Studies of new nonadhesive anchoring

Purpose is to develop anchoring with nonadhesive high-strength roof bolting in terms of large pre-destructive deformations and its testing under laboratory conditions. Methods. Laboratory studies of hydration hardening of self-extending mixtures, carried out with the use of digital microscope Bresser LCD 40-1600x, have determined the features of hydration of the modified mixtures. The developed mixture, testing by means of unevenly-component three-axial pressure (UCTAP), has determined its strength within post-hydration period, elasticity module, and deformation module. Bench tests concerning anchor fastening by means of self-expending mixtures as well as anchor glue Cement KL have helped perform comparative analysis of adhesive technique to hold anchors fixed and nonadhesive one. Underground on-site research to fasten anchors while Franciszek Karol chamber strengthening in the context of Wieliczka mine made it possible to determine dynamics of anchor loading. Findings. It has been grounded experimentally that adding of Sika BV 3M ingredient to self-extending mixture results in up to 30% intensification of its strength limit on uniaxial compression. It has also been grounded experimentally that maximum effort to fasten anchor bolts by means of self-extending mixtures, excesses efforts for those bolts fastened with the help of resins more than twice. Analysis of operation mode of such anchors means that the action of anchor – fastener – rock system is close to that by modern energy absorbing bolts. Originality. A new concept of anchor fixation at the expense of their fastening by means of self-extending mixtures throughout the hole length has been formulated. During the hardening process, 30 – 50 MPa pressure is developed making it possible to intensify maximum fastening effort being more than two times higher to compare with adhesive technique. Moreover, constant resistance is provided in the process of the anchor bolts displacement within a hole; the resistance is similar to that provided by adhesive technique. Practical implications. The obtained results, having sufficient practical accuracy, can be used for the development of new anchoring in the context of large deformations of a stope boundary. If the parameters are substantiated theoretically and bench testing is passed, the proposed anchoring technique can be implemented in the stopes of coal mines, ore mines as well as nonmetallic ones. That favours the increase in load bearing capacity of the anchorage and rock support in terms of their elastic deformation.Мета. Розробка анкерної системи з неадгезійним закріпленням болтів, яка має високу несучу здатність при великих предруйнівних деформаціях та її тестування в лабораторних умовах. Методика. Лабораторними дослідженнями гідратаційного твердіння сумішей, що саморозширюються, методом мікроскопії за допомогою цифрового мікроскопа Bresser LCD 40-1600x встановлено особливості протікання гідратації модифікованих сумішей. Тестуванням розробленої суміші на установці нерівно компонентного тривісного стиску (УНКТС) визначено її міцність у постгідратаційний період, модуль пружності, модуль деформації. Стендові дослідження зусилля закріплення анкерів сумішами, що саморозширюються, і анкерним клеєм Cement KL дозволили виконати порівняльний аналіз адгезійного та неадгезійного способів фіксації анкерів. Шахтні польові дослідження зусилля закріплення анкерів при укріпленні камери Franciszek Karol в умовах шахти “Величка” дозволили встановити динаміку навантаження анкерів. Результати. Експериментально доведено, що введення домішки Sika BV 3M у склад суміші, що саморозширюється, при гідратації підвищує межу її міцності на одноосьовий стиск до 30%. Експериментально доведено, що максимальне зусилля закріплення анкерних болтів сумішами, що розширюються, перевищує зусилля для болтів, закріплених смолами, більше, ніж у два рази. Аналіз режиму роботи таких анкерів свідчить, що система “анкер – закріплювач – порода” має механізм роботи близький до сучасних енерго-абсорбуючих болтів. Наукова новизна. Сформульована нова концепція фіксації анкерів за рахунок затиснення їх по всій довжині шпуру сумішами, що розширюються у процесі твердіння й створюють тиски 30 – 50 МПа, що дозволяє підвищити максимальне зусилля закріплення, порівняно з адгезійним способом, більше, ніж у 2 рази при забезпеченні постійного опору при переміщенні анкерних болтів у шпурі не менше, ніж адгезійним способом. Практична значимість. Отримані результати, з достатньою для практичного застосування точністю, можуть використовуватися для розробки нових способів анкерного кріплення при великих деформаціях контуру виробки. Запропонований спосіб анкерного кріплення, за умови теоретичного обґрунтування параметрів та стендової перевірки, може бути реалізований в гірничих виробках вугільних, рудних і нерудних шахт. Це сприяє підвищенню несучої здатності кріплення та підтриманню порід при їх запружному деформуванні.Цель. Разработка анкерной системы с неадгезионным закреплением болтов, которая имеет высокую несущую способность при больших предразрушающих деформациях и ее тестирование в лабораторных условиях. Методика. Исследованиями гидратационного твердения саморасширяющихся смесей методом микроскопии установлены особенности протекания гидратации модифицированных смесей. Тестированием разработанной смеси на установке неравнокомпонентного трехосного сжатия определены ее прочность в постгидрата-ционный период, модуль упругости, модуль деформации. Стендовые исследования усилия закрепления анкеров саморасширяющимися смесями и анкерным клеем Cement KL позволили выполнить сравнительный анализ адгезионного и неадгезионного способов фиксации анкеров. Результаты. Экспериментально доказано, что введение добавки Sika BV 3M в состав саморасширяющейся при гидратации смеси повышает предел ее прочности на одноосное сжатие до 30%. Экспериментально доказано, что максимальное усилие закрепления анкерных болтов саморасширяющимися смесями превышает усилия для болтов, закрепленных смолами, больше, чем в два раза. Анализ режима работы таких анкеров свидетельствует, что система “анкер – закрепитель – порода” имеет механизм работы, близкий к современным энерго- абсорбирующим болтам. Научная новизна. Сформулирована новая концепция фиксации анкеров за счет зажатия их по всей длине шпура саморасширяющимися смесями, которые в процессе твердения создают давления 30 – 50 МПа, что позволяет повысить максимальное усилие закрепления, по сравнению с адгезионным способом, более, чем в 2 раза при обеспечении постоянного сопротивления при перемещении анкерных болтов в шпуре не менее, чем при адгезионном закреплении. Практическая значимость. Полученные результаты, с достаточной для практического применения точностью, могут использоваться для разработки новых способов анкерного крепления при больших деформациях контура выработки. Предложенный способ анкерного крепления, при условии теоретического обоснования параметров и стендовой проверки, может быть реализован в горных выработках угольных, рудных и нерудных шахт. Это способствует повышению несущей способности крепи и поддержанию пород при их заупругом деформировании.The authors of the paper express appreciation to the employees of ZGRiW “AMC” Company, operating at the territory of Kopalnia Soli “Wieliczka”, for the research support and materials provided

TernausNetV2: Fully Convolutional Network for Instance Segmentation

The most common approaches to instance segmentation are complex and use two-stage networks with object proposals, conditional random-fields, template matching or recurrent neural networks. In this work we present TernausNetV2 - a simple fully convolutional network that allows extracting objects from a high-resolution satellite imagery on an instance level. The network has popular encoder-decoder type of architecture with skip connections but has a few essential modifications that allows using for semantic as well as for instance segmentation tasks. This approach is universal and allows to extend any network that has been successfully applied for semantic segmentation to perform instance segmentation task. In addition, we generalize network encoder that was pre-trained for RGB images to use additional input channels. It makes possible to use transfer learning from visual to a wider spectral range. For DeepGlobe-CVPR 2018 building detection sub-challenge, based on public leaderboard score, our approach shows superior performance in comparison to other methods. The source code corresponding pre-trained weights are publicly available at https://github.com/ternaus/TernausNetV

Interplay of bulk and interface effects in the electric-field driven transition in magnetite

Contact effects in devices incorporating strongly-correlated electronic materials are comparatively unexplored. We have investigated the electrically-driven phase transition in magnetite (100) thin films by four-terminal methods. In the lateral configuration, the channel length is less than 2 $\mu$m, and voltage-probe wires $\sim$100 nm in width are directly patterned within the channel. Multilead measurements quantitatively separate the contributions of each electrode interface and the magnetite channel. We demonstrate that on the onset of the transition contact resistances at both source and drain electrodes and the resistance of magnetite channel decrease abruptly. Temperature dependent electrical measurements below the Verwey temperature indicate thermally activated transport over the charge gap. The behavior of the magnetite system at a transition point is consistent with a theoretically predicted transition mechanism of charge gap closure by electric field.Comment: 6 pages, 5 figures, to appear in PR

Self-assembly of iron nanoclusters on the Fe3O4(111) superstructured surface

We report on the self-organized growth of a regular array of Fe nanoclusters on a nanopatterned magnetite surface. Under oxidizing preparation conditions the (111) surface of magnetite exhibits a regular superstructure with three-fold symmetry and a 42 A periodicity. This superstructure represents an oxygen terminated (111) surface, which is reconstructed to form a periodically strained surface. This strain patterned surface has been used as a template for the growth of an ultrathin metal film. A Fe film of 0.5 A thickness was deposited on the substrate at room temperature. Fe nanoclusters are formed on top of the surface superstructure creating a regular array with the period of the superstructure. We also demonstrate that at least the initial stage of Fe growth occurs in two-dimensional mode. In the areas of the surface where the strain pattern is not formed, random nucleation of Fe was observed.Comment: 6 pages, 3 figure

Nanogaps with very large aspect ratios for electrical measurements

For nanoscale electrical characterization and device fabrication it is often desirable to fabricate planar metal electrodes separated by large aspect ratio gaps with interelectrode distances well below 100 nm. We demonstrate a self-aligned process to accomplish this goal using a thin Cr film as a sacrificial etch layer. The resulting gaps can be as small as 10 nm and have aspect ratios exceeding 1000, with excellent interelectrode isolation. Such Ti/Au electrodes are demonstrated on Si substrates and are used to examine a voltage-driven transition in magnetite nanostructures. This shows the utility of this fabrication approach even with relatively reactive substrates.Comment: 4 pages, 4 figure