DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 讨论 PRES的发病机制存在争议，目前有3种主要学说：1) 脑血流灌溉突破学说：快速进展的高血压超过血管自身调节的上限导致高灌注，血脑屏障破坏，血浆大分子物质等渗透到间质，由于大脑皮质比白质结合更为紧密，渗出液更容易潴留在白质，特别是分水岭区域。由于椎–基底动脉系统较颈内动脉系统缺少交感神经支配，导致后循环区域脑血管的自动收缩性能下降，故大脑后部白质更易发生脑水肿；2) 血管内皮损伤学说：某些致病因素(如药物或免疫复合物等)可对毛细血管内皮细胞产生作用，引起过度的细胞因子释放，从而直接或间接引起血脑屏障结构和功能破坏，导致脑水肿；3) 脑血管痉挛学说：严重的高血压可能导致脑血管自动调节过度、小血管痉挛和灌注减少，从而导致缺血、血脑屏障破裂、血管通透性增加和脑水肿 [ 2 ] [ 3 ]。 PRES在儿童血液肿瘤的发生率约为1.3%~1.6%，主要表现为高血压、癫痫发作和精神状态改变 [ 4 ] [ 5 ]，大部分病例报告的诱因为高血压，其他诱因非高血压的病例包括感染、败血症、感染性休克、输血或使用粒细胞集落刺激因子(G-CSF)，以及长春新碱、顺铂、甲氨蝶呤、L-天冬酰胺酶、卡铂、阿糖胞苷等化疗药物和环孢菌A、他克莫司等免疫抑制剂的使用 [ 5 ]。血液肿瘤患儿在化疗过程中需使用大剂量激素可导致血压升高，并且儿童脑血管血压调节能力弱，所以更容易发生血脑屏障损伤，除此之外，化疗药物和免疫抑制剂的使用可直接损伤脑血管内皮细胞引起血脑屏障通透性增加，鞘内注射化疗药物也可损伤血脑屏障，化疗后骨髓抑制容易继发感染，这些因素导致血液肿瘤患儿的更容易发生PRES。影像学检查为诊断PRES的金标准，MRI表现为双侧大脑半球后部可逆性白质水肿，在T1WI上呈等或稍低信号，T2WI或FLAIR像呈高信号，DWI上显示为血管源性水肿 [ 6 ]。但近年有研究者制定了对PRES进行早期诊断的PEWS量表，从高危因素、临床特征和脑电图特征三个方面进行评估(见表1)，当加权总分大于10分时诊断PRES可能性大 [ 7 ]。 Table 1 PEWS scale [7 危险因素 临床特征 ECG特征 基础疾病 血液肿瘤 3 颅高压 头痛 1 慢波 局灶θ活动 1 自身免疫疾病 2 恶心呕吐 1 局灶δ活动 2 其它 1 视觉症状 视物模糊 2 局灶θδ活动 2 血压 3级 3 皮质盲 3 弥漫θ活动 2 2级 2 癫痫发作 全身性发作 3 弥漫δ活动 3 1级 1 部分性发作 2 弥漫θδ活动 3 感染 轻度感染 1 自动症 1 脓毒血症 2 意识障碍 意识模糊 2 癫痫样放电 局灶性 2 细胞毒性药物 2 昏迷 3 广泛性 3 表1. PEWS量表 [ 7 ] 目前PRES无特异性治疗，但是去除病因和对症处理后脑损伤是可恢复的，癫痫发作的病人予抗癫痫治疗，高血压病人在数小时内高压降低25%并且要避免血压的剧烈波动，使用免疫抑制剂病人或细胞毒性药物病人停用相关药物等，75%~90%的患者经有效治疗后2~8天可完全恢复，如果患者并发颅内出血、后颅窝脑水肿继发脑干受压、急性脑积水或严重高颅压，可遗留神经损伤甚至致死，10%~20%患者有癫痫、视力受损、眩晕等神经系统损伤症状，PRES死亡率可达3%~6% [ 8 ]。 本篇报道的2例患儿基础疾病为急性淋巴细胞白血病，以癫痫发作起病，起病前有化疗中实用了大剂量的地塞米松，导致患儿血压较基础血压升高，第1例患儿在发病前曾行鞘内注射抗肿瘤药物，也有化疗药物损伤血脑屏障或脑白质诱发PRES的可能。发病时病例1的PWES评分为16分(血液肿瘤3分，血压2级2分，使用细胞毒性药物2分，头痛1分，全身性癫痫发作3分，意识模糊2分，弥漫θδ活动3分)、病例2的PWES评分为14分(血液肿瘤3分，血压2级2分，头痛1分，全身性癫痫发作3分，意识模糊2分，弥漫δ活动3分)，提示PRES可能性大。完善头颅MRI后支持诊断PRES，经积极治疗后1周后症状好转。急性淋巴细胞白血病患儿在化疗过程中反复使用激素及化疗药物易并发PRES，所以要注意监测患儿血压、电解质等指标，及时发现，尽早处理。当患儿出现癫痫发作、颅高压、意识障碍等神经系统病变时，可进行PEWS评分，若PRES可能行大停用激素及细胞毒性药物，予降压、抗癫痫等对症处理，尽快完善MRI等检查明确诊断。在诊断治疗过程中，还需与颅内感染、中枢神经系统白血病、脱髓鞘性疾病等鉴别诊断。
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user: 摘 要 K公司历来注重青年人才队伍培养工作，制定了相对较完善的人才培养政策及激励措施，基于此，K公司研究院根据自身特点，创新人才培养机制，推动青年科研人才快速成长成才，构建层次鲜明的科研人才队伍，形成了以青年“号”、“手”、“队”以及科研项目组为基本单元的青年科研创新团队，在实际生产中起到了重要的作用，为公司稳步发展提供了较有力的核心技术支撑。 关键词 :青年人才，培养机制，方法，途径 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 习近平同志多次强调，人才是创新的根基，是创新的核心要素，为了加快形成一支规模宏大、富有创新精神、敢于承担风险的创新型人才队伍，要重点在用好、吸引、培养上下功夫。国内一些公司或高校在青年科研人才培养上已经进行了大量的探索和实践，取得了较好的经验及效果 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。K公司研究院(以下简称研究院)立足长远发展，牢固树立人才为第一资源的理念，高度重视青年科研人才培养工作，探索具有自身特色的青年科研人才队伍培养体系，为完善公司科研单位人才梯队建设，为公司稳步有序发展提供强有力的支持。
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user: 2. 人才队伍现状 据统计，截至2018年底，研究院职工总数262人，科研专业技术人员192人，占总人数73%，其中，分公司级专家4人，占技术人员总数2%；分公司主任师5人，占技术人员3%；研究院主任师3人，副主任师7人，主管师36人，占技术人员24%；其他技术人员137名，占71% (图1)。 图1. 研究院科研人才及其不同序列占比 从年龄结构看，192名专业技术人员中，25岁以下12人，占6%；26~34岁的105人，占55%；35~45岁34人，占18%；45岁以上41人，占21%。按照国家统计局规定的34岁以下为青年的标准来看，青年科研技术人员共计117名，占专业技术人员的61%，其中，博士研究生8名，占7%，硕士研究生69名，占59%，本科生40名，占34% (图2)。
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user: 3. 青年科研人员面临的问题 以上分析可以看出，研究院员工以40岁以下青年团员为主体，平均年龄38.6岁(其中研究科室人员平均36岁)，呈现队伍年轻、高学历，思想活跃，自主性强、超越意识和创新意识强，重视自我发展、需求多元化、需求层次高等特点，但也面临一些问题。 图2. 科研人才年龄结构及科研人才学历层次 1) 工作快节奏引发的焦虑、浮躁心理 科研生产工作一直以来处于快节奏、高强度状态，业绩突破压力加大，科技创新难度加大，研究对象越来越复杂，对科研人员提出了更高要求，青年科技人员的竞争压力增大，有些青年科技人员感到难以达到工作目标和要求，对自己的发展定位模糊动摇，应对工作感到力不从心，工作浮于表面，工作不求高质量，只求应付过关就行，对青年科研队伍造成一定的负面影响。 2) 工作时间短，未经历长期实践磨练 通常科研人员成长规律是从毕业到独立胜任工作，需要2~3年时间历练，而要熟练应对不同复杂问题，一般需要5~10年时间的知识和经验的积累。当前研究院从事科研生产的青年科研人员大多从国内重点大学毕业，一年实习期后，由于人手缺乏和其他方面原因，每一个青年科研人员都要承担起所分配的任务，有可能即使没有充分的积累和实践，也要担起这份工作和任务。 3) 职业发展迷茫，对待工作不上心，对工作患得患失 参加工作后，有的青年科研人员能够顺利找到发展目标，有的则进入发展的迷茫期，无法找到自己的兴趣点，无法确定适合自己成长的目标和方向，对待科研生产工作逐渐开始不上心、不精细，或者是“眼高手低”，认为自身价值得不到实现，对于工作中的失误，抱怨多于感恩，而不是从根本上寻求解决问题的办法，逐渐在奉献精神、勇于钻研、持之以恒等方面存在严重不足，从而影响个人的发展和科研生产工作的开展。 4) 价值取向多元，团队协作有待加强 当前，青年员工成长的家庭及社会环境相对优越，接受了比较系统的教育，能力素质比较全面，自信心强，思想活跃，创新意识较强，能够独立思考，敢于接受挑战。由于受社会环境及独生子女家庭等影响，有的青年科研人员存在合作精神等方面的不足，缺少主动与他人配合、包容他人的意识，欠缺大局观，在一定程度上阻碍了科研生产工作的高效开展。 5) 成长需求强烈，培养措施亟待跟进 近几年，研究院不断加大青年员工的培养力度，实施导师带徒、技术交流会、科技创新团队建设、职位晋升积分制等系列措施，但在一般青年科研人员的培养上办法不多。科研生产的压力只集中在一部分人身上，没有形成人人肩上有指标、千斤重担众人挑的局面。 6) 工作竞争激烈，生活压力大，抗压能力弱 近3年，研究院每年新引进员工都在10人以上，一两年后，同期同批科研人员中，有的经过努力得到重用，有的默默无闻流于平常，一步跟不上，步步跟不上，年轻人不服输的心劲，无形中加大了工作竞争力度；单位招聘的大多具有硕士、博士学历，进入社会就面临着买房结婚生子，有父母经济支援还行，没有家庭帮助的，生活压力陡增。作为80后、90后独生子女的一代，集万千宠爱于一身，诸事有家长打理，经历的磨难少，一进入社会，啥事都要自己办，遇到事情总有想不开的时候，难以释怀就会影响工作。
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user: 5. 结束语 K公司研究院从青年科研人才队伍特点出发，把握青年科研人员成长规律，结合公司人才相关政策，制定与青年发展相适应的培养及激励机制，发挥青年的主观能动性和创造性，让青年科研人员在具体科研生产实践中得到充分发展，自主创新，形成层次鲜明的青年科研人才队伍，通过青年“号”、“手”、“队”等团队活动的创建，努力建设一只具有较高层次具备一定核心竞争力的青年科研人才队伍，为公司立足南方、放眼全国、努力高质量实现科研生产更大的突破。
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user: 摘 要 伴随着网络技术的发展，各类社交网络所包含的信息也在不断地增大。在数据信息增加的同时也意味着隐私信息泄露的可能性增大。因此在上传和提取用户信息的时候应该考虑到敏感信息的保护，在k-匿名算法的基础上衍生的(a， k)-匿名算法是经典的隐私保护模型，但是随着社交网络的复杂性不断增加，传统的(a， k)-匿名算法不足以满足社交网络中信息隐匿的要求。针对在社交网络中，节点的结构信息和非隐私属性信息等也可能会受到攻击，本文提出一种基于节点分割的(a， k)-匿名算法。该算法对社交网络中带有隐私属性值的节点进行分割，使得节点特征被分割到两个节点里，降低了节点被攻击识别的可能性。实验结果表明，该算法可以有效防御部分攻击造成的隐私属性泄露，同时保证数据保持一定的可用性。 关键词 :隐私属性，隐私保护，节点分割，匿名，社交网络 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着计算机技术的不断更新换代，人们交流的方式和工具也是层出不穷。网络社交成为人们获取信息的重要途径，但是在获取信息的同时，与用户相关的敏感信息也存在泄露的可能。根据Ferri [ 1 ] 等人的研究，绝大多数的人都比较关注其隐私。2019年，数据泄露的问题随着Facebook的丑闻，吸引了许多人的眼球，据《纽约时报》的新闻透露，Facebook和许多公司有多年的数据交易关系，并为一些大公司提供了用户隐私访问规则以外的更多接口。这些事件表明，现在数据的价值利益已经十分巨大，许多公司为了利益枉顾安全，对于隐私信息发布的保护已经变得至关重要了。 传统的数据隐私保护方法自Sweeney提出k-匿名法 [ 2 ] 后开始迅速发展起来，衍生出了p-敏感k-匿名 [ 3 ] 和(a， k)-匿名 [ 4 ] 等各种各样的隐私保护模型，文献 [ 5 ] 在p-敏感k-匿名模型的基础上提出针对敏感属性的个性化隐私保护算法，实现了对敏感属性进行个性化隐私保护的目的。上述方法都是面对关系型数据和属性数据的，针对具有图结构的数据，也开始采取k-匿名的思想来进行匿名隐私保护 [ 6 ]。Liu和Terzi [ 7 ] 等人提出了基于度的匿名化方法，由此出现了许多新颖的图结构数据隐私匿名方法 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]。Casas-Roma [ 8 ] [ 9 ] 等人通过优化边的选择策略来改进k度匿名，降低边的修改数目，在图的节点和边缘建立新的节点和边缘，以此来防止敏感信息的泄露。金叶 [ 11 ] 等人提出了一种改进的k度匿名保护方法，不依靠度序列来重构图，而是从节点本身出发来修改节点的度并同时修改图的结构，该方法在满足k度匿名隐私保护需求的同时，也对图结构进行了保护。 在上述诸多的匿名算法中，较少针对社交结构和属性分布之间的关联，而且很少将社交网络和数据表结合起来研究，所以这些算法很难抵御例如攻击者通过图的社交结构或通过属性联合分布特征对某用户隐私属性所进行的推测攻击，通过联立数据表和图进行的联合攻击。此外，许多匿名方案在保持数据可用性时权衡不足，存在过度匿名。同一种属性，在社交网络中取值可以是多样的，有些可能只有部分取值是敏感的隐私。现有的大部分方案模型普遍默认隐私属性列的所有取值均为隐私属性，带有相同的敏感性，即对同一隐私属性列的所有取值都进行匿名化，显然这方便了算法设计，但也不合理，因为现实应用中每个人对某个值是不是隐私都有不同的判断。 为了应对社交网络属性隐私保护的需求和问题，本文在保持一定的数据可用性的情况下，提出了一种基于图节点分割和数据表(a， k)-匿名算法，该算法可以实现带有隐私属性的用户的身份匿名、属性匿名的隐私保护。
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user: 2. 基于节点分割的隐私属性匿名算法 原始的k-匿名能抵御身份泄露，却难以抵御属性泄露，l-多样性能增加带隐私属性多样性 [ 3 ]，但也难以抵御概率推测攻击，而且随着近年来在线社交媒体的迅速发展，许多社交软件应运而生，如微信、微博等，里面不仅包含了许多个人属性，还新增了各个用户之间的社交连接属性，产生了社交连接结构。不怀好意的攻击者也开始研究出各种针对社交结构的攻击手段。为了使攻击者难以通过链接攻击、同质性攻击、背景知识攻击、近似性攻击、邻域攻击等攻击方式推断出目标用户与匿名发布图节点之间的真实对应关系，本文在经典的(a， k)-匿名模型的基础上，新增对网络图社交结构的操作，并与数据匿名操作进行融合，提出了基于节点分割的(a， k)-匿名算法，该算法以属性–社交网络模型为基础，对所有拥有隐私属性值的用户节点进行分割，处理了带有隐私属性值的用户节点的子图结构，改变了部分社交连接和节点度数，成功防止了社交结构类的攻击。算法具体步骤描述如下： 步骤1：预处理目标属性–社交网络及其转化的数据表 1) 确定目标数据表里需要用到的数据记录；2) 对目标数据表里的属性依据之前提到的常用分类，将属性分为标识符、准标识符、带隐私属性和非隐私属性等；3) 依照不同的现实应用需求设定出a和k两个值分别用于满足a-非相关性约束和k-匿名；4) 清理或修改目标数据表里不合规则的各条记录；5) 构建所有准标识符QI和隐私属性值的泛化层次。 步骤2：获得需要匿名处理的节点的优先级队列 在匿名化处理之前，要统计出原始图或表中被确定的隐私属性值，然后对拥有这些值的节点定为处理目标，加入到队列里，用于确定节点分割的顺序。 处理顺序基于如下考虑：1) 用户节点包含的隐私属性值越多，应当更早处理；2) 其邻居包含的隐私属性值越多，应当更早处理。因为其需要匿名的属性值越多，或者与隐私属性值的关联越多，则越需要匿名处理；3) 节点度越高，优先级越高，因为高度数节点的邻域子图通常较大，分割后对总体的结构影响也较大，优先处理可以尽早确定图的总体结构；4) 若某节点对于前三个规则都相同，则让其插入到其所在的优先级里的任意位置。 通过序列里的节点个数，可以确定需要分割的次数，每一次分割将多一个新的节点出来，则可以确定新的节点个数，通过确定个数，可以联系(a， k)-匿名，将新节点的QI属性加进需要的k匿名组里面，减少泛化的程度，提高数据的可用性，还可以减低敏感属性出现的频率，降低a-非相关性泛化的程度。 步骤3：提取当前需要分割的节点的1-邻域子图 节点邻域查询是指获取某节点的邻域子图及其属性所做的方式，通过常见的广度优先策略查询出输入图中每个用户的邻居集合，然后合并到输入图，且输入该用户与邻居的社交连接。因为处理节点的社交关系，所以暂时不需考虑节点的属性，于是可将无向图简化为 G = { V ， E } ，即只包含节点和节点间的连接边。节点的1-邻域查询表示为 L Y i ( v ) ，令节点的初始查询 L Y 0 ( v ) 返回节点自身，即 L Y 0 ( v ) = { v } ，则有： L Y i ( v ) = L Y i − 1 ( v ) ∪ R ( V i ， E i ) 其中， R ( V i ， E i ) 表示第i次查询的添加子图，并且有 V i = V i − 1 ∪ J H ( V i − 1 ) E i = E i − 1 ∪ { e | e ( V i − 1 ， J H ( V i − 1 ) ) ∪ e ( J H ( V i − 1 ) ， J H ( V i − 1 ) ) } i = 1时， L Y 1 ( v ) = N e i g h b o r 1 ( v ) ，表示该查询的结果为节点的邻居子图。 按照优先级序列顺序，取出当前节点，并按照上述的节点邻域查询进行邻域子图的提取，算法伪代码详见算法一。 步骤4：子图内的节点分割处理 分割当前节点，构造两个新节点，按一定规则分别继承其拥有的邻居和属性，规则如下： 1) 处理准标识符列的属性分割：分割出的两个新节点完全继承原节点相同的准标识符属性值的属性值。 2) 处理带隐私属性的属性分割：将原节点所有的隐私属性值随机平均分配到两个节点中，没有继承到属性值的将该带隐私属性值置为空值，若不允许为空值则继承该隐私属性值对应的泛化树中距离最近的非隐私泛化值。 3) 处理非隐私属性的属性分割：将原节点的所有属性值随机平均分配到两个节点中，没有继承到属性值的将属性值置为空值，若不允许为空值则强制两个节点都继承该属性值。 4) 属性分割后，原节点的邻居节点按照和新节点的带隐私属性和非隐私属性的共同属性值的数量，选择数量多的新节点来建立社交连接，移除原节点的社交连接。若共同属性数量一样多，则按照共同邻居数量多少进行选择，若数量仍相同，则按继承属性值数量少的继承，仍相同，则随机继承。 在分割完当前节点后，将原节点从优先级序列中删除，更新匿名图，若序列里仍有待分割的节点，返回步骤3。具体流程详见算法二。 步骤5：将匿名图转化的数据表(a， k)-匿名化 分割完所有需要分割的节点后，得到了最终的匿名发布图，此时可以转化为数据表进行处理。 先考虑k-匿名，在等价组里，需要得到至少k个不可识别的准标识符值，则分割后的两个新节点完全继承原节点相同的准标识符属性的属性值，可以增加等价组所需的节点，降低k-匿名的泛化次数。分割完节点后，使用最为经典的Datafly算法 [ 12 ] 进行泛化处理。 步骤6：将(a， k)-匿名化后的数据表所变更的属性修正到匿名图上，最后发布匿名图和匿名表。 详见算法三和算法四。
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user: 3. 算法复杂度分析 步骤1为初始化预处理工作，不计入算法时间复杂度；步骤2为生成优先级队列，需要对节点遍历一遍，确定分割的节点和顺序，时间复杂度为 O ( n 2 ) ；步骤3是以广度优先策略查询节点邻居子图，该步骤中存储图的数据结构是邻接表，所以时间复杂度为 O ( n ) ；步骤4是属性-社交网络的节点分割，时间复杂度为 O ( n 2 ) ；步骤5按照参考文献中的(a， k)-匿名算法执行，时间复杂度为 O ( n 2 ) ，则该算法的总时间复杂度为 O ( 3 n 2 + n ) ，即为 O ( n 2 ) 。
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user: 4. 实验结果与分析 本实验采用MovieLens 1M的数据集的部分数据进行实验，数据集包含三个文件：用户数据users.dat，电影数据movies.dat和评分数据ratings.dat。其中users.dat的字段包含了标识符UserID、准标识符sex、准标识符age、带隐私属性值职业ID、准标识符zipcode；movies.dat的字段包含了MovieID、Title、Genres。由于软件限制图节点不能过多，所以本文选取了users.dat文件里的50个用户节点、并将部分职业ID定义为隐私属性值，并且增加原数据集的社交连接users-friends.dat。根据节点分割处理前后的原始图和匿名图的对比，分析出图结构变化的程度，从而得出图结构变化情况判断数据可用性。本文使用图的聚类系数和接近中心势来衡量图结构变化，变动小则数据可用性高。其中，聚类系数是衡量处理前后图结构的聚集特征变动，接近中心势是衡量图的节点接近趋势变化。 为了对比出隐私属性值的数量对图数据可用性的影响，将带隐私属性“职业ID”定义10%、20%、30%隐私属性值比例，分别分析匿名前后的图变化情况。图1是原始数据图，分别在隐私属性值占比10%，20%，30%的时候进行节点分割算法处理，分割结果如图2、图3、图4所示。 图1. 原始数据图 使用Ucinet软件得出聚类系数和接近中心势，最终得出的数据如图5所示(0为未处理情况)： 图2. 隐私值占比10%的匿名处理图 图3. 隐私值占比20%的匿名处理图 图4. 隐私值占比30%的匿名处理图 图5. 匿名前后的聚类系数和接近中心势统计值 通过图5，可以看到匿名前后图的聚类系数只有少量降低，而且随着所选的隐私属性值的增加，即需要分割的节点增加，该系数的变化也不大，表明图的聚集结构并没有发生明显变化，扰动较小；而接近中心势匿名前后有一定降低，原因是由于节点分割降低了部分节点的度数，各节点的中心性也有所减少。但总体而言，该分割算法较好的保持了匿名前后图的结构，保持了数据的可用性。 即使在外部攻击者通过一些方式得知了用户的邻居或属性数量，并以此在发布图中进行查询，企图定位出节点，获得相关隐私，但是算法将图匿名处理后，能很好的拓展目标的可能范围，防止定位成功。这是因为算法分割了包含隐私属性值的用户节点，使得两个新节点的度数和子图结构与原节点有所差异，攻击者难以从度数或属性数量改变过的范围里定位出目标用户。可以有效抵御基于邻居或属性值数量的单独或组合攻击和基于邻居子图结构的攻击。
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user: 5. 结束语 本文根据(a， k)-匿名算法可以有效防止因隐私属性值分布不均导致泄露的优点以及现代的属性–社交网络结构图，针对传统模型无法应对社交结构攻击的缺陷，新增对网络图社交结构的操作，并与数据匿名操作进行融合，提出了一种基于节点分割的(a， k)-匿名算法。该算法对社交网络中带有隐私属性值的节点进行分割，使得节点特征被分割到两个节点里，降低了节点被攻击识别的可能性，改变了部分社交连接和节点度数，成功防止了社交结构类的攻击。保持了较好的数据可用性的同时，抵御了对节点度数或属性度数的重识别攻击、邻居子图查询攻击等新型攻击。
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user: 摘 要 本文采用高温固相法成功制备了新型铝酸盐基深红色发光材料BaZnAl 10 O 17 :Cr 3+ ，通过XRD、光谱测量以及热衰减测量等系统表征了材料的晶体结构和发光性能。光谱研究表明，在562 nm激发下，发光材料呈现强烈的深红色窄发射峰，峰值为691 nm，归属于Cr 3+ 在AlO 6 八面体格位的 2 E→ 4 A 2 的辐射跃迁。在691 nm监控下，材料在405和562 nm有两个强吸收峰，分别对应于Cr 3+ 的 4 A 2 → 4 T 1 ( 4 F)和 4 A 2 → 4 T 2 ( 4 F)跃迁。在此基础上，本文结合物理模型讨论了Cr 3+ 离子的荧光寿命和浓度猝灭机理。在应用方面，本文详细研究了发光材料的热稳定性能并讨论了其可能的热猝灭机理。测试结果表明，在150℃时，材料的发光强度依然保持在25℃时的53%，优于文献报道的同类pc-LEDs用发光材料SrMgAl 10 O 17 :Cr 3+ (34.49%)及Ca 3 Al 4 ZnO 10 :Mn 4+ ，Mg 2+ (51%)，由此说明深红色发光材料BaZnAl 10 O 17 :Cr 3+ 在pc-LEDs等功能器件上具有良好的应用潜力。 关键词 :深红色，光致发光，Cr 3+ 离子，铝酸盐 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 Cr 3+ 具有3d 3 电子构型，在晶体场中拥有丰富的电子能级，常用于深红色和近红外发光材料的发光中心。众所周知，Cr 3+ 离子的光致发光性质非常依赖于基质晶格的晶体场强ΔE，比如，在强晶体场α-Al 2 O 3 中 [ 1 ]，Cr 3+ 会以 2 E→ 4 A 2 辐射跃迁为主，其发射为位于深红光区的窄线；当其占据较弱的晶体场时(如ScBO 3 :Cr 3+ [ 2 ])，Cr 3+ 以 4 T 2 → 4 A 2 辐射跃迁为主，在近红外呈宽发射谱带。Cr 3+ 激活的发光材料在很多领域都有广泛的应用，例如，掺杂Cr 3+ 的镓石榴石发光材料在716 nm处具有较高的发光效率，可应用于植物光照领域 [ 3 ]；ScBO 3 :Cr 3+ 发光材料可被蓝光芯片有效激发，其发射光谱为峰值位于800 nm处的宽谱带，可应用于近红外pc-LEDs器件 [ 2 ]。此外，在Cr 3+ 掺杂的铝酸盐中，LaAlO 3 :Cr 3+ 是一种优异的深红色长余辉发光材料，可应用于生物组织成像领域 [ 4 ]；SrMgAl 10 O 17 Cr 3+ 发光材料在695 nm处具有较高的发光效率，可应用于室内植物照明领域 [ 5 ]；Y 3 A 5 O 12 :Ce 3+ :Cr 3+ 发光材料用以补充w-LEDs所缺少的红光组分，提高w-LEDs的显色指数 [ 6 ]。MgAl 2 O 4 :Cr 3+ 发光材料在686 nm处高效发光，是一种良好的w-LEDs用深红色发光材料 [ 7 ]。 在上述研究中可以发现，Cr 3+ 只有占据在六配位且键长很短(1.9~2.2 Å)情况下才可以实现高效发光；而且，在不同的晶体场下，其发光波长可以在670~850 nm间变化。鉴于发射峰位于650~700 nm范围内的深红光在高显色白色LEDs器件和室内植物照明LED器件等方面的良好应用，我们拟尝试在符合上述晶体结构特征的β-Al 2 O 3 型结构的BaZnAl 10 O 17 中进行掺杂Cr 3+ ，因为该材料中Al 3+ 具有六配位的紧凑局域构型，可以为Cr 3+ 掺杂提供理想的替代位置。此外，据我们所知，关于BaZnAl 10 O 17 :Cr 3+ 的发光性质和应用等尚未被报道。为此，本文详细讨论了深红色发光材料BaZnAl 10 O 17 :Cr 3+ 的合成方法、发光特性、猝灭特性等。在此基础上，评估了其在pc-LEDs等功能器件上的应用潜力。
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user: 2. 实验 本文采用高温固相法制备发光材料BaZnAl 10 O 17 :xCr 3+ (x = 0.1%， 0.2%， 0.3%， 0.4%， 0.5%， 0.7%)，主要原材料有：BaCO 3 (99.5%)，ZnO (99.99%)，Al 2 O 3 (99.9%)，Cr 2 O 3 (99.99%)。根据化学计量比称取上述原料放入玛瑙研钵中，加适量无水乙醇进行研磨，使原材料混合均匀。将混合均匀的粉末放入氧化铝坩埚，移入高温管式炉中，在空气气氛下进行高温煅烧。烧结条件为从室温加热到1400℃，其中900℃以下升温速度为10℃/min，900℃以上升温速度为5℃/min。在1400℃保温4 h，样品随炉冷却至室温后取出粉碎即得所需发光材料。 本文中所有样品的物相分析采用日本理学制造的D/MAX2500V型X射线衍射仪，测试条件为：旋转靶为18 KW台式高频X射线发生器，管电压为40 kV，步长为0.02˚，所有样品均在常温下测量。使用GSAS软件对衍射图谱进行结构精修。样品的光致激发和发射光谱由日立F-4500荧光分光光度计测量，激发源为150 W氙灯。测量荧光寿命所用的设备为Edinburgh-FLS 920稳态/瞬态荧光光谱仪。温度依赖发光光谱(25℃~200℃)的测量设备是TAP高温荧光控制器并结合日立F-4500荧光分光光度计测量。
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user: 4. 结论 本文采用高温固相法成功制备了新型深红色发光材料BaZnAl 10 O 17 :Cr 3+ ，XRD和Rietveld结构精修结果表明所合成的样品均为单相。BaZnAl 10 O 17 :Cr 3+ 发光材料在405和562 nm有两个强吸收峰，分别对应于Cr 3+ 的 4 A 2 → 4 T 1 ( 4 F)和 4 A 2 → 4 T 2 ( 4 F)跃迁。在562 nm激发下，样品呈现强烈的深红色窄发射峰，峰值为691 nm，归属于Cr 3+ 在AlO 6 八面体格位的 2 E→ 4 A 2 的辐射跃迁。根据光谱数据计算了Cr 3+ 离子在BaZnAl 10 O 17 中的晶体场强度Dq和拉卡参数B，结果表明Cr 3+ 离子位于八面体强晶体场格位。Cr 3+ 离子的最佳掺杂浓度为0.5%，其浓度猝灭机制为最近邻离子之间的能量转移。随着Cr 3+ 浓度的增加，荧光寿命从3.92 ms逐渐降低到2.81 ms，这是由于Cr 3+ 离子之间发生能量传递使其猝灭几率增大所致。最后，我们深入研究了BaZnAl 10 O 17 :Cr 3+ 发光材料的热稳定性能，并结合位形坐标图讨论了其可能存在的热猝灭机理。样品在150℃处的发光强度为25℃时的53%，热激活能ΔE a 为0.24 eV，说明我们所制备的样品具有较好的热稳定性能。以上结果表明我们制备的深红色发光材料BaZnAl 10 O 17 :Cr 3+ 在pc-LEDs等功能器件上具有良好的应用潜力。
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user: 摘 要 本文依托贵州的多条隧道工程，通过跟踪施工开挖进度，对比分析施工揭露实际情况与TRT超前地质预报图像特征的关系，总结出了溶洞、破碎带、断层等岩溶地区典型不良地质现象所对应的TRT预报图像特征。根据TRT预报图像的特点，提出采用颜色直方图对比法可以较好地辅助TRT图像的判别，以溶洞和破碎带两种不良地质现象为例，基于OpenCV编制了TRT图像的颜色直方图提取与分析程序；基于TRT预报特征图像库，提出了未知图像与特征图像的匹配方法，编制了多种匹配方法的计算程序，给出了定量化的匹配度来辅助判断TRT图像反应的不良地质现象。基于直方图对比分析技术的隧道超前地质预报判译方法推动了地质预报向定量化、自动化的发展，并且在实际工程应用中获得较好的效果。 关键词 :隧道，超前地质预报，颜色直方图，匹配度 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 由于地质环境的复杂性，隧道在开挖过程中经常会遇到与设计不符的不良地质现象，从而造成突水、突泥、垮塌等事故 [ 1 ]，对隧道内施工相关人员生命财产安全造成巨大威胁，因此在隧道施工过程中，开展超前地质预报，为施工人员提供掌子面前方的准确地质情况，指导其安全施工就显得尤为重要。 自从1972年8月在芝加哥召开快速掘进与隧道工程会议以来，超前地质预报工作就一直受到各国的重视，我国也于上世纪90年代初开始了相关研究。超前导洞、超前钻探方法最先被用来勘探掌子面前方的地质情况，随后地球物理超前探测技术，包括地震发射类、电磁类、直流电法类等，也大量应用于工程实践 [ 2 ]。 李术才等提出了一种多同性源阵列观测模式，兼顾了三极测深探距大和聚焦观测抗干扰能力强的优势，在钻爆法施工隧道得到成功验证 [ 3 ]。张向东等采用反射共偏移法对某煤矿回风大巷断层情况进行了预报 [ 4 ]。姚海波等基于Google-earth全方位、多角度的地貌影像数据，识别区域构造次级构造，并建立了隧址区构造格架体系 [ 5 ]。高峰等建立基于TRT技术的井下超前预报基本程序，运用TRT6000系统，开展井下地质超前探测和预报 [ 6 ]。刘新荣等以地质雷达为超前预报的主要手段，结合TGP206地震反射波法和工程地质调查法，针对某特长隧道开展综合超前地质预报 [ 7 ]。刘斌等人针对TBM施工过程遇到的问题，提出了一套以地球物理超前地质预报和基于“岩–机关系”预测岩体主要参数的解决方法，并为TBM掘进方案决策提供依据 [ 8 ]。李术才等提出跨孔电阻率CT方法用于地铁超前预报 [ 9 ]。邱道宏等提出了基于数字钻进技术和量子遗传–径向基函数神经网络的围岩类别超前分类方法 [ 10 ]。谭信荣等根据隧道工程所处的地质环境，利用地质模型判断未开挖岩层中的岩溶发育类型、规模等情况 [ 11 ]。曹国侯等基于弹性波三维空间传播理论，应用地震波共反射面元叠加“偏移成像”和“相控阵”等技术，对掌子面前方地质情况和不良地质体高精度准确定位 [ 12 ]。李术才等通过分析突水风险孕险环境与致险因子，结合施工工程动态信息，提出并成功实施一种基于隧道施工风险评估的超前地质预报体系 [ 13 ]。王传武等将地面三维电阻率观测模式引入到隧道超前预报中，提出了基于三维电阻率的隧道超前探测新型观测模式 [ 14 ]。李术才等通过三维数值试验和模型试验研究，提出隧道瞬变电磁超前预报平行磁场响应探测方法 [ 15 ]。 现有的各种隧道超前地质预报技术都存在各自限制，因此开展综合超前地质预报已成为业界共识，如：舒森等在综合地质预报中引入三维数据处理技术以获取岩溶异常三维信息，根据三维信息制定专项钻探动态设计方案 [ 16 ]。周轮等提出采用采用宏观地质分析法、TSP地震波法、地质雷达法、掌子面围岩预判以及超前钻探相结合的方法进行综合超前地质预报，提高对不良地质体预报的准确率 [ 17 ]。江杰等提出洞外采用高密度电法，洞内采用掌子面素描和地质雷达对地铁施工进行超前地质预报 [ 18 ]。姚林林等以西藏某公路隧道为例介绍了以“前期地质工作是基础，物探工作是手段，地质分析是主线”为思路的地质预报综合技术 [ 19 ]。任涛等在总结地震区隧道灾害特征及成因的基础上，采用短距离地质分析与长距离物探监测相结合的方法进行超前地质预报工作 [ 20 ]。与此同时，还有学者在对超前地质预报探测成果解译方面进行了研究，如：陈礼彪等建立地震波反射法(TGP)成果中的反射幅度比、波轴相似度等参数对异常地质体的地震动态响应特征 [ 21 ]。李宝奇等针对隧道地质超前预报过程中探地雷达线测图解释仅依靠专家经验且存在准确率不高的问题，提出一种改进的基于压缩感知和深度置信网络的线测图分类解释模型 [ 22 ]。吴回获等对影响TSP超前地质预报准确性的相关问题进行了深入研究，提出了相应措施，有效地提高了超前地质预报的准确性 [ 23 ]。 虽然经过长期的科学研究和现场实践，超前地质预报技术得到长足的发展，但是目前仍存在预报精度不高的问题；尤其是在复杂地质条件下，预报结果可靠性不高，究其原因就是在复杂地质条件下，影响地震波(或电磁波)反射信息的因素太多；相同的不良地质现象在不同的地质条件和地质环境下其反射信息不同，因而生成的预报结果图像亦差别较大，因此对预报结果的判译往往要依靠预报工作人员的经验。本文依托贵州的多条隧道工程，采用TRT地震波反射法进行超前地质预报；通过分析TRT探测结果的图像特征，选取了HSV颜色直方图对比法来对TRT图像进行计算机图像识别，通过输出匹配度的方式对贵州岩溶地区隧道中的溶洞和破碎带两种不良地质现象加以区分，实现程序自动识别；将该套TRT图像识别方法用于多条隧道工程，实际检验效果良好。
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user: 2. 常见不良地质现象TRT特征图像 TRT超前地质预报技术引进国内已有10余年，并在大量隧道工程中进行了应用，不少学者总结了不同不良地质现象的特征图像，但是如前文所述，不同地区与不同地质条件下，相同不良地质现象的特征图像往往亦存在较大差异，因此欲提高超前地质预报的精度，进一步确定工程区域各种不良地质现象的特征图像是必不可少的工作。本文通过跟踪贵州中部地区两条铁路隧道的施工开挖进度，实地对比分析施工揭露的不良地质现象与TRT图像特征的关系，建立了溶洞、破碎带、断层等典型不良地质现象所对应的TRT特征图像库，总结了这些不良地质现象的基本图像特征，为后续超前地质预报计算机自动判译提供依据。 2.1. 破碎带 渝黔铁路(重庆至贵阳铁路)高寨坝隧道进口在开挖到D2K320 + 270段时揭露了大型破碎带，掌子面出露大范围破碎的强风化灰岩，如图1所示，其对应的TRT图像如图2中红框范围所示，图中自上至下分别为俯视图、侧视图和立体图。 从图2可以看出，破碎带图像特征为：黄色区域和蓝色区域成斑点状离散分布，不同颜色无明显连通，彼此间颜色差异较明显，边界不清晰。 图1. 高寨坝隧道DK320 + 270所揭露破碎带 图2. 高寨坝隧道TRT成像图(掌子面里程DK320 + 250) 2.2. 溶洞 渝黔铁路蔡家关隧道进口在开挖至DK308 + 120附近时遇到了大型充填型溶洞，如图3所示，溶洞被流塑状饱水黏土所填充，其对应的TRT图像如图4中红框范围所示。 图3. 蔡家关隧道DK308 + 120所揭露的溶洞 图4. 蔡家关隧道TRT成像图(掌子面里程DK308 + 005) 从图4可以看出，溶洞的图像特征为：成片状分布的蓝色区域相互连通，整体呈现立体分布，与周围岩体波速差异明显；当溶洞未充填或被水充填时，蓝色波速区域成连贯的立体分布且与周围介质具有明显边界；当溶洞被土体或石块充填时，代表溶洞的蓝色区域内夹杂有黄色斑点或小范围块状分布。 2.3. 断层 织纳铁路(贵州织金至纳雍铁路)小田坝隧道出口在开挖至DK37 + 375段时揭露了一张性断层，断层面之间被大量粘土填充，如图5所示，其对应的TRT图像如图6所示。 从图6可以看出，断层的图像特征为：成片状分布的黄色或蓝色区发生明显的错动，隧道中线前方的异常区存在明显的空隙，断裂面两侧的岩性有明显的差异。 图5. 小田坝隧道于DK37 + 375所遇断层 图6. 小田坝隧道TRT成像图(掌子面里程DK37 + 385)
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user: 4. 工程应用 4.1. 渝黔铁路中寨隧道 渝黔铁路中寨隧道进口施工到DK304 + 127处进行了一次TRT超前地质预报，得到预报的俯视图如图9所示，对图中红框范围内的图像进行颜色直方图对比分析，得到其与溶洞和破碎带的匹配度分别为0.64和0.36，判断该位置有溶洞发育；经实际施工揭露，该处为大型充填型溶洞(如图10所示)，与程序判断结果吻合。 4.2. 织纳铁路小田坝隧道 织纳铁路小田坝隧道进口施工到DK34 + 401处进行了一次TRT超前地质预报，得到预报的俯视图如图11所示，对图中红框范围内的图像进行颜色直方图对比分析，得到其与溶洞和破碎带的匹配度分别为0.68和0.32，判断该位置有溶洞发育；经实际施工揭露，该处为大型充填型溶洞(如图12所示)，与程序判断结果吻合。 图9. 中寨隧道超前地质预报俯视图 图10. 中寨隧道施工揭露围岩照片 图11. 小田坝隧道超前地质预报俯视图 图12. 小田坝施工揭露围岩照片 4.3. 渝黔铁路修文隧道 渝黔铁路修文隧道进口施工到DK314 + 210处进行了一次TRT超前地质预报，得到预报的俯视图如图13所示，对图中红框范围内的图像进行颜色直方图对比分析，得到其与溶洞和破碎带的匹配度分别为0.48和0.52，两种不良地质现象的匹配度相当，根据计算结果应偏向于破碎带；经实际施工揭露，该处为溶蚀破碎带，存在多条小型溶沟、溶槽，沟槽内充泥，岩体破碎(图14)。 图13. 修文隧道超前地质预报俯视图 图14. 修文施工揭露围岩照片
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user: 5. 结论 本文依托贵州的多条隧道工程，采用TRT超前地质预报方法对隧道掌子面前方围岩进行探测，并利用基于颜色的图像识别技术——颜色直方图对比法对TRT图像特征进行分析，得到如下主要结论： 1) 通过跟踪施工开挖进度，实地对比分析施工揭露结果与TRT预报图像特征的关系，总结了溶洞、破碎带、断层等典型不良地质现象所对应的TRT预报图像特征； 2) 基于TRT预报图像的特点，提出采用颜色直方图对比法可以较好地辅助TRT图像的判别，以溶洞和破碎带两种不良地质现象为例，基于OpenCV编制了TRT图像的颜色直方图提取与分析程序； 3) 基于TRT预报特征图像库，提出了未知图像与特征图像的匹配方法，编制了多种匹配方法的计算程序，给出了定量化的匹配度来辅助判断TRT图像反应的不良地质现象。 基于直方图对比分析技术的隧道超前地质预报方法推动了地质预报向定量化、自动化的发展，并且在实际工程应用中获得较好的效果。
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user: 摘 要 为了揭示深埋隧道主洞与横通道交叉段围岩的变形和压力特征，为深埋隧道交叉段支护结构设计和施工控制提供依据，采用现场监测和数值模拟方法对深埋隧道交叉段围岩位移和压力及初期支护应力进行了分析。结果表明，深埋隧道横通道的开挖对交叉段的围岩位移和压力产生了显著的影响，并使得交叉段的围岩产生偏压；交叉段水平收敛和拱顶下沉表现为初期变形量大，变形发展快，变形持续时间长；围岩压力表现为初期来压快、压力大、持续时间长；横洞的开挖对交叉段主洞最大主应力和剪应力的影响较大，对最小主应力影响较小。分析结论对深埋隧道交叉段的设计和施工具有参考价值。 关键词 :深埋隧道交叉段，围岩变形，围岩压力，监测，数值模拟 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，关于地铁及浅埋交叉隧道的研究比较多 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]，对深埋隧道交叉段围岩变形和压力的研究也有一些 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]，但对深埋隧道交叉段围岩荷载的确定及支护结构设计仍缺乏充分的依据。本文依托山岭重丘一级越岭公路隧道对深埋隧道软弱围岩主隧道与横通道交叉段围岩变形和压力特征进行监测资料的分析和开挖过程的数值模拟研究，对交叉段围岩变形和压力随时间和隧道施工步的变化进行深入的研究。依托隧道为分离式深埋隧道，两平行主洞间共设有18条人行横洞，8条车行横洞。分离式隧道之间的人行和车型横通道开挖，引起主隧道围岩和支护结构的应力释放与重分布，尤其使交叉段岩体与支护结构力学行为发生复杂变化，对交叉段围岩的力学和变形行为有很大的影响。特别是在软弱围岩段，横通道的开挖，往往会造成围岩的大变形和塑性破坏。该深埋隧道横通道大多处于IV级软弱围岩段，岩体受地质构造影响较重，岩质软弱，稳定性差。施工开挖后，交叉段曾发生较大变形，严重影响施工进度。
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user: 2. 软弱围岩交叉段变形和压力监测分析 隧道主洞与横通道交叉段地层岩性属志留系页、泥岩夹泥质砂岩、粉砂岩，岩层节理较发育，层间结合差–很差，岩体较破碎，受地质构造影响较重，属IV级围岩。为了深入分析交叉段的围岩变形特征，通过与软弱围岩普通段(不受交叉开挖的影响)的监测位移进行对比分析。 2.1. 围岩变形特征 从软弱围岩交叉段与普通段水平收敛–时间关系曲线(图1)可以看出，软弱围岩交叉段与普通段有以下不同：1) 软弱围岩交叉段的水平收敛值(110.1 mm)远远大于普通段的收敛值(3.2 mm)，前者是后者的34.4倍；2) 普通段收敛所需时间为一个月左右，而软弱围岩交叉段的变形在开挖80天后还未收敛；3) 普通段围岩最大水平收敛速度为1.24 mm/d，平均收敛速度为0.076 mm/d；软弱围岩交叉段最大收敛速度为5.9 mm/d，平均收敛速度为1.38 mm/d，分别为普通段的4.75倍和18.13倍。 图1. 水平收敛–时间关系曲线 从软弱围岩交叉段与普通段拱顶下沉–时间关系曲线(图2)可以看出，二者拱顶下沉随时间变化特征的区别是：1) 软弱围岩交叉段的拱顶下沉值(60.3 mm)远远大于普通段的拱顶下沉值(7.2 mm)，是普通段的8.38倍；2) 普通段下沉趋于稳定的时间为一个月左右，而软弱围岩交叉段大于60天；3) 普通段围岩最大拱顶下沉速度为5.1 mm/d，平均变形速度为0.025 mm/d；较硬岩交叉段最大变形速度为8.26 mm/d，平均变形速度为1.0 mm/d，是普通段的40倍。虽然普通段围岩初期变形速度也很大，但最终的变形值不大；软弱围岩交叉段的变形速度基本上是正的，总的变形量大。 图2. 拱顶下沉–时间关系曲线 2.2. 围岩压力特征 软弱围岩交叉段与普通段初期支护与围岩之间的压力–时间特征曲线分别如图3和图4所示，交叉段拱顶围岩压力增长很快，受横通道的开挖影响大；左、右拱肩的围岩压力变化特征差别较大，左拱肩围岩压力值明显大于右拱肩，且持续增长时间较长，持续40天左右。普通段围岩压力发生在拱顶位置，最大压力也只有0.10 MPa左右，明显小于交叉段拱顶的围岩压力(0.34 MPa)；左、右侧拱肩围岩压力很小，且进入稳定期后二者相差也很小。 图3. 软弱围岩交叉段围岩压力–时间曲线 图4. 普通段围岩压力–时间曲线
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user: 3. 交叉段横通道开挖过程数值模拟研究 3.1. 模型的建立 1) 边界条件及参数选取 对于隧道工程，数值计算模型的范围一般取隧道开挖断面3~5倍最大洞径(或最大跨度)，上部用地层压力(重力)来代替。根据隧道软弱围岩主隧道与横通道交叉断面所处地层的地质特征，建立如图5所示的计算分析模型。隧道埋深400 m，主隧道断面为曲墙拱形，车行横洞断面为直墙拱形，主隧道开挖断面宽度B = 12.0 m，洞高H = 10.0 m；横通道开挖断面宽度B = 5.8 m，洞高H = 7.2 m。 在模型中围岩材料假设为均质各向同性，不考虑地下水的影响。围岩材料应力–应变关系为完全弹塑性，选用D-P模型。数值分析计算范围xyz = 95 m × 125 m × 84 m (X方向为垂直主隧道中心线方向，Y方向为重力方向，Z方向为主隧道中心线方向)，满足有限元分析要求。主隧道与横通道呈“人”字形斜交。模型划分单元62686，节点32269。模型边界Z方向位移面约束，Y负方向底部边界位移面约束，Y正方向上覆地层厚度400 m的荷载压力(8.8 MPa)；根据工程地质勘察报告，X方向施加7.1 MPa的侧向压力。 图5. 交叉段有限元分析模型 根据设计资料，数值模拟采用围岩材料参数如表1所列。 Table 1 Physical and mechanical parameters of surrounding roc E/10 6 kPa μ γ/kN∙m −3 c/kPa j/˚ 3.6 0.32 22.0 800 35 表1. 围岩物理力学参数 初期支护结构喷射混凝土参数为：弹性模量E = 3 × 10 7 kPa，泊松比μ = 0.2。粘聚力c = 2 × 10 3 kPa，内摩擦角 ϕ = 40 ˚ ，重度 γ = 27.0   kN / m 3 。在计算时未采用锚杆单元，而是采用提高锚杆加固体围岩参数的办法来模拟锚杆的作用。 2) 施工过程控制 为了简化计算，假定主隧道和车行横通道皆采用全断面开挖，主隧道每一轮开挖进尺6.0 m。主隧道开挖完成后进行横通道开挖，分为12个施工步。横通道开挖方案：从主隧道交叉处开始，向另一主隧道开挖，每一轮开挖进尺4 m，共9个施工步。为了简化计算，只计算横通道与一条主隧道交叉的情况。 隧道的支护只考虑喷射混凝土初期支护，以体单元进行仿真。喷射混凝土厚度30 cm，假设为弹塑性材料。因隧道开挖后，应力即开始释放，但是考虑到交叉段受力的复杂性，初期支护立即施作，即本轮开挖的同时进行本轮喷射混凝土初期支护。 3.2. 交叉口围岩位移特征 交叉口处隧道主洞和横洞的竖向位移(Y方向)、水平位移(X、Z方向)云图(含初始值)如图6和图7所示。 图6. 交叉口处竖向位移特征(单位：m) 图7. 交叉口处水平位移特征(单位：m) 从图6、图7位移云图中可以看出： 1) 隧道开挖完成后，主洞交叉口沿Y方向的最大下沉位移为98 mm，横洞交叉口沿Y方向的最大下沉位移为97 mm，与交叉口监测拱顶竖向位移比较接近； 2) 隧道开挖完成后，主洞交叉口沿X方向的最大水平位移为98 mm，横洞交叉口沿Z方向的最大水平位移为97 mm，与交叉口监测水平收敛位移最大值也比较接近。 3.3. 交叉段围岩应力特征 交叉段主洞围岩应力特征如图8所示，可以看出： 1) 交叉口附近主洞围岩最大主应力 σ 1 (S3)全部为压应力，主要分布在拱脚和拱腰，最大值为17 MPa，拱底最小，分布在拱底中间，最小值为3.33 MPa，拱顶 σ 1 值为6.04 MPa。总的来看，横洞的开挖对 σ 1 的影响较大，拱底、拱顶和拱腰处的最大主应力相对普通段分别增大了8%、48%和22.3%。交叉口附近主洞的 σ 1 分区明显，比普通段的分布杂乱一些。 2) 交叉口附近主洞围岩最小主应力 σ 3 (S1)全部为压应力，在主洞拱腰处最大，最大值为7.3 MPa，拱底压应力最小，分布在拱脚附近，最小值为0.08 MPa，拱顶值为1.8 MPa。总的来看，横洞的开挖对 σ 3 没有太大的影响，只是对分布范围有较大的影响， σ 3 分区不明显，并且连在一起。 3) 交叉口附近主洞围岩XY平面剪应力 τ x y 在左拱脚和右拱肩最大，最大值为5.0 MPa，横洞的开挖对 τ x y 影响较大，普通段主洞围岩 τ x y 的分布和交叉口附近主洞围岩 τ x y 分布完全相反。YZ平面剪应力 τ y z 在右拱脚处为−1.0 MPa，左拱脚和拱顶靠近交叉口处为0.8 MPa，横洞的开挖对 τ y z 影响较大。 4) 交叉口附近主洞围岩应力和初期支护与围岩之间的监测压力相比显然偏大，这与监测点埋设的滞后有关。 图8. 交叉段主洞围岩应力特征(单位：Pa)
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user: 4. 结论和讨论 1) 深埋隧道软弱围岩横通道的施工对交叉段的围岩变形有很大的影响。交叉段水平收敛和拱顶下沉表现为初期变形量大，变形发展快，变形持续时间长的特点。 2) 隧道交叉段主洞初期支护围岩压力表现为初期来压快、压力大、持续时间长的特点，随着横通道的开挖，交叉段围岩压力呈现偏压的特点，靠近交叉段一侧的压力约为对侧的2倍。 3) 横洞的开挖对交叉段主洞最大主应力的影响较大；对最小主应力没有太大的影响，只是对分布范围有较大的影响；对XY平面剪应力和YZ平面剪应力影响都较大。
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user: 摘 要 某引水隧道使用泥水盾构施工，隧道较长且隧道埋深大、水压高，为保证在大埋深、长距离掘进时刀盘结构的安全，采用经验公式计算出不同埋深的水土压力值，对掘进过程中面临的四种典型工况进行了刀盘的有限元强度分析；采用MSC Patran/Nastran软件得出了四种工况下刀盘结构的应力与位移并验证了数值解的正确性，找出刀盘结构的强度薄弱点，针对部分区域水土压力过大进行降水试验并制定了详尽的降水措施。结果表明：通过分析不同埋深、水压作用下刀盘的变形量，结果显示刀盘面板在承压1.4 MPa时已经达到最大值，刀盘在牛腿与前面板连接处最大应力为227 MPa，此时要采取措施降水压，降水措施可以满足施工安全要求；给施工提供技术参考，提高了刀盘掘进过程的整体安全可靠性，保证长距离掘进施工安全。 关键词 :泥水盾构，刀盘，有限元分析，高水压，大埋深，降水措施 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 盾构法施工以其快速、安全、环保的特点，在隧道施工中得到广泛应用。刀盘是隧道开挖的工作的核心部分，具有开挖土体、稳定掌子面等功能，是决定隧道施工效率与安全的核心部件 [ 1 ]。国内外的学者和相关工程技术人员对刀盘开展了较多研究，例如：Jamal Rostami [ 2 ] 研究了硬岩刀盘的设计方法，评价了承载平衡性能；谢燕琴等 [ 3 ] 基于等效刚度法提出了滚刀动力学建模方法，并分析了轴承刚度对滚刀模态的影响；张家年等 [ 4 ] 针对成都富水砂卵石地层刀盘刀具磨损大、地表沉降大等问题，从刀盘结构设计、耐磨保护、渣土改良等方面进行了针对性设计；周阳宗等 [ 5 ] 计算了极限工况下的刀盘应力与位移，并进行了模态分析；Qi Geng等 [ 6 ] 采用射线相交模型算法计算刀盘在混合岩层下的扭矩、推力模型并与实验数据吻合较好；M. D. Han等 [ 7 ] 运用改进Mohr-Coulomb模型并结合塑形损伤规律和符合破坏准则建立了与刀盘推力、扭矩关系，并用有限元方法验证，发现刀盘载荷近似服从正态分布，推力和扭矩服从于岩石的渗透性和单轴抗压强度；夏毅敏等 [ 8 ] 用ABAQUS分析了刀盘直径、贯入度以及刀盘转速对刀盘掘进载荷的影响，并进行了工程验证。综上所述，国内外众多学者对刀盘设计、刀盘载荷模型理论与实验、有限元方法分析关键零部件的静动态力学性能等关键技术方面进行了较多的研究，但对高水土压力下刀盘安全性及对应的降水措施研究较少。为保证山西某引水工程大埋深、高水压地质条件下施工刀盘结构的安全可靠，本文利用有限元软件对隧道掘进过程中面临的几种不同工况进行有限元分析，求出盾构刀盘结构的应力、位移，并针对部分存在施工安全风险的地段进行降水试验，制定降水措施，为刀盘安全掘进以及掘进性能提供参考。