• 2021年第21卷第22期文章目次
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    • >P天文学、地球科学
    • 煤炭、煤层气多元转型是中国化石能源勘探开发与供需之本

      2021, 21(22):9169-9193.

      摘要 (418) HTML (0) PDF 16.34 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:化石能源的勘探与开发对我国的快速工业化和经济腾飞做出了重大的贡献。同时却亦面临着对外依存度不断增幅和对生态环境的影响,为此不同类型新能源广为提出与试验。纵观我国能源的发展与研究现状表明,(1)我国乃少油、缺气、富煤,而后者乃是未来清洁化石能源开发的源地。(2)煤层气在天然气能源开发与供给中的潜力巨大。(3)煤炭能型多元转化是煤炭高效利用的轨迹。这仅表明,在本世纪煤层气和煤炭多元转型能 必是我国能源匹配中与开发供给的主力。 关键词: 煤炭;煤层气;煤转型能;化石能源;能源匹配与供给

    • >TK能源与动力工程
    • 螺栓松动检测的若干关键技术问题

      2021, 21(22):9194-9202.

      摘要 (396) HTML (0) PDF 2.15 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:螺栓连接结构在工程建筑领域有广泛的应用,但是螺栓在长期使用中容易产生松动,造成系统结构破坏,因此对螺栓松动情况进行检测具有重要的意义。螺栓松动检测是结构健康检测领域的重要问题,本文首先综述了螺栓预紧力测量和螺栓松动检测的基本理论和实现方法,提出了基于法兰位移的螺栓松动检测方法。将螺栓松动的检测方法分为离线检测和在线检测两大类,总共介绍了六种螺栓松动检测方法,对每种方法分别介绍了它们的理论原理和目前的研究进展。最后对这六种方法的优缺点进行了总结,并讨论了它们应用于风力发电机螺栓松动检测的可行性。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 深度学习在轴承故障诊断领域的应用研究

      2021, 21(22):9203-9211.

      摘要 (359) HTML (0) PDF 3.95 M (84) 评论 (0) 收藏

      摘要:深度学习具有强大的学习能力和特征分类能力,能够在海量、多源和高维测量数据中进行特征提取,具有不依赖人工干预而进行模型诊断和泛化的能力,广泛应用于设备故障诊断领域。阐述了深度学习的典型模型(深度置信网络(deep belief networks, DBN)、卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)和自编码器(autoencoder, AE)),重点论述了深度学习在轴承故障诊断领域的应用进展。最后讨论了深度学习在轴承故障诊断领域所存在的问题及发展趋势。

    • >O4-5物理学
    • 湍流等离子体发生器工作特性实验

      2021, 21(22):9212-9216.

      摘要 (351) HTML (0) PDF 4.30 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了指导湍流等离子体发生器的结构设计,本文基于自行研制的两路进气式湍流等离子体发生器,采用实验的手段探究了主气和保护气流量对湍流等离子体发生器工作特性(热效率、热焓值、弧压)的影响。实验结果表明:①湍流等离子体发生器的弧压随着主气流量的增加而升高,而受保护气流量的影响很小;另外,弧压随着弧电流增加而降低。②湍流等离子体发生器的热效率随着主气流量的增加而升高,但随着弧电流的增加而降低;保护气流量对热效率的影响随着电弧电流的增加而逐渐减小。③湍流等离子体发生器的热焓值随着主气和保护气流量的增加而减小,但随着电流的增加而增加,且最后趋于一个稳定值。④在湍流等离子体发生器工作过程中,其平均弧压高达160 V,产生的高电压、低电流的伏安特性有助于提高湍流等离子体发生器的电极使用寿命。

    • >P天文学、地球科学
    • 青藏高原东部及周边地区热红外背景场特征

      2021, 21(22):9217-9223.

      摘要 (374) HTML (0) PDF 10.76 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文从季节、纬度和地形等方面分析了强震高发的青藏高原东部及其周边地区的卫星红外辐射背景场特征。研究结果显示,青藏高原东部及其周边地区红外背景场具有明显的季节年变化特征,但不同地区的年变化趋势不完全一样;红外背景场具有纬度特征,高纬度地区年变幅度大,低纬度地区年变幅度小;红外背景场还具有地形特征,地形起伏大的地方红外辐射波动幅度大,地形起伏小的地方红外辐射波动幅度小,红外辐射与海拔成负相关关系。这些分析结果有助于深入理解卫星红外背景场,对卫星红外地震监测应用具有一定的科学参考价值。

    • 一种新型复合探雷系统的设计和实现

      2021, 21(22):9224-9228.

      摘要 (286) HTML (0) PDF 3.56 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决传统探雷器易受复杂土壤环境和各种干扰物的影响造成误报率过高的问题,本文提出了一种基于电磁感应(EMI)和探地雷达技术(GPR)的复合探测系统,通过将两种完全不同探测机理的传感器数据进行融合处理,提取地雷目标特征信号,结果表明可有效提高地雷的探知率并降低误报率,克服采用单一探测技术探雷器难以解决的原理性虚警问题。文中介绍了复合探测系统的设计方案,并通过样机试验结果验证了方案的有效性。

    • 临河凹陷QK3钻孔220 ka以来的沉积环境演变记录

      2021, 21(22):9229-9235.

      摘要 (271) HTML (0) PDF 7.23 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 赣东地区小型牵引式残坡积土质滑坡稳定性及破坏模式分析

      2021, 21(22):9236-9242.

      摘要 (276) HTML (0) PDF 14.25 M (139) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文通过野外调查,较全面的研究了赣东地区小型牵引式残坡积土质滑坡的区域地质环境和水文、工程地质条件,结合反演分析及折线滑动法计算滑坡稳定性系数等手段,对滑坡在两种工况下的稳定性进行了定量探讨,在此基础上分析了滑坡成因和可能的失稳破坏模式。针对小型牵引式残坡积土质滑坡失稳破坏模式分析得出:小型牵引式残坡积土质滑坡破坏模式经历三个阶段,分别为1)前期蠕变--坡体蠕动阶段、2)中期变形--滑动面贯通阶段、3)后期破坏--滑坡破坏阶段。

    • 丹巴县“6·17”阿娘寨村滑坡体特征及成因初步分析

      2021, 21(22):9243-9249.

      摘要 (279) HTML (0) PDF 14.06 M (509) 评论 (0) 收藏

      摘要:2020年6月17日凌晨3点20分四川甘孜州丹巴县半扇门镇梅龙沟发生泥石流,阻断小金川河,形成堰塞湖,造成S303烂水湾段道路中断和阿娘寨村山体滑坡。通过现场勘查、无人机航拍和模型计算等方法,基于该区域地质环境和气象条件分析,揭示了阿娘寨滑坡体变形特征和成因,在此基础上预测滑坡发展趋势。研究结果表明:阿娘寨滑坡为土质滑坡,老滑坡体的复活与演变是内外动力综合作用的结果。频繁的地质构造活动破坏了岩土体稳定性,降雨和渗流降低了土体强度,泥石流冲刷淘蚀坡脚直接导致滑坡体启动。根据滑坡体变形特征,推测无重大地质构造活动和降水条件下,滑坡体会逐渐变形后渐趋于平衡。故汛期时应持续监测,及时预警,加强该地区防灾减灾措施。

    • 甘肃陇南泻流坡滑坡-碎屑流变形特征与成因机制

      2021, 21(22):9250-9257.

      摘要 (294) HTML (0) PDF 19.74 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:泻流坡滑坡位于武都区白龙江右岸滑坡聚集区,属典型滑坡-碎屑流灾害,2020年8-10月高位滑源区发生持续变形破坏,严重威胁坡脚居民生命财产安全。通过详细的地质调查,综合运用位移监测、无人机航拍等手段,详细阐述了滑坡发育特征及变形破坏过程,并对其成因机制进行了分析。滑源区特殊的地形地貌、“碎石土+千枚岩”的二元结构、逆冲断裂的影响是滑坡形成的控制因素,多次地震为滑坡变形提供了结构基础,降雨入渗造成滑带软化、滑体自重增大等导致滑坡变形破坏。变形区主要为滑源区左侧中下部和右侧次级滑坡,经历两次加速变形过程,位移监测曲线呈阶跃型,属蠕滑-拉裂型推移式滑坡。滑坡处于蠕滑状态,亟需开展综合工程治理。

    • 四川汉源县二道坪滑坡成因及稳定性分析

      2021, 21(22):9258-9263.

      摘要 (282) HTML (0) PDF 8.41 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:在人类工程活动影响下,持续的强降雨极大的加速了滑坡、崩塌等地质灾害的发生,二道坪在受到人类工程活动同时,受到强降雨影响,导致二道坪坡体处于欠稳定状态。为了对二道坪滑坡的成因及稳定性分析,在对现场进行详细勘察后,结合无人机、工程地质学以及土力学等手段,对其进行研究。结果表明:二道坪主滑方向为100°,纵向长约174 m,横向宽约92 m,滑坡体面积约1.50×104 m2,滑体平均厚度约4.5 m,体积约6.75×104 m3,属小型滑坡;滑坡体为浅地表为第四系松散体及含角砾粉质粘土层,滑带为易溶于水的含角砾粉质粘土层,为滑坡的启动提供了有利条件;根据定量分析结果,在持续强降雨条件下(饱和状态),稳定系数为1.05,在地震和暴雨共同作用下稳定性系数为0.85,滑坡启动。

    • 基于敏感性制图和数值模拟的泥石流综合评价--以九绵高速公路沙尕沟为例

      2021, 21(22):9264-9274.

      摘要 (286) HTML (0) PDF 24.66 M (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:泥石流等地质灾害的评估对于公路选线和安全运营有着重要的意义。随着科技的发展,越来越准确的泥石流评价和预测体系亟待研究。通过现场勘测和无人机解译,本文利用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)和基于学习优化算法的自适应神经模糊推理系统(TLOA-ANFIS)对泥石流沟进行敏感性评价,并对沙尕沟进行区域划分,结果显示沙尕沟沟口3.5 km范围内泥石流的敏感性评价等级最高。为了更加清楚的研究该范围泥石流的运移堆积情况,对沟内泥石流冲出范围进行数值模拟,结果表明在降水概率P = 1%的条件下,沙尕沟泥石流流深可达8.76 m,对公路安全运营和基础设施建设有着重要影响,建议相关部门对其进行治理。同时,本文提供的敏感性制图评价与泥石流危害范围数值模拟结合的方法可以为国内外相似案例提供相关参考。

    • >R医药、卫生
    • 椎体成形术结合快速康复外科理念治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的疗效研究

      2021, 21(22):9275-9280.

      摘要 (193) HTML (0) PDF 9.31 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:为观察将快速康复外科(enhanced recovery after surgery, ERAS)理念运用于骨质疏松性椎体骨折围手术期的临床应用及效果,以 2019年l月至 2020年6月期间60例骨质疏松性胸腰椎体骨折病人作为研究对象,采用经皮椎体成形术,配合快速康复理念措施治疗及护理。收集手术治疗前后的目测类比疼痛评分 (visual-analog-scale,VAS)、Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)评分[1]、伤椎椎体高度及患者满意度数据进行分析。结果显示术后骨折椎体高度显著大于术前(P<0.05),而术后VAS评分、ODI指数均显著低于术前(P<0.05)。患者满意度大幅提高。可见对于骨质疏松性椎体压缩骨折快速康复治疗能有效缓解疼痛,稳定脊柱椎体力线,减少并发症,提高满意度,值得推广。

    • 1 470 nm激光与绿激光治疗前列腺增生的疗效比较

      2021, 21(22):9281-9285.

      摘要 (190) HTML (0) PDF 2.77 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的:比较经尿道1470nm激光前列腺汽化术与经尿道绿激光前列腺汽化术治疗良性前列腺增生的疗效和安全性。方法:回顾性分析原海军总医院2017年1月至2019年9月收治的204例良性前列腺增生患者,其中103例行经尿道1470nm激光前列腺汽化术,另外101例行经尿道绿激光前列腺汽化术。统计比较两组术中出血量、手术时间、术后膀胱冲洗时间、术后留置导尿管时间、术后住院时间、并发症以及术前、术后3个月、术后1年的国际前列腺症状评分(I-PSS)、生活质量评分(QoL)、最大尿流率(Q max)。结果:组间比较术中出血量(14.7±7.7 vs. 16.4±8.8 ml,p>0.05),手术时间(89.1±38.9 vs. 82.4±39.6 min,p>0.05),术后膀胱冲洗时间(20.6±4.0 vs. 22.0±6.4 h,p>0.05),术后留置导尿管时间(71.2±17.2 vs. 73.7±21.5 h,p>0.05),术后住院时间(5.0±1.0 vs. 5.3±1.2 d,p>0.05),并发症[2.9 % (3/103) vs. 4.0 % (4/101) ,p>0.05],以及术前、术后3个月、术后1年的I-PSS、QoL、Q max进行组间比较,均无统计学差异(p>0.05),手术前后组内比较有显著差异(p<0.01)。结论:经尿道1470nm激光前列腺汽化术与经尿道绿激光前列腺汽化术治疗良性前列腺增生具有相当的安全性及治疗效果。

    • >TB一般工业技术
    • 环境温度对碳纤维复合材料层合板力学性能的影响

      2021, 21(22):9286-9291.

      摘要 (224) HTML (0) PDF 9.63 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:环境温度对飞机复合材料结构的力学性能有着至关重要的影响。为了更好的掌握碳纤维/树脂基复合材料层合板在不同温度环境下的力学性能变化情况,本文以W-3021FF/LY 1564 SPT/XB 3487复合材料为研究目标,在湿法成型工艺下,分别在-54℃、25℃(室温)、71℃温度环境下进行拉伸、压缩力学性能试验,并利用SEM扫描电镜对力学性能试样断口进行扫描分析。试验结果表明:与室温环境相比,低温环境下碳纤维与环氧树脂基黏合增强,复合材料层合板的拉伸与压缩强度提高;而高温环境碳纤维与环氧树脂基结合弱化,复合材料试样的拉伸与压缩强度均降低。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 基于十字形扫描雷达的3D料面建模方法

      2021, 21(22):9292-9297.

      摘要 (237) HTML (0) PDF 7.13 M (61) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决现有径向雷达难以获得完整的高炉实际料面信息的问题,提出了基于离散雷达检测点二维插值的高炉料面重构方法,实现了料面信息的准确检测。首先根据生产要求建立了雷达检测点提取原则,获得了雷达十字形检测点,并将获取的检测点进行特征料线拟合得到四条不同料线方程。然后利用区域平均计算方法和料线方程式获取插值数据点。最后采用二维插值法进行料面重构。实验部分,通过现场提取的某高炉实测数据利用本文计算方法进行了数值仿真。结果表明,该方法能够实现离散数据点在高炉特殊环境下的可视化料面建模,并且提高了十字形雷达数据点2D料线的重构精度。

    • >TE石油、天然气工业
    • 鄂尔多斯盆地神府地区含煤层气系统特征

      2021, 21(22):9298-9305.

      摘要 (213) HTML (0) PDF 12.30 M (122) 评论 (0) 收藏

      摘要:为指导神府地区上古生界煤系天然气共探合采,综合应用岩心、测井及生态动态等资料,对煤层气及煤系砂岩气成藏地质条件展开系统研究,划分含煤层气系统并分析其成藏模式。研究结果表明:神府地区稳定的构造背景和优越的沉积环境为煤系天然气成藏奠定了良好的源-储-盖条件。受区域性低渗透泥质岩层阻隔,区内上古生界煤系地层可划分为8+9#煤—本1段、太2段砂岩下含煤层气系统和4+5#煤—太1段、山2段砂岩上含煤层气系统2套叠置含煤层气系统,西部深陷带中南部是含煤层气系统内煤层气与煤系砂岩气的合采有利区。

    • 印度河盆地Z探区砂坝储层沉积微相及沉积模式

      2021, 21(22):9306-9314.

      摘要 (166) HTML (0) PDF 22.84 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:In order to solve the oil and gas development problems of the coastal sandbar in Z block of the Indus Basin, such as thin reservoir, rapid lateral change and strong heterogeneity, based on core, logging, seismic and production test data, the microfacies division, favorable sandbody distribution and deposition model are detailed analyzed, which can provide a basis for fine characterization of the internal structure of sand bar reservoir. The results are shown as follows: According to the sedimentary facies markers, the sandbar reservoir microfacies can be divided into center bar, bar edge and inter bar. By means of seismic attributes and reservoir inversion, the internal structure and contact relationship of sandbar reservoir can be predicted effectively. The center bar is in the core part of sandbar, with the shape of point or strip on the plane. The sandstone thickness is thick (>3m), and reservoir physical property is the best, which constitutes the dominant reservoir. The bar edge is located in the flank of the center bar, which is flat sheet or strip on the plane, the lithology is thin sand and mud interbedded, single sand thickness is thin (<2m), and the reservoir physical property is medium. The inter bar is between the main sandbar, mainly fine sediment with poor reservoir physical property. The sandbar microfacies changes rapidly, and different microfacies types overlap each other, especially the inter bar interspersed between the center bar and bar edge, which intensifies the heterogeneity within the sandbar reservoir.

    • 底水油藏高含水期剩余油挖潜可视化驱油实验

      2021, 21(22):9315-9321.

      摘要 (239) HTML (0) PDF 13.12 M (111) 评论 (0) 收藏

      摘要:C油田馆陶组油藏为强底水油藏,储层物性具有高孔、高渗特征,经过长期天然能量开采,整体进入高含水开发阶段,亟待探索新的补充能量方式,提高剩余油动用程度。研究为了实现油藏开发过程模拟的可视化,结合油藏实际情况,设计了满足几何相似条件的物理胶结模型和两组不同介质(活性水,气体和泡沫交替)驱替实验,利用X射线安检机直观了解岩层中流体渗流情况、底水锥进现象以及剩余油分布特征。研究表明:大尺寸平板模型实验能够直观地描述底水油藏水锥形态;2组实验在初始底水驱阶段水驱规律相同,水驱采收率达到42%,波及范围有限,井间和顶部剩余油富集;活性水驱阶段提高采收率0.73%,剩余油动用程度不高,顶部剩余油富集;气体和泡沫交替驱可有效动用井间和顶部剩余油,较水驱提高采收率2.14%。

    • 滨425区块非均质油藏压裂裂缝参数优化

      2021, 21(22):9322-9329.

      摘要 (214) HTML (0) PDF 10.10 M (121) 评论 (0) 收藏

      摘要:胜利油田滨425区块具有储层物性差、非均质性强等特点,水力压裂后存在层间产能差异大、储层动用不充分以及增产有效期短等问题,为此以压后产能为目标,提出滨425区块非均质油藏压裂裂缝参数优化方法。通过纵向精细分层、网格方向调整以及局部网格加密的方式,建立滨425区块沙四段精细化地质模型。建立典型注采井组模型,对油井压裂前后的生产数据进行历史拟合。以压裂后的单井产能为目标,优化裂缝长度和导流能力。结果表明,滨425区块沙四段的四个砂层组物性差异较大,其中一、二砂组的储层物性以及含油性质总体好于三、四砂组;分析不同裂缝参数对压裂后油井产能的影响,优化得到三段压裂层段最优段长分别为90、70、80 m,最优裂缝导流能力为20、25、30 D.cm。该方法能显著提高水力压裂增产效果,为非均质油藏压裂裂缝参数优化提供参考。

    • 临兴致密气压裂液全过程渗吸伤害规律

      2021, 21(22):9330-9336.

      摘要 (226) HTML (0) PDF 4.33 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:致密砂岩气作为重要的非常规天然气资源,需经过压裂改造才能实现有效开发。压裂施工中由于毛管力作用压裂液的渗吸现象会造成储层渗透率降低,从而降低采收率,因此开展压裂过程中压裂液渗吸伤害机理研究对储层保护和提高压后产能具有深刻意义。本文以临兴致密气区块为研究对象,通过室内渗吸实验模拟从压裂到返排整个过程中压裂液与储层之间的渗吸作用机理,探究了渗吸液相、压裂液粘度、岩心渗透率以及渗吸时间四种因素影响下的压裂液渗吸伤害规律,并利用灰色关联法量化分析各因素对渗吸伤害的影响程度。研究结果表明:压裂液粘度和压后闷井时间与储层伤害率呈正相关关系,与返排率呈负相关关系;岩心渗透率与伤害率呈负相关关系,与返排率呈正相关关系;压裂液渗吸对储层的伤害率较地层水大,返排率则低于地层水;各因素对致密砂岩气储层渗吸伤害的影响程度大小排序为:压裂液粘度>压裂液渗吸时间>岩心渗透率。研究结果为压裂施工现场的压裂液体系优选及闷井时间控制提供参考。

    • 辽河油田齐40块蒸汽驱二氧化碳成因分析

      2021, 21(22):9337-9342.

      摘要 (189) HTML (0) PDF 4.65 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:渤海湾盆地辽河油田欢喜岭地区齐40块稠油油藏历经多年的蒸汽驱开发,其伴生气体中CO2含量已上升至60~90%之间。通过对该区块的油藏条件及开发前后的储层流体矿物分析,认为CO2浓度的上升主要由于蒸汽驱开发导致油藏温度升高,储层流体和矿物发生化学反应结果,其中与CO2形成有关的化学反应包括:稠油水裂解、硫酸盐热还原、矿物碳酸盐的分解与转化。室内模拟实验结果结合现场伴生气体的δ13CCO2值(+1.7‰~+6.6‰)证实了CO2 主要来源为碳酸盐岩的分解。

    • 南海东部Z油田提液策略及智能注采优化

      2021, 21(22):9343-9352.

      摘要 (273) HTML (0) PDF 13.11 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对南海东部Z油田转注完善注采井网后,中高含水期油田主力层持续递减、提液井选取困难,提液疏导液流增油难度加大等问题,根据智能注采优化方法,形成最优提液策略。从地层能量、储层潜力、引流优化等角度逐一剖析,运用储层品质指数与无因次采液指数明确“内在高潜力提液井”,利用基于支持向量代理辅助的粒子群算法(SVR-PSO)注采优化算法,以经济净现值(NPV)为优化目标建立优化模型,综合分析提出了中高含水期维持稳产的提液增油井优选策略。现场应用表明:实施提液增油策略后受效明显,主力层递减大幅缓解,改善了油田水驱开发效果。

    • 倾斜管气液两相流型转化边界

      2021, 21(22):9353-9359.

      摘要 (268) HTML (0) PDF 8.16 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了得到更加准确的40D倾斜管气液两相流型转化界限,在内径为40mm长8m的有机玻璃管内进行了角度为30°、45°、70°、90°的气液两相流动实验,实验记录了不同工况条件下的流型,将实验结果与较为全面的Barnea模型流型转换界限进行对比分析。结果表明:Barnea的流型图中泡状流-段塞流及段塞流-搅动流界限与实验结果吻合度低,不能满足精准预测流型的要求。为此本文修正了流型转换准则,提出了较为准确的40mm倾斜管的泡状流-段塞流及段塞流-搅动流的流型转化界限,并绘制了修正后的流型图,为不同倾角下气液两相流型判别提供了更为精确的判断依据。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于网格搜索与支持向量机的轴承故障诊断

      2021, 21(22):9360-9364.

      摘要 (249) HTML (0) PDF 3.18 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对轴承故障诊断问题,提出一种基于相关度分析与网格搜索算法(GS,grid search optimization)优化支持向量机(SVM,support vector machine)的轴承故障诊断方法。采用GS算法对SVM的惩罚参数c和核函数参数g进行寻优,以此建立分类器用于识别轴承故障类型。在模型建立方面巧妙的加入了分层的思想,通过相关度分析之后采用多层GS-SVM使轴承的故障诊断准确率相对于近年来的研究得到了明显的提升。最后,采用凯斯西储大学轴承数据中心的滚动轴承故障数据进行了分类识别实验。实验表明,研究提出的轴承故障诊断方法在直接作用于原信号的基础上不仅能够有效的识别轴承正常状态、内圈故障、外圈故障以及滚珠故障,而且还对每一类故障的严重程度有很好的区分,提高了故障类样本的诊断正确率,具有较强的实用性。

    • >TK能源与动力工程
    • 基于变论域模糊控制的风机叶片颤振抑制

      2021, 21(22):9365-9371.

      摘要 (221) HTML (0) PDF 5.52 M (3464) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对时变、滞后、非线性的风力机叶片系统,基于变论域思想,设计出一种变论域最优模糊比例积分微分(proportion intergration differentiation,PID)控制器,解决叶片经典颤振断裂失效问题。叶片结构模型采用基于弹簧-质量-阻尼器的典型截面模型,结合经典颤振稳态气动力模型,得到叶片气动弹性方程。通过变论域最优模糊PID控制器给出变桨信号,同时二阶变桨激励器执行变桨动作,进行颤振抑制。根据时间乘绝对误差积分准则(ITAE)准则,通过寻优得到PID最优初始值。仿真结果表示,与增量式模糊PID相比,变论域最优模糊PID控制器可动态调整论域范围,收敛时间快、幅值更低且具有良好的通用性。

    • >TL原子能技术
    • 高温气冷堆核电站蒸汽发生器管板定位机器人

      2021, 21(22):9372-9377.

      摘要 (253) HTML (0) PDF 12.15 M (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:管板定位机器人用于高温气冷堆核电站蒸汽发生器的传热管检修工作。作为堵管工具的载体,搭载各种不同的堵管执行单元,将其引导至指定的工作管孔,实施堵管工序。本论文根据施工需求,开展了管板定位机器人研究。受限于被检对象及施工工况条件,管板定位机器人采用了模块化、轻量化设计。为消除管板定位机器人工作过程中管板结构应力变形、机器人自身运动误差和姿态调整引起的变形误差等因素影响,采用机器视觉辅助定位设计方案,消除上述各种非线性误差影响,提高管板定位机器人的位置控制精度。所设计的机器人样机在蒸汽发生器模拟体上进行了实际测试。结果表明,应用机器视觉技术进行目标定位及运动反馈控制是进行非线性误差补偿的有效手段,该方法控制精度高,控制系统相对简单可靠。

    • >TM电工技术
    • 污秽覆冰绝缘子动态闪络特性分析

      2021, 21(22):9378-9383.

      摘要 (178) HTML (0) PDF 4.99 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究在污秽与覆冰共存条件下的绝缘子动态闪络特性,本文基于FXBW4-10/100悬式复合绝缘子,通过覆冰水电导率方法模拟了覆冰绝缘子污秽,记录了局部电弧起弧位置和局部电弧形成至发展为沿面闪络的过程,得到了不同污秽程度下覆冰绝缘子的闪络电压变化规律。并建立了覆冰绝缘子动态闪络模型。结果表明:随着覆冰水电导率的增大,绝缘子闪络电压先下降后趋于稳定;闪络过程中,绝缘子上下钢脚处最先起弧;无冰区的存在严重畸变了绝缘子沿面电位分布,无冰区长度越短,畸变越明显。

    • 防御虚假数据注入攻击的多目标优化模型

      2021, 21(22):9384-9388.

      摘要 (194) HTML (0) PDF 2.05 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着智能电网的快速发展,虚假数据注入 (false data injection, FDI) 攻击已经成为未来电力系统运行面临的主要威胁之一。攻击者通过篡改系统原始数据,导致电力系统失负荷 (loss of load demand, LoLD),甚至引发级联失效。因此,有必要建立一种成本效益机制来减轻FDI攻击造成的LoLD。文中提出了一种多目标风险规避优化模型,在FDI攻击的防御成本、电力系统运行网损和LoLD之间进行权衡。采用多目标进化捕食策略对多目标模型进行求解,获取多目标优化Pareto最优解。仿真结果在IEEE 30 节点电力系统证明了所提模型的有效性,并且揭示FDI攻击下电力系统运行中存在着较高的LoLD风险。

    • 基于嵌入分层决策树的电网完整性保护

      2021, 21(22):9389-9397.

      摘要 (171) HTML (0) PDF 6.41 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升系统抗攻击能力以及泛化能力,提出了一种基于支持向量机嵌入分层决策树的多智能体电网抗攻击系统完整性保护方案。首先利用多智能体来增强系统完整性保护的网络弹性,重点是系统的态势感知和自适应能力。进一步将分布式系统完整性保护设置中的数据驱动异常检测问题转化为多分类问题。然后提出了一种支持向量机嵌入分层决策树的有监督学习算法和一种自适应的负荷卸载策略,以提升检测能力,减少时间成本。实验结果表明,所提出的系统完整性保护方案能够检测出电网的异常运行状态,并能够调整其补救措施,以适应各种网络攻击。

    • 运行3~12年10 kV交联聚乙烯电缆电及理化特性试验

      2021, 21(22):9398-9403.

      摘要 (230) HTML (0) PDF 4.90 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究不同运行年限的XLPE电缆绝缘的电气和理化特性,抽取12只北京地区经过3~12年运行的10kV交联聚乙烯电力电缆,利用静电计、差热扫描量热仪等仪器对其体积电阻率、介电常数、击穿场强、水树枝及相关理化指标等进行测试。试验结果表明:电缆绝缘性能下降初期,所有不同年限的电缆体积电阻率、相对介电常数、击穿场强、红外光谱等均在正常范围内,这些指标同运行年限关系不大,而运行10年以上的电缆tanδ、熔点和结晶温度的数值明显变大。此研究成果为供电企业选择评估电缆绝缘状态的方法提供实验依据和数据支撑。

    • 4.6 GHz高功率微波岩石钻探技术

      2021, 21(22):9404-9410.

      摘要 (211) HTML (0) PDF 10.74 M (3459) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前石油、天然气等资源的开采采用机械钻探工艺,这种钻探方法技术成熟,但在穿透地下坚硬和高温岩层时其钻进速度会受到较大制约。利用高频电磁场加热熔化岩石介质实现地下破岩是全新的钻探技术,其具有快速钻探的潜在优势。本文进行了4.6 GHz高功率微波加热穿透岩石技术研究,分析了微波加热岩石的基本原理和影响介质温升速率的因素,采用多物理场耦合法模拟10 kW功率下的电场分布和介质的温度变化规律,最后在4.6 GHz/250 kW实验平台上开展了相关钻岩实验,实验现象与仿真结果相吻合。

    • 基于云计算和改进极限学习机的电网负荷预测

      2021, 21(22):9411-9417.

      摘要 (220) HTML (0) PDF 5.43 M (3500) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着智能电网和通信技术的迅速发展,电网系统采集的用户数据规模呈指数增长,传统电网负荷预测方法难以满足海量负荷数据情形下的高效分析和计算需求。据此,本文依托电力系统数据采集云平台,提出一种基于云计算和改进极限学习机的电网负荷预测模型,采用Map-Reduce网络架构,部署于Hadoop平台,利用分布式计算方式进行电网负荷的精准建模和预测分析。实验结果表明,相比已有方法,本文方法具有负荷预测精度高、运行速度快的优势,可为后续智能电网系统建设及管理运用提供一种新颖的解决思路。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 改进神经回归算法的数据质量优化与预测

      2021, 21(22):9418-9424.

      摘要 (261) HTML (0) PDF 4.82 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足智慧交通管理系统向智能化方向发展,一般采用毫米波交通雷达对交通流进行实时并准确地检测。由于受到时间、天气和通讯故障等因素的影响,以及雷达最大作用距离的限制,数据常常存在缺失异常等情况,从而对交通流变化规律分析带来很大的影响。在研究城市道路中交通流数据质量优化及交通流变化规律的问题时,本文对原始交通流数据分成三份,首先采用组合检验和阈值检验,非线性回归分析、线性插值、历史均值法、PSO-BP神经网络算法,分别完成异常数据的识别、更正及部分缺失数据的填补,然后建立时间序列的交通流模型、交通流参数关系模型,根据交通流内在的变化规律建立改进后的神经网络回归预测模型,完成所有缺失数据的填补,最终获得完整的高质量数据。本算法的精确度可达到95.54%,能有效进行数据质量优化与预测。

    • 一种双阶段多智能体路径规划算法

      2021, 21(22):9425-9431.

      摘要 (211) HTML (0) PDF 5.10 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:多智能体路径规划旨在解决多个智能体在同一工作空间内生成无碰撞路径的问题,是智能体无人化工作的关键支撑技术。基于回溯思想和自适应局部避障策略,提出了一种双阶段多智能体路径规划算法。在全局路径规划阶段,基于回溯思想改进的RRT*算法(Back Tracking RRT*,BT-RRT*),减少无效父节点,并确保各智能体生成优化的无碰撞路径。在协作避障阶段,智能体依据自身的任务优先级制定局部避障策略,避开动态障碍物和其他智能体。实验结果表明,该算法可成功寻找较优路径,还可降低避障时间。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于混合遗传算法的应急物资配送路径优化

      2021, 21(22):9432-9439.

      摘要 (282) HTML (0) PDF 2.91 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决突发事件下应急物资的配送路径优化问题,以配送车辆的固定成本、运输成本、违反最大载重量以及右时间窗的惩罚成本之和最小为目标,构建了带时间窗约束的应急物资配送路径优化模型;通过将遗传算法与节约算法、大规模邻域搜索算法相结合设计出了一种混合遗传算法对模型进行求解;最后用算例仿真验证了模型和算法的可行性。实验结果表明:设计的混合遗传算法在求解过程和求解结果上都比标准遗传算法更优,可见能够为解决应急物资的配送路径优化问题提供科学的决策依据。

    • 基于振动信号降噪的钢板件损伤定位

      2021, 21(22):9440-9446.

      摘要 (240) HTML (0) PDF 2.85 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现汽车船舶等行业中钢板件的结构健康监测,针对冲击、碰撞损伤发生时的振动信号,提出了一种结合小波包阈值降噪(WPT)和集合经验模态分解(EEMD)降噪的方法来提高损伤源的定位精度。首先,设计了动态环境下钢板件的冲击损伤试验系统并进行实验方案设计,采集了损伤时刻数据;其次,通过对损伤信号进行WPT-EEMD降噪有效提高信噪比,并利用阈值检测获得信号到达各传感器的时间;最后,基于延时叠加算法,完成了钢板件中损伤区域的定位成像。实验结果表明,该方法可在动态环境下有效定位出钢板件上冲击损伤发生的位置,为解决动态无损监测问题提供了思路。

    • 改进的Alexnet模型在水稻害虫图像识别中的应用

      2021, 21(22):9447-9454.

      摘要 (291) HTML (0) PDF 5.79 M (3429) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究出一种快速,高效的水稻害虫识别方法,本文以稻纵卷叶螟,三化螟,稻蝗,稻飞虱四种常见的水稻害虫为研究对象,对传统的卷积神经网络Alexnet进行优化改进。首先从自然环境以及搜索引擎上获取4种不同的水稻害虫图像,并对图像进行数量扩增和细节增强预处理。然后对传统的卷积神经网络Alexnet进行优化改进,在Alexnet基础上,去除原有LRN层,在每一个卷积层后加入BN层,并采用全局平均池化和激活函数PReLU对模型结构进行优化。实验结果表明:1)改进后的模型在害虫数据集上的识别率不低于98%,相比于原网络提升了1.96%,高于LeNet5、VGG13、VGG16等传统网络。2)改进后的模型的损失值稳定在0.03附近,相比于原网络降低了0.1,均低于LeNet5、VGG13、VGG16等传统网络。从实验结果来看,改进后的方法在水稻害虫分类上有较高的识别率和较好的鲁棒性,可以为农作物害虫的智能识别提供了新的思路和方法。

    • 基于改进随机抽样一致的点云分割算法

      2021, 21(22):9455-9460.

      摘要 (236) HTML (0) PDF 6.37 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着三维点云数据在三维建模、测绘、智能城市以及机器视觉等领域的应用,点云数据处理也成为一个研究热点。点云分割就是将三维空间中点云通过一系列算法,将散乱的点云数据划分成更为连贯的子集的过程,可以为后续的数据分析提供数据基础。针对随机抽样一致(random sample consensus, RANSAC)算法对杂乱、无规则点云数据分割效果不佳的问题,提出一种改进的RANSAC点云分割算法。该算法通过构建KD树,利用半径空间密度重新定义初始点的选取方式,通过多次迭代来剔除无特征点,在实现点云分割的同时可以有效去除噪声点;同时,该算法重新设定判断准则,优化面片合并,可以实现点云的精确分割。实验通过对散乱点云数据进行分割,结果表明该改进的RANSAC算法的点云特征提取数据量较大,面片分割的准确性较高,是一种有效的点云分割算法。

    • 基于深度学习的反无人机预警神经网络

      2021, 21(22):9461-9469.

      摘要 (265) HTML (0) PDF 8.75 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统雷达探测设备面对“低小慢”无人机时产生的难检测与易突防问题,提出了一种深度卷积神经网络与长短期记忆神经网络的无人机识别及轨迹预测算法。通过深度卷积神经网络对空中无人机进行实时识别,提取目标的类别与像空间位置信息;根据无人机像空间位置在时域下的变化趋势,绘制无人机飞行映射轨迹;利用长短期记忆网络对飞行映射轨迹进行预测,获取无人机在未来时域内的预测航迹方向,实现对无人机的预警跟踪、实时检测与轨迹推断。实验结果表明,所提出的算法中目标识别平均准确率可达到82%,轨迹预测平均准确率可达到80%计算速度可达到24帧/秒,能够在地基计算平台下对空中无人机进行实时精确预警,可以有效地防止识别领空内的非合作无人机渗透与突防。

    • >TQ化学工业
    • 基于协同组合的新型微混合器的数值模拟

      2021, 21(22):9470-9478.

      摘要 (293) HTML (0) PDF 7.37 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:微通道反应器用于制备生物柴油具有高收率优势,但物料的预混合程度则是影响反应速率的关键因素。本文基于协同组合强化概念,设计了一种新型组合式微混合器,其包括含有7个入口的入口段和含有三角形挡板与圆形阻块构件组合的混合段,并对其混合性能行了数值模拟研究。考察了入口角度、圆形阻块构件直径、三角形挡板构件高度、构件间距及油醇摩尔比对油醇混合强度与压降的影响,优化得到的入口角度为30°、阻块构件直径与挡板构件高度为120μm、构件间距为330μm。结果表明多入口与组合内构件具有协同强化混合作用,能够有效提高混合强度;雷诺数Re为1时在长度6mm的混合段内的混合强度可以达到0.9以上,改善了操作弹性。

    • >TU建筑科学
    • 钢筋混凝土框架梁柱子结构抗连续倒塌动力分析

      2021, 21(22):9479-9486.

      摘要 (238) HTML (0) PDF 12.84 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究RC框架梁柱子结构的动力抗连续倒塌性能?通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立的精细化模型对Deng完成的中柱移除的RC框架梁柱子结构静力试验进行了数值模拟?从数值模拟获取的荷载-位移曲线及破坏模态与静力试验结果对比基本吻合,能够较好的预测RC框架梁柱子结构在中柱失效后破坏的全过程?通过采用瞬间去柱的加载方式,在验证完成的RC框架梁柱子结构精细化模型基础上进行动力响应分析,并基于能量法进一步研究了结构的动力性能?研究表明:在荷载达到第一峰值荷载之前,在相同位移下采用有限元分析得出的动力抗力要高于能量法分析所得结果,但更接近实际情况?

    • 砂泥岩混合填料湿化变形与沉降计算方法

      2021, 21(22):9487-9495.

      摘要 (197) HTML (0) PDF 6.26 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:在西南地区建设的各类工程中,填方区域经常将砂泥岩混合料作为工程填料。填方土料在雨季时会经受饱水作用,导致土料性质劣化,严重可导致回填区域发生变形,在其上的结构物也可能会变形甚至失稳。基于成都天府国际机场现场砂泥岩混合料,通过使用GDS三轴仪研究砂泥岩填料湿化变形特性,进一步得出考虑湿化变形时的地基沉降量。试验结果表明,湿样的应力应变曲线呈S型,干样的应力应变曲线呈软化型;砂泥岩填料在注水初期的变形增长相对较快,用不到20%的变形时间发生整体80%的变形量;通过指数拟合得到湿化变形量计算公式,并提出一种考虑湿化变形的分层总和计算法,通过数值模拟验证其公式的可靠性。可见试验结果和理论公式对于实际工程应用以及科学研究具有重大价值意义。

    • 含水合物细粒土的强度和变形特性

      2021, 21(22):9496-9502.

      摘要 (211) HTML (0) PDF 3.21 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:天然气水合物是一种巨大能源,深刻刻画水合物储层的力学性质是安全开采气体的重要前提。目前对含水合物沉积物力学特性的研究主要针对粗粒土,而对于细颗粒沉积物研究较少。然而,我国南海神狐海域水合物储层区的沉积物是泥质粉细砂型。基于此,参照神狐海域水合物赋存区沉积物的物理性质配制了试验土样,形成了含四氢呋喃(THF)水合物细粒土,对其进行了三轴剪切试验。结果显示:在低围压和高水合物饱和度下,含水合物细粒土试样的应力应变曲线呈现应变软化,而在高围压和低水合物饱和度下表现为应变硬化;含水合物细粒土随剪切作用表现出剪缩效应;强度和刚度随着水合物含量和围压增加而提高;水合物含量的增加明显提高了黏聚力,但是对内摩擦角的影响很小。基于摩尔库伦强度准则,建立了破坏强度与围压和水合物饱和度间的关系,该关系式可以较好地预测强度的变化。

    • 考虑转动阻抗对砂力学特性影响的离散元分析

      2021, 21(22):9503-9509.

      摘要 (191) HTML (0) PDF 8.60 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:A series of sand true triaxial shear simulation tests were performed using the discrete element method, so as to investigate the effect of inter-particle rotational impedance on the mechanical properties is discussed from macro-and microscopic perspectives. Analyze the mechanical properties of sand under different rolling resistance coefficients, and explain the influence mechanism of rotation resistance from a micro-level perspective. The results show that as the rolling resistance coefficient increases, the peak deviator stress and its corresponding peak internal friction angle increase correspondingly, and the softening phenomenon gradually intensifies. At the micro-level, the influence mechanism of rotational impedance is analyzed from the perspective of effective coordination number, probability density, the normal contact force between particles, and anisotropy. The study further found that the rotational resistance inhibited the relative rotation between sand particles, resulting in a decrease in the average coordination number between sand particles; the probability density of strong contact force between sand particles and the size of the contact force both increased with the increase of the rolling resistance coefficient; intuitively qualitatively analyze the influence of different rotational impedances on the normal contact force and stress-induced anisotropy through the three-dimensional histogram, and combine the second invariant to characterize the anisotropy of the fabric tensor and the normal contact force tensor, it is found that the anisotropy coefficient increases with the increase of the rolling resistance coefficient.

    • 非饱和绢云母片岩残积土动力特性试验分析

      2021, 21(22):9510-9516.

      摘要 (181) HTML (0) PDF 7.17 M (45) 评论 (0) 收藏

      摘要:以广泛分布于大临铁路沿线的绢云母片岩残积土为研究对象,开展非饱和状态下绢云母片岩残积土的共振柱试验,研究小应变范围内(10-6<γd<10-4)不同含水率、干密度及固结围压对动剪切模量Gd与阻尼比D的影响。验结果表明,含水率对动剪切模量与阻尼比的影响较大,干密度、固结围压次之。Gd及D随含水率的增加而非线性增大,存在某一临界含水率使Gd达到最大值,此后Gd随含水率的增加而逐渐衰减;在高围压、高含水率状态下D~γd关系曲线有重合趋势。同一动剪应变幅值下,干密度增大Gd随之增大、D随之减小。不同固结围压下Gd随动剪应变γd的不断增大呈衰减趋势,固结围压对D的影响不明显,但γd相同时D随固结围压的增大有减小的趋势。

    • 剪切速率对黄土力学性质及邓肯张参数的影响

      2021, 21(22):9517-9525.

      摘要 (207) HTML (0) PDF 15.69 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究加载速率对原状黄土强度和变形特性及其邓肯-张模型参数的影响,采用SLB-1型三轴剪切渗透试验仪,开展原状黄土在不同围压和剪切速率下的不固结不排水三轴剪切试验,并通过微观试验验证其宏观力学性质。结果表明:在试验参数设定范围内,剪切速率对原状黄土的力学性能有显著影响,不同剪切速率下原状黄土的偏应力-应变关系基本符合双曲线关系;初始变形模量随围压的增大而增大,随剪切速率的增大呈现先增大后减小的规律,原状黄土的黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比Rf和破坏强度与剪切速率之间存在明显的临界剪切速率转折点1.7 mm?min-1,此时各参数均达到最大值,无因次指数n无明显规律可循;当剪切速率小于此临界值时,黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比Rf和破坏强度随着剪切速率的增大而增大,当超过剪切速率临界值时又有一定程度的降低,总体上呈现先增大后减小的规律,而内摩擦角随着剪切速率的增大而逐渐增大且增大幅度甚微;试样的偏应力-应变曲线无明显的峰值点,呈应变硬化型;通过拟合曲线,得到了原状黄土试样的抗剪强度指标和破坏强度与不同剪切速率之间的拟合公式,以期更好地研究剪切速率的变化对西宁原状黄土力学性能的影响。

    • 热-力耦合作用下花岗岩蠕变损伤模型

      2021, 21(22):9526-9532.

      摘要 (208) HTML (0) PDF 2.44 M (41) 评论 (0) 收藏

      摘要:热-力耦合作用下的岩石蠕变行为对深部地下工程、高放射性废料处置工程影响显著。基于20℃~300℃下的花岗岩蠕变试验,分析温度对瞬时应变和蠕变应变速率的影响,由此认为温度对花岗岩瞬时弹性模量造成瞬时损伤并促进后续蠕变损伤过程,从而定义瞬时、蠕变热损伤变量。构建广义Kelvin热损伤模型和黏塑性热损伤元件,采用Heard指数型模型描述花岗岩稳态蠕变行为,串联后得到一个新的热-力耦合作用下的花岗岩蠕变损伤模型。给出模型参数求解方法,分析瞬时、蠕变热损伤变量变化规律,通过辨识三种花岗岩的蠕变试验数据,验证所建模型的合理性和适用性。研究成果为热-力耦合作用下花岗岩蠕变行为模拟及深部地下工程、高放射性废料处置工程长期稳定性研究提供一定参考。

    • 车站深基坑变形规律与稳定性分析

      2021, 21(22):9533-9540.

      摘要 (203) HTML (0) PDF 14.09 M (193) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对车站深基坑施工中的变形与稳定性问题,以地表沉降变形≤22 mm 、土体侧向位移≤20 mm及等效安全系数SSR等为评价指标,研究不同深基坑开挖进程中地表沉降变形、底部土体隆起变形、深基坑内支撑稳定性和连续墙及墙后土体变形的演化规律,结果表明:地表土体受基坑开挖引起的变形规律呈“抛物线型”,最大沉降量0.5 mm;基坑底部最大隆起量23 cm,主要发生在粉质黏土层,在风化花岗岩层终止;支护结构以受压为主,局部受拉,整体稳定性良好;连续墙长轴方向中间墙体受后方土体挤压向基坑内产生1.25 cm变形,连续墙后2 m处土体最大变形量为1 mm,整体稳定;通过实测地表沉降量并与模拟结果进行对比,表明数值模拟结果可较好的获取基坑开挖过程中的变形规律,研究结果可为施工顺利进行提供有益指导。

    • 不同替代率石墨尾矿砂混凝土断裂试验

      2021, 21(22):9541-9548.

      摘要 (202) HTML (0) PDF 5.92 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:石墨尾矿砂是石墨生产过程中的副产品,堆积过多不仅占用土地资源而且污染环境。为了解决传统混凝土中细骨料砂的替代问题,本文探究不同替代率的石墨尾矿砂混凝土在不同加载速率作用下的断裂性能变化规律。通过不同替代率、不同加载速率下的三点弯曲断裂试验,研究其对尾矿砂混凝土断裂性能的影响,分析其破坏形态、断裂韧度和断裂能。研究结果表明:随着加载速率的提高,石墨尾矿砂混凝土的断裂韧度和断裂能呈上升趋势,加载速率越大、断裂韧度和断裂能越大;石墨尾矿砂的掺入有利于提高混凝土的断裂性能和延性,在石墨尾矿砂替代率为0%~30%的范围内,替代率越高,裂纹延伸速度越缓慢,产生的裂纹宽度越小且断裂韧度及断裂能提升效果越为显著。

    • 钻孔灌注桩桩头静态破碎原理与裂纹发展机理

      2021, 21(22):9549-9553.

      摘要 (221) HTML (0) PDF 5.13 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:静态破碎技术近年来在混凝土构筑物的拆除中得到了广泛应用,将该技术应用于钻孔灌注桩桩头的破除是一种新的破除方案,可以避免粉尘和噪音污染。为了分析桩头静态破碎过程中的应力分布和裂纹发展规律,利用RFPA2D软件建立了桩头裂纹发展数值计算模型,得到了一些重要结论。研究结果表明:静态破碎是一个持续发展过程,当膨胀压达到混凝土抗拉强度,裂纹开始产生,随着膨胀压的增大,在尖端应力的作用下,裂纹得以继续发展;当膨胀孔直径为40mm时,在灌注破碎剂大约7h后膨胀压达到20MPa,混凝土开始产生裂纹;膨胀孔裂纹大致呈两条或三条形式发展,一条伸向最小抵抗线方向,其余指向相邻膨胀孔;直径为600mm和800mm的桩头在应力场分布和裂纹发展模式上差异不大。

    • 被动区溶洞对地铁车站深基坑稳定性的影响

      2021, 21(22):9554-9562.

      摘要 (188) HTML (0) PDF 5.40 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究被动区溶洞对地铁车站深基坑稳定性影响规律,依托大连某地铁车站深基坑工程,基于弹性地基梁理论和尖点突变理论建立了被动区溶洞侧板最小安全厚度表达式,并进行了工程计算。采用FLAC3D软件建立数值模型,分别模拟了被动区溶洞不同侧板厚度、长度、埋深对基坑稳定性的影响。以桩体最大水平位移的模拟结果为具体数据,应用灰色关联分析法对影响基坑稳定的各因素进行了敏感性分析。结果表明:以溶洞侧板厚度为指标,根据数值模拟结果验证了被动区溶洞侧板最小安全厚度表达式的合理性,并可将溶洞侧板厚度对基坑稳定性的影响分为平缓区、明显区和剧烈区,剧烈区内的溶洞须对其进行加固处理;随着溶洞长度的增大,桩体最大水平位移和地表最大沉降位移的增值将加速增大;溶洞埋深与桩体嵌固深度相同时,桩体最大水平位移和地表最大沉降位移变化剧烈,应采取相应的处理措施;在影响基坑稳定性的各因素中,敏感性大小排序为:溶洞长度>溶洞侧板厚度>溶洞埋深。可见,在施工前通过理论分析、数值计算、统计分析等方法研究被动区溶洞对基坑稳定性的影响是必要的。

    • 大直径矩形顶管开挖面极限支护力计算方法

      2021, 21(22):9563-9569.

      摘要 (243) HTML (0) PDF 5.30 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步研究大直径矩形顶管开挖面稳定性,通过建立实际工程地质数值模型,对大直径矩形顶管发生主动极限破坏时开挖面前方土体的破坏区域进行简化;基于破坏模式,改进现有的楔形体计算模型,推导矩形截面主动极限支护压力的计算方法;将该方法得到的极限支护力值与实际工程计算结果进行对比验证合理性,继而进行影响因素敏感性分析。结果表明:提出的梯形楔形体计算模型与数值模拟结果相近,且优于等效截面计算结果,可见本项研究能够为大直径矩形顶管在土层中顶进时的确定合理的支护压力提供依据。

    • 抗浮锚杆荷载-位移特性及极限承载力预测

      2021, 21(22):9570-9576.

      摘要 (251) HTML (0) PDF 8.58 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:GFRP(玻璃纤维增强聚合物)抗浮锚杆因其布置灵活、分散应力、耐腐蚀性强、绿色环保等优点,成为钢筋抗浮锚杆的良好替代品。为进一步研究GFRP抗浮锚杆的承载性能,本文基于青岛某基坑抗浮工程中的6根GFRP筋和钢筋锚杆开展现场拉拔破坏性试验。试验结果表明:钢筋锚杆与GFRP锚杆平均破坏荷载分别为324 kN、394 kN,锚固强度利用率均达到92%。在相同直径、相同锚固长度条件下,GFRP锚杆能够承受更大的拉拔力,且发挥了更大的黏结强度。在荷载-相对滑移曲线分析中,GFRP抗浮锚杆整体呈缓“S”型,钢筋锚杆整体呈“L”型,表明GFRP锚杆抗浮性能优于钢筋锚杆。根据二次多项式回归分析,当锚杆杆体位移量小于20 mm时,预测精度较高,最高可达96.15%。研究结果对实际抗浮工程应用具有一定的借鉴和参考价值。

    • >U交通运输
    • 公路岩质边坡稳定性的数值模拟分析

      2021, 21(22):9577-9582.

      摘要 (246) HTML (0) PDF 5.97 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:边坡因失稳而发生滑坡灾害会造成严重的人员伤亡和经济损失,为探究岩质边坡失稳破坏机理,进而对边坡进行针对性治理。本文以贵州省境内某高速公路边坡为研究对象,通过单轴压缩试验分析了该边坡的岩层岩性,并利用真实破坏过程分析方法(realistic failure process analysis)对该岩质边坡进行了数值模拟。研究表明:破碎带对边坡稳定性影响显著,支护前后边坡滑移面均出现在破碎带与基岩的接触面。锚索支护极大地提高了边坡的安全系数,无支护时边坡安全系数为1.1,边坡较不稳定;支护后边坡安全系数为1.64, 边坡稳定。边坡失稳破坏过程伴随着声发射能量的变化,支护前后均表现出缓增-激增-平缓的演化规律,因此,边坡发生灾害过程可以通过能量监测实现预警预报。研究结果对贵州省高速公路边坡失稳机制的研究和滑坡灾害防治具有重要的指导意义。

    • 不同供给源下的粗粒土水盐迁移特性分析

      2021, 21(22):9583-9590.

      摘要 (189) HTML (0) PDF 8.26 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同供给源下的粗粒土水盐迁移时空分布特性,根据新疆盐渍土地区的实际工况,选择氯盐为研究对象,掺配3种不同细粒掺量的粗粒土,开展不同压实度与不同供给源组合的粗粒土水盐迁移试验,分析在不同供给源下,细粒掺量与压实度对粗粒土水盐迁移时空分布的影响。结果表明:随着细粒掺量由10%、20%、30%依次递增,水盐迁移趋势逐渐显著;压实度对水盐迁移的影响会因供给源的不同而不同;盐溶液供给源下的水盐迁移速率较小,但迁移高度较高;盐渍土供给源下的水盐前期迁移速率较大,但后期迁移速率有所减小。盐溶液供给源宜选用细粒掺量少的粗粒土进行换填,并尽可能提高压实度;盐渍土供给源的盐渍土部分宜适当降低压实度,换填非盐渍土宜选用细粒掺量为20%左右的粗粒土并提高压实度,由此控制水盐迁移水平。研究成果可为粗粒盐渍土路基结构设计提供一定的理论依据和技术支持。

    • 排水沥青路面表面强化技术对比

      2021, 21(22):9591-9597.

      摘要 (236) HTML (0) PDF 3.92 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究水性环氧乳化沥青和环氧树脂砂浆作为表面强化材料用于排水沥青路面表面强化技术,通过室内渗水试验、单面肯塔堡飞散试验、湿轮磨耗试验以及摆式摩擦系数测定试验研究表面强化对排水沥青路面渗水性能、抗飞散性能以及抗滑性能的影响,并依托西阜高速公路排水沥青试验段进行了排水沥青路面表面强化实体工程应用及效果评价。研究结果表明:排水沥青混合料表面强化后,渗水性能随之降低;其抗滑性能也略有降低;抗飞散性能提高较大。实体工程采用0.2 Kg/m2(0.02 g/cm2)的水性环氧乳化沥青和2 Kg/m2(0.2 g/cm2)的环氧树脂砂浆用量对排水沥青路面进行表面强化,表面强化后的排水沥青路面渗水系数有一定程度的损失,但在后期过程中,其渗水系数的衰减速率明显缓于普通排水沥青路面,表明其有一定的防空隙堵塞功能;其摩擦系数有所降低,但仍然表现出了良好的使用性能;表面强化后初期、3个月以及6个月后的排水沥青路面芯样的飞散损失均小于普通排水沥青路面,表明其提高了排水沥青路面抵抗飞散病害的能力。

    • 顶管施工对高架桥桩基础影响的数值分析

      2021, 21(22):9598-9604.

      摘要 (229) HTML (0) PDF 9.51 M (2809) 评论 (0) 收藏

      摘要:顶管施工广泛应用于市政工程的隧道开挖作业,但该方法对周围构筑物的影响仍需要进一步的研究。本文针对天津市某地下电缆隧道穿越高架桥桩基的实际工程案例,利用数值模拟方法建立了关于穿越高架桥桩基的沉井和顶管施工的有限元计算模型,研究了沉井和顶管施工过程中附近土体的扰动情况以及高架桥桩基的变形、受力等情况。结果表明,沉井和顶管施工都会对周围桩基础的应力和变形产生一定影响。在外径12.8米的沉井施工时,施工引起的土体卸载会使得沉井周围土体产生较大的隆起,最大回弹量为164 mm左右,三个方向(水平X方向、Y方向和竖向Z方向)的最大变形均出现在沉井上部土体周围,该沉井施工过程对距其30米处的高架桥桩基也产生了一定影响,桩体在X方向(指向沉井方向)上受到的影响较大,桩体顶部产生背离沉井的水平位移,下部则逐渐过渡到趋近沉井的水平位移,最大X方向水平位移量约为1.6 mm,对Y方向(垂直于顶管方向)的水平位移影响较小。在外径3.6米的顶管施工过程中,土体在卸载后会出现变形,最大位移为170 mm,变形出现在位于顶管底部的扰动土体。在X方向上,四个桩基均表现为桩顶部远离沉井、桩底靠近沉井的趋势。在Y方向上,桩身的最大水平位移出现在隧道开挖深度处,位移方向为远离顶管,影响范围为顶管隧道施工处上下15 m。

    • 流固耦合作用下盾构下穿高架桥稳定性分析

      2021, 21(22):9605-9614.

      摘要 (212) HTML (0) PDF 10.62 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文依托太原铁路枢纽新建西南环线盾构隧道,结合盾构施工中的监测资料,利用有限元分析软件进行数值模拟分析,在考虑流固耦合作用下,并结合实际监测资料,研究了盾构下穿高架桥时地表和地下结构的稳定性,得出了地表、桥承台和桥桩的变形规律及隧道周围孔隙水压力分布规律。研究结果表明:在富水地层中盾构下穿高架桥工程中,考虑流固耦合作用是必要且合理的;盾构隧道施工前采用隔离桩结合深层地层注浆的加固措施能有效地控制地表、桥承台和桥桩变形;盾构掘进过程中主要影响桥桩水平横向位移,对水平纵向和竖直方向位移影响较小;桥桩顶部受到的附加弯矩较大;深层地层注浆加固措施能减弱隧道周围流固耦合作用,降低隧道内涌水风险。

    • 基于非合作博弈的航班时刻优化研究

      2021, 21(22):9615-9619.

      摘要 (251) HTML (0) PDF 3.31 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:在进行航班时刻优化时,为解决不同目标之间相互影响,相互制约,存在冲突的问题,提出基于零和博弈的航班时刻优化模型。首先,从零和博弈的角度,给出一种线性加权法,得出纳什均衡状态下各个目标的最佳权重系数;然后将该系数应用到航班时刻优化的多目标问题中,构建航班时刻优化模型;最后通过萤火虫算法(firefly algorithm,FA)进行求解。本文把航班延误总时间和航班调整总量作为目标,以杭州萧山国际机场为例进行验证,最终结果表明,该模型在减少航班总延误的同时,又有效减少了航班总调整量,提升了整体优化的效益。

    • >V航空、航天
    • 正交验证和流场仿真的变截面直流孔旋流器

      2021, 21(22):9620-9627.

      摘要 (240) HTML (0) PDF 5.70 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:普通旋流器在形成稳定燃烧的回流区时会形成旋流状态,气流过大,火核易被吹灭,并且限制了燃烧室的效率。为改善这种旋流场环境,强化燃烧室的燃烧稳定性,基于对旋进涡核的两种绕轴运动和微弱旋流影响的改善,提出了一种双向变截面直流孔型旋流器,变截面直流孔减速板则会明显消除微弱旋流的扰动。基于旋流器出口对气流的影响,提出唇形出口使高速气流中心真空,从而形成中心低压区,在具有更高减速效率的同时不会形成螺旋延伸气流。通过气流的流通-阻滞模型设计新型的旋流器,以影响该流阻模型的三个主要因素为基础,建立三因素七水平的正交实验,通过极差分析和方差分析,减速孔数目、减速孔半径、减速板面积均对流阻比有显著影响,并且得到了一组最优组合参数 。拟合并推导出的流阻比公式为优化目标函数,通过遗传算法优化得到相应减速板的面积S时,其减速孔的数目 减速孔的半径 m时具有最好的减速效果,并经这种减速效果累加即得到总的流阻比为 。通过计算流体仿真fluent,以入口处的流速、压强为条件进行仿真,得到的流速、压强可使燃烧室稳定燃烧,改善了气流打旋,唇形出口也形成了低压回流区,满足设计要求。

    • 基于管制移交的多机场终端区离港航班时刻优化

      2021, 21(22):9628-9633.

      摘要 (203) HTML (0) PDF 2.13 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多机场终端区飞行流量大,空域资源紧张的现状,结合基于航迹运行理论,提出基于管制移交间隔优化离港航班时刻的模型。模型以时刻调整成本最小化为目标,使离港航班在出港点处能够建立符合移交条件的纵向间隔,使用遗传算法求解,利用北京终端区下辖三座机场的历史运行数据验证模型的适用性。结果表明,优化后的时刻可使98.15%的离港航班在出港点处建立符合移交条件的间隔,有效降低了因不满足移交间隔造成的飞行冲突,提高了航班流的有序性。

    • >X环境科学、安全科学
    • 油田居住区土壤中多环芳烃污染特征与风险评价:以胜利油田为例

      2021, 21(22):9634-9643.

      摘要 (287) HTML (0) PDF 2.55 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:油田城市作为一类与采油厂共同发展起来的特殊城市,长期的原油开采和城市活动导致了其居住区土壤多环芳烃污染特征的特殊性和复杂性。本文以胜利油田内的居民区土壤为研究对象,调查了城镇、郊区和农村3种不同土地利用类型的45个土壤样品,从污染水平、空间分布和潜在来源等方面阐明了研究区土壤中16种多环芳烃的污染特征,并且根据毒性当量计算了16种多环芳烃的终生癌症风险增量。结果表明:16种多环芳烃总量的浓度范围为16.24~685.2 ng/g,平均为(126.0±158.3)ng/g。在三种土壤类型中,城镇和郊区土壤普遍受到多环芳烃的污染,且主要成分为菲、?、芘和荧蒽。在土壤剖面中,表层多环芳烃的浓度水平通常高于底层,该趋势在郊区和城市地区的剖面中尤为明显。通过分析土壤中多环芳烃的特征比值结果以及多环芳烃与与总石油烃含量的相关性,揭示了油田居民区土壤中多环芳烃主要来源于石油污染。致癌风险评估结果指出了油田区农村、城郊的表层土壤以及城区的所有土层土壤中的多环芳烃均存在致癌风险,需要研究人员和政府人员对这类地区中的多环芳烃污染开展进一步的监测、分析和管理工作。

    • 综合体高压细水雾特性参数控火灾动态模拟

      2021, 21(22):9644-9650.

      摘要 (226) HTML (0) PDF 8.60 M (78) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用建筑信息模型(BIM)技术建立商业综合体3D模型并采用分层转化方式转化为火灾动态模拟(FDS)计算模型,分析大空间综合体超快速火中高压细水雾与火焰相互作用过程,研讨单一喷头Ⅱ级高压细水雾在不同喷射速度、雾化角以及水雾压力因素下与火焰相互作用过程,分析细水雾控火效能。研究结果表明:雾化角增大一定程度,细水雾控火效能提高;大空间综合体在不同雾化角高压细水雾施加初期造成湍流扰动比受限空间更加剧烈且温度有回升现象,最佳雾化角大于受限空间;喷射速度增大一定量值,降温速率与幅值均增大,充分发展阶段温度震荡幅度及时间区域小;随着压力上升至临界压力,温度回升之后波动小,对火源控制效果越好,当超越临界值,火焰横向扩展并加快高温烟气中一氧化碳(CO)流动

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