DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 十九大指出建立创新型国家，要从高等教育大国向高等教育强国转变和发展，要求高等学校培养一流的科学家和科技领军人才。教育部部长在“两会”上也明确表示：中国高校重在走自己的路，建设中国特色的世界一流高等院校。由此可见，新时代对高等院校人才培养尤其是创新人才提出了更高的要求，这成为高等院校人才培养一项新的研究和实践课题。新时代急需创新型人才，创新型人才的培养关键在于教师，“打铁还需自身硬”，教师教学能力的提升，对于提高人才培养质量至关重要。 近年来，海洋测绘专业先后派出青年教师参加全国高校测绘和GIS专业的青年教师讲课比赛，开拓了参赛教师视野，锻炼了年轻教师队伍，取得了优异成绩。如何将参加全国性教学比赛的经验和收获运用到日常教学中，实现竞赛发挥向常态化教学能力“迁移”，从而提升青年教师的教研能力，加快青年教师的成长发展，为培养创新型人才奠定基础，是值得思考和研究的一个课题。本文从参加全国讲课竞赛切身体会出发，探讨了参加大赛对日常教学方面的一些启示，以期为青年教师教学能力的提高起到借鉴之意义。
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user: 2. 全国性教学比赛设置及参赛情况 随着测绘专业在国民经济、文化及军事中的广泛应用，教育部高等学校测绘类专业教学指导委员会和中国测绘地理信息学会教育工作委员会等单位每两年举办一次“全国高等学校测绘类专业青年教师讲课竞赛”，至2020年已成功举办了十届，比赛方向由原来的“工程测量学”和“地理信息系统原理与应用”两个方向，扩展至又包含“遥感原理与应用”和“GNSS导航定位原理与应用”等四个方向，且规定每所高校每个方向只能推荐一名参赛教师，比赛规模由最初的十几所高校40余名参赛教师扩大至50余所高校150余名教师。同时，随着地理信息系统专业(Geographic Information System， GIS)晋升为全国十大热门专业之一，教育部高等学校地理科学类专业教学指导委员会和中国地理信息产业协会教育与科普工作委员会等单位自2012年起每两年举办一次“全国高校GIS青年教师讲课竞赛”，至2020年已成功举办了五届，比赛规模也在持续不断地扩大和增长。这些全国性的高规格的比赛吸引了包含清华大学、北京大学、武汉大学及战略支援部队信息工程大学等军地知名高校和该行业内知名专家的广泛参与和关注，加强了各高校测绘专业及GIS专业广大青年教师之间的沟通与交流，促进了青年教师教学水平的提高，成为该行业的高水平标志性竞赛，同时也从侧面反映出各高校年轻师资力量的整体水平。 为促进海洋测绘专业与全国测绘学科和GIS学科的融合，加强与测绘和GIS教育行业之间的交流，培养年轻教师敢打敢拼、积极向上的血性，在同行竞争中找差距，在教学比赛中求创新，近年来，海洋测绘专业利用大赛机会，层层选拔并派出青年教师代表参加全国性的测绘类和GIS青年教师讲课竞赛，由于不断总结参赛经验，并注重平时教学与参加大赛相结合，参赛成绩越来越好，教学水平越来越高，实现两者相生相长。“全国高等学校测绘类专业青年教师讲课竞赛”由初期的两项二等奖，到后来两项一等奖一项二等奖，再到近期一项特等奖和两项二等奖；“全国高校GIS青年教师讲课竞赛”由原来一等奖到近期特等奖，且列全国高校参赛人员总分第一名。参赛教师在平时的教学能力也显著提升，课堂授课质量评估优秀率比原来大幅提高。
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user: 3. 全国性教学比赛的特点及对策 3.1. 全国性教学比赛的特点 截至目前，全国测绘类及GIS青年教师讲课竞赛共举办了11届，但每次竞赛的要求均有所不同，主要有以下特点：一是比赛时间的不确定性。每年参赛时间长短都不同，有时规定授课时间为30分钟，有时20分钟，有时15分钟；在授课时间把握上要求也不同，有时要求不能超过规定时间±2分钟，有时规定不能超时，到时间直接喊停。二是授课内容的不确定性。有的比赛事先直接指定授课内容，要求所有参赛教师都讲相同的内容；有的比赛则事先规定选题范围，比赛时从5个范围内随机确定3个进度；有的比赛则由参赛选手自主选题，组委会不预先设置授课内容；有时规定预赛内容自选，决赛内容一致等等。笔者在参加“第七届全国测绘学科青年教师讲课竞赛”时，预赛要求从三个既定范围内自选内容，决赛则是规定同一授课内容，授课时间为30 ± 2分钟。在参加“第四届全国高校GIS青年教师讲课竞赛”时，预决赛对授课内容不作限制，可在课程范围内自行选题，授课时间规定为15分钟，超过时间则直接叫停。每届教学比赛规则不一，形式多样，突出变化，目的是通过大赛考核参赛教师对教学内容的理解和灵活运用能力，考核参赛教师对课堂的掌控和随机应变能力，归根结底是考核参赛教师的教学基本功、心理素质、专业素养和综合应用能力。 笔者亲历几次大赛，不断积累经验，得到了较好锤炼，在比赛中根据比赛规则和特点，采取了针对性和有效性对策，取得了个人特等奖和一等奖的好成绩，比赛中主要采用了以下对策。 3.2. 参加全国性教学比赛采用的对策 3.2.1. 牢牢抓住课堂设计这条主线 鉴于大赛对授课内容或者限定或者不限，即意味着选题上留给参赛教师的余地依旧很小甚至没有。因为即便是不限制授课内容，但《地理信息系统》课程中比较精彩的适于比赛的内容屈指可数，又有如此之多选手来选择，不可避免地会选择同一内容。那么如何将相同的内容讲出不同的感觉，课堂设计是关键。这就如同讲故事，要把这个故事讲的有意思、引人入胜，首先要先吸引住听众，然后按时间、地点、人物和事件逐步展开，整个过程有跌宕、起伏、铺垫、伏笔，牢牢抓住听众的注意力，最后再留一个让听众回味无穷的结尾。一个好的课堂设计应亦如此，一般可按“导入–正解–导出”方式这一主线进行设计，在“导入”部分，即引题 [ 1 ]，可以采用案例法——从大家感兴趣、能够吸引大家注意力的话题或事件入手，也可采用对比法——通过与前面学过的内容或之前的经验对比引出新的内容，等等，最终目的是吸引学生的注意力，让其感觉到这节课的内容是如此之重要，如此之有趣；接下来是“正解”部分，即描述、解决该问题，可采用多种教学方法结合使用，尽量避免平铺直述，通过一条主线将正解过程前后贯穿，在讲授过程中，引导、启发学生发现问题、解决问题，例如解析完方法一后，继续分析，找出方法一的优点和缺点，针对缺点引出方法二……这样层层推进、由简单到复杂，逐步进入高潮部分；最后是“导出”，可以是本节课的小结，也可是提出问题引发思考等等。 同时大赛对授课时间的规定很短，不同于平日45分钟或90分钟正常的课堂时间，无法正常涵盖住引题——问题提出、定义——问题描述、过程——问题解决、结束——问题总结等诸多教学环节和要素，所以在进行课堂设计时，抓住重点，无须将问题的前前后后都介绍完整、解释清楚，尽量做到突出重点、突出热点、突出亮点，有些内容、有些问题可留作伏笔课后思考或留给下节课解决，通过牢牢抓住课堂设计这条主线，体现出教师对课堂的掌控能力、对内容的掌握水平，以及随机应变的综合素质。 3.2.2. 灵活运用教学手段这一法宝 教学手段是教师和学生相互传递信息的工具、媒体或设备，是为教学质量服务的手段。随着科学技术的发展，教学手段由传统教学手段发展为现代化教学手段 [ 2 ]，普遍以幻灯(投影仪、电视)为主导，同时各种视频、音频、动画类层出不穷，给课堂增添了诸多精彩，渐渐地黑板、教鞭便成了配角。这一点，仁者见仁，智者见智。实际上，从辩证角度看，传统教学手段与现代化教学手段各有优点与不足。教学大赛中由于授课时间短，既要尽可能展现丰富的内容，又要体现出板书、多媒体等要素齐全，笔者倾向于幻灯和黑板板书组合，以幻灯为主，幻灯中可穿插视频、动画等素材，板书为辅助，黑板上呈现课堂的脉络及重要的知识点，或其他难以理解的或想要强调的内容。幻灯片的优点是翻页很快，来不及做记录或进行更深层的思考，但如果在中间穿插板书的话，自然而然就放慢了速度，有利于评委跟上教师讲课思路，也有利于学生做笔记及思考，同时也呈现出了课堂主线，浓缩的是整堂课的精华，更加一目了然。好的板书应该更像一幅作品，赏心悦目，起到画龙点睛之功效，因此，大赛中板书也需要仔细设计，字的大小、各级标题的位置和排列等要做到心中有数。
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user: 4. 参加全国性教学比赛对日常教学工作的几点启示 4.1. 处理好教学中变与不变的关系 教师的本职工作、核心工作即为授课，授课是指在特定的课堂场景中，教师基于其丰富的知识和创造性回应对授课内容的传授及对学员需求的理解，这也是教学法的概念。教学法包含了教学的科学性、技术性和艺术性，其中，科学性是指教师在探索证据时做出选择和决定的研究、评估和反思；技术性指教师从经验中选择并持续强化的技巧、方法和实践；艺术性则指教师每时每刻对课堂的掌控、创造性或创新的回应 [ 3 ]，三者共同组成了教学法的内涵。实际上，教学法的概念是抽象的、广泛的且多面的，同时，由于教师自身素质和喜好的差异，教学法不是一成不变的，应因人而异。另外，由于每位教师教学阅历的不同、教学时间的长短，每位教师在不同时期的教学法也不一样，整体上驾驭课堂的能力越来越强，教学法逐步走向成熟。这种不同教师群体的差异性和同一教师个体的动态性，需要教师在不断总结授课经验的基础上，从自身和学员的角度出发不断对其进行提炼，正如罗宾·亚历山大所说“考虑到学员、课程等各种因素与环境的局限，教师需要适当选择一种教学方法”，最终的目的为了提高教学质量，从而获得高效的教学效果。 另外，日常授课不同于讲课比赛，授课内容是按照人才培养方案和课程教学计划的安排进行讲述，有抽象晦涩的内容，有直观有趣的内容，也有实践性强的内容，教师对规定授课内容的选择权利变小，但必须做好两方面的工作，处理好内容完整与动态更新的关系：一是尽可能更新内容，把学科专业的最新发展前沿，用新的教研转化成果，用部队新战法和新训法充实进教学内容，这样自然会引起学员的学习兴趣。二是优化原有的教学内容，竭力让内容变得生动、让课堂富有活力、让学员趋于主动，这个过程拼的是教师的能力，看的是教师的水平。 4.2. 贯彻因材施教的教育方式 《论语·为政》中记载孔子的两个学生子路和冉分别问孔子同一个问题：“闻斯行诸？”但孔子根据其不同的性格和特点给出了截然相反的回答，原因则为“子游能养而或失于敬，子夏能直义而或少温润之色，各因其材之高下与其所失而告之，故不同也。”这就是因材施教，意思是教师要从学生的实际情况、个别差异出发，有的放矢地进行有差别的教学，使每个学生都能扬长避短，获得最佳发展 [ 2 ]。在讲课竞赛中，这一点得到了很好的诠释。参赛教师分别来自于全国军地高校，每所学校的在国家高教体系中的地位不同，有双一流建设院校，有985院校，有211院校，有普通高校等，因而其学生的类别、层次及水平等也不尽相同，教师的教学模式也不同。例如，北京大学的参赛教师采用中英文授课、英文板书的方式；武汉大学的参赛教师则是结合团队的科研成果对内容进行扩展和延伸。评委们在比赛现场点评时多次强调：不同的学校，针对不同基础的学生课堂授课应是不一样的。 在日常授课中，教师需要充分了解不同年级学员的学习特点、前置课程设置情况、本学期学员开设课程以及近期学员训练情况，教学中注重精选教学内容、优化课堂设计、选择教学方法、预设教学效果，做到有目的地实施因材施教，引导学员发现自己的兴趣和能才，让学员们各尽其材，有所发展。把因材施教教学方法运用好，成为培养创新型人才的最佳教育方式。 4.3. 运用反思性教学的自我提升途径 文献 [ 3 ] 中指出：反思性教学，即对自己教育行为乃至教学细节的追问、审视、推敲、质疑、批判、肯定及否定等，对教学质量与成效起着至关重要的作用，是教师实现自我提升与卓越教学最有效的途径。 亲历每次讲课竞赛，笔者都会反复回想整个过程，包括其他参赛教师的讲课以及自己的讲课过程。有的参赛教师引题很新颖，通过真实发生的事件引题，既吸引住了大家的注意力，又揭示出本堂课内容的重要性；有的参赛教师教学手段很出彩，特意制作了配套动画及视频等，整个课堂绚烂多彩，让人眼前一亮；有的授课内容偏理论，算法多，枯燥抽象，但在设计时注重于内容的衔接，以问题为导向，注重方法与方法之间的改进与比较。 同理，在日常授课中，尽管有开课前的教学小组集体备课、教案与课件检查评比、上课中各级督导和领导听课及讲评，但整个授课过程中，大部分时间都是主讲教师在没有外人参与督导的情况下独立完成教学任务。这就需要教师运用反思性教学思维，在实施课程规划、教学设计、教学方法及课堂授课等多环节全要素教学过程中，对自己的教学行为反复地思考、推敲及审视，讲课前精心准备，授课后认真反思，肯定优点之处，改进不足之处，取长补短，为下一次的教学积累经验。同时也要采取多听老教师现场授课、多观看精品在线课程等，学习老教师的优秀教师的授课经验。只有在多次的学习、思考、质疑、肯定、否定中，才能不断提高自身的教学能力及综合素质。 4.4. 真正将高校课堂变为高效课堂 大学教学与中学教学明显不同，课程设置多，多达几十门，并且课时短，从十几学时到几十学时不等。因此高校课堂有着其显著特点：课堂上的知识多(一堂课可能要学习几十页的内容)、新(老师可能会脱离教材，将最新的研究进展及成果呈现给学生)和高(高于教材，接触到最热点问题、难点问题)。但在传统教育模式下，大学的课堂教学很容易陷入千篇一律的境地——“以教师为中心”、“满堂灌”的课堂，即老师主动的拼命的施教，而学生被动的麻木的接受，因此如何将“高校课堂”真正变为“高效课堂”则是每一位高校老师追求的极致。 所谓“高效课堂”定义不一，但核心意思均为指通过教师的导和学生积极主动的学，学生获得最大学习效益、获得高效发展。因此，高校教师在充分做到以上三点的基础上，还应该主动地去探索新的教学模式，真正确立教学中学生的主体地位，凸显学生的“主人翁”地位，采取启发式、交互式等多种教学方法和手段，调动学生的积极性，引导学生主动思考，鼓励学生去批判质疑，培养其发散性思维、创新性思维以及动手实践的能力，真正使其成为具备创新能力的人才。
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user: 5. 结语 教学是一项非常复杂的系统工程，需要教师坚持不懈的努力，抓住现代高校教学课堂的教学特点，遵循科学的教育规律，不断地去探索、去实践、去提升 [ 4 ]。特别是青年教师，更应该真正理解教学方法，更新教学观念，掌握教学真谛，以国家级讲课竞赛要求为标准，把参加全国性教学比赛的经验贯彻到日常教学工作中，教学中用心去设计，用力去准备，用情去渗透，采取多种教学方法与手段引导学生主动思考，以高质量的教学带动学生高成效的学习，提升高校的教育水平，为创新性人才的培养做出应有的贡献。
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user: 摘要 随着人们生活水平、工业水平和科学技术的发展，以及不断暴露出的如外来生物入侵、禽流感、非洲猪瘟等生物安全问题，使得生物安全成为影响社会发展的重要因子，特别是新冠疫情的爆发，使生物安全上升到全球政治问题和社会问题的高度。人们在呼吁加强生物安全管理的同时对生物安全因子的诊断提出了更高的要求。本文综述了近期新型生物安全因子诊断技术，分析各类技术的特点、研究成果及发展空间，并对生物安全检测技术进行了展望。
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user: 1. 前言 生物安全因子检测包括临床检测和实验室检测，通常根据临床症状和死后剖检病变可对疾病做出初步检测。但许多生物危害因子的临床症状极其相似，且不具有示病性，因此确诊需进行实验室检测。实验室检测通过直接或间接检测致病原来完成，直接法是检测致病原的颗粒和/或其成分，如核酸、结构或非结构蛋白、酶等，常用方法是(病原)分离或体外培养；间接法是检测感染诱发的抗体等，常用方法为血清学方法，如中和，ELISA和血凝抑制试验。实验室通常同步使用两种方法进行检测，近年来分子生物学诊断技术中对病原体特异性DNA体外扩增技术正在取代培养艰难或不可培养的病原体分离或细菌培养技术。主要的分子生物学诊断技术包括以下几种。
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user: 2. 数字PCR技术 数字PCR (digital PCR， dPCR)是继实时定量PCR之后新兴发展起来的一种绝对定量分析技术。通过将单个DNA分子转移入独立的反应室，PCR扩增反应后，对荧光信号进行检测分析，实现单分子的绝对定量。 数字PCR技术摆脱了对标准曲线的依赖，具有更高灵敏度和准确度，在基因突变检测、拷贝数变异检测、病原检测以及下一代测序等方面均得到广泛应用 [ 1 ]。数字PCR能够直接数出原始样品中核酸分子的个数，是对起始样品的绝对定量。因此特别适用于依靠Ct值不能很好分辨的应用领域如拷贝数变异研究、突变检测研究、复杂来源样品中含量极低核酸分子的检测等。数字PCR技术面临耗材成本高、实验通量少的问题，通过与高通量测序对接完成对测序文库的质量控制，通过软件实现操作智能化，使其将在生物安全检测领域拥有更广阔的应用前景。
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user: 3. 环介导等温扩增技术 环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification， LAMP)，是一项基于核酸扩增原理的分子技术，其特点是针对靶基因的6个区域设计4种特异引物，利用一种链置换DNA聚合酶在等温条件保温30 min~60 min，即可完成核酸扩增反应。LAMP技术虽然是一种新的核酸扩增技术，但其在分子生物学检测领域的应用非常广泛。Ohtsuka等 [ 2 ] 用PCR及LAMP分别对于被感染沙门氏菌的水样鸡蛋中进行抽样检测，结果显示，PCR漏检了10%，LAMP及分离培养的检出率为100%。LAMP虽然对引物设计要求比较高，需要设计多条引物链，不适所有基因，但是LAMP检测技术用于布病临床诊断具有快速、高效、便捷等特点，对于基层布病的病原学诊断具有实用价值。
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user: 4. 重组酶聚合酶扩增技术 重组酶聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification， RPA)技术是一项由多种酶和蛋白参与，在恒定温度条件下实现核酸指数扩增的新技术。RPA结合了血清学和分子技术的优点，能够实现实验室外的现场精确检测。RPA常和其他技术结合，例如Rohrman等 [ 3 ] 采用RPA结合侧流层析技术，检测了HIV病毒DNA，并和Crannell等进行了HIV-1的实时RPA检测，并对产物进行荧光定量；Kersting等 [ 4 ] 通过微阵列技术与多重扩增RPA结合，实现同时检测奈瑟氏菌、沙门氏菌和葡萄球菌。Amer等 [ 5 ] 研发出一种可以在10~20 min检测到牛冠状病毒(bovine coronavirus， BCOV)和在4~10 min检测到口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus， FMDV)的实时反转录RPA，此技术成功应用于当年埃及的口蹄疫大爆发时期，有效抑制疫情的蔓延，实时RT-RPA检测FMDV灵敏度高达98%。
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user: 5. 重组酶介导等温核酸扩增技术 体外核酸快速扩增技术是一种可使微量核酸在体外高效快速扩增的技术。重组酶介导的扩增(recombinase-aid amplification， RAA)技术是在现有体外核酸扩增原理的基础上发展起来的恒温体外快速扩增核酸技术。RAA技术不依赖于PCR仪器的便捷性能，能充分扩大核酸扩增技术的应用领域。此外，RAA技术还能完成多重引物扩增，配合荧光仪，可形成一套RAA多重荧光实时检测系统，即利用不同颜色的荧光标记，在同一个反应里检测到不同的目的基因，这是其他恒温核酸扩增技术或巢式PCR技术无法相比的特点。在生物安全监测领域张小平等 [ 6 ] 建立了沙门氏菌RAA监测技术，该技术可在39℃下进行，检测时间在20 min以内，检测下限为10 2 拷贝/μL，与大肠杆菌、志贺菌无交叉反应，特异性良好。
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user: 6. 实时荧光核酸恒温扩增监测技术 实时荧光核酸恒温扩增监测技术(Simultaneous Amplification and Testing，简称SAT)是将新一代的核酸恒温扩增技术和实时荧光监测技术相结合的一种新型核酸监测技术，该技术具有高灵敏度、高特异性、低污染、反应稳定等优点。SAT技术直接以致病微生物特异性活菌RNA为扩增靶，以扩增产物RNA为检测靶标，从而实现食品致病菌活菌检测，减少甚至杜绝DNA碎片带来假阳性结果的机会。肖剑等 [ 7 ] 对致病菌沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、副溶血性弧菌和单增李斯特氏菌同相应国标方法进行比对试验，4种致病菌SAT试剂盒的灵敏度均为100%，得到良好的结果。
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user: 7. 高分辨率溶解曲线技术 高分辨率溶解曲线(High Resolution Melting， HRM)是一种基于单核苷酸溶解温度不同而形成不同形态溶解曲线的基因分析技术，用于单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism， SNP)和突变检测。通常与实时荧光PCR相结合，可以实时监测温度上升时双链DNA的解链过程。HRM技术从2003年问世以来得到了迅速发展，在突变扫描、单核苷酸多态性分析、甲基化研究、基因分型、序列匹配等方面HRM分析技术发挥着重要作用。Wittwer等 [ 8 ] 首次利用HRM技术鉴别已知位点单碱基杂合及纯合变异，随后HRM被广泛应用于已知或未知单碱基变异的筛查、基因分型、小片段插入缺失变异等检测。
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user: 8. 分子信标 分子信标(molecular beacon)是一种在5’和3’末端自身形成8个碱基左右的发夹结构的茎环双标记的寡核苷酸链，两端的核酸序列互补配对，标记在一端的淬灭基团与标记在另一端的荧光基团紧紧靠近，并且不会产生荧光。分子信标的特点是灵敏度高，操作简单，检测成本低，被广泛应用于生物学和生物分析领域。童春义等 [ 9 ] 根据猪圆环病毒基因组为单链这一特点，设计出两条能够特异性识别PCV2基因序列的分子信标，构建出双分子信标检测体系。分子信标的不足之处就是杂交时探针不能肯定完全与模板结合，所以稳定性差。
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user: 9. 分子马达 分子马达，又名分子发动机，其本质是一类三磷酸腺苷(ATP)酶，利用化学能进行机械做功的纳米系统。这种微型马达以三磷酸腺苷酶为基础，依靠为细胞内化学反应提供能量的高能分子ATP为能源。分子马达独特的做功方式吸引了众多物理学家、化学家、生物学家对它进行研究，是生物物理的一个重要研究方向。张捷等 [ 10 ] 构建的针对副溶血性弧菌进行分子分型的F0F1-ATPase分子马达分子分型装置是基于F0F1-ATPase的质子转运和旋转特性，根据标记F-DHPE的荧光变化可以实时反映F0F1-ATPase的旋转情况，从而反映F0F1-ATPase的负载情况，达到检测抗原抗体的目的。
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user: 10. 纳米酶 纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能，又有催化功能的模拟酶。纳米酶的出现改变了我们对无机纳米材料的认知，它将纳米材料内在的生物效应和新特性充分展现出来，丰富了模拟酶的研究，使其不仅仅局限于有机复合物，而可以将研究范围拓展到纳米材料。研究发现，4-巯基苯硼酸修饰的金@铂(Au@Pt)纳米颗粒可以通过静电作用吸附在大肠杆菌O157:H7 (E. coli O157:H7)表面，利用Au@Pt纳米颗粒的过氧化物酶活性催化TMB氧化生成带有颜色的底物，通过溶液在652 nm处的吸光度与E. coli O157:H7的浓度在6~7 × 10 6 cfu/mL范围内成正比来检测E. coli O157:H7。
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user: 11. 纳米PCR技术 纳米PCR技术是一些纳米材料如纳米金、量子点(Quantum dots， QDs)、碳纳米管等粒径为1~100 nm的固体纳米颗粒悬浮在液体中形成纳米流体，被应用到PCR扩增中，形成了纳米基因扩增技术(NanoPCR)。由于纳米材料具有良好的导热性，与普通PCR相比，这一方法停留时间更短，灵敏度更高，检测率也更高。纳米PCR已经应用到狂犬病毒、脑炎病毒、博卡病毒等检测领域，袁万哲等 [ 11 ] 根据新城疫病毒(NDV) M基因核苷酸序列设计引物，首次建立NDV纳米PCR检测方法，该方法对NDV的最低核酸检出量为27 pg，比传统PCR敏感10倍，而对禽流感病毒、传染性法式囊病毒与传染性支气管炎病毒的检测结果均为阴性。可见纳米PCR技术是未来生物安全因子的临床快速检测与流行病学调查的一个重要手段。
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user: 12. 多重链接探针扩增技术 多重链接探针扩增技术(multiplex ligation-dependent probe amplification， MLPA)由荷兰Schouten博士于2002年发明，是一种高通量、针对待测核酸中靶序列进行检测和分析技术。该技术仅需20 ng/μL模板DNA或RNA，即可通过简单的探针杂交、连接及PCR扩增和电泳步骤，在同一反应管中对多达50个不同的靶基因进行检测和分析。MLPA被报道以来逐渐发展到传染病高通量检测。史喜菊等 [ 12 ] 建立了蓝舌病病毒(BTV)、牛传染性鼻气管炎病毒(IBRV)、牛病毒性腹泻病毒(BVDV)、牛地方流行性白血病病毒(EBLV)和口蹄疫病毒(FMDV)五种牛病MLPA同步监测技术。多重链接探针扩增技术虽然用途广泛但也存在问题，如不能探测染色体结构异常、不能检测未知的点突变、探针设计耗时且困难等。
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user: 13. 高通量测序技术 高通量测序技术(high-throughput sequencing， HTS)是指以一次并行对几十万到几百万条DNA分子的序列测定和一般读长较短等为标志的技术，主要包括以Illumina/Solexa，Roche/454，ABI/SOLID为代表的第2代测序技术。由于HTS能够对1个物种的基因组和转录组进行深入细致的研究，因此又被称为深度测序技术(deep sequencing)。HTS一直应用于新病毒的发现，许多病毒和菌株用这种方法被鉴别出来，包括2013年Bialasiewicz等 [ 13 ] 新发现的副流感病毒。针对基因组序列未知的物种，科学家主要利用高通量测序技术中无参考基因组的转录组测序和基因组从头测序构建不同类型的基因组DNA文库，并进行序列测定，然后使用生物信息学方法对测序得到的序列进行拼接、组装等。总体来看高通量测序是对传统测序一次革命性的改变，在单个碱基层面上具有价格优势， 但是在单个反应层面仍显昂贵，从样本的制备到数据获得一般需要2~3天，一个反应所产生的大量数据还需经验丰富的生物信息学专业人员进行分析，这也是限制高通量测序发展的障碍。
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user: 14. 宏基因组学技术 宏基因组学，又称环境基因组学(environmental genomics)，是对特定生境中的全部可培养及未培养微生物种系直接进行的基因组研究分析，主要分析微生物的进化、微生物种群生态分布、群体遗传特征、基因功能及相互作用的新兴学科领域。从广义上讲，宏基因组是一定环境中所有微生物遗传物质的总和。而从狭义上讲，则是生态环境中所有细菌以及真菌的遗传物质的总和。宏基因组学技术能寻找新基因、研究群落中微生物多样性的新途，发现极端空间中存在的特殊生物群体或特殊基因资源，它的兴起填补了未可培养微生物研究的空白，成为国际微生物学研究的热点。宏基因组学对于预测新发人兽共患病的流行，深入理解病毒在某些自然宿主或中间宿主的中病原生态学分布十分重要。例如蝙蝠作为很多人兽共患病的自然传播宿主，具有十分广泛的地理分布，但蝙蝠体内的病毒多样性却很少研究。通过基于Solexa高通量测序的病毒宏基因组学技术对从吉林、云南、湖南采集的蝙蝠组织进行病毒组学研究，发现蝙蝠携带有60多种病毒，其中许多对人有高度致病性，这对于预测人兽共患病具有重要价值 [ 14 ]。
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user: 15. 基质辅助激光解析/电离飞行时间质谱技术 基质辅助激光解析/电离飞行时间质谱(Matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry， MALDI-TOF-MS)是近几年发展起来的一种全新的用于微生物鉴定和分型的技术，主要由基质辅助激光解析电离离子源(MALDI)、飞行时间质量分析其(TOF)及检测器组成，能够完成多种成分包括脂类、糖类、蛋白质、多肽等能被离子化的分子的分析，已越来越多地用于微生物的检测与鉴定。Barbuddhe等 [ 15 ] 将同属于单増李斯特菌属的血清型分别为4a和4c的菌株区分开，不同血清型李斯特菌的特征性峰值不同表明MALDI-TOF-MS可以有效鉴别李斯特菌及其亚型，结果的可信度高，进一步验证该技术在微生物鉴定方面的可靠性。MALDI-TOF-MS缩短了微生物实验，目前需要更多的菌株进行验证，扩充数据库，并对前处理技术标准化，更好地应用于生物安全因子的鉴定。
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user: 16. 表面等离子体子共振技术 表面等离子体子共振(surface plasmon resonance， SPR)，并以其高灵敏度、无需标记等优点逐渐受到越来越多的科学家的关注。随着生物传感器的高速发展，Liedberg于1983年首次将表面等离子体子共振应用于气体检测，开辟了将SPR应用于化学检测的新纪元。而SPR监测技术可以实现检测芯片表面生物分子之间的相互作用，被广泛地用于环境监测、医疗检测、药物筛选等诸多领域。SPR技术应用于生物传感器领域研究产生的第一个传感器就是免疫传感器-检测了人体免疫球蛋白IgG和抗IgG抗体之间相互作用。随后，SPR生物传感器便用于各种蛋白质或多肽与其相应抗体如转基因Cry1Ac蛋白与其单克隆抗体、纤维蛋白原与其抗体、多肽与其单克隆抗体等之间反应的监测。另外，SPR生物传感器对病原性微生物的监测也有广泛应用，例如对非典型肺炎(SARS)病毒、禽流感病毒、狂犬病病毒、伯氏疏螺旋体等的检测。SPR免疫传感器已被用来检测多种抗病毒病原体的特异性抗体， 其中包括肝炎病毒(hHBV)抗体、EB病毒核抗原(EBNA)抗体、疱疹病毒(HSV)抗体、呼吸道合胞病毒(RSV)抗体等。此外，Kim等 [ 16 ] 利用结合有蛋白质阵列技术的光谱SPR实现了人体血清中抗腮腺炎病毒特异性抗体的高通量分析，该项技术不仅简单快速、无标记，也是首次将基于阵列的SPR传感器应用于病毒感染疾病的检测。SPR技术有难以区分非特异性吸附及对温度、样品组成等干扰敏感的问题，其发展主要围绕提高检测灵敏度、高通量检测、与质谱等高分辨仪器联用、敏感器件及测量装置微型化等方向进行。
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user: 17. 实时震动诱导蛋白扩增技术 实时震动诱导蛋白扩增(real-time quaking-induced conversion， RT-QuIC)技术目前只应用于朊蛋白检测。哺乳动物的朊病毒病，包括人类的克雅氏病(CJD)、绵羊和山羊的羊瘙痒病、牛的疯牛病(BSE)、麋鹿的慢性消耗性疾病(CWD)。一些研究团队己经开展了应用RT-QuIC检测克雅氏病患者脑脊液的研宄。应用RT-QuIC对散发型克雅氏病患者脑脊液的检测不受腰椎穿刺的时间影响，因此不会因为在病程早期穿刺而出现假阴性。重组PrPC蛋白对RT-QuIC反应至关重要，重组PrPC蛋白需要在PrPSc的存在下发生构象改变，但决不能自发发生构象改变。最近出现了一种新的重组PrPC蛋白-仓鼠PrP蛋白90-231片段，新的底物还能够缩短反应时间，提高检出阈值。对这种新的重组PrPC蛋白还需要更多的研究结果来评价。
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user: 18. 电场诱导的释放与监测技术 电场诱导的释放与监测技术(Electric Field-induced Release and Measurement， EFIRM)创造性地采用导电高分子聚合材料超高活性分子探针固定、电场瞬间快速捕获靶标分子同时控制并加速分子杂交过程、捕获分子信号特异放大三大核心专利技术，从而实现无需核酸提取、无需PCR扩增，直接快速检测痕量基因。EFIRM技术是一种简便、快速、高效的新一代实用性基因碎片监测技术，该方法可在较小体积(50 μL)的生物流体中以一种集成和高效的方式快速分析致癌基因突变。目前有关EFIRM技术的研究资料相对较少，且主要是针对人体液中癌症相关基因检测。EFIRM技术适用于ctDNA、SNP、非编码RNA、mRNA、蛋白等多种类型生物标记物的检测，目前商品化的检测试剂盒有结核分枝杆菌核酸快速检测试剂盒、HIV抗原抗体联合检测试剂盒、寨卡(Zika)病毒核酸快速检测试剂盒等。 各个新型诊断技术各有特点，也各有待提升的空间，等温核酸扩增技术(LAMP、RPA、SAT等)在植物检疫领域应用较少，发展空间较大；分子信标灵敏度高、检测简单，但是稳定性有待提高；高通量测序耗时长，专业度较高；分子马达、纳米酶、宏基因组学、基质辅助激光解析/电离飞行时间质谱技术、实时震动诱导蛋白扩增技术、电场诱导的释放与监测技术等还需要更多的关于生物安全因子检测的研究。近年来，随着各学科技术的飞速发展，使得学科间的相互联系更加紧密，学科间的交叉研究领域逐渐成为科学研究的前沿地带，在生物安全因子的检测方面分子生物学与材料学、生态学、大数据等领域的交互是国际研究的前沿和热点，如PCR与纳米技术、宏基因组学技术等。未来生物安全诊断技术将向更快速、更便捷、更低价的方向发展，为人类生命安全保驾护航。
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user: 摘要 “C程序设计”课程是高等学校理工科学生的一门必修课程，这门课的教学目标就是使学生掌握设计程序的思路，学会用C语言编写程序，以解决现实中的实际问题。本文作者根据多年的教学经验，总结了若干行之有效的培养学生编程能力的方法。
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user: 1. 引言 C语言是国内外广泛使用的一种计算机语言。目前，在许多高等院校，C语言是程序设计类课程的基础，它不仅是计算机专业的一门核心课程，而且也是理工科专业的必修课。学习这门课的目的，就是使学生掌握程序设计的方法，学会使用C语言编写程序，以解决现实中的实际问题，也就是说这门课的教学重点是要让学生学会编写程序。所以在教学过程中，教师不仅要使学生掌握C语言中的复杂概念和规则，重点还要培养学生的编程能力。本文作者多年来一直从事这门课程的教学工作，对课程的内容有着较深的理解，并且积累了大量的教学经验，下面介绍一下本文作者从多年的教学工作中总结出的几种行之有效的在教学中培养学生编程能力的方法。
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user: 2. 采用案例教学法 [ 1 ] 讲解经典案例 在扎实掌握概念、规则的基础上，采用案例教学法，尽可能多的讲解一些典型的案例。学生初学C语言，即使掌握了一定的概念和语法规则以后，对于编写程序也是感觉毫无思路，无法下手，这时就需要通过讲解一些典型的案例帮助学生打开思路，教会学生面对一个实际问题时，如何分析问题、如何编程解决问题。培养起学生解决问题的思维方法。具体作法是：在讲解一个问题时，(1) 首先给出这个问题的解决方法和解决步骤，也就是解题思路，(2) 然后再根据这个思路画出框图，(3) 最后再引导学生如何根据框图，利用自己所学的知识一步步编写程序；程序完成后，再进行程序的分析。这样就可以逐步培养起学生解决问题的基本思路。 例如，在讲解循环结构这部分内容时，要讲解一个经典案例 [ 2 ]，求1 + 2 + 3 + ...+ 100，即 ∑ n = 1 100 n 。按照上述作法： (一) 首先给出解题思路：在处理这个问题时，先分析此题的特点：(1) 这是一个累加的问题，需要重复进行加法运算，将100个数相加，像这样的重复性的操作。显然要用循环结构来实现。重复执行循环体100次，实现100个数的累加。(2) 分析每次所加的数有无规律？发现每次累加的数是有规律的，后一个数是前一个数加1。因此不需要每次都从键盘临时输入数据，只需在加完上一个数i后，使i加1就可得到下一个数。 (二) 根据解题思路画出此题的流程图，如图1所示。 (三) 根据流程图写出程序。 #include < stdio.h > main( ) { int i=1，sum=0; while(i<=100) { sum=sum_i; i++; } printf(sum=%d\n，sum); } 图1. 算法流程图 再进行程序的分析，讲出需要注意的问题：(1) 循环体如果包含一个以上的语句，应该用花括弧括起来，作为复合语句出现；(2) 注意累加操作的实现，累加和的初值应该为0；(3) 注意循环结束条件的设置。
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user: 3. 理论讲授和程序演示相结合 理论讲授和程序演示相结合，可以帮助学生更好地理解和掌握所学知识，提高学生的学习兴趣和积极性，活跃课堂气氛。一般来说，在课堂上讲解完一个程序后，学生对于程序的理解还处于比较肤浅的水平，甚至对程序的运行结果还会得出错误的答案，这个时候，现场演示一下程序的运行，通过运行，讲解程序中所包含的理论和知识，会极大地提高学生的学习兴趣，帮助学生深刻理解掌握所讲授的内容，活跃课堂气氛。在演示程序的过程中，还可以人为地在程序中制造一些学生易犯的错误，演示并讲解这种错误带来的后果，从而加深学生对所学内容的理解和掌握。例如，在学指针变量的定义和引用这部分内容时，演示这样一个非法使用指针的程序 [ 3 ]： #include< stdio.h > main( ) {int*p，a=1; float *q; *p=5; q=&a; printf(%x，%d，%d，%f\n，p，*p，*q，*q); } 运行结果如下： 125，5，0，−NAN (125是按十六进制形式输出的p中值) 通过这个错误的结果，就要向学生说明以下几点：(1) 指向整型变量的指针变量p只是被声明，并没有赋初值，因此指针变量p是没有值的。这样程序运行完后，p中存放的值为125 (十六进制)，这说明p指向地址为125的存储单元。假如该存储单元中原来存放内存中的有用数据，由于*p = 5用5覆盖该存储单元原来的值，所以得出了错误的结果，有时甚至会导致严重后果。(2) 因为a是int型，而q只能指向float型变量，因此q=&a是错误的，以%d和%f两种形式输出*q的值时，输出结果都不与a的值1相同。(3) 编译本程序时，有4个警告错误。其中3个错误是由于p没有确定的指向造成的，而另一个错误是因q指向类型不一致的变量引起的。通过这个例子，就可以使学生深刻理解并掌握指针的概念，达到良好的教学效果。再比如，在演示程序时，还可以在程序中制造一些语法错误，通过编译可以显示这些错误，然后引导学生如何根据提示信息找到这些错误，然后对照所学的规则规定改正这些错误，这样逐步提高学生调试程序的能力。
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user: 4. 循序渐进的教学方法 采取循序渐进、由简入繁、由易入难的方法，逐步培养学生的编程能力。在学生学习了一些典型例题和解题的方法思路以后，就可以开始要求他们编写程序了。开始让他们从最简单的程序设计入手，熟悉C程序的结构和组成，掌握最基本的编程方法，随着教学内容的深入，配合教学内容，逐步增加题目的难度和复杂度，这个阶段就逐步要求学生严格按照编程的三个步骤编写程序，即设计解题步骤 → 画框图 → 编程。又比如，学习函数以后，就要培养学生使用函数编写程序的思路，通过典型案例的讲解，总结出利用函数编写较大程序的方法 [ 3 ]：(1) 根据题目要求，将程序按功能分成若干个相对独立的模块，每个模块用一个函数实现；(2) 设计主框架，编写主函数，主函数主要做三件事：输入，调用子函数，输出结果。(3) 编写被调函数。首先确定函数首部，这是被调函数和主调函数的接口，也是本函数的入口(接收数据)；然后编写函数体，实现相应的功能。(4) main函数中的被调函数也可以调用其它函数，因此对于每个被调函数，都要用类似于main函数的编写方法逐步细化。这样循序渐进，逐步培养学生的编程能力，同时也可以帮助学生克服畏难心理，在编程的过程中不断获得成就感，从而增强习的兴趣和自信心。
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user: 5. 抓好上机实践环节 在学生掌握了一定的理论知识和编程方法后，有一个至关重要的环节就是上机实践。学生在掌握了理论知识后，不但理解不深，而且根本不会编写程序，只有通过上机实践才能加深对理论知识的理解，提高编程能力。而且在程序设计过程中，常常会由于一些细节而导致程序运行错误，有许多编程的细节和技巧，光靠课堂上的讲授是学不到的，必须靠自己多编程，多上机，在上机实践中不断发现问题，积累经验，提高水平。通过上机实践，可以使得学生更好地掌握C语言的理论和编程方法，提高学生的动手能力，调试程序的能力和解决问题的能力。开始时，实践的题目不易求多而要求精，每编一个程序，就要求学生通过这个程序更加深刻地理解掌握课堂上所学的C语言的概念和规则，以及如何运用这些规则概念编写程序，解决实际问题；上机实践课上，要指导学生在程序出现错误时如何发现问题，调试程序，同时要求学生从程序运行失败中总结经验，踏踏实实地将这个程序调试运行通过，通过编写调试程序，逐步培养起学生的编程能力，这样循序渐进，熟能生巧，上机实践能力切实得到提高。而且实践证明，通过上机实践，还可以极大提高学生对本门课的学习兴趣和热情。
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user: 6. 结语 “C程序设计”是学生既感兴趣又觉得难以掌握的一门课程，难点就在于编写程序。针对这个难点，在教学中，需要采取灵活多样，循序渐进，理论讲授和上机实践相结合的教学方法。本文作者根据多年教学实践总结出的上述几种方法在教学中取得了良好的教学效果，激发了学生学习这门课程的积极性和兴趣，编程能力得到了极大的提高。
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user: 摘要 隧道盾构法施工地表沉降规律是反映施工安全性的最主要体现，以京滨铁路滨海机场隧道为工程背景，通过理论分析和数值模拟手段重点分析盾构法施工参数中不同密封舱压力和地层损失率对地表沉降的影响规律。研究结果表明：1) 随着密封舱内压力增大，掌子面后方累计地表沉降值逐渐减小，而掌子面前方地表会由沉降变为隆起，对于天津地区黏土地层，建议密封舱内压力取平衡土压或略高于平衡土压(0.15 MPa~0.20 MPa)；2) 地表沉降最大值随地层损失率增加呈线性增加，地层损失率由0.5%升到3%时，地表沉降值由5.04 mm增大到31.50 mm，建议施工过程中地层损失率控制在0.5%以下。
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user: 1. 引言 盾构法是建造区间隧道最常见的施工技术，Peck [ 1 ] 通过数理统计方法和现场试验手段，基于地表沉降槽及地层损失理论，构建出了用来对地层沉降量化模型，此外对沉降槽宽度系数大小i进行了求解；Clough [ 2 ]、O’Reilly [ 3 ]、朱合华 [ 4 ]、胡新朋 [ 5 ]、赵胤翔等 [ 6 ] 亦根据大量实测数据对地层变形进行了分析。韩凯航 [ 7 ]、魏纲 [ 8 ] 在现场进行了相应的试验并对结论做出了验证。 通过盾构法建造的隧道上方如果分布有建筑物或者铁路，那么须严格控制地表沉降，并依据沉降规律对其进行估算，同时，采取相应工程措施减小地表沉降。李林 [ 9 ] 等分析了上海市地铁9号线区间隧道下穿南新环铁路干线盾构隧道下穿铁路时对周围环境的影响。龙刚 [ 10 ] 结合呼和浩特市轨道交通2号线盾构下穿呼和浩特火车站的施工实践，提出了洞内管片背后二次深孔注浆、轨道结构扣轨加固和预埋注浆管等。 京滨铁路滨海机场隧道以盾构方式下穿既有地铁2号线李明庄车辆段存车线以及地铁编组线，并从右侧穿越车辆段大库，风险等级较高。隧道所在区域产生地面沉降的可能性和危险性大，有必要对隧道盾构法在此特定地质环境下施工地表沉降规律进行分析，为下穿施工提供技术支撑。
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user: 2. 工程地质 隧道所处场地在勘探区域的地下土壤类型包括砂土、黏土、粉土与填土。隧道下穿段以粉质粘土层为主。稳定地下水位埋深3.91~4.85 m。
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user: 3. 理论分析 盾构施工会造成地表下沉，并在盾构经过的上部地表一定区域内形成一个凹槽。附近建筑物受到的具体影响、影响大小和沉降槽的尺寸和宽度大小息息相关，具体见下图1。 构施工引起的地层变形既有纵向变形，又有横向变形，纵向变形是盾构机向前推进，地面沉降槽也向前发展，横向变形影响范围也不断扩大，如图2所示。 图1. 隧道盾构施工引起的土体三维变形图 图2. 地层变形空间形态 3.1. 横向地表沉降规律 盾构法施工导致隧道所处的横向地表发生沉降现象的具体情况见图3所示与公式(1)中的表述 [ 1 ]。 图3. 隧道上方横向地表沉降图 S ( x ) = S max e − x 2 2 i 2 (1) 式中： S ( x ) 代表与隧道中线距离x远的位置发生地面沉降的具体大小， S max 代表竖直方向上地面发生沉降的最大值，x代表与隧道中线之间的水平距离大小，i代表沉降槽对应的宽度系数大小，也就是在沉降变化曲线中反弯点的横坐标值，i的大小可以通过公式(2)计算出来。 (2) 式中： φ 为围岩内摩擦角，Z表示隧道在地下的埋置深度大小。 3.2. 纵向地表沉降规律 盾构法建造隧道过程中导致的纵向上的地表沉降变化曲线如下图4所示，其具体包括五个变化阶段，如图5所示。 图4. 沿隧道掘进方向的地表沉降变化等值线关系(cm) 图5. 盾构法地表沉降规律 3.3. 影响地表沉降的因素 地面发生沉降的具体程度主要由工程地质和水文地质、隧道跨度、覆土厚度等决定。盾构法掘进引起地表变形的具体因素涵盖了出碴量、注浆量变化、压力大小，主要分析盾构密封舱不同压力和不同地层损失率对地表沉降的影响。
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user: 4. 数值分析 4.1. 数值分析模型 采用了有限差分软件FLAC 3D ，建模范围为160 m × 50 m × 70 m，模型上边界建至地表，下边界建至隧道底以下50 m (约4D)。顶面为自由面，其它边界约束该面法向位移。仅考虑围岩自重应力场。模型如图6所示，各土层的物理力学参数见表1，管片的物理力学参数见表2。 图6. 差分元网格划分与模型 Table 1 Mechanical data corresponding to soil layer 土层类型 弹性模量(MPa) 内摩擦角φ/(˚) 重度(N·m −3 ) 泊松比 内聚力(kPa) 粉细砂 8~9 1.92 × 10 3 9 × 10 6 0.35 3 × 10 3 新黄土 27 1.93 × 10 3 1.1 × 10 7 0.3 1.83 × 10 4 砂岩夹泥岩 13 1.95 × 10 3 1.29 × 10 9 0.35 1.6 × 10 5 砂岩 20 1.985 × 10 3 1.5 × 10 9 0.4 2.0 × 10 5 衬砌(C40) 0.55 2.5 × 10 3 3.35 × 10 10 0.18 − 灌注桩、冠梁及护拱混凝土(C35) − 2.5 × 10 3 3.15 × 10 10 0.18 − 桩间喷混凝土(C20) 0.2 2.3 × 10 3 2.8 × 10 10 0.2 − 表1. 各土层的物理力学参数 Table 2 Physical and mechanical parameters of tube slic 管片 重度(N·m −3 ) 弹性模量(MPa) 泊松比 30 cm厚C50钢筋混凝土 2550 60 0.18 表2. 管片物理力学参数 4.2. 密封舱内压力对地层沉降的影响预测分析 隧道埋设在地下的深度为18.62到21.25米之间，在构建分析模型时将深度等效为20米，侧压力系数值是0.35，在理论上，密封舱里面平衡土(中心埋置深度部位)具有0.17 MPa的压力。分别对密封舱内部的压力大小进行计算，其值在0.00到0.25 MPa范围内，沉降变形随密封舱内压力变化的曲线如图7所示，图中掌子面位置为横坐标零点。 图7. 降变形随密封舱内压力变化曲线 图7表明：如果密封舱里面的压力达到0.15 MPa，那么距离掌子20米远位置就会发生地表沉降现象，其掌子面的对应地表出现的沉降量最大，能够达到1.43毫米；掌子面后方距离15米远的位置，地表沉降现象呈稳定趋势，总计能够达到4.47毫米沉降值。如果密封舱里面能够达到0.35 MPa压力，那么距离掌子5米的前方地表就会发生隆起，距离掌子8米的前方地表能够隆起最大幅度，大小是0.24毫米；与掌子后方距离15米处，地表沉降现象较为稳定，总计能够达到2.68毫米沉降值。如果密封舱内无压力，那么距离掌子面25米的区域会出现地表沉降，其掌子面的对应地表能够出现5.01毫米的沉降量；与掌子后方距离15米处，地表沉降现象逐渐稳定，总计能够达到8.14毫米沉降值。 由此得到以下认识：在密封舱里面的压力逐渐增大的情况下，隧道掌子面后方出现的地表沉降总计数值慢慢减小，但前方的沉降却会慢慢向隆起转变，掌子面后方15 m至前方10 m为纵向上地表受到影响的具体范围。如果密封舱与平衡土压相同或者更大，那么沉降值与地表隆起幅度均较小。如果比平衡土压大超过45%，那么地表隆起幅度就会变大；相反，如果远远小于平衡土压，那么沉降幅度就会更大。 该粉质粘土层盾构推进时，密封舱内压力推荐采用0.15~0.20 MPa。 4.3. 地层损失率对地层沉降的影响预测分析 我们将超挖和充填之间的差值叫做施工过程导致的地层损失。管片和地层之间的空隙会导致地层发生改变将空隙再度填充，地表沉降量和位置的变化会直接影响地层损失幅度，损失量和注浆情况关系紧密。 计算中以施工中的地层受到的损失率不同来模拟不同的注浆效果。隧道周边围岩向洞内的位移在掌子面后方20 m以内假定按线性变化，20 m以后为一常数，见图8。 图8. 掘进过程的地层损失模拟图 施加于隧道周边的位移场与地层损失相对应。地层损失率与隧道周边位移的关系见式(3)。 V t = 1 − ( D − 2 δ ) 2 D 2 (3) V t 为地层损失率；δ为隧道周边向洞内位移值；D为隧道开挖直径。 地层损失率 V t 分别取为0.5%，1%，2%，3%，研究地层损失对地表沉降的影响，此时对应δ的分别为15.0 mm、30.1 mm、60.3 mm、90.6 mm。根据计算结果，不同损失率下掌子面前后地表沉降规律如图9所示。 图9. 各地层损失率影响的纵向地表沉降情况变化 图9表明：在地层损失率增大的情况下，地表沉降纵向的波及范围变大，沉降幅度也会增大。 图10为水平方向上地表的沉降槽。 图10中表明：横向沉降槽符合正态分布。地层损失率越大，沉降槽宽度越大，地表沉降的最大值越大，具体数值如表3所列。如果达到1%的地层损失率，地表沉降幅度到达了13.4 mm，当隧道下穿既有股道时，此地表沉降已经远远超出股道变形控制标准，如果达到0.5%的地层损失幅度，那么地表沉降幅度大小为5.04毫米，对于施工风险是在可控范围内的，所以，建议地层损失率应控制在0.5%以下。 图10. 水平方向地表沉降槽 通过横向沉降槽还可以看出，既有厂房已经在隧道开挖的影响范围之内，隧道施工过程中需采取措施保证既有厂房的安全使用。 Table 3 The maximum value of surface settlement under the influence of local layer loss rat 地层损失率V t /% 地表沉降最大值S max /mm 0.5 −5.04 1.0 −13.05 2.0 −21.77 3.0 −31.50 表3. 各地层损失率影响下地表沉降的最大值 地表沉降最大值和地层损失率之间的线性关系如图11所示。 图11. 水平方向地表沉降槽 图11表明，地表沉降最大幅度在地层损失不断增加的情况下，呈正比，具有线性变化趋势，当损失率从0.5%上升至3%，沉降幅度会从5.04毫米增加至31.50毫米，建议施工过程中地层损失率保持在低于0.5%情况下。所以，地层损失率的控制对于地表沉降情况的控制尤为重要。
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user: 5. 结论 1) 分析给出了盾构隧道地表沉降纵向和横向分布规律和表达式。 2) 在密封舱压力不断增加的情况下，掌子面后方发生的地表沉降幅度慢慢变小，而掌子面前方地表会由沉降变为隆起，对于天津地区黏土地层，建议密封舱内压力取平衡土压或者比平衡土压稍高数值，具体取值范围在0.15到0.20 MPa之间。 3) 地表沉降最大值随地层损失率增加呈线性增加，损失率从0.5%上升至3%，沉降幅度会从5.04毫米增加至31.50毫米，建议施工过程中地层损失率控制在0.5%以下。
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user: 摘要 以某铁路枢纽配套工程新建客线为背景。货线已沿坡脚间隔设置桩板式挡土墙，新建客线左线需拆除货线，在原位置修建左线，并在右侧位置增建右线，由于用地宽度有限，需在既有支挡工程范围以内设置支挡工程收坡。于里程内6根既有桩桩顶设高1.20 m、宽2.0 m、长31.5 m的冠梁，用既有桩板墙增加冠梁这种新旧支挡结构，联合支挡新建的客线荷载，运用MIDAS GTS-NX有限元软件，研究在货线作用下和拆除货线新建客线作用下既有桩的受力特性对比分析。既有桩的墙背土压力增大幅度不明显，桩身最大剪力出现在距离桩顶2 m位置，桩身最大弯矩出现在距离桩顶4 m位置。
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user: 1. 引言 随着我国铁路建设规模的不断扩大，铁路既有线改建及临近既有线新建项目将会逐年递增，如何准确评估既有路基变形，如何利用先进的科学技术手段和方法，快速给出高质量的设计方案，如何有效加固利用既有结构物以最大限度节省投资就成为工程设计的关键，也是目前迫切需要解决的技术难题。因此，对本项目进行专题研究十分必要。本文针对某高铁基于既有路基支挡结构新建客线路基拓宽项目，采用MIDAS GTS-NX三维有限元软件结合实际工程开展数值模拟，分析既有桩板墙增加冠梁的受力与变形机理。 秦旗等 [ 1 ] 运用二维有限元分析，针对高度超过15 m的深路堑桩板墙进行比选设计。 柳彬 [ 2 ] 等人将目前已有的抗滑桩联合支挡工程实例进行整理，将土拱效应计算的方法运用在联合支挡结构设计的计算中，结果具有普适性。 曾新平 [ 3 ] 对抗滑桩与挡土墙新型联合支挡进行了理论计算与数值模拟两种方法的研究分析。 王恒强 [ 4 ] 指出可将挡土墙与抗滑桩进行组合将会把优点放大化，对于这类组合支挡的结构体系，我们应该将它们视为一个整体，其表现出来的力学特征与两者单独作为知道那个结构时有较大的区别。 柳滨源 [ 5 ] 分别通过理论计算与数值模拟，对悬臂式抗滑桩与抗滑桩–挡土墙协同作用组合支挡结构两种支挡形式进行对比研究，发现了该支挡结构受力特性与支挡效果更优。 石志龙 [ 6 ] 通过对某既有线路基加宽，边坡支挡采用桩板墙支护的工程背景，运用 MIDAS-GTS有限元分析软件建立了三维数值模型，研究了新建支挡结构以及既有桩板墙的受力特性。 曾新平 [ 7 ] 主要从理论计算和数值分析两个方面着手，对于理论计算而言，可从支挡结构的作用机理及其侧向压力计算着手，进而分析得出该支挡结构的受力特性。 张长江 [ 8 ] 指出在现有的桩基扶壁式挡土墙理论计算中，将桩基和扶壁式挡土墙分开计算是不科学且不合理的，应将两者视为统一整体进行理论计算分析。 华宏亮 [ 9 ] 等人从数值分析及现场模型试验对路基边坡支挡结构展开研究，在现场试验中采用水平滑坡推力的方法分析模型中路基边坡支挡结构受力的合理性及可行性。 分析发现，现有的研究成果大都基于新建线路或工程情况下桩板墙结构的研究，而依托实际工程，对既有路堤式桩板墙在货线的作用下和既有路堤式桩板墙增加冠梁在拆除货线新建客线作用下既有桩的受力特性分析鲜有成果出现。所以本文以某实际工程为背景，采用数值模拟分析方法，研究在货线作用下和拆除货线新建客线作用下既有桩的受力特性对比分析。