DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 露天煤矿常见地质灾害类型 露天煤矿边坡坡角较大、岩土体风化严重，在自然因素和人为因素的综合作用下，边坡自身稳定性遭到破坏，如果没有及时处理，容易产生变形(塌陷、地面沉降、地裂缝等)、边坡失稳(崩塌、滑坡、泥石流等)、涌水等地质灾害 [ 5 ]。各类地质灾害具有以下特点： 2.1. 露天煤矿地面变形 地面变形存在于整个露天开采过程中，同时引起的后果也较严重，因此是露天煤矿地质灾害研究首先要研究的问题。地面变形主要包括地裂缝、塌陷、地面沉降等，侯恩科 [ 6 ] 认为采煤诱发的地裂缝是露天矿区最为常见的一种土地破坏形式，也是矿区土地复垦、生态环境修复所直面的一种常见地质灾害类型，地裂缝的产生往往引起煤矿附近农田和居民住宅的损坏，从而引发各种社会矛盾，因此应该重点考虑。 1) 煤矿开采过程中，在不同开采条件下应力分布的状况不同，一般可以将地裂缝分为张性地裂缝、压性地裂缝、扭性地裂缝三种 [ 7 ]。陈雪然 [ 8 ] 认为地裂缝的产生对建筑物、工农业生产和交通都有一定的危害，不同的地裂缝在露天煤矿开采全过程中频频出现，导致附近农田大量化学元素被雨水淋滤、土壤流失，土地不再肥沃，严重的地裂缝甚至会引起居民住宅承重墙撕裂，以致存在安全隐患。 2) 池江 [ 9 ] 通过对广西煤矿山地面塌陷的细致研究，发现地面塌陷会导致矿区地面断裂，逐渐改变矿区水文地质条件，矿山两侧道路出现多处裂缝。煤矿地面塌陷对煤矿生产威胁较大，当坍塌岩土体堆入矿坑，会导致煤炭资源遭到掩埋，从而需要组织大量人力和设备进行清除，严重者甚至会导致人员伤亡，对煤矿开采造成重大损失。 3) 地面沉降的发生，会导致煤矿运输体系遭到破坏。露天煤矿采用台阶式道路将开采的煤炭资源运出，地面沉降会使道路破坏，运输条件恶化，从而影响开采的煤炭资源运出，大量堆积在矿底，迫使开采停滞。 2.2. 露天煤矿边坡失稳 边坡失稳是露天煤矿危害最严重的地质灾害，规模较大的边坡失稳往往会导致经济损失、采煤中断、人员伤亡等严重后果，因此对露天煤矿边坡稳定性的研究是保证生产活动安全有序进行的必要过程 [ 10 ]。边坡失稳包括：崩塌、滑坡、泥石流等，这三种失稳现象的发生主要受岩性和降雨影响。 边坡岩石坚硬、所处区域降雨较少的露天煤矿边坡易发生崩塌灾害，崩塌具有规模小、速度快等特点；边坡主要为松散土体、所处区域降雨丰富的露天煤矿边坡则易发生滑坡或泥石流等地质灾害，滑坡和泥石流具有规模大、速度快、影响范围广、处理复杂等特点，是露天煤矿边坡失稳主要关注的问题。 2.3. 露天煤矿边坡涌水 露天煤矿采煤活动进行到中后期时，其内排土场规模庞大，此时水体将对边坡和内排土场的稳定性产生重要的影响 [ 11 ]。边坡涌水发生后，能在短时间内降低岩土体性质，随着时间推移对坡脚的静水压力迅速增高，从而形成淹没机具、边坡失稳等灾害。
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user: 3. 露天煤矿地质灾害的研究方法及发生机理 不同地质灾害有其独特的发生机理，因此研究方法也不同，只有选择正确的研究方法、准确分析发生机理，才能制定恰当有效的防治措施。 3.1. 露天煤矿地质灾害的研究方法 地质灾害研究方法种类多样，主要包括：现场勘测、理论分析、数值模拟及遥感技术等，随着露天煤矿开采的进行，针对露天煤矿经常发生的地质灾害，研究人员探索出相应的研究方法。 地面变形主要发生在煤矿表面，孙凤娜 [ 12 ] 认为遥感技术为矿山生态环境治理中的监测环节提供了理论依据，利用遥感技术可以从宏观上观察地面变化情况，能够做到持续、准确监测，一旦发现地面变形，能够快速确定其规模，给出治理建议，有效提高了监测结果的精准度。地面变形研究的主要因素是地面沉降量测定，在此基础上，我们可以将露天煤矿地面分成若干个小区域，通过统一评估各区域发生地面变形的概率，将煤矿地面分为：高风险区、中风险区和低风险区，从而能够集中精力对高风险区采取防治措施。 李巧玲 [ 13 ] 认为通过理论分析对边坡稳定性进行研究，基于分析结果对边坡角进行优化可以有效的计算出边坡保持稳定的最大应力值，以此作为预防边坡失稳的极限值；张永贵 [ 14 ] 利用FLAC3D数值模拟软件建立工程地质模型，然后对边坡进行数值分析，选择边坡位移指标作为监测的为切入点，对比边坡岩土体的云图，对煤矿边坡失稳情况进行分析，能够准确地分析边坡稳定性情况，指导煤矿边坡治理。对边坡稳定性分析的主要因素是安全系数的求解，一般先测定边坡岩土体的物理力学性质，然后通过数值软件建立边坡模型，最后求解安全系数和潜在滑移面。 对于涌水灾害的研究，主要通过理论公式计算其涌水量大小，针对某些煤矿难以用仪表测定水量的情况，利用容积法对涌水量进行计算能够得到较为准确的结果，为排水井的布设提供参考依据。对涌水灾害的研究过程较为复杂，应主要分析降雨量和渗流速度等主要因素，然后先分析其地层含水情况和该地区降雨情况，在此基础上通过数值软件模拟斜坡水体渗流情况，采取合适的措施。 3.2. 露天煤矿地质灾害的发生机理 地面变形的发生由内因和外因共同作用形成，内因主要为构造运动；外因主要为人为因素 [ 15 ]。采煤活动进行到一定规模后，斜坡天然应力平衡状态遭到破坏，当斜坡岩土体出现部分滑移时，煤矿周边地层产生张拉应力，从而导致地面裂缝的产生 [ 16 ]。 边坡失稳的最典型方式是滑坡，露采场边坡的滑动力大于岩土体的抗滑力时就会导致滑坡的发生，边坡岩土体的抗剪强度决定了抗滑力的大小 [ 17 ]。抗剪强度受岩土体的性质和外界因素的变化影响，因此坡度的大小、地层构造、降雨、地震、照晒等因素都会影响边坡的稳定性，其中岩土体性质尤为重要。露天煤矿的边坡为多级台阶状，经过长期暴露风化，边坡岩土体的力学性质变差，当遇到强降雨时，边坡遭受强烈冲刷，容易发生滑坡。 露天煤矿边坡涌水形成的主要原因是地下水的动水压力较大，边坡岩土体被水流冲破，随时间推移逐渐扩大。地下水循环系统是一个整体，当露天煤矿不断向下开挖，就会形成多级台阶状的陡峭边坡，当附近地下水的动水压力超过边坡岩土体的强度时，地下水会快速向矿坑内部流动，此时水体会软化边坡岩土体，降低其力学性质，最后导致崩塌、滑坡等边坡失稳灾害。
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user: 4. 露天煤矿地质灾害的防治措施 针对本文前述露天煤矿常见地质灾害，对地面变形、边坡失稳、涌水等地质灾害的防治措施应从社会效益、资金投入、技术手段、治理范围等方面综合考虑 [ 18 ]。此外，还可以分析相类似的地质灾害治理案例，从中吸取经验教训也能够很好地指导露天煤矿地质灾害的治理。地质灾害防治措施包括综合治理和长期监测。 4.1. 露天煤矿地质灾害的综合治理 综合治理就是分析地质灾害形成机理，并充分考虑地质灾害的影响因素，从而消除地质灾害发生的可能性或降低地质灾害的危害性。 首先应对露天煤矿的区域气候特征、地层分布情况、岩土体力学性质、地下水体流动及采煤历史进行仔细调研，通过调研，掌握年降雨时期和降雨量的大小、场区存在的地质构造、地下水抽排情况，同时还应探明已存在的地面变形、边坡稳定性和涌水情况。在研究结果基础上进行实验，建立数值模型分析地质灾害发生的概率。综合治理的重点应包括：地面变形处理、增强边坡稳定性、水体处理等。 1) 李莲花 [ 19 ] 提出为避免和减少地面塌陷和地裂缝所造成的损失，地面工程如工作、生活用房等应尽量远离开采区，并合理规划布局。当煤矿地面出现裂缝时，可以采用裂缝充填和人工搬迁的方式解决，在充分调查地裂缝的几何特征和成因之后，应尽量通过充填注浆的方法恢复农田生产和居民住宅的修复，当无法治理时应采取异地搬迁的方法避开地质灾害影响区域。 2) 大部分露天煤矿的边坡岩土体具有一定的稳定性，因此应该综合分析影响边坡稳定性的主要因素以及运输方式、开采设备等因素，在此基础上计算出工作台阶采掘的最终边坡状态，将边坡坡脚控制在合理的范围之内。杨永健 [ 20 ] 通过对神宝矿区边坡稳定性的研究，认为如果经过分析发现矿坑边坡稳定性不足时，可以采取控制合理的边坡角、留置安全煤壁、统筹安排采区、排土场使用合理的安全距离、降低动载荷、预应力锚索、格构、锚杆注浆、边坡植草、排水沟疏导地表水等方法。增强边坡稳定性工程耗资较大，因此应遵循“安全第一、节约成本”的原则，采用新理念、新技术、新材料，从根本上降低工程造价。同时，边坡治理的过程还应考虑到环境保护，尽量利用边坡植草的方法改善露天煤矿扬尘污染环境的问题。 3) 为防止涌水灾害的发生，应修建、完善排水设施 [ 21 ]，在查明地下赋存情况后，设置排水井疏排地下水，在坡脚修建排水沟收集坡面水流；在坡面可以植草降低雨水对岩土体的软化作用。龙文天 [ 22 ] 通过对郴长矿区裂隙导水通道的研究，认为在裂隙通道涌水量较大时，可以采用注浆的方法封堵地下水。 采用上述防治措施能够有效的避免地质灾害的发生，从根本上保护国民生命财产安全。 4.2. 露天煤矿地质灾害的长期监测 为了研究治理效果和地质灾害的监测，需要在布置监测系统，得益于信息技术的快速发展，煤矿工程的地质灾害预警技术也得到了长足的发展 [ 23 ]。煤矿地质灾害预警技术是一个集边坡结构分析计算、计算机处理技术、光纤通信技术、网络技术、传感器技术、大数据分析等高科技技术于一体的高效率信息系统 [ 24 ]，该技术具有安全可靠、响应速度快、全周期监测的优点，因此广泛运用于露天煤矿中 [ 25 ]。预警系统主要包括：固定式自动监测测斜仪、传感器、GPS自动监测系统、电缆、终端接收系统 [ 26 ]。 1) 固定式自动监测测斜仪 相较于传统移动式测斜仪，固定式自动监测测斜仪利用安置在测控内的测斜传感器不间断监测边坡的倾角值，通过电缆将数据传送至终端接收仪，从而达到数据快速整合分析处理的目的 [ 27 ]。固定式自动监测测斜仪解决了重要矿坑边坡长期监测的问题，具有时效强、精度高、省力、数据记录全面的优点。 2) GPS自动监测系统 GPS自动监测系统优点较为显著，包括：选点限制小、受天气影响小、持续稳定、精度高、地质灾害演变速度等 [ 28 ]。其主要目的是监测露天矿坑的地表形态，通过实时监测矿坑表面地形，能够达到“此刻相较之前，连续反馈”的效果，针对地表形态发生变化的部位，可以针对该部位现场勘测，及时解决地质灾害可能发生的隐患 [ 29 ]。利用该系统，不仅可以对整个煤矿场地全覆盖监测，而且很大程度上节约了技术人员的精力和项目成本，从而达到“精兵精用”的目的 [ 30 ]。 3) 终端接收系统 终端接收系统是煤矿地质灾害预警系统的核心，负责收集测斜仪传回的大量数据，并通过该系统整理分析，提醒监测人员对可能发生地质灾害的部位作进一步研究，寻求解决方案。随着大数据时代的来临，为了进一步提高监测结果的可靠性，监测数据数量激增 [ 31 ]，传统人工记录的方式已经不符合发展的潮流，终端接收系统能够完美的替代人工记录的方式，效率高、容量大、响应快等优点使其在露天矿坑地质灾害预警领域迅速铺开。 在改进露天煤矿的长期监测措施后，能够有效地预防地质灾害，节约煤矿防灾投资，提高效益。
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user: 5. 结论 露天煤矿地质灾害类型主要表现为地面变形、边坡失稳、边坡涌水三种。目前的研究方法主要有现场勘测、理论分析、数值模拟以及遥感技术等。针对露天煤矿常见的几类地质灾害，对其形成机理、影响因素、防治措施等进行了总结，将对露天煤矿地质灾害综合治理和减灾防灾提供参考，指导绿色矿山建设。
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user: 摘 要 冻结法凿井会导致土体冻胀融沉，使立井井架基础发生不均匀沉降，从而导致井架主要杆件受力发生变化以及井架中心的偏移，严重影响立井井架的正常工作。为研究井架基础不均匀沉降对井架关键杆件受力特性以及中心位移的影响，以某大型立井井架为例，建立有限元模型并施加荷载。试验结果表明，井架单基础沉降不但会导致井架天轮平台梁的弯矩增加高约定值，还会使主要支撑杆件应力水平高于额定值：双基础沉降会导致井架中心偏移，同样影响井架的正常工作。 关键词 :凿井井架，基础沉降，应力比，轴力，中心偏移 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，随着我国冻土区工程建设以及人工冻结法在深立井工程中的应用，土体的冻胀或融沉会导致井架基础的不均匀沉降，相应的井架基础沉降规律以及防护逐渐引起了研究者的重视 [ 1 ]。采用的立井凿井井架属于钢结构，是井筒施工期间进行凿井提升和悬吊施工设备而设立的特殊钢结构体 [ 2 ]。肖启芳、李明等通过对井架基础加固有效阻止了在立井在冻结壁解冻，井架基础出现了不均匀沉降后井架的进一步沉降偏移 [ 3 ]；韩应伟、江成凯、王智慧对井架基础沉降原因做出系统的分析，并且利用地基静压注浆加固法有效控制住了井架的沉降偏移 [ 4 ]。王堂 [ 5 ] 等利用FLAC 3D 对位于矸石回填土、注浆加固地基和整体联合加固3种方案下井架基础产生的不均匀沉降进行了模拟和分析，根据模拟数据对各方案的有效性做出对比。吴学超、靳合波、袁兴明 [ 6 ] 利用SPSS软件以及BP神经网络模型对井架沉降进行预测分析，成功地预测出了的沉降数据；王娟娟 [ 7 ] 运用ANSYS建立有限元模型证明了输电塔塔基发生沉降时对杆塔的影响大于塔基沿顺线路和垂直于线路方向移动时对杆塔的影响；姜太荣 [ 8 ] 等基于数值模拟分析方法，研究支座不同位移工况下输电塔或塔线体系的杆件应力、塔体变形、电缆线及相互影响。路中科 [ 9 ] 通过分析不均匀沉降产生的原因，研究不均匀沉降对不同井架的内力及变形影响，对《矿山井架设计规范》提出修改意见；陈宏 [ 10 ] 通过模型试验及理论分析，获得了钢结构井架在荷载及基础沉降作用下的应变和应力；王韶辉 [ 11 ] 通过新立金矿实际工程背景，提出冻结壁融沉造成的一系列问题是不均匀沉降的主要原因；笔者利用SAP2000建立井架模型，选取正常工况对井架基础不同程度的沉降做出仿真，对井架主要杆件的受力状态和应力水平随基础沉降量增大的变化规律做出总结，并且归纳井架天轮平台水平方向的位移变化，防止出现吊盘与井筒接触的问题，通过两个角度更精准地评定井架的失效标准。
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user: 2. 大型立井凿井井架特征 随着现代科技的不断进步与发展，矿山建井技术和施工机械化水平有了很大提高，煤矿井筒深度不断增加，井筒断面不断加大，现有类型凿井井架已经远远不能满足井筒直径在10 m以上或井深在1000 m以上的立井凿井施工需求[ 10 ]。 为满足超深超大立井井筒的施工，我国目前已研制了大型立井凿井井架，可适应凿井井筒直径12 m、井筒深度1200 m的工程条件。该凿井井架基础至天轮平台高28 m，井架腿跨距17 × 17 m，质量185 t，天轮平台平面尺寸9.5 × 9.5 m，主腿钢管Φ377*16、承载能力达到6000 kN。
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user: 3. 井架基础有限元模型沉降 3.1. 有限元模型建立 凿井井架天轮平台、井架主体、支座以及杆件和杆件之间通过不同的节点连接，井架结构中主要的连接方式主要有两种铰接节点连接和刚节点连接，一般的钢结构的连接方式多为焊接或螺栓连接，只有当杆件承受的力主要是轴力时，可以把这种杆件的连接看作是铰接节点，刚节点连接的两构件不可以相对转动，建立大型立井凿井井架的计算模型如图1所示。考虑到篇幅过长，笔者优先选取不同基础沉降情况时的主要支撑杆件所受轴力情况和应力水平的变化以及天轮平台梁的弯矩变化为主要研究指标来讨论井架各杆件是否失效，通过统计井架天轮平台中心水平方向的位移变化，对比《矿山井架设计规范》(GB 50385-2006)标准，探讨井架吊盘与井壁的接触问题。 图1. 井架有限元模型 3.2. 单基础沉降 由图1可知，井架的主体和井架的支座是对称的结构，与CD水平方向垂直平面为井架的主提升面，结合《矿山井架设计规范》对地基变形的规定，并考虑各种情况下大型凿井井架各支座分别沉降20 mm、40 mm、60 mm、80 mm、90 mm时井架天轮平台主要杆件应力比及变形规律。由于井架是中心对称结构，对于单基础沉降，笔者分别模拟了B、C、D三个支座发生沉降的情况，通过得到的数据结果大致相同，本文以B基础沉降的数据为主来进行讨论与分析，表1为B支座的沉降值。 Table 1 Single foundation settlement value tabl 沉降值(mm) 组别 A B C D 1 0 20 0 0 2 0 40 0 0 3 0 60 0 0 4 0 80 0 0 5 0 90 0 0 表1. 单基础沉降数值表 3.3. 双基础沉降 双基础沉降是指井架相邻两个基础同时发生沉降，而两个基础同时沉降相当于另外两基础同时隆起，不同于单基础沉降，井架工作时分主提升面和副提升面。本文双基础沉降模拟方案如表2所示。 Table 2 Change of longitudinal displacement of double foundatio 对称轴 沉降值(mm) AD 组别 A B C D 1 20 0 0 20 2 40 0 0 40 3 60 0 0 60 4 80 0 0 80 5 90 0 0 90 CD 1 0 0 20 20 2 0 0 40 40 3 0 0 60 60 4 0 0 80 80 5 0 0 90 90 表2. 双基础纵向位移变化数值表
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user: 4. 计算结果与分析 4.1. 主要杆件受力分析 天轮平台杆件编号如图2所示。 B支座沉降：从图3可得到，随着支座B沉降量的发生，井架天轮平台各杆件的弯矩在发生着变化，由图3-a可以看出井架正常工作时，主要提升杆件24号、25号梁所受弯矩均在水平方向，但是随着沉降量的不断变大，这两根杆件会受到纵向的弯矩，且越来越大，其它杆件1、3、4、6号杆件所受弯矩也逐渐增加。从图3中的信息可以得出，随着B支座沉降量的增加，天轮平台各杆件的受力变化都是比较明显的。下面就天轮平台各杆件进行具体分析： 图2. 天轮平台杆件编号 图3. B支座沉降天轮平台梁弯矩云图 由图4可知，随着B支座沉降的增大，与支座B不直接相连的天轮平台杆件2和与杆件2中心对称的杆件5的弯矩保持不变，而与B支座相连的杆件1、杆件3和与他们成中心对称的杆件4、杆件6以及主要提升梁24、25弯矩的绝对值会随着B支座的沉降量的增加而逐渐增大。当B支座的沉降量达到80 mm到90 mm时，天轮平台各杆件所受弯矩已达到1000 KN-m，由此可见，单基础沉降对井架天轮平台各杆件的影响很大，会导致井架天轮平台无法正常运转。 除天轮平台各杆件以外，图5所示为大型凿井井架主要支撑杆件，这些杆件的受力情况以及应力比大小对井架的正常运转与天轮平台梁同样起到关键性的作用，本文对其进行以下系统分析： 图4. B支座沉降天轮平台梁弯矩曲线 图5. 主要支撑杆件 由图6可以看出，与基础B直接相连的支撑杆件G39以及与其成中心对称的G37所受轴力绝对值均逐渐减小，变化规律和主提升面上的G42基本一致，而G42的受力状态由受压变成受拉，而与B相邻的支座A和支座C相连的主要支撑杆件所受压力随B基础的沉降逐渐增大，由此可见在井架单基础沉降时，与沉降基础相连的主要支撑杆件的受力状态和正常工况时相比所受压力会逐渐减小，直至变成受拉状态，而与沉降基础相邻的支座相连的主要支撑杆件所受压力会逐渐增大，从而分担与沉降基础相连的主要支撑杆件所受的压力。主要支撑杆件的应力比，如图所示各杆件的应力比变化与其所受轴力变化完全一致。 图6. 主要支撑杆件轴力及应力比随单基础沉降变化规律 图7. 单基础沉降各杆件应力比变化简图 图7为单基础沉降时井架各杆件应力比变化的示意图，图中颜色越深代表杆件应力比越大，杆件受到破损越严重。由图可知单基础沉降时主要受影响的杆件是不同的，沉降时与沉降基础相邻两基础相连的支撑杆件破坏程度比较严重。 对于双基础沉降，首先观察天轮平台梁的弯矩随基础沉降的变化规律，计算结果如表3所示。 而表3为双基础沉降前后天轮平台梁的弯矩值，可以看出当双基础沉降值达到90 mm时，天轮平台梁所受弯矩并无明显变化。由此可见，与单基础沉降不同，井架双基础沉降对其天轮平台各杆件受力没有影响。 Table 3 Bending moment of high platform with double foundation settlemen 对称轴 弯矩(KN/m) AD 杆件编号 正常工作 沉降90mm 1 55.031 54.881 2 −667.72 −667.869 3 −1，463.681 −1，461.088 4 22.88 23.029 5 −459.139 −458.99 6 −1 ，502.001 −1，504.594 24 −593.369 −593.369 25 −409.511 −409.511 CD 1 55.031 52.406 2 −667.72 −665.094 3 −1，463.681 −1，463.826 4 22.88 25.505 5 −459.139 −461.765 6 −1，502.001 −1，502.145 24 −593.369 −593.368 25 −409.511 −409.511 表3. 双基础沉降天轮平台弯矩 通过对双基础沉降井架所有杆件所受轴力以及应力比变化的统计，本文选择图5所示主要支撑杆件作为研究对象分析双基础沉降对井架工作状态的影响，具体分析如下： 由图8和图9可知，无论井架以对称轴1或对称轴2发生双基础沉降，其主要支撑杆件的应力比较大，但轴力变化不太明显，只有图9中，当井架主提升面上的两个基础同时发生沉降时，与主提升面相垂直面上的主要支撑杆件所受轴力逐渐变大，但变化幅度并不明显。 图8. AD双基础沉降主要支撑杆件轴力及应力比变化 图9. CD双基础沉降主要支撑杆件轴力及应力比变化 4.2. 天轮平台位移分析 除了井架内部主要杆件失效的情况，井架天轮平台会发生位移，从而带动吊盘也跟着移动，这样就很容易导致吊盘和井筒接触导致井筒施工无法正常工作。《矿山井巷工程施工及验收规范》规定，吊盘上的突出部位与混凝土井壁或模具之间的距离不得大于100 mm。所以根据《矿山井巷工程施工及验收规范》吊盘水平方向的移动距离不得超过100 mm，如果大于100 mm吊盘就会和井壁接触。所以在讨论井架能否正常工作时，我们不仅要考虑其内部主要杆件的受力情况，还要考虑到井架天轮平台位移的变化情况。 因此笔者在对数值模型进行计算之后对井架模型天轮平台中心在X、Y方向上的位移变化进行了提取，具体变化如图10。 图10. 井架中心随基础沉降变化规律 通过图10可知单基础沉降时，井架天轮平台中心水平方向上的位移不超过规定范围，且沉降时平台中心的位移走势基本一致，不会发生吊盘与井筒的碰撞，而双基础沉降时天轮平台位移过大，在沉降45 mm之后，其水平方向上的位移已经超过100 mm，导致井架无法正常工作。
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user: 5. 结论 1) 单基础沉降时，随着基础沉降或隆起量的增大井架天轮平台梁所受弯矩逐渐增大，会导致天轮平台无法正常工作； 2) 单基础沉降时，与沉降基础以及其成对角关系基础相连的主要支撑杆件所受轴力随着沉降量的增加，由受压状态逐渐转为受拉力状态，而与之相邻的两个基础所连接的主要支撑杆件所受压力逐渐增大。单基础沉降时，四个基础相连的主要支撑杆件的受力状态与单基础沉降时恰好相反，与沉降基础以及其成对角关系基础相连的主要支撑杆件所受轴力随着沉降量的增加，受到压力逐渐增大，而与之相邻的两个基础所连接的主要支撑杆件由受压状态逐渐变为受拉状态； 3) 单基础沉降导致井架工作中大量重要杆件应力水平超过额定值，对井架的正常运行有非常危险的影响，与单基础位移变化相比，双基础沉降无论是主提升面侧两基础或是副提升面侧两基础沉降对天轮平台梁以及各主要支撑杆件的强度影响不是很严重； 4) 双基础沉降不会导致杆件失效而引起井架无法正常工作，但与单基础沉降相比，双基础沉降超过45 mm时会导致井架天轮平台水平向位移超过100 mm，吊盘与井壁出现碰撞，造成井筒无法正常施工，因此，建议凿井井架设计相关规范进一步明确基础的沉降允许量，以便指导凿井井架的工程应用。
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user: 摘 要 建立了水相中无配体钯催化芳基硼酸与溴代芳烃的Suzuki芳基偶联反应体系。该体系以醋酸钯为催化剂，三乙胺为碱，水为溶剂，无需加入任何配体，在100℃下能够有效催化各种芳基硼酸与溴代芳烃的Suzuki偶联反应，底物容忍性好，产品分离收率最高达93%。 关键词 :Suzuki反应，无配体，水相反应，联苯化合物 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 钯催化卤代芳烃与芳基硼酸的Suzuki反应是构建碳–碳键及合成联芳类化合物的重要方法之一 [ 1 ]。该反应具有反应条件温和、官能团容忍性好、底物对水和空气不敏感等优异特性。该方法一直被广泛应用于药物中间体、荧光材料及大分子聚合物的合成 [ 2 ]。在过去的40年里，大量新型膦配体 [ 3 ]、氮杂环卡宾配体 [ 4 ]、及环钯配合物 [ 5 ] 的开发促进了Suzuki反应发展和应用。然而，大多数配体及配合物价格昂贵或合成复杂，且配体对空气敏感的问题也增加了实验的操作难度，使工业生产变得较为困难 [ 6 ]。近年来，探索绿色、高效的Suzuki反应得到了较多关注，尤其无配体催化剂以及绿色溶剂体系的开发成为研究的热点内容。 水来源广泛并且价格低廉，可作为化学反应的理想溶剂 [ 7 ]。因此，开发以水为溶剂的Suzuki反应体系具有重要意义。然而由于多数卤代底物不易溶于水，进而导致了反应收率较差，为解决这一难题，常添加水溶性配体或离子液体，或采用微波辅助促进底物溶解，然而以上方法常需用高温以及微波等苛刻反应条件。 为实现在水相体温和条件下快速催化Suzuki反应，Bora等人 [ 8 ] 报道了PdCl 2 在水相体系中室温条件下催化Suzuki反应体系，硫酸钠、氯化钠、乙酸钠等钠盐均能有效提升Suzuki反应效率。刘春科研团队 [ 9 ] 报道了以Pd/C催化剂，在乙醇水体系中实现Suzuki-Miyaura反应合成了芳杂环取代三苯胺衍生物，产率分别为54%~99%。Saikia等 [ 10 ] 报到在香蕉中提取物(WEB)体系中室温条件下可以进行Suzuki反应，且提出香蕉皮提取物中的碳酸钠和碳酸钾作为碱以及氯化钠和氯化钾均可促进Suzuki反应进行。 本文以醋酸钯为催化剂，三乙胺为碱，不加入任何配体情况下实现了100℃溴代芳烃与芳基硼酸高效Suzuki反应，底物适用范围广，联芳类化合物的产品收率最高达93%。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 反应条件优化 为了得到最佳反应条件，作者以4-溴苯甲醛与苯硼酸在100℃下的Suzuki反应为模板考察了碱对Suzuki反应的影响规律。结果如表1所示，作者首先考察了无机碱碳酸钾、碳酸钠、磷酸钾、碳酸铯、氢氧化钠对反应的影响，然而使用以上碱时，产品收率均较低(表1，entries 1~5)。进一步对有机碱的进行了筛选，有机碱中三乙胺反应效果最好，可以提供85%的分离收率(表1，entry 9)，当使用二异丙基胺时，可以提供77%的分离收率(表1，entry 6)。有机碱二乙胺及四丁基溴化铵分别得到62%及25%的产品收率(表1，entries 7、8)。因此采用三乙胺为碱进行后续研究。 Table 1 Optimization of the Suzuki reaction condition[a 序号 碱 产率/% 1 K 2 CO 3 32 2 Na 2 CO 3 26 3 Cs 2 CO 3 24 4 K 3 PO 4 . 3H 2 O 39 5 NaOH 20 6 (i-Pr) 2 NH 77 7 Et 2 NH 62 8 TBAB 25 9 Et 3 N 85 表1. Suzuki反应体系优化 [a] [a] 反应条件：4-溴苯甲醛(0.5 mmol)，苯硼酸(0.6 mmol)，碱(1.0 mmol)，水 = 3 mL，100℃空气氛围中反应12 h，分离收率。 3.2. 底物普适性研究 在确定了最佳反应条件即5 mol% Pd(OAc) 2 催化剂，2当量三乙胺为碱，水为溶剂，100℃空气氛围下反应，作者考察该反应体系的底物普适性，主要从取代基电子效应及位阻效应两个方面进行考察。首先考察含有不同取代基的溴代芳烃与苯硼酸的Suzuki反应，结果如表2所示，对位含甲氧基或甲基的溴代物与苯硼酸反应后可获得80%以上的收率(表2，entries 1、2)。然而4-溴苯胺不与苯硼酸反应(表2，entry 3)。含有吸电子基的溴代物均表现出良好的反应活性，其中4-溴苯氰与苯硼酸反应可得到93%的产品收率(表2，entry 7)。作者考察了溴代芳烃与含有不同取代基芳基硼酸的Suzuki反应，结果表明，无论在对位、间位、邻位上含有给电子基的芳基硼酸均具有较好的反应活性(表2，entries 9~11)。此外，该4-溴苯甲醚与4-甲氧基苯硼酸反应可得到81%以上的产品收率(表2，entry 12)。然而含有吸电子基的芳基硼酸活性较差，反应12小时仅得到70%左右的产品收率(表2，entries 13、14)；作者推测由于吸电子基的存在使芳环电子云密度下降，导致金属交换步骤速率下降，进而降低反应速率。作者以2-溴吡啶为底物与苯硼酸进行偶联，由于溴代杂化芳烃活性较低，仅得到32%的收率(表2，entry 15)。 Table 2 The Suzuki reaction of aryl bromides and aryl boronicacid[a 序号 芳基卤化物 芳基硼酸 产率(%) 1 81 2 80 3 0 4 89 5 85 6 88 7 93 8 78 9 90 10 86 11 80 12 81 13 76 14 74 15 32 表2. 溴代芳烃与芳基硼酸的Suzuki反应 [a] [a] 反应条件：卤代芳烃(0.5 mmol)，芳基硼酸(0.6 mmol)，醋酸钯(5 mol%)，三乙胺(1.0 mmol)，水 = 3 mL，100℃下反应。
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user: 4. 结论 1) 本文发展了一种水相中醋酸钯为催化剂的物无配体Suzuki反应体系。 2) 该体系能够有效催化溴代芳烃与芳基硼酸的Suzuki偶联反应，底物容忍性好，具有操作简便、绿色、高效的特点。
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user: 摘 要 近百年来，许多物理学家对“爱因斯坦场方程”、“量子场论”、“V-A”理论、“规范场论”、“量子电动力学”、“量子色动力学”、“标准模型”，以及“弦理论”等，进行了广泛而深入地研究，为研究自然界四种基本力的统一提供了学术思想和实验数据。本文提出基本粒子是由正负磁极子相互作用构成的磁量子场这一假设，试图论述基于正负磁极子相互作用的统一相位场理论，建立统一相位场曲率张量方程，并运用相关实验数据进行检验，真正实现电磁力、强力、弱力和引力的统一。引力、电磁力、强力和弱力，皆因正负磁极子相互作用而产生，是正负磁极子相互作用的四种表现形式。粒子磁极子场(引力场)对其磁极子的凝聚力为引力，粒子磁极子场在外场(引力场)中的自旋力为电磁力，中子和质子的正性磁极子环同轴自旋的结合力为强力，中子的外层正性磁极子环的衰变为弱力。 关键词 :正负磁极子，相互作用，统一相位场论，曲率张量方程 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 1923年，爱因斯坦 [ 1 ] 在推广相对论的过程中，开始研究引力与电磁力的统一理论。1927年，狄拉克 [ 2 ] 运用光子的简单振动系统描述电磁场量子化，认为光子是电磁相互作用的媒介子。1931年狄拉克 [ 3 ] 提出磁单极假设。1934年，费米 [ 4 ] 建立四费米子相互作用的β衰变理论，提出弱相互作用。1954年，杨振宁和米尔斯 [ 5 ] 提出Yang-Mills规范场理论，经过许多物理学家研究，发展为现代规范场理论，即运用中间玻色子描述弱相互作用与强相互作用。1957年，施温格 [ 6 ] 预言中间玻色子 W + 、 W − 和光子一样起媒介子作用，直接将弱相互作用与电磁相互作用统一起来。经过格拉肖、温伯格、萨拉姆的进一步研究，1967年，温伯格 [ 7 ]，依据严格的规范对称性但自发破缺的思想描述了弱相互作用和电磁相互作用的统一。1983年，欧洲核子研究中心 [ 8 ] 找到中间玻色子W和Z。1973年，格罗斯等人 [ 9 ] 论述了在 S U ( 3 ) 色规范群下强相互作用非阿贝尔规范场论，认为相互作用的媒介子是无质量的胶子，发现 β 函数值为负，并且发现在这一规范场中强子具有渐近自由性质。1979年，德国汉堡贝特拉高能正负电子对撞发现三喷注现象 [ 10 ]，显示胶子的存在，为量子色动力学提供了依据。经过格拉肖等物理学家的努力，建立了解释电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用的标准模型理论。1968年G. Veneziano [ 11 ] 提出强子散射公式，之后，Y. Nambu [ 12 ]、L. Susskin等人将其发展为“弦理论”。经过P. Ramond [ 13 ]、A. Neveu and J. H. Schwarz [ 14 ] 的研究，发展为“超弦理论”。“超弦理论”试图论述自然界四种基本力的统一。 标准模型作为解释电、弱、强三种相互作用的唯象理论，并未实现三种相互作用的真正统一。 β 函数值在电、弱两种相互作用中为正，在强相互作用中为负，这就无法统一。光子、中间玻色子和胶子，分别作为电、弱、强三种相互作用的媒介子，属于唯象搭配，其物理原理无法统一。光子、中间玻色子和胶子分别在一定的能量场产生和运动，与电、弱、强三种相互作用的能量场不匹配。各种粒子碰撞实验和高能粒子对撞实验都是科学的，实验结果及其解释是可信的，但应用于标准模型是非常困难的。电子自能发散解释不符合物理实在，而重整化带来不必要的烦琐计算。以标准模型部分相关理论为基础，实现电磁力、强力、弱力和引力的大统一存在极大的困难。 本文假设基本粒子是由正负磁极子相互作用构成的磁量子场，试图论述基于正负磁极子相互作用的统一相位场理论，建立统一相位场曲率张量方程，运用相关实验数据对统一相位场理论和方程进行检验，真正实现电磁力、强力、弱力和引力的统一，从而揭示宇宙中粒子的普遍联系、相互作用及其运动规律。
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user: 2. 基于正负磁极子相互作用的磁量子场假设 假设基本粒子是由正负磁极子相互作用构成的磁量子场。所谓负性磁极子是指一种构成基本粒子的最小物质微粒，是粒子质量的主要承担者。所谓正性磁极子是指另一种构成基本粒子的最小物质微粒，是粒子能量的主要承担者。正负磁极子不是“磁单极”，具有N极和S极。正负磁极子相互吸引与排斥，形成连续不断的相互作用运动。一定数量的正性磁极子，N极与S极相互吸引连接成环。正性磁极子环将负性磁极子凝聚为一个基本粒子，正负磁极子的相互作用驱动基本粒子自转。或者说，正性磁极子环与负性磁极子场的相互作用形成不断自转的基本粒子。所谓基本粒子自旋，是指不断自转的基本粒子与外部能量场的相互作用运动。基本粒子在一定能量密度的外场中自旋形成符合左手或右手螺旋定则的能量场或电磁场(图1(a))。玻色子自旋可称为能量场，费米子自旋可称为电磁场。电子自旋符合右手定则，正电子和质子自旋符合左手定则。 基本粒子是一个从外至内磁量子密度不断增大的梯度磁极子场(图1(d))。基本粒子的能量因正负磁极子相互作用加强而凝聚，因正负磁极子相互作用减弱而释放。正负磁极子的相互作用的强弱与基本粒子所处外场能量密度或基本粒子运动速度相关。基本粒子所处外场能量密度越大或基本粒子运动速度越大，正负磁极子的相互作用越强，反之则弱。 图1. 基本粒子正负磁极子相互作用与磁极子密度分布 基于正负磁极子相互作用的磁量子场方程。基本粒子的磁极子场，在一定磁极子密度的外场中自转和位移(或一定速度的运动)。磁极子的相对运动产生能量。由于正负磁极子太小，可用磁量子单位进行计量。一个静止质量常数 h m 单位表示具有一定磁极子密度体积的磁极子量。静止质量常数是基本粒子在绝对零度外场中只有自旋运动，没有位移运动的磁极子量。基本粒子的加速或减速运动等效于外场能量密度的增加或减小。基本粒子静止质量 m = 1 4 3 π ( α λ / 2 π ) 3 h m = 6 π 2 α 3 λ 3 h m ， (1) 式中 α 为精细结构常数， α λ / 2 π 为基本粒子半径， λ 为基本粒子波长，如电子的康普顿波长，光子的波长。 h m = 8.53833170512487 × 10 − 74 kg ⋅ m 3 [ 15 ]。基本粒子的运动质量由粒子加速而产生，或者由粒子进入到更高能量密度外场而产生。两者是等效的。依据爱因斯坦质能方程，基本粒子的运动质量 m m = m / 1 − ( v 2 / c 2 ) − m ，(2) 式中v为基本粒子运动速度，c为光速。 基本粒子是一个从外至内磁量子密度不断增大的梯度磁量子场(图1(d))。基本粒子自旋和位移，产生与其磁量子场相对应的能量场。基本粒子在一定能量密度外场的总质量M分为正性磁极子环内核心场质量与环外梯度场质量。基于相对论的磁量子场方程 M = e ∫ i = 1 i = α ( ( m + m m ) / e ) ( ( i + δ ) 3 − i 3 ) d V = ( m + m m ) ∫ i = 1 i = α ( ( i + δ ) 3 − i 3 ) d V ， (3) 式中e为自然常数，是基本粒子正性磁极子环的收敛极限常数； i = 1 代表粒子正性磁极子环波长，是基本粒子梯度场的初值； i = α 代表粒子运动波长，是基本粒子梯度场的边值。 δ 代表基本粒子梯度场的波 长差， ∫ i = 1 i = α ( ( i + δ ) 3 − i 3 ) d V = 1 。 d V 表示粒子梯度能量场相应梯度波长差的梯度体积。公式(3)反映了基 本粒子运动的物理实在，不存在紫外发散和红外发散，无须重整化。 牛顿动能方程是经典的，引入粒子的运动质量，可以修改为基于相对论的牛顿动能方程 [ 15 ] E = r 1 2 ( m + m m ) v 2 = m m c 2 ， (4) 式中E为粒子的动能。随着粒子速度接近光速c，修正值r由1趋于2。粒子动量 p = ( m + m m ) v 。 (5) 宏观粒子由原子构成，原子由基本粒子构成，宏观粒子的运动反映了其所有基本粒子的运动。因此，宏观粒子运动与基本粒子运动是同理的。
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user: 3. 基于正负磁极子相互作用的统一相位场论 “相位场”也称为“规范场”。杨振宁曾提出，局部规范场的难点是相位问题，“规范场”可重新命名为“相位场”。所谓统一相位场论，是指基于相对论的粒子磁量子场在相互作用过程中，其微分几何变量与物理变量协变，实现引力、电磁力、强力和弱力的统一的理论。 基本粒子是一个自旋能量场或电磁场，在一定的外场中有一定的运动波长 λ 。所谓基本粒子的运动波长，是指基本粒子的中心点经过的外场的能量密度波长。基本粒子的自旋，很自然地描述为基本粒子相位场的自旋；基本粒子的运动，很自然地描述为基本粒子自旋相位场的运动；基本粒子与外场的相互作用，很自然地描述为基本粒子自旋相位场与外场自旋相位场的相互作用。原子、分子、行星、恒星、星系及其相互作用，很自然地可以运用粒子自旋相位场理论进行描述。 基本粒子自旋相位场的标量与相位(图2(b))。将一个 h m 单位磁量子作为一个质点，基本粒子是由这些质点构成的自旋相位群。在基本粒子与外场的相互作用中，基本粒子自旋为非阿贝尔群。基本粒子的能量密度从正性磁极子环波长到运动波长呈梯度分布。在梯度分布上的每一质点都有相应的磁量子密度，即标量。在梯度分布上所有点的自旋速度也呈梯度分布。因此，基本粒子是具有磁量子梯度标量的相位场。原子、分子、行星、恒星、星系，也是具有磁量子梯度标量的相位场。 基本粒子在外场的等标量流形上运动(图2(a))，每一空时点上的相位是相同的，服从整体相位不变性。基本粒子在非等标量流形上运动，每一空时点上的相位是不同的，服从局部相位不变性。基本粒子的相位与其运动波长或半径是协变的。 基本粒子在外场中运动，由一系列空时点组成运动路径。设 A u 为基本粒子势能，A为基本粒子自旋相位场， i φ 为基本粒子运动时间维，则 A u = A u ( A ， i φ ) 。设 A p 为基本粒子动能，则 A p = A p ( A ， i φ ) 。设 A φ 为基本粒子相位，则 A φ = A φ ( A ， i φ ) 。基本粒子在邻近两点a和b之间的相位差 Δ φ = A φ a ( A ， i φ ) − A φ b ( A ， i φ ) 。基本粒子的相位与其半径协变，可用基本粒子的半径表示其相位。依据基本粒子的运动波长，可得到其相位 A φ = λ 2 π α ， (6) 式中 λ 为基本粒子运动波长， A φ 为基本粒子相位，即基本粒子自旋相位场的半径(图2(b))。基本粒子的运动速度与其所处外场能量密度是等效的。基本粒子的半径与其运动速度协变，或与其所处外场能量密度协变。如电子处于绝对零度外场并且没有位移时，其半径约为 1.1614 × 10 − 3 ，当电子加速至接近光速c时，其半径约为 5.63588 × 10 − 15 。 图2. 电子、原子自旋相位场及其相互作用 基本粒子在外场空间运动的最短路径是一个微分流形。微分几何分析光滑黎曼流形上任一点的曲率，用切空间、截面方法，嵌入局部坐标(与坐标选择无关)，运用活动标架，建立度规张量方程，计算空时线元 d s 。1827年，高斯 [ 16 ] 研究曲面内蕴几何，确立曲面上弧长方程 d s 2 = E d u 2 + 2 F d u d v + G d v 2 。1854年，黎曼 [ 17 ] [ 18 ] 将流形概念推广到高维空间，建立流形上空时线元方程 d s 2 = g i j d x i d x j ，其中度规 g i j = e i ⋅ e j ， 为坐标基矢的内积。1869年，克里斯托费尔 [ 19 ] 提出符号 Γ β μ γ = 1 2 g α γ [ ∂ g α β ∂ x μ + ∂ g α μ ∂ x β + ∂ g β μ ∂ x α ] 。1884年，列 维-奇维塔 [ 20 ] 以克里斯托费尔符号，建立流形上相邻两个切空间的“联络”。1901年，里奇与列维-奇维塔 [ 21 ] 发展了他们的与坐标系无关的绝对微分方法。与此同时，里奇 [ 22 ] 用黎曼曲率张量降秩的方法，提出里奇曲率张量 R i c = R i j d x i ⊗ d x j 。1915年，爱因斯坦 [ 23 ] [ 24 ] 依据里奇曲率张量建立广义相对论引力场方程。 在粒子与外场相互作用过程中，粒子处于自旋状态，外场也处于自旋状态(图2(c))。如果没有外力作用，粒子在外场中运动的空时流形是光滑的。粒子运动的空时流形是由粒子运动的一系列自旋相位场组成的。这一流形中心是运动粒子核心经过的空时曲线。这一空时曲线真实地反映粒子与外场在相互作用过程中的相关物理变量与微分几何变量的协变关系。运动中的粒子在空时曲线上任一点有相应的自旋相位场，是天然的局部相位场坐标系。在空时曲线上，粒子自旋相位场中心和边缘切点与自旋外场的等标量弧线重合，粒子相位场中心到边缘切点的直线为粒子相位场半径(图2(c))。粒子沿着空时曲线平移前后的相位场半径相位差 φ u v = g u v ( ∂ q u v / q ) ， (7) 式中q为粒子运动速度，度规 g u v = e u ⋅ e v 。 统一相位场曲率张量方程。粒子与外场的相互作用，可以用张量进行描述。所谓张量，是指具有一定能量密度的点、线、面、体多应力矢量函数，或多线性函数。粒子自旋相位场是一个梯度能量场，可以运用点、矢量、面积和体积来描述其张量，分别表示为标量、一阶张量、二阶张量、三阶张量等。除标量外，其他张量属于梯度张量，取平均值作为其单位张量。在粒子与外场相互作用过程中，粒子表现为动量张量 p u v 、引力张量 f u v 、速度张量 q u v 、动量曲率张量 M u v 、引力曲率张量 F u v 、速度曲率张量 V u v ， 外场表现为能量场动量张量 T u v 、里奇相位曲率张量 R u v 、相位场曲率张量 ϕ u v ，引力场曲率张量 r f u v r E 2 T u v 、电磁场曲率张量 r p u v r E 2 M u v 。粒子自旋相位场与外场自旋相位场相互作用的曲率张量方程，即统一相位场 曲率张量方程 ϕ u v = R u v − 1 2 φ u v R = r f u v r F 2 T u v = r p u v r F 2 M u v ， (8) 式中r为粒子自旋相位场半径， 1 / r F 2 为高斯曲率K， r F 为外部自旋相位场(引力场)半径， R = 2 K = 2 / r F 2 为里奇曲率标量， R u v = R φ u v 为里奇相位曲率张量，u、v为张量下标(局部坐标系基矢量，表示粒子沿着空时曲线平移前后的半径)。 T u v = F u v ，即用粒子引力曲率张量 F u v 表示外部能量场动量张量 T u v 。粒子的动量 p = p u v V ，即粒子动量张量 p u v 乘以粒子体积V，粒子的引力动量 f = f u v V ，即粒子引力动量张量 f u v 乘以粒子体积V。 统一相位场曲率张量方程服从相对论原理，实现了爱因斯坦狭义相对论与广义相对论的统一，深刻地揭示了粒子与外场相互作用的物理实在。这一方程中与微分几何变量协变的物理变量，可以用基于相对论的薛定谔方程 [ 15 ]、哈密顿方程、拉氏方程、麦克斯韦方程组进行描述，实现了爱因斯坦相对论与量子力学的统一(本文不作论述)。
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user: 4. 关于引力、电磁力、强力和弱力的统一 统一相位场理论与曲率张量方程能够科学地描述四种基本力的统一。在四种基本力中，引力是最基本的。所谓引力就是粒子磁极子场对其磁极子的凝聚力。1919年，爱因斯坦 [ 25 ] 提出，可以设想那些构成原子基石的电基元实体是由引力结合起来的，引力场在基本粒子结构中起重要作用。 引力、电磁力、强力和弱力，皆因正负磁极子相互作用而产生，是正负磁极子相互作用的四种表现形式。粒子磁极子场(引力场)对其磁极子的凝聚力为引力(图1(d))，如原子磁极子场对其与电子体积大小范围内的磁极子的凝聚力，是原子对电子的引力(图2(a))。粒子磁极子场在外场(引力场)中的自旋力为电磁力，如电子在原子轨道上自旋(图2(a))。中子和质子的正性磁极子环同轴自旋的结合力为强力(图1(c))。中子的外层正性磁极子环的衰变为弱力(图1(b))。在这四种相互作用中，负性磁极子起媒介作用，不需要用其他中间媒介子。这更符合物理实在。 引力相互作用。1687年，牛顿提出万有引力定律，揭示了宇宙物体之间的普遍联系与规律。牛顿引力方程是经典的，引入粒子的运动质量，可以修改为基于相对论的牛顿引力方程 F = G ( m 1 + m 1 m ) ( m 2 + m 2 m ) / r 2 ， (9) 式中 m 1 m 、 m 2 m 分别为两个物体的运动质量。 1915年，爱因斯坦 [ 26 ] 提出基于广义相对论的引力场方程， G μ ν = R μ ν − 1 2 g μ ν R = 8 π G c 4 T μ ν 。式中 G μ ν 为爱因斯坦张量， R μ ν 表示空间曲率的里奇张量， T μ ν 表示物质能量-动量张量， g μ ν 为度规，G为引力常数，c为真空中光速。依据毕安琪恒等式， G μ ν 为零，即场的散度为零。 在引力场，粒子受引力吸引向场中心作自由落体运动。由于引力场的自旋作用，粒子向引力场的顺时针或逆时针方向偏移，形成空时弯曲。在引力场，式(8)为统一相位场引力曲率张量方程。爱因斯坦张量 G μ ν 与统一相位场引力曲率张量 ϕ u v 都代表运动粒子空时流形每一点的曲率张量。但爱因斯坦引力场方程没有引入运动粒子的相关变量， G μ ν 的计算非常复杂，统一相位场曲率张量方程引入运动粒子的相关变量， ϕ u v 的计算比较简单。 T u v = F u v 的物理意义在于，引力是引力场源对其梯度场磁量子的凝聚力。因 此， r f u v r F 2 T u v 表示粒子运动空时流形上每一点的引力场曲率张量。 电磁相互作用。在原子梯度磁量子场，电子受原子核引力作用向场中心作自由落体运动(或回迁)。由于原子的自旋作用，电子向原子梯度磁量子场的顺时针方向偏移，形成空时弯曲。由于电子自旋，在电子半径范围内，电子的磁量子与原子梯度磁场的磁量子相对运动，产生自旋电磁力。在电磁场，式(8) 为统一相位场电磁曲率张量方程。 r p u v r F 2 M u v = r f u v r F 2 m S T u v ，其中 m S 是电子引力与电子能量的比率。因此， r p u v r F 2 M u v 表示电子运动空时流形上每一点的电磁场曲率张量。 强相互作用。1972年，盖尔曼和弗里奇25建立量子色动力学，描述夸克和与色量子数相联系的规范场的相互作用。夸克存在于高能量场，本文不作阐述。假设原子核内的强相互作用是质子与中子叠加成原子核轴的结合力(图1(c))，更符合物理实在。质子是符合左手定则的电磁场。中子是由质子与电子组成的复合粒子，质子嵌套在电子正性磁极子环之中(图1(b))。电子是符合右手定则的电磁场。中子是由两层正性磁极子环嵌套而成的复合粒子。中子外层与内层正性磁极子环自旋方向相反，质子的电场被屏蔽，电子的电场被吸引，所以，中子不带电荷。 原子核是由质子与中子叠加而成的自旋核轴，是一个符合左手定则的电磁场。核轴上质子与中子的距离远远小于质子的半径。原子核由一定数量的质子和中子叠加而成。原子核中有多少个质子，原子核外层就有多少个电子。 在质子与中子的相互作用中，可将质子作为外场，中子作为粒子，式(8)即为原子核强相互作用统一相位场曲率张量方程。式中(8) p u v 为中子动量张量， T u v 为质子能量场动量张量。中子与质子之间的强力是中子与质子之间的结合能，可用铀 235 U裂变能量进行计算。依据粒子对撞的相关实验分析，中子与质子之间的结合能约为35MeV [ 27 ] - [ 32 ]。运用中子与质子之间的结合能可计算强相互作用中的 p u v 、 T u v 等变量的值。 弱相互作用。1934年，恩利克∙费米建立“V-A”理论，1957年，施温格引入中间玻色子 W + 和 W − 描述弱相互作用，1961年，格拉肖发现弱力和电磁力统一理论模型。假设在 β 衰变过程中，中子外层电子的正性磁极子环裂变为两个正性磁极子环，一个生成电子，另一个生成中微子，同时产生一个质子(中子内的质子)。这一假设更符合物理实在。 铀元素，如 235 U，由于外场能量的变动会自发地产生 β 衰变，或由中子非弹性碰撞产生非自发地 β 衰变。由于原子核轴上不能出现两个质子叠加， β 衰变中，断裂为两个或多个原子核轴，或裂变为两个或多个原子。 在中子内质子与电子的相互作用中，将质子作为外场，电子作为粒子，式(8)即为弱相互作用的统一相位场曲率张量方程。式中 p u v 为电子动量张量， T u v 为质子能量场动量张量。2017年，德国卡尔鲁厄(KATRIN)实验 [ 33 ] 通过衰变的电子能谱终点来限制中微子质量，获得 ν ¯ e 质量上限值为1 eV。由于中微子与其相应电子的运动波长相等，可用式(8)计算弱相互作用中的 p u v 、 T u v 等变量的值。
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user: 6. 结论 氢原子光谱实验中，电子吸收光子和辐射光子； β 衰变实验中，中子衰变为质子、电子和中微子，同时辐射大量核能；高能粒子对撞实验中，正负电子对或正反质子对湮灭，夸克产生，以至夸克衰变，轻子产生，同时辐射大量粒子能。在这些实验中，粒子的产生与衰变，证明基本粒子有内部结构。合理假设是基本粒子是由正负磁极子相互作用构成的磁量子场。磁极子很小，无法测量，但人们无论何时何地都能感觉得到它的存在。实际上人们测量到的磁场、电场、电磁波、引力波，以及各种能量，都是由磁极子运动所产生。本文吸收许多物理学家的思想精髓，提出基于正负磁极子相互作用的统一相位场理论，建立统一相位场曲率张量方程，真正实现电磁力、强力、弱力和引力的统一。 任何一种粒子物理实验都可以检验统一相位场理论，或者说统一相位场理论可以解释任何一种粒子物理实验结果，如黑体辐射实验、光电效应实验、双缝洐射实验、高能粒子对撞实验等。本文选用巴耳默线系光谱数据、原子核裂变数据、 β 衰变数据对统一相位场理论进行分析检验。 引力、电磁力、强力和弱力，皆因正负磁极子相互作用而产生，是正负磁极子相互作用的四种表现形式。粒子磁极子场(引力场)对其磁极子的凝聚力为引力，粒子磁极子场在外场(引力场)中的自旋力为电磁力，中子和质子的正性磁极子环同轴自旋的结合力为强力，中子的外层正性磁极子环的衰变为弱力。微观粒子之间、宏观粒子之间、以及微观粒子与宏观粒子之间的相互作用，其物质、能量的本质是相同的，其运动规律也是相同的。统一相位场理论可以描述宇宙万物之间的相互作用。
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user: 摘 要 本文基于1264份由青年军人填写的SCL-90量表有效测试问卷，运用主成分分析方法得到青年军人心理健康问题最为显著的六个因子为恐怖焦虑、强迫、神经紧张、供氧不畅、躯体疲乏和敌对，再结合定性分析，将六个因子整理为恐惧焦虑、强迫、躯体不适和敌对四个方面，并针对这四个方面提出应对措施建议，对于调适军人心理状况具有一定的启发意义。 关键词 :青年军人，心理健康，主成分分析，评估，应对措施 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 青年人应征入伍成为军人，从家门走入营门，周围环境发生了巨大变化，很多青年军人进入军营后，由于对军营环境、责任变化和紧张而艰苦的训练等诸多不适，他们承受的压力剧增，加之信息时代多元思潮广泛传播，而青年军人所处的年龄阶段又决定了其心理尚未完全成熟，以这种尚未成熟的心理状态来面对环境的巨大变化，就容易出现各种心理波动(廖雅琴，胡彦述，冯正直，2005)。因此，高度重视青年军人心理健康状况，及时发现新形势下青年军人存在的心理问题隐患，探寻有效措施对其加以疏导、改善，为青年军人的培养提供有力保障，是提高战斗力，促进军队现代化建设的需要(姜锐，2016)。现目前，部队广泛采用SCL-90量表对军人心理状况进行研究，衣新发、赵倩等于2012年借助SCL-90量表研究1990~2007年的军人心理变化趋势(衣新发，赵倩，蔡曙山，2012)，冯正直、胡丰等于2016年修订SCL-90量表最新版军人常模并分析军人心理健康状况(冯正直等，2016)。本文基于1264份由青年军人填写的SCL-90量表有效测试问卷，运用主成分分析方法研究当下青年军人存在的主要心理问题。