转调分析

转调分析（精选7篇）

转调分析 篇1

在不少音乐作品中, 为了体现更为丰富的调式表现能力及突出作品表现的情感, 在乐思的构成和发展中通常会采用调或调式之间的转换, 即转调, 意为由一个调转入另一个调, 并在新调上结束的现象。

一、转调的方式和类型

通常, 拿到题目首先应该判断旋律究竟是西洋调式还是民族调式。这时, 除了用视唱旋律的方法判断外, 还可以通过观察谱面和结合调式特点的方式来进行判断:

当然, 转调的方式需要在分析出具体的调性名称之后才能得知, 一般有同主音大小调转调、同宫系统转调、近关系转调等。

二、转调的位置划分

既是转调, 则必然有转调的位置, 因此, 在进行分析之前, 划分转调的位置乃是至关重要的环节。当然, 题型不尽相同, 具体的转调位置就不相同, 那划分转调位置的方式也就不能一概而论, 只能结合一些常规性的依据来划分。

(一) 根据小节数分句。由于某些题型句式结构简单, 只有两个或四个乐句组成, 且旋律对应相似, 只有个别音或节奏型不同, 因此可根据小节数平均分开。

例如:

上例中, 前调后调各四小节, 第四小节的最后一个四分音符就是前调结束音。

(二) 寻找长音符、休止符。在某些题型中, 旋律的中间部分会出现长时值的音符或者休止, 这就是划分转调位置的关键点。长音符可能是前调的结束音, 也可能是后调的起始音, 还可能是前后调的共同音;休止符是前调结束的标志, 有时也接在长音符之后, 便于后调的重新开始。

下例中, 第四小节的四分附点音符为前调结束音, 四分休止符之后开始后调。

例如:

(三) 寻找新调特征音。这是划分转调位置最科学有效的依据。这里的新调特征音在西洋大小调和民族调式中的呈现方式是不一样的:

1.西洋大小调中的新调特征音主要是指变化音, 即同一音级前调变后调不变, 或前调不变后调变, 那么转调位置一定是在这个音前后变化的位置之间。

例如:

上例中, E音在前四小节中出现都没有变化, 自第五小节开始降低, 且之后一直降低, 因此, b E音即为新调特征音, 而在它之前的一个四分音符C就是前调结束音。

2.民族调式中的新调特征音通常是前调中有而后调没有, 或者前调没有而后调有的音。

例如:

上例中, 前四小节没有出现E音, 而自第五小节开始, 之后的几小节中都连续出现E音, 因此E音为新调特征音, 在它之前的四分音符G音为前调结束音。

结合以上三种方法就可以确定出转调的位置, 但需要强调的是一定要将这个转调位置确定在某个音上, 这样利于分清前后调的界限及分析前后调的调性。

三、判断前后调的调性名称

(一) 若为西洋调式, 则结果只有大调或小调两种。

通常, 前调的结束音通常为调式的属音, 偶尔也为主音, 那么它的唱名就有四种可能:大调主音do, 大调属音sol, 小调主音la, 小调属音mi。只要按照前调调号来视唱或翻译旋律, 看前调结束音是这四个音当中的哪个, 写出对应的调式即可。如果正确视唱或翻译前调后, 结束音并不是这四个音, 则纵观前调旋律, 强调do、mi、sol的即为大调, 强调la、do、mi的即为小调。若要准确写出大、小调式的调性 (自然、和声或旋律) 名称, 则再观察它们的特性音级即可。

后调的判断较为简单, 一般的转调调性分析中, 旋律最后的结束音一定是主音, 如此一来它就只有两种唱法, 即大调主音do和小调主音la, 这样就变成在同主音大小调之间找答案了, 只需要观察谱面上的调号便可得知。

例如:

上例中, 结合小节数、长音以及新调特征音bG到G的变化特点, 可以确定前调结束音是加延音线的bB。前调调号为1=bG, 结束音bB唱作mi, 即为be小调, 且D音唱作#sol, 则确定前调为be和声小调;后调结束音为bE, 调号也可以提出三个降号, 即为bE大调, 又因C音降低一次, 则确定后调为bE和声大调。

(二) 若为民族调式, 则利用“优宫减偏”法来判断前后调。具体做法是:

1.按调号视唱或翻译前调旋律, 当出现偏音时, 利用“清角为宫, 变宫为角” (即“遇fa唱do, 遇si唱mi”) 的方式将旋律中的偏音消除, 再观察前调结束音的唱名, 它唱什么音, 前调就是什么调式。

2.以前调的调号为准, 继续视唱或翻译后调, 当出现偏音时, 再次利用“清角为宫, 变宫为角”的方式来消除偏音, 最终得到结束音的唱名和后调调式名称即可。

例如:

上例中, 结合小节数、长音及第五小节新出现的新调特征音D的特点, 可以确定前调结束音是第四小节末尾的四分音符C音。前调调号可以提出两个, 即为bB调, 但bE音在此唱作偏音fa, 根据“清角为宫”的说法, 将fa换唱作do, 则可消除偏音, 前调结束音C唱作la, 即为C羽五声调式;以C为la继续视唱或翻译后调, 在新调特征音D出现时又唱作si, 再根据“变宫为角”将si换唱作mi, 则消除偏音, 并得到结束音C唱作re, 即为C商五声调式。

四、结语

以上方法系笔者教学经验所得, 目的是通过这些技巧提高学习者的做题速度和质量, 希望能给音乐高考生们带来小小的帮助。

参考文献

[1]李重光.音乐理论基础[M].北京:人民音乐出版社, 1962, 10.

[2]傅妮.乐理考前辅导教程[M].北京:中央音乐学院出版社, 2003, 12.

转调分析 篇2

据了解, 本次会议要求着力建设淄博建陶产业创新示范园, 高水平建设展示、交易、物流、研发、品牌“五个中心”, 培植十大龙头企业, 培育十个知名品牌, 促进建陶行业高端化、品牌化、集约化、绿色化发展, 成为全市工业精准转调的样板行业, 努力打造国内领先、国际知名的中国陶琉名都。

淄博市召开建陶行业精准转调动员部署会议, 进一步安排部署建陶行业精准转调任务, 以全力推进建陶行业转型升级。

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转调分析 篇3

作为一群古筝爱好者, 我们团队对于转调中的繁琐是绝对的深恶痛绝。在广泛的征集老师、同学、古筝专业演奏者后, 我们发现古筝的笨重、转调的繁琐等等问题深深困扰着人们。产生这些问题的其中一个根源便是雁柱。传统古筝雁柱有着悠久的历史, 是古人经过不断的改善而得到的, 中国传统乐器不同于国外乐器, 没有固定的数据, 有着其独特的文化和魅力, 不同的琴, 是造琴者依托自己的感觉而打造出来, 造成了中国传统乐器制作数据无法统一, 但同时也给了不同琴的不同的个性。因此我们不希望去背离传统, 而转向与传统古筝并列的电子古筝。

本电子古筝是一种创新电子乐器, 外形沿用传统古筝的流线型, 演奏技巧上尊重传统。琴弦弹奏产生音符, 压电陶瓷片将其转换为电流, 电路放大信号, 根据调子的选择利用Arduino进行音源选择实现快速转调功能, 最后利用扩音器放音。现阶段, 电子古筝实体已经基本完成, 实现了传统古筝六调之间的快速转换。

1 正文

近年来, 电子乐器发展迅速, 形成一种独特的文化, 而在电子古筝方面研究的人少之又少, 所得的成果屈指可数。我们希望研制出一款轻便易携带, 能接入耳机、电脑、音箱等电子设备的电子古筝。我们一是希望引导未来电子古筝的走向, 鼓励更多的人研究电子古筝, 关注中国的传统乐器, 二是希望能为古筝爱好者、初学者提供一款轻便易携带、能快速录音等功能的电子古筝, 方便人们能随时随地在不影响他人的情况下弹奏古筝。

传统古筝是靠弹拨琴弦产生振动, 通过弦架等将振动传输到木质音箱共鸣而发声。本电子古筝是一种创新电子乐器, 外形沿用传统古筝及其演奏技巧.利用电路产生音阶, 利用扩音器放音, 琴弦作为弹奏的载体。因此, 电子古筝音律准确, 音色优美, 特别是快速转调——根据调子的选择进行音源选择, 解决了中国传统弦乐器转调靠耳力、数据不统一的世界难题, 大大增强了电子古筝的艺木表现力。

2 项目研究的主要内容

2.1 信号的拾取与采集

我们对传统的古筝进行改造, 将古筝的音箱去除, 使它自身的声音变小或者没有, 然后古筝的一边放置相应数量的压力传感器。同时我们为了古筝的美化, 对相应的位置进行改造。在每根的琴弦下面安置一个压力传感器, 通过该压力传感器可以检测到各个弦按压的力度。当某根琴弦被按压下时, 压力传感器检测到信号, 传输, 并将信号进一步放大传输到下一级。

2.2 信号的处理

压力传感器传输的信号输入到Arduino系统, 通过Arduino的编程实现, 进而控制相应的音源输出。在每根琴弦的输入线路中, 都连接一个按钮。如果在信号传输中, 有按钮按下时, 系统就会识别, 输出对应设定的音频, 如果没有按钮按下, 系统就会输出原本的音频。

2.3 信号的输出

基于Arduino传输而来的信号, 通过音频功率放大电路进行进一步的放大和输出。普通的音频功率放大电路支持的功率较小, 我们选用较大的功率放大电路, 使之能够符合演奏需要。

2.4 古筝音高频率的推导计算

古筝的转调是指把原调升高或降低而变成另外一个调。古筝是五声音阶顶线, 常用调都是以“移柱”达到转调的目的。根据十二平均音律, 音高依次升高, 相邻两个音高倍数为2^ (1/12) 倍 (2的12分之一次方)

2.5 实体改造

3 项目研究的特色

本项目--- 电子古筝, 结合了变调与定位的两大功能, 是项目中最大的创新点。其成本低廉, 变调时间短, 使用方法简洁易懂将成为它最大的竞争点。它将中国传统与现代科技结合起来, 开辟出一个新的电子乐器领域。我们希望通过此项目的研究与发明, 一方面为广大古筝爱好者在古筝的学习上提供一个良好的平台, 另一方面宣扬中国传统音乐文化, 让更多人了解古筝、学习古筝。

具体创新特色如下:

(1) 项目具有艺术性:此项目涉及音乐领域, 以艺术为起点, 融合科技, 将中国传统乐器映射到新的电子领域。希望以科学的数据承载音乐的曼妙, 用艺术的手法点醒技术的优美。

(2) 项目具有便利性:将古筝中难以变调这一最大的缺点攻破, 仅需一个按键, 告别“抬弦移码”的时代, 方便广大古筝爱好者以及乐团工作者在演奏时方便快速变调, 节约宝贵的演奏时间。

(3) 项目具有多功能性:本电子古筝最后可接音箱、耳机、电脑, 随心所欲。既可以向大家展示自己古筝才能, 也可创造出自己的小小音乐世界, 更可以接入电脑利用音乐软件作出自己想要的音乐。

(4) 项目具有市场需求:在调查当中百分之九十的人都反映弹奏中变调的繁琐与费时, 一部分人反映在保存古筝的过程中容易走音的现象。而现在市面上缺少电子古筝类似的产品, 也缺少解决这类问题有效的古筝元件。

(5) 项目具有实用性:项目最后的研究成果将以实体形式呈现在人们面前, 且电子古筝不改变传统古筝指法技巧, 且电子部分使用方法简洁易懂、装卸便利。

(6) 项目具有美观性:我们可以改变传统古筝的外形 (因为仅需琴弦的振动无需放大的共鸣箱) , 加入艺术的佐料, 融合我们的个性, 使之更加具有美观性。

(7) 项目具有科学性:项目将从科学的角度出发, 改造中国传统古筝, 加入现代电子技术, 让古筝就如古典吉他一般, 在电子领域拥有它的一席之地。

4 项目研究的技术架构

新型电子古筝电路由拾音器, 放大电路, 主控, 单片机Arduino, 扩音器组成。

压力传感采用压电陶瓷片作为压力传感器, 安装在古筝前岳山处每根琴弦之下, 电路板置于面板右方黑色盒内。演奏时, 拨动琴弦, 压电陶瓷片产生形变, 由于压电效应, 松手瞬间, 压电陶瓷片两面产生感应电荷, 输出正向尖顶脉冲电压信号, 输入到传感放大器电路。

放大部分是将信号输入到具有一定放大能力的前置放大电路, 弱信号经过前置放大电路放大一定幅值后进入带通滤波电路, 滤波完成后输入到下一个处理过程。由于电子古筝利用电路产生音阶和形成因素, 能够解决传统古筝五声音阶致命的缺点, 即不能方便地升降半音。如果将某一半音音名频率输出端与电子古筝某一根琴弦音名控制电路相连, 就可以更改某一根琴弦上升或下降半音, 就像竖琴一样通过脚踏板控制相应弦升降半音。那么将古筝传统六调21 根弦音名全部输入到控制电路中, 仅需一个按键, 便可将输出21 根琴弦音名在六调之间自由变化, 达到自由升降调的目的。

经过功率放大电路的放大作用, 以驱动扬声器发出声音, 或者由USB接口连入其他电子设备进行录音, 或者连接耳机在不打扰其他人的情况下创造一个自我娱乐的天地。

5 项目成果及其性能分析

电子古筝是以单片机为核心, 通过外围电路 (传感放大器电路、单片机外围电路、扩音器电路) 实现琴弦的准确调弦。

改造后的古筝的五根琴弦与单片机相连接, 拨动琴弦, 采用压力传感器FSR400 力敏电阻薄膜 (循环压力传感器) 接受振动信号, 然后传入五个输入端口 (模拟输入口) , 6个数字输入口连接6 个按键, 分别控制6 种不同的音调, 简单通俗的说5 个压力传感器, 实现了5*6 个音调, 并且11 个元器件, 均设置了11 个保护电阻, 以保证不会损坏。信号传入Arduino开源Arduino TTL串口语音播放器, 发出已经存入的不同音调的声音, 但是传统古筝是二十一根琴弦, 因此, 我们需要将剩余的琴弦同样装以单片机, 将古筝完全电子化, 以达到最终的目的。

这种技术使我们的电子古筝音色优美 (在音源可见情况下能达到专业古筝音色) , 没有改变传统古筝演奏方式, 即不论是托、劈、勾、剔、抹、挑, 还是撮、轮、摇等诸多技法, 都能播放出选定古筝琴音。虽然我们在多次尝试搭接电路时多出现接触不良而导致无法正常发声的情况, 但是一次次的试验中, 最后圆满实现上述功能。

6 项目成果的测试情况及数据处理

第一阶段:一根弦灯亮有声, 说明接受到传感器传来的信号, 初步测试成功;

第二阶段:一根弦两个调, 转调电路已经实现, 保证接下来5*2 个音调的实现;

第三阶段:五根弦两个调, 将五根琴弦分别连接5 个压力传感器, 连接到单片机, 转置语音播放器, 产生声音;

第四阶段:五根弦六个调, 五根琴弦经过单片机后, 可以产生5*6 个音调, 达到实验的最终目的。

7 项目成果的经济效益或社会效益分析

将木古筝改装成电子古筝的好处可以类比于电吉他之于木吉他所带来的进步, 首先, 将声音信号量化编码实现了古筝声音的数字化处理。方便了后期对声音的各种处理, 使得古筝的声音色彩更加的丰富, 极大的增强了古筝的表现力。

其次, 古筝数字化电子化使得东方传统乐器真正迈入了电子乐的大门。将传统乐器同现代混声与朋克元素结合, 一定会为古筝带来新的生命活力, 释放出巨大的市场潜力。

8 结论

本项目的主体——电子古筝是以单片机为核心, 通过外围电路 (传感放大器电路、单片机外围电路、扩音器电路) 实现琴弦的准确调弦。 9 月下旬至12 月上旬, 我们进行到了研究阶段的中期阶段——古筝音高频率推导常用五个调全部推导完毕, 三个外围电路实现和测试成功, 单片机基础代码编写完成和输入输出测试成功, 古筝实体改造初步完成。 2月下旬至5 月上旬, 我们进行到了研究阶段的终期阶段——古筝实体五根琴弦六个音调自由选择转换测试成功, 古筝实体初步封装, 外观美化。

由于项目的立意包括传统的改革, 使得这个项目始终存在一定的困难和争议。传统古筝的观念已经被广大群众所喜欢, 所以对原有古筝进行改造, 增加电子设施, 一些古筝师傅并不赞成这样的改动, 认为传统古筝历史悠久, 经过几千年的历史, 已经很完美了。而我们必须要推陈出新, 需要一步一步去摸索, 原本项目初定仅仅实现变调的功能, 改了很多次计划, 起初希望直接对古筝增设器件来完成对古筝的转调, 但是对古筝的改造对古筝的改动找不到合适的下手点, 所以最终我们决定转换思路, 采用压电陶瓷片来采集振动信号, 集成电路来放大, 最终通过单片机来将电信号转换成声音信号, 为人耳所接受。结果发现集成电路放大倍数有一定的问题, 单片机不易接受输入信号, 最终决定采用压电陶瓷片拾取振动信号, 单片机直接拾取电信号, 并且完成转调的功能。项目不断的改善, 需要搜集更多的资料以实现电子古筝的功能。

参考文献

[1]期刊:肖鸣山、张子清, 《拾音器用的压电陶瓷传感器》[J], 《传感器技术》, 1987年, 第3期

[2]期刊:刘凯, 《力控电子古筝》[J], 《青年科学》, 2012年, 第11期

[3]期刊:何明炜, 《小型高音质电吉他放大器》[J], 《实用电子文摘》, 1996年, 第8期

[4]期刊:鲍德培、陈益, 《实用电吉他放大器》[J], 《实用影音技术》, 2002年, 第11期

减七和弦在转调中的常用方法 篇4

一、前调的导七和弦和副属和弦作为新调导七和弦的转调

减七和弦在作为一个调性的导七和弦使用时,因其不稳定的特性常常连接主和弦进行解决。在作为中介和弦进行转调时,由于其转位的特殊性,它所包含的每一个音都可以作为新调的导音,那么一个减七和弦原位加转位的形式可以作为不同的四个同主音大小调的导七和弦,因此三个不同的减七和弦便对应了总共的十二个同主音大小调。

在进行转调时,前一调性所常用的作为中介的减七和弦为:导七和弦、重属导七和弦以及下属的副属导七和弦。由于在传统和声中,一个调性的主和弦、属和弦、下属和弦是功能性非常强的,因此它的导和弦七和弦与属和弦和下属的副属导七和弦相对于其他和弦的副属导七和弦的功能性要强一些。通过这三个和弦作为中介进行转调更强调和弦在前调中的功能性。

(一)前调的导七和弦作为中介的转调

导七和弦作为中介时,因其在前调中的功能而具有很强的倾向性,最常转入的调是同主音的大小调或是与主音平行的大小调。贝多芬《降E大调第四钢琴奏鸣曲》Op.7所使用的方法便是一个很好的例子,如下图所示。

这是一个大调转为平行小调的例子,由降E大调转为c小调,通过两个调等音的导七和弦作为中介,连接十分自然。

(二)前调的重属导七和弦作为中介的转调

重属导七和弦在前调中有很强的向着属和弦的倾向性,因此常用的转调为前调属音的同主音大小调或是与属音平行的大小调。巴赫《二部创意曲》No.8便使用了这种手法,如下图所示。

这是一个通过重属导七和弦作为中介转入属音调性的例子,由于谱例中C大调的重属和弦中已经出现了g小调的调内音,也就预示接下来着转入g小调。

(三)前调的下属和弦副属导七和弦作为中介的转调

下属的副属导七和弦是下属方向的离调和弦,由于本身下属和弦的功能性没有同一调中的主属和弦的那么强大,因此这种转调方式并没有上述的两种那么明朗,但是却由此模糊调性的感觉更加强烈。这一和弦作为中介倾向于向前调的下属音同主音大小调及平行大小调方向进行转调。

二、减七和弦作为新调的重属导七和弦的转调方法

重属导七和弦之后通常连接的和弦为属和弦或K46和弦,由于在同一调内这两个和弦的功能很强且归属感很明确,所以用这种方式进行转调的意图也十分明显。这种转调手法相比和弦在前调的功能性更注重的是与新调的衔接和新调的确认。

(一)连接至新调K46的转调方法

重属七及重属导七和弦与K46的连接是传统和声中作为半终止或终止的一种非常常用的方法。在大调中,重属导七和弦在连接K46和弦时通常将降Ⅲ级音记做升Ⅱ级音使其倾向于K46的六音。[2]以C大调SⅡ的副属和弦为例,大调与小调各举一个例子,如下图所示。

在转调时,新调的重属导七和弦在连接K46之后通常连接属和弦或属七和弦再进行到主和弦进行半终止或终止。例如舒曼《蝴蝶》Op.2 No.11中使用降B大调属七和弦等音于A大调的重属导五六变音和弦作为中介,之后连接K46-D-T以终止式的形式完成向A大调的转调。这里虽然使用的不是减七和弦,但是为这种转调的使用方法提供了一种思路。

(二)连接至新调属和弦的转调方法

减七和弦作为新调的重属导七使用时,因其向着属和弦的倾向性,往往在之后连接属和弦或属七和弦,再进行到主和弦,使新调的感觉更加明确。

在这种转调模式中的一种很常用方法就是同主音大小调之间的转调,如贝多芬《降F大调第六钢琴奏鸣曲》Op.10 No.2中从c小调转为C大调就使用共同的重属导七和弦作为中介连接到属七和弦后接C大调的主和弦完成转调。这种转调手法使音乐的情感更加浓厚,并且过渡十分自然。

三、将减七和弦变化为新调属七和弦进行转调

原位的减七和弦是由四个音以小三度的关系叠置而成的,听觉效果较为尖锐,但是如果将这四个音的其中一个音降低半音,便可成为新调的属七和弦或是转位形式。以C大调重属导七和弦为例,连接方法如下图所示。

这种转调方式通常以新调的导七和弦进入,并连接上面方法变化来的属七和弦最后连接至主和弦进行完成一次转调,使原本模糊的调性变得明朗。如下图舒曼《蝴蝶》op.2 No.10谱例所示。

四、结语

减七和弦作为中介进行转调的方式还有很多种,例如它可以作为新调的下属或二级的副属导七和弦进入新调来进行调性的衔接等。减七和弦是一个模糊调性的重要和弦,它的使用方法还有很多,本文所列举的转调方法只是一些常用的手法,而它真正的使用方法应该是以音乐情感表达的需求为基础来进行正确合理地使用。理论是为实践服务的,每一位作曲者更需要在实践创作中找到合适的创作手法。

参考文献

[1]熊辉.减七和弦的转调与连接[J].黄河之声,2013,12.

[2][苏]斯波索宾.和声学教程[M].人民音乐出版社,2008.

[3]刘松林.贝多芬钢琴奏鸣曲中的减七和弦运用手法及审美特征[J].艺术百家,2007,07.

转调分析 篇5

871工作面位于位于87采区第一区段, 机巷标高为-268.6m~-281.6m, 风巷标高为-254.9m~-279.3m, 切眼标高为-268.6m~-268.6m。工作面走向长度为1240m~1260m, 倾向长度为140m~144m, 平均142m, 煤层平均厚度3.63m~11.32m, 平均厚度为8.51m, 机采高度为2.2m, 放煤高度6.31m, 采放比为2.868。

2 数值模拟模型

为了全面、真实的反映出旋转871综放工作面旋转特殊时期的围岩力学特性的变化, 以朱仙庄煤矿871综放面地质与开采条件为背景, 建立FLAC3D三维计算模型进行数值模拟。 (图1)

3 数值模拟参数

根据现场地质调查和相关理论研究提供的岩石力学试验结果, 考虑岩石的尺寸效应, 模型模拟计算采用的岩石力学参数见表1。

4 数值模拟结果分析

4.1 工作面调斜过程中煤层应力分布

图2为工作面距拐角不同位置时, 煤层最大主应力分布。由图2可知, 工作面在拐角前推进时, 在工作面拐角处产生应力集中, 最大集中程度发生在工作面距拐角15m时机巷拐角处 (Á12.2Mpa) 从图中可以看出, 风巷拐角处的应力集中发生在上侧实体煤内, 而机巷拐角的应力集中发生在拐角内侧的实体煤中, 同时前者的集中程度比后者的集中程度低。

4.2 工作面调斜过程中煤层垂直应力分布

图3给出工作面推进位置距拐角25m处, 工作面上部、中部、下部 (其中, 上部剖面距工作面风巷煤帮6m, 下部剖面距工作面运输巷煤帮6m) 煤层内垂直应力分布曲线。从图可知, 工作面上下部煤层走向垂直应力曲线呈现出明显的双峰值现象。工作面中部前方支承应力曲线不存在双峰值特征, 说明拐角应力集中影响具有明显的区域性。

4.3 调斜工作面围岩倾向破坏场特征

(注:采面距拐角35m)

图4显示工作面距拐角35m时工作面前方5m和100m处沿煤层倾向剖面围岩破坏场分布。在未进入本工作面超前支承压力影响范围内时, 倾斜剖面的岩体破坏区主要集中在机巷及上阶段873工作面采空区边缘上覆围岩 (图4 (a) ) 。拐角处倾向剖面 (图4 (b) ) 显示两巷上部发育有贯穿高位覆岩的塑性破坏通道, 机巷底板塑性破坏严重, 贯穿上一区段采空区底板。

5 结论

5.1 工作面旋转调斜过程中, 工作面煤层在拐角处形成高度的应力集中。

5.2 在工作面推进位置临近拐角的过程中, 工作面煤层在下隅角拐角后附近煤层内形成高的垂直应力和水平应力集中。

5.3 机巷围岩一直处于破坏状态, 沿走向, 工作面前方随着接近工作面, 倾斜剖面上围岩的破坏区是沿倾斜由下至上逐步扩展, 到工作面附近煤层顶底板及巷道围岩出现大范围的破坏。

摘要：利用FLAC3D数值模拟软件, 针对朱仙庄煤矿871综放工作面旋转处围岩力学特性进行深入的研究分析, 得到工作面旋转拐角处在工作面推进的过程高度应力集中, 工作面煤体前方支承压力具有双峰值。研究结果为工作面旋转过程中采场及巷道支护设计提供了一定的实际指导意义。

转调分析 篇6

本工作面井下位于东四采区西部, 东邻3下401工作面, 西为3下403工作面, 南邻付村井田边界, 北为东四集轨, 煤层南高北低, 煤层走向88°~113°, 煤层倾角6°~11°, 平均8°。煤层底板标高 (m) -323.0~-171.9。

2 地质构造情况及回采影响

2.1 断层情况

根据工作面3上煤开采及巷道掘进揭露, 工作面内赋存23条断层, 落差0.4m~5.0m。其中切眼导47点西5m处f17断层落差4.4m, 向面内延伸较长, 严重制约工作面初采阶段生产。运巷导27至导30点揭露4条断层, 落差1.5m~5.0m, 该阶段回采过程中将导致工作面机头段十余架全岩, 材巷导14点处揭露f23断层, 落差4.5m。

2.2 煤层顶、底板情况

基本顶为细砂岩, 厚度为6.93m, 浅灰色, 细粒结构, 硅质胶结, 成分以石英为主。含有云母片及星点状黄铁矿, f=6~8。直接顶砂质泥岩0.59灰黑色, 含少量植物化石印痕, 水平层理明显, f=4~6。直接底砂质泥岩0.85m, 浅黑色, 砂泥质结构, 薄层状, f=4~6基本底细砂岩8.79m深灰色, 水平层理, 含植物化石碎片和黄铁矿, 裂隙较为发育, f=6~8。

2.3 水文地质情况

影响本工作面回采的主要水文因素是3下煤层顶底板砂岩水及构造水。

2.3.1 顶板砂岩水层

为3下煤层开采时的直接充水水源, 属裂隙承压水, 以静储量为主, 易疏干。根据掘进过程中的水文观测和相邻工作面分析, 预计3下煤顶板砂岩水正常涌水量1.5m3/h, 最大涌水量3m3/h。

2.3.2 断层构造水

工作面掘进过程中个别断层及裂隙带存在滴淋水现象, 预计断层水正常涌水量0.1m3/h, 最大涌水量0.2m3/h。

2.3.3 涌水量预计

预计3下402工作面正常涌水量为1.6m3/h, 最大涌水量预计3下402工作面最大涌水量为Q最大=3+0.2=3.2m3/h。

3 工作面旋转调采方案

3.1 旋转调采原因及阶段

随工作面推采导24点 (拐点) 前26m, 工作面第四部皮带机道与转载机道呈26度拐点, 机尾推进52.8m处与外切眼搭接, 为保证工作面顺利通过拐点实现合茬, 在工作面运输机机头距离运巷导24点18m处开始对机尾进行集中旋转调采, 调采分为两个阶段进行。

3.1.1 第一阶段

机头推采8.8m, 机尾推采52.8m, 调采比例为6∶1, 5∶1间隔调采, 共需调采10个循环。调采期间需添加4节溜槽、4架支架。调采完毕对外切眼运输机进行合茬, 外切眼合茬18架支架、18节溜槽。

3.1.3 第二阶段

外切眼合完茬后进行第二阶段调采, 运输机机尾推采62.4m, 运输机机头推采10.4m, 调采比例为6∶1, 4∶1间隔调采, 共需调采13个循环。调采期间需添加14节溜槽、14架支架。第二阶段调采完成后工作面进入正规推采阶段。

3.2 旋转调采采取的主要技术措施

机尾调采技术要求。第一阶段工作面调采采用6∶1, 5∶1间隔调采机尾, 即工作面每进6个机尾、1个机头完成一个调采循环, 间隔进行5尾1头的调采循环, 切割方式采用先零后整, 先短刀后长刀, 最后走通刀的工艺, 将调采旋转角度15°分划分为10个小扇形面积, 回转角度为1.5°, 每采一个小扇形面积为一个循环, 即:第一刀采煤机从机尾132号架割煤到110号架, 找直返回机尾;第二刀采煤机从机尾132号架割煤到88号架, 找直返回机尾;第三刀采煤机从机尾132号架割煤到66号架, 找直返回机尾;第四刀采煤机从机尾132号架割煤到44号架, 找直返回机尾;第五刀采煤机从机尾132号架割煤到22号架, 找直返回机尾;第六刀采煤机从机尾132号架割煤到1号架, 找直返回机尾, 完成一个调采循环, 二循环为5∶1调采。机尾调采52.8m处与外切眼18个支架合茬, 合茬后第二阶段调采技术要求同样。

3.3 调整支架问题及采取技术措施

(1) 调采机尾期间, 支架拉移从机尾开始, 使用底调千斤顶配合侧护板、单体进行调整支架。

(2) 第一阶段调采, 工作面旋转角15度, 共10个循环, 每循环确保调整1.5度, 现场支架底座末端偏移120mm。第二阶段调采, 工作面旋转11度, 共10个循环, 每循环确保调整1.1度, 现场支架底座末端偏移88mm。

(3) 针对工作面旋转时, 机头进度大, 机尾进度小, 工作面输送机必然要向机尾窜。为控制运输机的下滑速度, 在调采期间通刀阶段, 采取机头向机尾方向单向移溜, 即从机头开始向机尾方向推移运输机。

(4) 从机尾拉移支架时, 两人一组进行配合, 使用底调千斤顶或单体进行调整支架, 从机尾开始使用侧护板撕空, 撕出的空间逐渐移至工作面面内, 以保证调采时, 中间至机头段支架不发生挤架、咬架情况。

(5) 调整支架过程中, 针对出现架间距过大现象, 为防止架间掉落大块矸石, 造成下一循环调整支架困难, 采取了多循环小调整方式。

(6) 在调采移架过程中, 及时使用了单体、侧护板调整支架, 保证了支架与运输机的垂直状态, 减少支架错茬、挤架、咬架情况。

3.4 关于机尾端头及材巷超前顶板支护问题及处理

(1) 工作面支架与材巷非工作面侧肩窝锚杆的距离大于500mm时, 使用一排单体配一字铰接顶梁进行端头支护;当此排单体距非工作面侧煤帮大于1m时, 再增加一排单体配一字铰接顶梁支护, 均一梁一柱。

(2) 材巷端头切顶排支护时, 正巷密集切顶排支护采取一直一戗支护, 回柱放顶前, 用单体支柱配一字铰接顶梁向前铰接支护, 在支设新的密集切顶排支护后回柱放顶。新切顶排与原切顶排之间留有不得小于500mm宽的出口, 切顶排柱距不大于400mm, 否则加密切顶排。

转调分析 篇7

关键词：3DVH,鼻咽癌,容积旋转调强,Gamma通过率

容积旋转调强 (VMAT) 是最近几年发展起来的一种新的调强方式, 它在机架旋转过程中可以一直出束, 而且子野形状、剂量率以及机架旋转速度都可以根据计划设计要求而变化[1,2]。国内外已经有较多文献报道了VMAT的剂量验证方法[3,4,5], 本文主要研究一种新的基于患者特性的验证工具 (3DVH系统) 在鼻咽癌容积旋转调强计划剂量验证中的应用。

1 材料与方法

1.1 一般资料。

选择在我院收治的接受容积旋转调强治疗的鼻咽癌患者18例。所有患者均采用仰卧位, 利用热塑面罩固定, 使用Philips Briliance大孔径CT模拟机 (Philips公司, 美国) 扫描, 层厚为3mm。扫描后的CT图像通过网络传输至Pinnacle计划系统 (Philips公司, 美国) , 结合MRI、PET等其它影像资料勾画出靶区以及危及器官。勾画的靶区包括原发肿瘤靶区 (GTVT) 、转移淋巴结肿瘤区 (GTVn) , 亚临床病灶高危临床靶区 (CTV1) , 亚临床病灶低危临床靶区 (CTV2) , 左右低危转移淋巴引流区和预防照射区 (CTVNL, CTVNR) 。根据体位固定和摆位误差相应设置安全边界, 定义各个区域的计划靶区分别为PGTVT, PGTVNL, PGTVNR, PTV1和PCTVNL, PCTVNR, 危及器官主要有脊髓、脑干、视神经、晶状体、视交叉以及腮腺等。靶区的比较参数主要有平均剂量 (Dmean) , 2%体积剂量 (D2%) , 98%体积剂量 (D98%) 以及γ通过率。危及器官的比较参数主要有脊髓、脑干、视神经、视交叉以及视晶体的平均剂量 (Dmean) 和1%体积剂量 (D1%) 。腮腺的平均剂量 (Dmean) , 50%体积剂量 (D50%) 以及30Gy剂量体积 (V30Gy) 。

1.2 设备材料:

实施VMAT治疗的加速器是医科达公司Synergy M型号;Pinnacle治疗计划系统;固体水模体是美国MED-TEC公司的, 其中尺寸为20×30×30cm;剂量仪为德国PTW公司的UNIDOS静电计以及0.6cc指型电离室。

1.3 3DVH系统:

包括Arc CHECK模体以及与之配套的3DVH软件。Arc CHECK模体是由美国SunNuclear公司生产, 它的外形是一个圆柱体, 圆柱体内呈螺旋分布有1386个0.8cm×0.8cm的半导体探测器。每个探测器之间的距离为1cm, 探测器的物理深度为0.29cm。整个模体的有效测量面积为21cm×21cm。3DVH软件的版本为2.2.1。它可以分析出计划系统理论计算的结果和Arc CHECK模体实际测量结果的差异, 这种差异包括患者每个断层和整体的剂量体积的差异。

1.4 Arc CHECK的校准

1.4.1 本底校准:

当Arc CHECK与电脑连接好之后, 软件会自动对其进行大约60s的本底收集, 创建一个本底因子, 以便在测量过程中消除掉系统本底的影响。

1.4.2 矩阵探头一致性校准:

对Arc CHECK每一个探头的灵敏度作校准归一, 使得每个探头响应都是一致的, 可以参考软件中的校准步骤逐步完成。由于每台加速器的辐射场不尽相同, 所以每换台加速器测量时候都需要重新作一致性校准。

1.4.3 绝对剂量校准:

是为了把得到Arc CHECK每个探头所测量的信号转化成绝对剂量。ArcCHECK的半导体探头位于表面2.9cm处, 约等效于3.3cm的水模体。在校准过程中先用电离室测量出10cm×10cm, 源皮距=86.3水深3.3cm处加速器出束200MU时的绝对剂量, 重复三次取平均。然后把Arc CHECK模体按照说明书要求摆好位, 加速器同样出束200MU, 然后把用电离室在固体水中测量得到的剂量值输入软件中既可以完成对Arc CHECK的绝对剂量校准。

1.5 验证方法:

把选择的18例患者计划导入到Arc CHECK的CT扫描后重建的模体内 (包括射野参数、等中心位置、子野形状以及每个子野的跳数等) 重新进行剂量计算, 计算方法是卷积方法, 网格大小为2mm。把RTDOSE和RTPLAN这两个文件以DICOM的格式导入到3DVH软件中, 比较指定参数的差异以及每个靶区内的Gamma通过率, 其中阈值为3mm, 3%, 10%。

1.6 统计方法:

采用微软Excel 2003对数据进行分析。

2 结果 (如表1, 表2所示)

注:PGTVT., PGTVNL, PGTVNR, PTV1., PCTVNL, PCTVNR, PTV2分别是原发肿瘤靶区 (GTVT) 、左右转移淋巴结肿瘤区 (GTVNL, GTVNR) , 亚临床病灶高危临床靶区 (CTV1) , 亚临床低危临床靶区 (CTV2) , 足有低危转移淋巴引流区和预防照射区 (CTVNL, CTVNR) ;根据体位固定和摆位误差, 相应设置安全边界而形成的计划靶区。

每个靶区Dmean和D2%的计划系统计算结果和Arc CHECK实际测量结果差异均在1%以内, D98%的差异也都小于1.5%。γ通过率也均在95%以上。危及器官方面脊髓、脑干、视神经、视交叉和视晶体的Dmean、D1%理论计算结果和实际测量结果差异均小于1.5%。而对于左右腮腺来说说右侧腮腺的Dmean、V30Gy和D50%差异要比左侧腮腺要大。从图1中可以发现实际测量的和理论计算的DVH重合度很好。

3 结论

本研究发现, 3DVH系统是一种很实用的VMAT验证工具, 它不但可以得到平面的γ通过率, 而且可以得出靶区以及危及器官实际受量和计划系统理论计算受量的差异。每个靶区的各项比较参数差异都在1.5%以内, 通过率在95%以上。危及器官的差异也都在2%以内, 除了右侧腮腺的D50%和V30Gy (2.81%, -4.88%) , 原因可能是本研究设计中, 在机架转动从患者右侧开始时, 机架、MLC叶片等没到位, 导致了右侧腮腺的实际测量结果和理论计算结果差异相对其他危及器官较大。基于患者扰动误差信息重建的3DVH系统是容积旋转调强验证中一个非常理想的工具, 它可以快速、方便的分析出靶区和危及器官理论和实际照射情况下的差异情况。

参考文献

[1]Otto K, Volumetric modulated arc therapy:IMRT in a single gantry arc.Med Phys 2008: (1) :310-317.

[2]Bzdusek K, Friberger H, Eriksson K, Hardemark B, et al.Development and evaluation of an efficient approach to volumetric arc therapy planning Med.Phys.2009: (36) :2328–2339.

[3]石锦平, 陈立新, 谢秋英, 等.容积调强弧形治疗冠矢状面剂量验证的初步探讨[J].中华放射肿瘤学杂志.2012, 21 (7) :377-380.

[4]柏朋刚, 李奇欣, 陈开强, 等.COMPASS系统在鼻咽癌容积旋转调强剂量验中的应用[J].中华放射医学与防护杂志.2012, 32 (6) :304-307.