⅠ和KⅠC的关系可以看成是量变和质变的辩证关系，当外载逐渐增加时，KⅠ随之缓慢增加，裂纹扩展的趋势逐渐增强，当增加至KⅠC时，此时体系内的矛盾的主要方面是裂纹扩展，这是KⅠ缓慢增加的必然结果。

可见，任何质变的发生都是始于量变，量变是质变的必要筹备，质变是量变的必然结果，当量变积累达到事物的度，质变就出现了。

2.4　裂纹扩展过程中，存在着结构与功能的辩证关系

唯物辩证法认为，结构是物质形态的普遍属性，反映了事物内部各种要素相互联系与组织方式，我们在实验中发现，随着KⅠ缓慢增加，裂纹前端原子键开始断裂，为了抵制断键影响，维持裂纹稳定性，单晶硅材料自身通过原子键的旋转和交换，形成了不同于原有六圆环结构的圆环结构。

在内部和外部的关联中，具备特定结构的事物展现出来的配套能力称为功能。我们在研究中发现，这些新的圆环结构主要起到下面的作用：降低了裂纹前端的应力集中，提升了裂纹扩展的能量势垒，延缓裂纹的扩展。因此这些新的圆环结构可以看成是材料自身所具备的自保护机制。

2.5　裂纹扩展的分子动力学模拟中体现着“原型”与“模型”之间的关系

我们的实验属于模型实验中的物理模拟，因此，对模拟实验的结果必须要作出客观的评价，校正、补充或筛选模型，多次模拟，加以验证，直到获得最真实的，能够反映原型本质属性的模型，然后将模型的实验结果合理地外推到原型中。

3　小结

综上所述，在研究裂纹传播的分子动力学研究过程中，只有以哲学观点为指导，才能够揭示材料中断裂的机理与规律，预测发展规律，帮助工业工程师调控材料，从而减少断裂事故的出现。

参考文献

［1］马克思恩格斯全集:第一卷[M].121.

［2］恩格斯.自然辩证法[M].187.

第11篇

关键词：微软机器人仿真平台 C#编程 代码设计 可视化编程

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0158-01

0 引言

机器人仿真是计算机对机器人在仿真平台系统上进行的模拟运行。通过仿真平台的搭建，在该平台上导入决策代码，从而实现对仿真机器人的操作。本设计中的仿真平台是由微软机器人仿真工具MSRDS所搭建，通过交互式计算机图形技术和机器人学理论等，在计算机中生成机器人及其周围环境的几何图形，并进行三维显示，用来确定机器人及其运动环境的动态变化过程。在该仿真平台下，所加决策代码是基于.NET框架的、面向对象的高级编程语言——C#语言。本论文是基于C#语言编写的制胜率较高的编程设计思路。

1 计算机所需软件

1.1 微软武术擂台仿真比赛平台

该平台是基于MSRS开发的。MSRS提供了面向服务的运行库，该运行库又提供了两个基于CLR2.0的较低级别的运行库，用于在仿真机器人大量传感器和传动装置上发送和接收数据。另外，MSRS工具包中还包括VPL（可视化编程语言）和VSE（虚拟服务器环境），前者用于在设计平面中构建机器人应用程序，后者可用于体验涉及多个机器人和障碍物的复杂模拟。

1.2 PhysX_7.11.13_SystemSoftware

PhysX是物理运算引擎，主要用于将真实世界的物理定律加载到计算机的模拟界面当中，从而使其仿真界面有一定的真实感。相较于一般模拟计算，PhysX可由CPU计算并可调用独立的浮点处理器进行大计算量物理模拟的计算。

1.3 directx_jun2008

Directx是微软创建的一种多媒体编程接口，由C++编程实现，并遵循COM，主要用于加强3D图形和声音效果，并能提供同一硬件驱动标准。

2 C#语言简介

C#语言是微软于2000年的一种新的面向对象的编程语言，其专门为.NET应用而开发，从根本上保证了C#与.NET框架的完美结合。C#继承了C语言的语法风格和C++面向对象的特点，并在.NET 框架类库作为基础下，拥有类似VB的快速开发能力。

在本文中，是用C#编程并生成.dll文件，将此文件导入仿真平台即可。

3 决策代码的设计

3.1 平台信息获取

1）机器人在场上的坐标和倾角。由服务端以每40ms的速率传送给客户端，并最终传递给决策程序。

2）激光测距仪信息。该信息由机器人躯干前端的激光传感器获得，每120ms更新一次。激光测距仪可探测其正前方-40°～+40°的物体，每5°有一个激光发射源，共设17个激光发射源。

3.2 代码编程思路

仿真机器人以“轮速+关节角度”控制，主要通过仿真机器人上的传感器检测其所处的不同环境（状态），执行或调用不同的子程序，从而达到在机器人在仿真平台上具有自主对抗的性能。

3.2.1 程序编程整体思路

本设计代码编程部分主要由五部分子程序组成，分别是初始程序、边缘检测程序，目标检测程序、对抗程序和变性程序。机器人的状态位置是利用平台提供的坐标信息进行环境检测及精确定位。在整个编程中，设置边缘检测程序的优先级最高，机器人每次动作会优先执行边缘检测程序，当机器人到达边缘时，机器人会减速并停止，并向远离边缘方向移动；若机器人未检测到边缘状态，则按顺序执行下一条子程序。在平台对抗开始时，机器人执行初始程序，即机器人旋转一定角度（左轮速>右轮速，可向中心方向旋转），同时机器人会检测是否有目标靠近，如果有，则立即执行对抗子程序；如果没有，则以最快速度到达擂台中心（抢占先机），然后执行变形程序。变形程序为机器人向两边展开手臂90°，并进行自身旋转，从而使对方机器人难以靠近，同时，停止目标检测程序，直到出现对方机器人接触我方机器人时，由传感器检测是否为接触状态，若为接触状态，则返回执行对抗程序。

3.2.2 程序设计框图（如图1）

4 结语

随着各种高新技术的迅速发展，机器人技术也悄然崛起，而机器人仿真技术的发展也进一步促进了我们对机器人的学习与研究。本设计是在本人参加过2013年全国机器人大赛暨RoboCup公开赛之后，综合了各高校的武术决策代码优势，从而设计出制胜率较高的一种决策代码。本文在以微软（MS）机器人武术擂台赛仿真赛为依据，简要介绍了该仿真平台的相关信息，论述了代码编程设计的整体框架与构思，为机器人编程带来了另一种思路。

参考文献

[1]杨杰.机器人视觉目标跟踪方法的研究[D].哈尔滨工程大学，2006.

[2]刘晓敏，崔月盟.基于图像处理的移动机器人视觉定位方法[J].高等职业教育-天津职业大学学报，2007，17（3）：75-78.

[3]秦丹.基于3D的多移动机器人仿真系统的研究与设计[D].华南理工，2010：1-2.

[4]王文远.俞炘.仿真机器人发展及其技术探索[J].数字技术与应用，2010，（11）：5-5.

第12篇

1、单选题（）标志着课题申请通过了有关专家的评审，被科技主管部门正式确认并给予资助。CA.课题规划B.课题申报C.课题立项D.课题方案设

2、单选题（）的特点是提出新观点、新概念或新模型，侧重理论证明和模拟分析。A

A.理论性B.实验性C.描述性D.设计性

3、单选题（）的重点在于实验的设计方案以及对实验结果进行的观察和分析。B

A.理论性科研论文B.实验性科研论文C.应用性科研论文D.综合性科研论文

4、单选题（）是测量的正确程度，即测量结果所能显示测量对象所需测量特质的程度。

AA.效度B.实度C.信度D.测度

5、单选题（）是对科学问题的提炼、分解及解决的过程。DA.课题规划B.课题申报

C.课题立项D.科研过程

6、单选题（）是对某一专题或某一论题具有独到学术观点的著作，它有学术论著、学位论著之分。BA.学术著作B.学术论著C.专题论著D.论文著作

7、单选题（）是发表在国内外正式出版的学术期刊上的文章、通讯或报道，一般包括综述、文章、简讯（简报）等。BA.网络论文B.期刊论文C.学术著作D.会议论文

8、单选题（）是反映客观现实的一种思想，是对研究对象有所断定的一种思维方式。A

A.判断B.推理C.想象D.直觉

9、单选题（）是反映论文价值的最直接体现，是评价科研成效的公开尺度。B

A.论文撰写B.论文索引C.文献检索D.

10、单选题（）是科研工作者必备的一种基本技能，是科研工作的重要过程。AA.论文撰写B.论文索引C.文献检索D.

11、单选题（）是科研选题的使动环节，具有重要的战略意义和指导作用。A

A.提出问题B.构建方案C.选题报告D.申报取向

12、单选题（）是科研意义中最基本的意义。A

A.创造学术价值B.推动技术进步C.传承科研技术D.促进社会发展

13、单选题（）是人类所拥有的一种智能，是一种高级的形象思维活动。C

A.判断思维B.推理思维C.想象思维D.直觉思维

14、单选题（）是通过对学术期刊整体水平的评价，来界定刊载在该期刊上的学术论文水平和质量的评价方法。BA.指标评价法B.期刊评价法C.专家评价法D.综合评价法

15、单选题（）是为了申请相应的学位或某种学术职称资格而撰写的研究论文。D

A.科学论著B.客观论著C.学术论著D.学位论文

16、单选题（）是研究者在科研工作中必不可少的参考文献，也是追踪国内外科研前沿最直接的科研信息来源。B

A.综述性文章B.专栏性文章C.报道性文章D.专题性文章

17、单选题（）是指大脑在思维时呈现的一种扩散状态的思维模式，属于弹性思维基本类型之一，与收敛思维相对。AA.发散思维B.联想思维C.反向思维D.直觉思维

18、单选题（）是指在科学研究过程中，为解决课题研究中出现的科学问题、技术难点所使用的研究方法。BA.科学方法B.科研方法C.哲学方法D.一般方法

19、单选题（）是指在某一领域中，针对某些热点问题而举办的学术会议。规模较小，但议题较为重要。CA.团体固定会B.代表会议C.专题会议D.研讨会

20、单选题（）是指针对某一研究领域中的一些重点问题，召集一些相关的学术代表而举行的学术会议。此类会议规模相对较大，内容丰富，参会人数较多，影响面广。A

A.代表会议B.专题会议C.研讨会D.团体定期会

21、单选题（）是追求事物的原本，以探索事物的本质为目的，以发现事物的内在的、特定的规律为目标。C

A.常规认识B.基础认识C.科学认识D.哲理认识

22、单选题（）是最根本的思维方法，是研究各类方法的理论基础和指导思想，对一切科学具有最普遍的指导意义。CA.科学方法B.科研方法C.哲学方法D.特殊方法

23、单选题（）一般有独著、合著、编著、主编、编写等类型。C

A.科学论著B.客观论著C.学术论著D.学位论著

24、单选题（）一般指对研究情况的一种突如其来的领悟或理解，亦指突然跃入脑际的，能阐明问题的思想。DA.判断思维B.推理思维C.想象思维D.直觉思维

25、单选题（）指以模型和原型之间在物理过程相似或几何相似为基础的一种模拟方法。

AA.物理模拟B.数学模拟C.职能模拟D.数字模拟

26、单选题（）治理是一个系统工程，需要全社会各阶层的人士参与，并需要职能部门干预。AA.学术腐败B.学术不端C.学术失范D.学术不正

27、单选题（）属于弹性思维范畴，通过由此及彼的思维过程，开拓研究者的思路。B

A.推理思维B.联想思维C.直觉思维D.发散思维

28、单选题（）属于科学认识的"硬件"，即在科学认识活动中进行观察、测量、计算、存储信息的各种物质手段。BA.科学方法B.科学器材C.科学探索D.科学计量

29、单选题创新思维的（）是指研究者的思维活动不受常规思维定势的束缚和局限，并且能够根据具体的科研对象自由、灵活地采用多种思维方式探索问题的答案。D

A.跳跃性B.创新性C.批判性D.灵活性

30、单选题对缺乏科研实际经验的初学者，（）的选取对科研工作的成败至关重要。B

A.科研方法B.科研策略C.科学选题D.科学创新

31、单选题根据实验结果性格的不同分类，可分为（）DA.探索实验验证实验模型试验等B.化学实验 物理实验生物实验等C.地面试验空间实验地下实验等D.定性实验定量实验结构实验分析实验等

32、单选题科学发展和技术进步是（）形成的基础，而新的科研方法的发现和创立，又使科研工作得以有效的进行，从而促进科学和技术的新飞跃。A

A.科学方法B.科学器材C.科学探索D.科学创新

33、单选题科研的（）阶段是把以确证的假说同原有的理论协调起来，统一纳入到一个自治的理论体系或技术体系中，使其形成结构严谨、内在逻辑关系严密的新理论体系。C

A.提出假设设计B.获取科技事实C.建立创新体系D.理论技术检验

34、单选题科研的（）阶段是科学研究中具有战略意义的阶段？A

A.确立科研课题B.获取科技事实C.提出假说设计D.理论技术检验

35、单选题科研方法中，演绎推理的主要形式是三段论，其中不包括（）B

A.大前提B.中前提C.小前提D.结论

36、单选题科研规划中，（）是科研规划的中层，是指规模较大、时间较长的科研计划。

BA.科研方向B.科研战略C.课题计划D.课题总结

37、单选题科研课题收集的标准不包括（）DA.针对性B.代表性C.可靠性D.连续性

38、单选题科研论文是以（）形式对最新科研成果的记录，它是科研成果的一种直接体现，也是学术交流的重要形式之一。AA.文字B.报告C.图表D.记录

39、单选题科研中，信息方法的作用不包括（ ）C

A.功能抽象B.科学预测C.科学决策D.结构探析

40、单选题利用书目文献数据库、全文数据库对课题相关知识点、事实和文献进行检索，属于论文检索的哪种方法（）AA.工具法B.引文法C.借鉴法D.探讨法

1、多选题抄袭剽窃是一种极为常见的学术腐败现象，是对科研规范破坏力极大的一种学术腐败现象，其具体表现形式有（）BCDA.夺取式B.拿来式C.拼凑式D.抢占式

2、多选题成果查新时，关键词的选择应注意些什么（）ABCDA.检索词是否覆盖查新点B.检索词的不同表达方式是否找全C.注重专业词的选择D.不可忽略缩写词

3、多选题创新思维的特征有（）BCDA.突发性B.创新性C.批判性D.灵活性

4、多选题从科研领域考虑，科研论文一般分为（）等基本类型。ABCA.理论性B.实验性

C.应用性D.科学性

5、多选题从期刊论文性质及作用的角度出发，期刊论文的特点有（）ABCDA.原始报道B.探索创新C.推翻旧论D.丰富发展

6、多选题代表性的弹性思维有（）ABCDA.发散思维B.收敛思维C.跳跃思维D.纵向思维

7、多选题对光纤光栅的作用方式而言，包括（）ABCD

A.机械传感方法B.电磁传感方法C.热传感方法D.震动传感方法

8、多选题对某一科研部门或课题组而言，科研规划主要包括（）ABC

9、A.科研方向B.科研战略C.课题计划D.课题总结

9、多选题发散思维中，基于光栅性质的研究方法有（）BCA.震动传感方法B.波长漂移方法C.带宽传感方法D.电磁传感方法

10、多选题根据会议延续时间的长短，可分为（）等差异。ABCD

A.长期会议B.短期会议C.定期会议D.不定期会议

11、多选题根据我国的国情，目前科研课题的来源有（）ABCD

A.指令性课题B.指导性课题C.委托课题D.自选课题

12、多选题就认识层面而言，认识活动可分为（）ACD

A.常规认识B.基础认识C.科学认识D.哲理认识

13、多选题科学观察的原则有（）ACD

A.客观性原则B.特殊性原则C.全面性原则D.典型性原则

14、多选题科学实验缺陷的产生主要有（）等原因。ABCD

A.实验假象B.实验误差C.实验极限D.实验限制

15、多选题科研的特点包括：（）AB

A.科研继承性B.科研创新性C.科研探索性D.科研常规性

16、多选题科研方法的重要作用体现在（）ABC

A.正确的科研方法对科研工作的成败起着至关重要的作用B.错误的科研方法会导致荒谬的结论甚至伪科学C.科研方法在一定程度上决定着科研的成败D.科研方法是科研成败的基础

17、多选题科研工作者对于专业知识的学习，初学者应该做到（）ABCD

A.学无止境，常学常新，常研常进B.对本专业的经典文献要精读细研C.批判性阅读，独立性思考，切忌因循守旧D.要把专业知识的学习与课题研究相结合

18、多选题科研课题方案设计的原则有（）ABCD

A.科学性原则B.创新性原则C.规范性原则D.统计性原则

19、多选题科研课题立项后，需注意处理好（）相关事宜。ABCD

A.确认立项，填报计划B.审批计划，下拨经费C.调整分配，落实任务D.分项把关，发展研究

20、多选题科研论文的学术性主要表现在（）ABC

A.研究的科学性B.内容的专业性C.读者的专业性D.研究的准确性

21、多选题科研论文的质量把关有（）等方式。ABCD

A.健全的监控规程B.成立审查小组C.课题组例会D.随机性检查

22、多选题科研论文评价的原则（）ABCD

A.公正性原则B.准定量原则C.创新性原则D.可比性原则

23、多选题科研论文文献检索具有如下重要作用（ ）ABCD

A.资源开发B.协决策C.继承和借鉴D.便捷及高效

24、多选题科研思维具有哪些特点（）ABCD

A.客观性B.能动性C.多样性D.交叉性

25、多选题科研选题中涉及的主要内容有（）ABCD

A.提出问题B.构建方案C.选题报告D.申报取向

26、多选题科研中，现代方法包括（）BCD

A.客观方法B.系统方法C.控制方法D.信息方法

27、多选题课题设计书是课题方案设计的实现形式，一般可分为（）AB

A.研究性课题设计书B.实验性课题设计书C.规划性课题设计书D.创新性课题设计书

28、多选题论文编辑加工设计的范围较广，一般分为（）BCD

A.文摘加工B.内容加工C.文字加工D.技术加工

29、多选题论文检索的方法有（）AB

A.工具法B.引文法C.借鉴法D.探讨法

30、多选题论文投稿成功的原因有（）ABCD

A.专业论文为重点B.期刊选择要适合C.权威期刊敢投稿D.学术争论须有据

1、判断题捕捉信息，是思维探索和理论抽象的事实基础，也是科学发现和技术发明的重要手段。（）√

2、判断题参会者在会议上的口头报告或张贴报告不论是否通过大会论文评审组的评审，都会由大会统一印刷成论文集并公开出版。（）×

3、判断题查新机构保证对本合同及所附材料的技术内容在查新工作期内保密。（）√

4、判断题查新完成后，查新机构对有关电子、纸介材料应予以存档，永久不得销毁。（）×

5、判断题成果创新查新是科研论文投稿前应当首先进行的工作，此项工作不可轻视。（）√

6、判断题是实现科研成果退出最快捷、最直接、最有效的方式之一，也是科研人员进行学术交流和技术推广的重要途径。（）√

7、判断题根据科研论文的理论价值、实用价值和社会意义的大小，可以设计出高级科研论文、中级科研论文、和低级科研论文三种评价等级。（）×

8、判断题科技文献稿件可以一稿两投或者将本来属于篇文章的内容拆成两部分，作为两篇文章投稿。（）×

9、判断题科学方法属于科学认识的硬件。（）×

10、判断题科学工作者一旦有了研究成果，必然希望尽快公诸于世并得到学术界及社会的承认，期刊论文是唯一的有效途径。（）×

11、判断题科学论文的学术性是指科研论文所具有的学术价值。（）√

12、判断题科学认识是人们对事物规律性的高度抽象，是对事物普遍的、规律性的认识

和把握，属于高级认识层面。（）√

13、判断题科学实验方法可以简化和纯化研究对象，起到加速或延缓研究对象变化的作用。（）√

14、判断题科学研究对象从广义上讲，是指客观世界（包括自然界、社会、人类思维）。（）√

15、判断题科学研究是人类的一种具有创造性的活动，方法问题是科研工作中的一个重要问题，事关科研工作的成效。（）√

16、判断题科学研究最大的特点在于创新，科研过程绝不拘泥于固定不变的步骤。（ ）√

17、判断题科研抽象侧重事物的统一性而往往忽略其差异，若使用不当则很容易以偏概全，得出错误的结论。（）×

18、判断题科研的目的是发现别人未发现的真理，而公开出版的国内外学术期刊，则是确认这种科研成果的正式而有效的主渠道。（）√

19、判断题科研方向是科研规划的中层，是指规模较大、时间较长的科研计划。（）×

20、判断题科研课题的基本类型有理论性研究课题、实验性研究课题和综合性研究课题三大类。（）×

21、判断题科研课题的可行性原则包括研究基础、试验设备和智慧技能。（）√

22、判断题科研课题方案中，实验型方案设计一般指通过设计实验方案，进行实验造作的手段，对科研课题的具体内容与方法进行设想和计划安排。（）×

23、判断题科研课题是科学研究的第一步，具有战略性和全局性的特点。（）√

24、判断题科研论文，就发表形式而言，一般包括期刊论文、学术著作和会议论文3种基本类型。（）√

25、判断题科研思维的过程是：科研问题科学思维方式认识成果。（）√

26、判断题科研思维是研究者在科研工作中为解决问题而采用的科学思维方式。（）√

27、判断题科研思维属于抽象思维，而逻辑性是抽象思维的一种基本特性。（）√

28、判断题科研选题的程序是：提出问题形成假说查阅文献构建方案确立课题。（）×

29、判断题科研中，模拟方法可以作为最初的实验研究之用，也可以代替真是的实验。（）×

30、判断题科研中期是问题的研究与阶段成果的积累阶段。该阶段的主要任务是：科研资料收集，文献阅读，研究思路整理，以及科研选题方略设计。（ ）×

31、判断题克隆干细胞造假事件属于学术腐败急功近利经典案例。（）√

32、判断题课题调研，收集科研信息，是科研工作初始阶段的必要过程。（）√

33、判断题课题申报的基本要求，可概括为"仔细填写，初稿讨论，意见综合，修改报送"。（）√

第13篇

关键词 工程硕士 安全工程 核特色 培养模式 质量控制

中图分类号：G643 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2017.03.010

Exploration and Practice on the Training Mode of Master of

Engineering in the Field of Nuclear Safety Engineering

YE Yongjun， LI Xiangyang， LIU Yingyun， JIANG Fuliang， ZHENG Pingwei

（School of Environmental Protection and Safety Engineering， University of South China， Hengyang， Hunan 421001）

Abstract Since 2008， University of South China has undertaken the task of Cultivating Master's degree in the field of safety engineering in China National Nuclear Corporation. In order to improve the quality of personnel training， combined with the subject characteristics and advantages of running schools in recent years， demand-oriented enterprises， from the characteristics of nuclear safety engineering masters in the field of personnel training platform construction， engineering master training program， training mode and the reform of teaching mode， and determine the training process quality control five aspects of in-depth exploration and practice. Practice has proved that the training mode and related measures of the master of Engineering in the field of nuclear safety engineering in University of South China is feasible and successful.

Keywords master of engineering； safety engineering； nuclear features； training mode； quality control

0 引言

工程T士培养是我国面向企业生产第一线培养高层次工程技术与管理人才的重大举措。它通过提高我国工矿企业和工程部门在职工程技术和管理人员的素质，增强企业实力和参与国际市场竞争的能力。我国在1997年经国务院学位委员会正式批准设立工程硕士专业学位，长期实践证明，这种“进校不离岗”的工程硕士培养方式，避免了传统的工程类研究生培养模式固有的局限性，促进了企业与高校的联系，加快了我国高校从封闭式办学向开放式办学转变步伐，深受委培单位领导和广大科技、管理工作者的欢迎[1-3]。南华大学于2006年首批获得安全工程领域工程硕士学位点，2007年开始招生，至今已经达8年之久。特别是2008年南华大学与中国核工业集团公司达成为其下属的核厂矿企业培养一批安全工程领域工程硕士的协议以来，已于2008年、2010年、2012年和2014年共招收学员138人，安全工程专业的工程硕士研究生招生规模得到了实质性的壮大、人才培养特色得到彰显。近年来，南华大学安全科学与工程学科围绕如何结合学校的学科特色和优势，培养高素质的核特色安全工程领域工程硕士人才进行了努力探索和实践。

1 发挥学科优势，建设核特色安全工程领域工程硕士人才培养平台

南华大学是具有鲜明核特色的学校，办学历史悠久，特别在核科学与技术、核燃料与核资源、医疗卫生、安全与环境保护等领域已形成较齐全的学科（专业）和研究方向。安全工程领域工程硕士点依托于南华大学安全科学与工程一级学科博士学位点，近年来，为了培养高质量核特色安全工程领域工程硕士人才，安全科学与工程学科通过与中国核工业集团公司和中国核工业建设集团等央企下属的企业、研究院所的深入交流和合作，打造了以邹树梁教授、丁德馨教授等博士生导师为方向带头人的导师队伍，建设了多个研究生科研与实践教学平台，包括湖南省2011协同创新中心“核燃料循环技术与装备”、湖南省研究生培养创新基地“铀尾矿库退役治理技术中心”、湖南省重点实验室“核设施应急安全技术与装备实验室”、两个湖南省高校产学研合作示范基地“生产运作与安全管理”和“核测控与核安全防护中心”、两个南华大学研究生培养创新基地“铀矿通风与安全环保技术中心”和“AP1000建造安全技术中心”等。这些校企平台的建设，不仅为工程硕士培养提供了良好的从事科学研究和实践教学场所，而且也为学校与中国核工业集团公司下属的企业、研究院所的产学研合作提供了良好的互动平台。

2 以企业需求为导向，校企双方共同制定科学合理的工程硕士培养方案

培养方案是培养目标达成的基本教学要求，是培养质量得以保证的依据[4-6]。由于中国核工业集团公司下属的不同企业、科研院所有各自独特的安全生产任务及安全发展战略，从事安全技术和管理工作的职工有不同的专业背景、不同的人才培养规划及知识结构的要求。因此，南华大学在制定安全工程领域工程硕士研究生的培养方案时，以企业需求为导向，采取多种方式同集团公司安全环保部以及下属的企业、研究院所进行交流，共同制定和修订工程硕士的培养方案。如：2010年和2012年，中核集团安全环保质量部原主任孙先荣和副主任费洪澄先后到我校调研究工程硕士培训班的工作，并就培养方案的修订提出了指导建议。同时，在2011年至2014年期间，安全科学与工程学科骨干教师赴三门核电有限公司、中核韶关锦原铀业有限公司、核工业北京化工冶金研究院等科研院所和中核北方核燃料元件有限公司等企业实地考察，同以上单位的安全管理部门领导和一线员工就企业的生产特点和安全要求进行了深入的交流，讨论了安全工程领域工程硕士的培养方案和培养模式。经过多次校企协商和长期的实践，工程硕士的培养方案得到了学员企业的认可。2014年11月，安全环保部主任张金涛在与第四期学员见面会时也对南华大学安全工程领域工程硕士的人才培养方案进行了肯定。

（1）围绕总的人才培养目标，设置多个研究方向和课程模块方便学员选择。南华大学安全工程领域工程硕士的培养目标为：培养具有坚实的基础理论和宽广的专业知识，掌握解决安全工程领域实际问题的先进技术与方法，具有工程应用研究、安全工程设计与实施、技术攻关与技术改造、新技术推广与应用、工程规划与管理等方面的复合型高层次安全工程技术和安全管理人才。围绕这一总目标，设置了核安全、矿山安全、建筑安全、安全应急管理、安全监测与监控和信息安全等六个研究方向，并设置相应的课程组。为了确保每个研究方向的学员能达成培养目标，整个课程体系不仅包括国家工程硕士学位规定的公共学位课和专业学位课，同时也设置了可供不同研究方向学员自由选择的非学位选修课，以及为非安全工程专业本科毕业学员学习和了解安全工程专业基础理论知识的本科专业补修课。课程教学内容基本是以面向工程实际应用为主，不仅有引导学员了解安全科学国际发展前沿的“安全工程前沿进展”课程，也有让学员系统掌握安全管理和系统安全分析先进方法的“现代安全管理学”和“安全系统工程理论与实践”等必修课程；还有为了提高学生的工程能力，开设的“铀矿通风与辐射安全”、“安全监测与预警技术”、“职业卫生工程学”以及“核安全评价与应急救援”等非学位选修课程。目前，工程硕士的课程体系满足了安全工程专业多学科综合、宽口径培养的人才要求。

（2）采用课程学习、专业实践和学位论文相结合的培养方式。依据国家工程硕士培养的要求，采用课程学习、专业实践和学位论文相结合的人才培养方式，由学校负责学生的学位课程学习，课程实行学分制，学员应修满学分不低于32学分，其中学位课程不低于18学分；专业实践为学员必修环节，由学员在企业完成，校外导师负责指导；学位论文是培养学员综合运用所学基础理论、专业知识和专业实践经验去解决安全领域工程实际问题的重要环节，也是学员取得工程硕士学位论文的重要条件。学位论文工作主要由学员在企业完成。

3 依据企业生产需求和学校教学规律，采用灵活的学习方式以适应“进校不离岗”的培养模式

（1）实行弹性学制。由于中国核工业集团公司工程硕士班学员都是企业的工程技术或工程管理骨干，岗位工作任务较重，目前采用集中6个月左右的时间集中学习学位课程，其他时间在企业一边工作，一边完成工程硕士的相关培养环节，如开题报告、发表学位必须的期刊论文以及学位论文等。由于工作与学习矛盾突出，一些学员会因为工作任务繁忙或其它原因不能按时学习和完成学位论文，所以工程硕士研究生实行弹性学制。目前，工程硕士的学制3年，学习期限2-5年，即最短可2年授予工程硕士学位，对于不能按时完成培养环节的学员，授予学位的时间可延长至5年。

（2）研究生培养实行导师负责制。学员取得入学资格后，学位点将为每个学员指定一名硕士生导师负责学员的培养工作。根据学员选择的研究方向，由导师负责组织相关专业背景的专家成立指导小组（3～5人），共同制定培养计划。培养计划的执行采取导师负责和指导小组集体培养相结合的方式。

（3）学位论文指导实行双导师制。根据实际需求，学位论文的指导采取双导师制，即学校导师和企业导师联合指导。目前，学校已建立了健全的校内外双导师制，聘请学员所在单位业务水平高、责任心强的具有高级技术职称的人员作为副导师联合指导。校外导师参与实践过程、项目研究、学位论文等多个环节的指导工作。

第14篇

关键词：边坡；锚杆；加固；ADINA；边坡稳定性

Abstract: Take the slope of Chongqing to Kunming Highway project as basis. The deformation stability of the rock slope which was reinforced by anchor bolt was simulated by using the finite element method and the practical numerical calculation model was established. The factors which affect the stability of the slope were analyzed. Several methods of analysis of slope stability were introduced. The cutting slope stability of Chongqing to Kunming Highway in k110+690 are simulated by using ADINA software. The displacement change and stress distribution before and after processing reinforcement were researched. The simulation results show that the variation tendency of displacement before and after anchor bolt reinforcement is similar. The displacement diminished from top to bottom. But the stress distribution before and after processing reinforcement are different. The displacement value of the slope is smaller than untreated slope although there is a positive stress in a section of sliding surface. Above all, it is recommended to use the bolt to reinforce the slope in practical engineering.

Key words: slope; anchor bolt; reinforcement; ADINA; slope stability

中图分类号：U213.1+3 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02

引言

边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体[1]，由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下、整个坡体有从高处向低处滑动的趋势。同时，由于坡体土(岩)自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土(岩)体内部其一个面上的滑动力超过了土(岩)体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的[2]。随着我国西部大开发战略的实施，资源开发和基础设施的建设正以前所未有的速度发展。在地质构造很复杂的地区修建水电工程，公、铁路工程以及矿山工程等基础设施工程，就不可避免的进行岩土体开挖，这样就必然要形成大量的工程边坡，从而形成潜在的地质灾害。为尽最大限度的减少边坡地质灾害造成的损失，指导基础设施建设，极有必要对边坡的稳定性进行系统地研究与分析，提出防治边坡滑塌等地质灾害的措施。

本文以渝昆高速公路k110+600~k110+900段处滑坡为研究对象，根据室内土工试验获得的k110+690剖面各层土的物理力学参数，利用有限元分析软件ADINA对该边坡的稳定性进行了数值模拟，计算了各剖面的安全系数，提出了利用锚杆来处理滑坡的措施，并对锚杆的应用效果进行数值模拟分析，探讨

锚杆处理滑坡的效果。

1 工程地质概况

渝昆高速公路k110+600~k110+900段地处荣昌县荣隆镇，为支持荣隆镇双龙巴渝新居风貌改造和创业园开发建设，提升双龙巴渝新居和创业园外观形象，需对该段滑坡、地裂缝等地质灾害进行治理，消除安全隐患，保证渝昆高速畅通。

1.1 地层条件

渝昆高速k110+690范围内地层主要为第四系残坡积松散土层和元古界二云片岩。第四系残坡积松散土层主要分布于山坡体表层以及靠近山坡脚下区域，主要由粉质粘土和松散碎石组成。山坡体表层厚度一般小于1m，山坡脚下靠近西侧厚度最大处可达5m。元古界二云片岩是构成此处山坡体的最主要地层。地层产状倾向南东，倾角36°。该处二云片岩表层风化强烈，节理裂隙切割岩体较深，受其影响，表层二云片岩较为破碎，给该处发生滑坡等地质灾害的发生提供了充足的物质基础。现场勘查结果表明表层二云片岩受到强烈风化作用强烈，其厚度约为2m。

1.2 地质构造

本区所处地质构造处于复杂构造带东端与新华夏系第二个一级隆起带交接部位。现场勘察未发现地质断裂构造带的形迹。但岩体中小的节理裂隙普遍发育，对岩体的切割作用比较明显。且岩体中的节理裂隙接受河流侧向补给，会成为上部破碎岩体向下运动的滑面，对山坡体的稳定极为不利。

1.3 水文条件

渝昆高速公路k110+600至k110+900段边坡开挖属于路堑边坡开挖。该地段处四川盆地西南，属于亚热带季风湿润气候区，雨量充沛。年降雨量为 1200～1500mm，区内平均气温 18.3℃。降雨大部分集中在 每年3月至10月，降雨量年内分配不均，春秋两季各占 25％左右，夏季约占 43％，冬季约占 7％，受降雨影响，工程区的天气多为冬干、春旱、夏洪及秋多绵雨。

地下水主要由大气降雨补给，充沛的降雨量使地下水不断获得补充，由于大气降雨时间的不均匀性，岩溶水和砂岩裂隙水受季节的变化控制。泥岩相对为不含水层，只有少量由地面渗入的层面裂隙水。背斜构造地段地下水很丰富，无腐蚀性。第四系孔隙水仅含于槽谷河床上的砂、卵砾石夹层中，水量不大。残积亚粘土和粘土地层只含有少量游离水，一般对工程无害，丰水期多在六、九两个月。

2 边坡稳定性分析方法

目前针对边坡稳定性的分析方法主要包括刚体极限平衡法、数值模拟方法和地质力学模型试验法等[3]。

2.1 刚体极限平衡法

刚体极限平衡法主要包括瑞典条分法（Fillenius法）、Bishop法、Morgenstem-Prince法、Spencer法、Sarma法、传递系数法和分块极限平衡法等。

熊传治教授推导出了Mohr-Coulomb破坏准则的安全系数表达式用优化方法解决了平面或圆弧滑面的确定问题[4]，陈祖焊教授等采用了单纯形法、负梯度法和DPF法来确定滑面的最优形状[5]。卢廷浩等[6]针对有效应力概念下瑞典条分法计算土坡稳定安全系数公式的不一致性，依据基本概念分别从有效应力原理、瑞典法原思路、各土条的一致性及与重度替代法相匹配几个方面进行系统论证，提出了更为准确的计算土坡稳定安全系数的近似公式，见式（1）。

（1）

式中：ρi―土的密度，kg/m3；ci―土体粘聚力，kPa; φi―土条内摩擦角/(°)；bi，hi和li分别为土条的宽度，中线高度，滑面长度，m；αi为滑坡面倾角/(°)。

2.2 数值模拟方法

数值模拟分析方法可以对模型或者系统中出现的所有独立单元进行单独模拟，并且可以考虑其中单元之间的影响因素，并且最终利用极限平衡的方法对每个点建立平衡方程，最后变得到一个方程组，通过对方程组的计算便可以得到模拟结果。张晓平等[7]以张家口-石家庄高速公路类土质路堑边坡为例，采用现场监测结合数值模拟的方法展开边坡稳定性分析。以西攀路k79+ 442~ k79+ 570 边坡工点为对象，对该工点分别采取抗滑桩、挡土墙、锚杆三种常用的工程措施(方案)进行加固，并分别对不同滑坡防治措施进行数值分析，其研究结果表明挡土墙和抗滑桩可以减少坡脚变形，而锚杆则可以改变坡面剪应力的分布状况，阻止坡面变形, 故在工程防治中，可以采取挡土墙与锚杆，抗滑桩与锚杆相结合的防治方式。

2.3 地质力学模型法

地质力学模型研究方法始于20世纪70年代，该法以相似理论为理论基础，建立小尺寸的物理模型，将实际工程中的各种荷载通过相似比例施加于小尺寸的物理模型上，通过对小尺寸模型的研究来达到对实际模型的研究目的。此法主要适用于间断的岩体结构，目前主要有离心机模型试验方法和地质力学模型试验方法。近年来四川大学提出了一种改进的地质模型方法-变温相似方法，通过在边坡关键部位的预埋电阻丝，使电阻丝不断升温来逐渐降低岩体和结构面的参数，以此对边坡失稳演变过程进行研究，但是在具体实验方面须进一步的提高完善。刘立鹏等基于Hoek-Brown准则选取地质力学指标GSI、岩石材料参数mi、应力扰动系数D、边坡高度H及坡角β作为影响边坡稳定性的主要因素进行分析，见式（2）。

（2a）

（2b）

（2c）

（2d）

式中：σ1′, σ3′分别为岩体破坏时最大、最小有效主应力，kPa；σci为岩石单轴抗压强度；mb, s为与岩体特征有关的材料参数；a为表征节理岩体的常数；mi为与岩石种类有关的材料参数，一般在5~40范围内取值；GSI为地质力学强度指标，质量特差岩体为10，完整岩体为100；D为应力扰动系数，取值范围为0~1。

根据岩体分级标准中岩石单轴抗压强度界限值，估算出边坡稳定系数范围。陈安敏等以李家峡水电站左岸岩质高边坡加固工程为背景，采用地质力学模型试验方法，完成了预应力锚索加固边坡模型和无锚索加固边坡模型的对比试验，研究边坡双滑面楔体稳定性和锚固效应的问题。给出了复杂岩体边坡和预应力锚索体的相似物理模拟方法，锚固和未锚固状态下边坡双滑面楔体的相对位移和绝对位移的变化形态、锚索预应力时程变化特征、锚索轴力变化特征以及边坡不同部位的锚索的受力破坏特点等结果。随着离心模型试验的出现，地质力学模型法为边坡变形破坏机制的认识提供了较为准确的依据，为解决实际问题提供了重要的分析手段。

3 数值计算及结果分析

3.1边坡计算模型

3.1.1 边坡几何参数

边坡几何参数是影响边坡稳定性的重要因素之一，坡脚β和边坡高度H不同的边坡稳定性明显不同。利用有限元分析软件ADINA建立如图1所示单一岩质边坡有限元网格计算模型。坡脚β取值范围35°~55°，边坡高度H取值为50m，宽度取为1m。

图1 边坡有限元网格模型

Fig.1 FEM mesh model of the slope

3.1.2 物理力学参数

岩石的物理力学参数是影响岩质边坡稳定性的又一重要因素。根据现场实际情况以及勘察报告所述，取该边坡岩石密度为2.48g/cm3，弹性模量E取为2.0e4MPa，泊松比μ取为0.2。取滑动坡体的材料密度为1.88 g/cm3，弹性模量E取为1.0e3MPa，泊松比μ取为0.2。模型选择为弹性模型。

3.1.3荷载参数

除模型本身重力荷载外，选择均布荷载，大小为1500kN，方向为竖直向下。

3.1.4边坡处理措施

考虑到该边坡为岩质边坡，拟采用3组锚杆加固的方式对该边坡进行处理。锚杆采用线弹性材料，截面尺寸为0.01m2，锚杆长度约为6m左右。

3.2计算结果及分析

图2为经数值模拟计算得到的未处理的边坡总位移云图，图3为利用锚杆处理后边坡总位移云图。

图2 未处理时边坡总位移云图 图3 锚杆处理后边坡总位移云图

Fig.2 Magnitude displacement distributionFig.3 Magnitude displacement distribution

of untreated slopeof slope treated by anchor bolt

从图2和图3中可以看出，滑坡体的总位移是自上而下逐渐减小的。坡滑坡顶面处的位移较大，而在坡脚处位移值以较小，几乎没有位移。从图2和图3中比较可知，采用锚杆加固处理后，滑坡体的位移值要小于未经处理的边坡。且由于锚杆的作用，使得滑动面具有一定的位移突变，但变化幅度不大。边坡面的位移亦较之未经处理的更小，可以说利用锚杆加固技术处理此边坡具有较好的效果。图4和图5分别为未经处理时边坡竖向位移云图和经锚杆处理后边坡竖向位移云图。二者变化全趋势与总位移云图变化趋势几乎相同。但从图4和图5中可以看出，边坡体（岩体）除自身重力荷载和外加均布荷载产生的固结沉降之外并无滑坡体一样的位移变化趋势。

图4 未处理时边坡竖向位移云图 图5 锚杆处理后边坡竖向位移云图

Fig.4 Z-displacement distribution of untreated slopeFig.5 Z-displacement distribution of slope treated by anchor bolt

图6为未处理的边坡z方向应力云图，图7为经锚杆处理后边坡z方向应力云图。从图中可以看出未经处理的边坡，在滑动面处的应力向滑坡体和边坡本体（岩体）两侧有扩散的趋势，且存在部分应力集中区域。Z方向应力自坡脚处向上亦不断增大，至边坡顶面，应力几乎不变。经锚杆处理后，边坡本体（岩体）z方向应力几乎无任何变化，但滑坡体中出现部分应力值为“+”的情况，即由于锚杆的作用使得边坡滑坡体出现一定的拉应力。从图5中可以看出此部分应力对应的位移值也较其余部分的位移值大一些。

图6 未处理时边坡z方向应力云图 图7 锚杆处理后边坡z方向应力云图

Fig.6 Szz distribution of untreated slope Fig.7 Szz distribution of slope treated by anchor bolt

4 结论

本文根据对渝昆高速k110+690处边坡的工程地质条件分析，利用大型有限元分析软件ADINA模拟了该处边坡的位移变化情况和应力分布情况。获得的主要结论如下：

（1）未经处理的边坡无论总位移、竖向位移或是应力分布均遵循一定的规律。总位移和竖向位移是自上而下减小。滑坡体的位移这种趋势比较明显。而边坡本体（岩体）位移为自身重力荷载和外加均布荷载所产生的沉降，并无滑坡体一样的变化趋势。应力分布以滑动面为界，向滑动面两侧扩散且自坡脚处向上增大。

（2）利用锚杆处理后，边坡总位移与竖向位移变化趋势与为处理前边坡位移变化趋势相同，但数值要小的多。经锚杆处理后，边坡甚至具有一定应力值为正的区域，而这部分的位移值也较大。但比未经处理的边皮位移值要小。

以上结论说明，应用锚杆加固处理此边坡，使滑坡体的位移得到了有效的控制，取得了良好的效果。

参考文献

[1]沈明荣,陈建峰.岩体力学[M].上海:同济大学出版社, 2006.

[2]谭捍华.类土质边坡稳定性及其控制技术研究[D].重庆大学博士学位论文, 2011.

[3]刘佑荣,唐辉明. 岩体力学[M].北京: 化学工业出版社,2008.

[4]熊传治,杜维吾,彭状,等.用有限元强度折减法求算边坡安全系数初探[J].矿冶工程, 2009, 28(2):13-17.

[5]CHEN Zuhuang. A general analytical solution for the required anchor force in rock slopes with toppling

Failure[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Volume 38.Issue3.2001, 421-435.

第15篇

【关键词】 建筑工程 深基坑支护 土钉墙 监测 概况 主动支护

伴随国民经济的快速增长，我国建筑工程的规模也在不断扩大，深基坑支护工程作为建筑工程施工的重要组成部分，其施工技术水平的高低将直接影响到工程建设的整体质量。目前最常见的基坑支护技术主要包括两种：主动支护与被动支护，本文根据具体工程实例进行分析，主要选用土钉墙支护技术进行施工，在施工过程中必须做好基坑支护监测工作，了解其施工要求，规范施工工艺流程，只有这样才能有效提升整个建筑工程的质量。

1 深基坑支护的概况

1.1 深基坑支护

对于深、浅基坑，目前工程界并没有统一的标准。1967年Terzaghi与Peck建议将6米以上深度的基坑定为深基坑，但实际施工中这种说法并没有得到广泛地认可。现阶段，我国深基坑施工中普遍将超过6米或7米的开挖深度看作是深基坑。基坑支护是指为确保地下室施工及附近环境的安全，选用支挡、加固等方式对基坑侧壁与附近环境加以保护。支护结构主要对侧向压力进行承受，主要包含水土压力、地面荷载、邻近建筑物基底压力及相邻场地施工荷载等引起的附加压力，其中水土压力为支护结构承受的主要压力。传统支护设计理论主要将基坑附近土体作为荷载，作为支护结构的“对立面”，随后按照围护墙位移的状况，进行支护设计。

1.2 土钉墙支护

作为一种新型支护方式，主动支护就是将基坑附近土体自支撑能力进行充分发挥及提升。目前主动支护主要分为水泥土墙支护、土钉墙支护、喷锚支护、冻结支护、拱形支护等方式，本文主要对基坑主动支护中的土钉墙支护进行分析与探究。

土钉墙是在新奥法的基础上基于物理加固土体的机制，在上个世纪70年代从德国、法国及美国发展出来的支护方式。上个世纪80年代早期在矿山边坡支护中我国采用了这种方式，随后土钉墙支护法在基坑支护得到了大量应用。土钉墙的组成成分为被加固土、放置于原位土体内的细长金属杆件与在坡面附着着的混凝土面板，最终实现重力式支护结构。将一定长度及密度的土钉设置在土体内，通过土钉和土一起完成作业，进而将原位土的强度、刚度进行有效提升。这种支护技术主要应用于12米以下的基坑开挖深度，如地下水位在坑底以上时，必须根据实际施工要求，进行有效排水与截水施工。

2 建筑工程深基坑支护技术的应用

2.1 工程概况

本工程由15层住宅楼含局部3层商铺（裙楼）组成，裙楼外侧边线范围内设1层连通式地下室。基坑长55.19m，宽36.10m，开挖深度约为4.9m。

2.2 土钉墙基坑支护施工

结合本工程的实际施工情况，选用土钉墙基坑支护的方式进行有效施工，应遵循一定顺序进行，如基坑西侧支护―南侧―东侧。其施工流程如下图1所示。

2.3 基本工艺

（1）钻设钉孔。选用土钉成孔的方式进行基坑支护作业，其成孔工具为洛阳钻机，将其孔径设置为80毫米，深度应确保其超过土钉长度100毫米，成孔倾角为15度。每钻进1米，并进行倾角地测量，避免偏向等情况的出现。

（2）土钉安装。与本工程基坑土钉墙支护设计需求相结合，进行土钉的制作，确保其长度在设计长度以上。每隔1.5米进行一组土钉的设置，选用搭焊连接的方式进行土钉连接，焊缝高度控制在6毫米，把土钉在成孔作业后设置在孔内。

（3）注浆。选用孔底注浆法进行土钉墙基坑支护注浆作业，其作业流程为在孔底插入注浆管，确保管口与孔底之间距离200毫米，注浆管应同时进行注浆与拔出作业，确保注浆管底能够在浆面以下，确保注浆过程中可以顺利从孔口流出，并将止浆阀设置在孔口，选用压力注浆的方式进行施工，确保水泥浆强度为M20，注浆压力控制在1到2Mpa之间。

（4）挂钢筋网并与土钉尾部焊牢。选用钢筋网进行土钉墙面施工，将其间距定为200毫米，在坡面上通过人工的方式进行绑扎钢筋的作业;搭接坡面钢筋的长度需在300毫米左右，随后顺着土钉长度方向在土钉端部两侧进行短段钢筋的焊接作业，同时在面层内将相近土钉端部通长加强筋进行连接及焊牢。

（5）安装泄水管。土钉墙基坑支护的泄水管制作应选用PVC管作为主要材料，泄水管长度必须在450毫米以上，并在管附近进行钻孔作业，孔数应控制在5到8个，随后在管外侧进行尼龙网布的包裹作业。泄水孔纵横距离定为2米，布置形状为梅花型并确保安装的牢固性。

（6）复喷表层混凝土至设计厚度。选用喷射混凝土方式进行土钉墙施工，其设计强度必须在C20左右，其厚度应控制在80毫米。第一，选用干拌方式，混合料搅拌时必须遵循相应的配合比进行施工，混凝土喷射施工过程中根据实际情况，可以将水泥重量为5%喷射砼速凝剂掺加到里面。在开挖土方、修坡施工后，及时完成土钉锚固作业，结束焊接钢筋网施工后，必须及时进行喷射混凝土作业。选用分层喷射的方式，由下到上的方式进行喷射混凝土作业。第一层喷射厚度应控制在4厘米到5厘米之间，确保其不出现掉浆现象后，进行第二层混凝土再喷射作业，直至其厚度符合设计规定。

3 建筑工程深基坑支护监测

基坑支护体系随着开挖深度的不断增加会出现侧向变位的情况，这种情况在施工中无法避免，基于此，基坑支护监测的关键就在于侧向变位的发展及控制。通常情况下，体系的破坏都具有相应的预兆性，在基坑支护监测中，施工单位必须做好现场指导工作，利用检测等方式及时分析、了解支护体系的受力情况。在监测中不仅要做好整个基坑支护检测工作，还要充分考虑其附近环境。这种监测方式可以掌握好基坑附近支护的稳定情况，在目前深基坑支护工程理论与相关技术支持下，施工实际情况往往存在或多或少的问题，根据本工程现场施工的具体情况，其地质环境较为复杂，可选用变形监测的方式进行基坑支护作业，这样可以保证施工的安全性。

选用的监测点布置范围为本工程基坑支护的边坡开挖影响范围，遵循其基坑深度2倍以上的深度进行分析，并对监测对象的特定范围进行充分考虑。本工程沉降位移监测点应在基坑边坡附近每个20米到25米的范围进行设置，这样可以为施工的顺利进行提供强有力的保障。并能对施工后路面损坏形成的原因进行分析。在施工前，施工单位必须认真调查路面的实际情况，主要选用拍照等形式对其现状进行分析，随后对形成相应文字进行归档。完成以上监测作业后，对于较大危害部位，可以选用石膏膜设点的方式进行施工，尽可能降低对工程施工的影响，并定期进行跟踪查看。分期分阶段将监测情况记录汇报有关各方。此类监测点的设置将在详细调查现状的基础综合确定，同时对在施工间出现的开裂，特别重视监测，将实际情况向相关单位及时上报。

4 结语

综上所述，在建筑工程深基坑支护施工中，土钉墙支护技术施工中具有较高的技术含量及较快的施工速度，这种施工技术在建筑工程基坑支护施工中得到了广泛地应用，可以对公路施工、交通基坑支护中的问题进行有效解决。在基坑支护技术应用中，必须详细检查施工现场的实际情况，提高技术水平，规范施工流程，做好监测工作，确保基坑支护技术符合施工要求，避免造成严重的经济损失。

参考文献

[1]胡浩，王路，胡小猛.高层建筑深基坑支护土钉墙技术应用研究[J].科技信息，2011年13期.

[2]闫君，王继勤，崔剑.土钉墙支护技术在青岛中惠商住楼深基坑中的应用[A].探矿工程（岩土钻掘工程）技术与可持续发展研讨会论文集[C]，2003年.

[3]兰云才，虞利军，欧阳涛坚.软土地区深基坑支护工程实例[A].第十三届全国探矿工程（岩土钻掘工程）学术研讨会论文专辑[C]，2005年.

[4]周玉印，从容.深基坑地下水控制技术创新与应用[A].新世纪 新机遇 新挑战――知识创新和高新技术产业发展（下册）[C]，2001年.

[5]楼楠，胡玉祥.基于非固定站模式的大型深基坑变形监测[A].第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C]，2009年.