• 2022年第29期文章目次
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    • >TU建筑科学
    • 基坑抗隆起稳定性研究新进展

      2022, 22(29):12695-12705.

      摘要 (428) HTML (0) PDF 4.30 M (643) 评论 (0) 收藏

      摘要:坑底隆起易造成基坑坍塌及邻近建(构)筑物不均匀沉降,是影响基坑安全的关键因素之一。针对近10年国内外基坑抗隆起稳定性研究进展,阐释了基坑宽度、土体各向异性及支挡结构嵌固深度等因素对坑底抗隆起稳定性影响规律,列举了近年来基于地基承载力模式及圆弧滑动模式的基坑抗隆起安全系数改进公式,对比了不同改进公式对应的破坏机制及适用范围。进一步介绍了可靠度分析方法在坑底隆起失效概率计算中的运用及失效概率影响因素。最后总结了圆形基坑及坑中坑式基坑坑底隆起破坏机制及抗隆起安全系数计算方法。得到以下结论:(1)基坑越窄、土体各向异性比越低及支挡结构嵌固段越深对基坑坑底抗隆起稳定性越有利,但当支挡结构位于均质土层且端部未嵌入较硬土层时无法体现此规律;(2)基坑坑底隆起的失效概率与岩土体材料及土体参数的空间变异性有关,与安全系数无直接联系;(3)由于尚未建立统一的计算模型,且如何考虑三维效应及拱效应也未明确,圆形基坑抗隆起稳定性分析至今未有统一定论;坑中坑式基坑内外坑间距决定抗隆起破坏机制,抗隆起安全系数应根据内部型及外部型两种不同破坏机制分别计算。

    • 基于绿化指标的城市绿地降温效应研究进展

      2022, 22(29):12706-12715.

      摘要 (229) HTML (0) PDF 4.69 M (439) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市化使城市下垫面属性改变,人工表面取代自然地表,导致室外热环境恶化,其形成的城市热岛效应引发的异常气候问题严重危害人类的生命健康。研究已证实植被可以通过遮荫和蒸腾等作用产生降温的生态效益,但其产生的生态效益与植被的规模或种类或分布方式等之间的联系仍没有明确量化掌握。目前,通过不同指标对绿地特征进行概括,从而精准量化绿地对室外热环境的调节作用已成为研究重点。对绿地面积、绿化覆盖率、绿地率、乔木覆盖率、三维绿量以及天空可视度六种指标调控室外热环境的研究进行综述:首先分析各绿化指标之间的区别,并分别论述各绿化指标与热环境相关研究,总结各指标在量化降温效应的特点及局限性。之后提出绿化指标互补量化研究方法,从三维空间视角为完善绿量指标研究提出三维绿量体以及三维绿量体与热环境关系研究的相关方式,从而精确地对三维绿量在空间中地具体分布进行表达,更加真实地反映绿地的植被特征。根据以往针对三维绿量的研究提出三维绿量阈值,结合三维绿量的空间分布及树种差异性,挖掘影响绿地降温效应的潜在影响因素,以便更好地量化绿地降温效果,充分发挥城市绿地的生态效益。最后论述绿视率这一新的量化指标在量化绿地降温效应的潜力,以期推动绿视率与热环境相关研究。

    • >O3力学
    • 横观各向同性层合板理论编程实现与验证

      2022, 22(29):12716-12732.

      摘要 (231) HTML (0) PDF 13.64 M (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:板式构件因自身特殊的几何形状,进行结构分析时,通常采用比实体单元效率更高的板(壳)单元。文章基于MATLAB编程,对刨花板材料构成的板式结构进行了有限元数值分析与静力荷载试验。首先,将横观各向同性材料本构方程应用于板式构件,得到了以刨花板为代表的三层结构复合材料层合板的力学性能本构关系。随之,介绍了基于Kirchhoff薄板及Mindlin-Reissner中厚板理论的DKT、DKQ、DST、DSQ板有限单元的构造方法,并验证了各个板单元有限元数值解与理论精确解的收敛性能;通过将板构件在空间内组装,说明了材料参数及节点自由度在单元局部坐标系与空间整体坐标系间的转换方法。最后,通过对比板结构静力试验测量值与有限元模型数值解,分析了不同板单元对有限元计算结果的影响。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于主成分分析法优化广义回归神经网络的地震震级预测

      2022, 22(29):12733-12738.

      摘要 (270) HTML (0) PDF 2.23 M (334) 评论 (0) 收藏

      摘要:为科学有效预测地震震级,提出了基于广义回归神经网络(General Regression Neural Network,GRNN)的地震震级预测模型。选取地震累计频度、累计释放能量、b值、异常地震群数、地震条带个数、活动周期、相关区震级等7个指标作为地震震级影响因子,利用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)对7个影响因子进行降维处理,以新生成的四个主成分作为模型输入变量,地震震级为输出变量,运用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)寻优得到GRNN模型最优光滑因子,最终建立基于PCA-PSO-GRNN的地震震级预测模型,利用建好的模型对训练样本进行回判检验,并对测试样本进行预测,并同传统BP神经网络模型和单一GRNN模型预测结果进行对比,结果表明:PCA-PSO-GRNN模型预测结果的平均误差为5.17%,均方根误差为0.1000,决定系数为0.9868,均方相对误差为0.0073,平均绝对误差为0.1000,运行时间为5.2s,预测精度和运行效率均优于BP模型和单一GRNN模型。

    • 地震探测无人机遥控震源实验研究

      2022, 22(29):12739-12745.

      摘要 (173) HTML (0) PDF 25.38 M (4498) 评论 (0) 收藏

      摘要:震源是保证地震勘探数据采集质量的决定性因素之一。在高山、河流等复杂环境,传统震源常受到道路交通、激发条件等限制而难以应用,对实现高精度地震勘探非常不利。无人机遥控震源充分发挥了无人机不受地形限制的特点,能够有效克服复杂环境对传统震源的限制。本文在河北洋河实验区首次开展了无人机遥控震源实验,包括不同激发能量的采集实验、与五台可控震源车对比实验和水中的激发采集实验,并对数据频带和信噪比等方面展开对比分析。实验结果表明,无人机遥控震源勘探性能良好,具有对环境的破坏性小、能源消耗少、操作简单的优点,是复杂环境中低成本的优质震源选择。

    • 层状云人工催化物理效应的数值模拟

      2022, 22(29):12746-12753.

      摘要 (194) HTML (0) PDF 10.75 M (1561) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于自然云催化过程的数值模拟可以再现人工催化后云的宏微观物理响应特征,有助于提高对人工催化机理的科学认识、优化人工催化方案。本文在WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式Thompson微物理方案中加入碘化银人工催化过程,对2018年河北省一次层状云催化过程开展数值研究。数值模拟结果表明,采用与实际催化过程相似的催化剂量,层状云降水个例催化后冰晶含水量、数浓度及地面降水显著增加。该次降水个例自然云中冰相粒子较少,自然云中冰相过程不活跃,数值模拟结果再现了降水个例催化后从过冷却到冰、雪晶含量明显增加的转变。相同催化剂量下,催化层厚度的减少提高了播撒率,进一步优化了催化效果,可见,应该在云中过冷水含量丰富的云区开展冷云催化作业。人工催化过程增加的冰晶通过凝华过程增长并自动转化为雪晶,雪晶增长下落过程中以凇附过冷云水增长为主。本次催化过程导致地面降雪显著增加。

    • 基于多源数据分析的三峡库区抗滑工程优化与比选

      2022, 22(29):12754-12763.

      摘要 (113) HTML (0) PDF 11.75 M (430) 评论 (0) 收藏

      摘要:抗滑工程优化与比选主要是工程应用的研究。针对三峡库区抗滑工程选型、多排抗滑桩位置选取与抗滑工程参数设计问题,通过分析整理三峡库区已成功治理257组地质灾害数据,运用分类统计参数方法,分析最优支护结构形式,基于FLAC3D软件,建立力学分析数值模型,选取多排抗滑桩合理位置,将理正软件设计参数与收集资料进行对比,确定最优桩间距与锚固深度取值,并应用于工程实例验证,研究表明:(1)当滑坡剩余推力小于100kN/m且工程设置位置处滑体厚度小于5m时,宜采用重力式挡墙;大于100kN/m或滑体厚度较大时建议采取抗滑桩。(2)当两级设置抗滑桩支护滑坡时,前排桩位于反翘端点,排距占反翘端点与滑坡后缘距离为20%时,滑坡的总推力最小,为最优方案。(3)三峡库区重庆段滑坡抗滑桩锚固深度与桩长比值推荐值为0.45,桩间距推荐值5.5m或6.0m。(4)应用于三峡库区滑坡工程实例,对比分析得出此优化设计方法具有可行性和实用性,为后续滑坡治理提供有效指导。

    • 基于小流域单元的泥石流易发性评价

      2022, 22(29):12764-12771.

      摘要 (244) HTML (0) PDF 16.87 M (428) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同评价指标体系对泥石流易发性评估结果的影响。选取植被覆盖度、地层岩性、地表起伏度、地表粗糙度、沟壑密度、距断层距离和地震峰值加速度总共7个评价因子组成对照组指标体系,通过坡体稳定性分析得到潜在失稳面积与小流域面积比评价指标,构建包阔地表起伏度、地表粗糙度、沟壑密度、距断层距离、地震峰值加速度和潜在物源分布面积与小流域面积比的试验组指标体系,采用确定性系数模型,将安宁河流域划分为高、较高、中、较低、低五个泥石流易发性区。对比结果表明:试验组指标体系与对照组指标体系的泥石流易发性高易发区和较高易发区频率比值分别占总频率比值的88.17%和85.88%,表明两种评价指标体系均客观、有效的评价了安宁河流域的泥石流易发性。试验组指标体系的AUC值达0.767,与对照组指标体系的AUC值相比提升了1.99%,表明泥石流易发性评价指标体系中加入坡体稳定性因子相较于仅考虑孕灾环境因子的泥石流易发性评价结果更好。为提高泥石流易发性评估结果提供了新思路。

    • 不同类型拦挡坝拦蓄特征试验研究

      2022, 22(29):12772-12781.

      摘要 (124) HTML (0) PDF 16.56 M (423) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于陇南泥石流灾害破坏性强,拦挡坝拦蓄性能不清晰,因此本实验通过无泄水涵洞拦挡坝、有泄水涵洞拦挡坝及不设拦挡坝的对比试验,模拟了泥石流发生后坝体的拦蓄性能和流体特征。文章通过试验获取了坝后淤积物体积函数模型,并讨论了拦挡坝振动加速度、冲击力和槽底不同位置处含水率变化情况。结果表明:加拦挡坝减弱了泥石流对试验槽壁和槽底的陶蚀振动,无泄水涵洞拦挡坝因坝体封闭,短期内淤积了大量泥石流,导致其对试验槽的振动小、流通间隙短,对坝前的冲击力整体减弱,水石分离变差;有泄水涵洞拦挡坝因涵洞的汇流、疏通作用,导致其对试验槽振动较大、流通间隙较长,其坝后淤积量为无泄水涵洞拦挡坝的1/3,且因涵洞的分流作用,使其对坝前冲击力整体增大。分析含水率数据得出,淤积区和未淤积区的分界处,其含水率较其他部位低。基于上述单拦挡坝的性质,再加之陇南多数拦挡坝已淤满,因此,文中构绘了多坡度新型拦挡坝,其主要特征为,在坝体的背面设置了不同坡度的冲击面,其很好地减弱了泥石流的冲击力,多坡度面分别为跌水区、缓坡区、大角区。

    • 基于超效率数据包络分析-信息量模型的沧源县地质灾害危险性评价

      2022, 22(29):12782-12790.

      摘要 (133) HTML (0) PDF 15.58 M (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:沧源县地处云南高原,该区域由于地质环境复杂多变,构造活动频繁,加之降雨等诱发因素的影响,成为了地质灾害多发区域,严重威胁人员生命与财产安全。为了综合评价研究区的地质灾害危险程度,选取高程、坡度、坡向、降雨量、断层距离、水系距离、道路距离、工程岩组8类评价因子,以研究区内192处地质灾害点作为样本,构建超效率DEA-信息量模型对研究区进行地质灾害危险性评价,划分低、中、高、极高四个危险性分区,引入ROC曲线验证评价精度。评价结果显示,沧源县高、极高危险性分区占研究区总面积的54.2%,区内共分布有地质灾害点166处,占灾害点总数的86.5%,灾害点比与面积比的比值随着危险性的提高逐级递增,通过ROC曲线计算得到的AUC值为0.755。上述数据表明,基于超效率DEA-信息量模型的地质灾害危险性评价结果比较符合实际,评价精度较高,能够满足对研究区进行地质灾害危险性评价的需要。

    • >TE石油、天然气工业
    • 天环坳陷页岩气井井壁失稳机理及防塌钻井液技术研究与应用

      2022, 22(29):12791-12799.

      摘要 (123) HTML (0) PDF 13.28 M (495) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对天环坳陷构造区块泥页岩地层井壁失稳问题,通过复杂地层矿物组成、微观构造、理化性质以及三轴应力实验综合分析,提出了“封堵+润滑”的双效协同井壁防塌对策。泥页岩微裂缝、微孔隙发育,地层岩样易水化膨胀以及岩心表面亲水性较差是造成井壁失稳最主要的原因。通过加强地层封堵能力和降低水平段摩阻,可达到稳定井壁的目的。所构建的THFT高效防塌钻井液体系抗NaCl能力为10%,抗CaCl2能力为1.0%,抗劣土能力为10%,回收率为99.6%,对80-100目砂床侵入深度为8.4mm,较现场水基钻井液渗透性封堵性能有明显提升,能够封住200μm和400μm模拟裂缝,承压能力达到5MPa,抑制水化分散能力和裂缝性封堵能力优良。现场应用过程中,水平段的平均井径扩大率低于6%,平均钻速达到4.7m/h,钻井液体系的静滤失量控制在5mL以下,在润滑防塌、井眼净化及储层保护方面都起到了很好的效果。研究结果表明,THFT防塌钻井液体系有效解决了天环坳陷构造区块钻井过程中出现的井壁失稳问题,节约了钻井成本,具有较好的推广前景。

    • 基于压电陶瓷的固井水泥石损伤检测

      2022, 22(29):12800-12805.

      摘要 (93) HTML (0) PDF 8.74 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:固井水泥的裂缝损伤检测对于油气钻井井壁稳定性具有重要实际意义。基于压电陶瓷传感器的主动感应法,对固井水泥石进行裂缝损伤检测,获得裂缝深度及数量变化对传感器所接受信号值的影响,通过小波包能量分析得到时域信号图及小波包能量图,计算并分析其损伤指标。结合单轴试验对裂缝性固井水泥石进行轴压并分析其强度,且对裂缝深度与强度及损伤指标进行函数拟合。结果表明,传感器所接收的信号值及轴压强度随固井水泥石损伤程度的增大而减小,损伤指标能较好地反映其损伤程度。基于压电陶瓷传感器的主动感应法能够有效地检测并评价固井水泥石的损伤状况。

    • 水力压裂多裂缝扩展的近场动力学模拟

      2022, 22(29):12806-12812.

      摘要 (185) HTML (0) PDF 5.11 M (254) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究页岩水力压裂中多裂缝扩展规律,采用一种结合近场动力学(PD)和有限差分法(FDM)的方法对水力压裂问题建立流固耦合模型。使用近场动力学建立单相固体平面应力问题模型,采用达西定律描述裂隙内流体和基质内流体的流动,对流动区域以损伤程度进行划分,并通过损伤值标定对应的渗透率,采用有限差分法求解得到渗流场压力分布,依据有效应力原理得到位移-压力流固耦合模型。设计了不同间距的两条裂缝,交错的两条裂缝与三条裂缝同时扩展的模拟实验。结果表明,由于缝间干扰,两条裂缝扩展时会发生反向偏转,并且随着裂缝间距减小,偏转越明显;对于两条交错裂缝,随着裂缝扩展,会互相吸引;对于三条裂缝扩展的情况,中间裂缝的扩展会受到限制。可见需要适当增大水力裂缝间距,减小缝间干扰的影响。

    • 缝洞型油藏泡沫驱效果及缝洞结构动用机理

      2022, 22(29):12813-12825.

      摘要 (139) HTML (0) PDF 25.92 M (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:缝洞型碳酸盐岩油藏储集空间主要以裂缝和溶洞为主,非均质性极强,注水和注气开发过程中储集空间内残余大量剩余油。本文根据塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏的地质特点设计制作了能够表征不同缝洞结构特征的二维可视化物理模型,并基于可视化模型开展了的泡沫驱物理模拟实验,揭示了泡沫驱对不同缝洞结构的驱油效果及不同缝洞结构的动用机理,并明确了泡沫对不同驱替阶段剩余油的动用效果。研究表明泡沫具有极好的流度控制能力和高渗通道封堵能力,对于水平方向、垂直方向和高角度的裂缝都具有很好的驱替效果,能够有效的提高缝洞型碳酸盐岩油藏不同开发阶段后的原油采收率。充填介质的存在有利于扩大泡沫波及体积提高微观驱油效率;增强泡沫的强度和稳定性,能够增强泡沫调流转向的能力;减小泡沫的密度,降低界面张力,提高泡沫在缝洞油藏中的采收率。室内研究结果可为缝洞型碳酸盐岩油藏泡沫驱矿场应用提供理论基础。

    • 春10区块水平井蒸汽吞吐注采参数优化

      2022, 22(29):12826-12831.

      摘要 (112) HTML (0) PDF 6.30 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:稠油油藏具有储量丰富,物性差,粘度高的特点,经过多年的蒸汽吞吐技术开发,出现储层综合含水率提高,油气比降低和汽窜等现象,导致开发效果较差,储层动用程度降低。因此研究不同影响因素对开发效果的影响,合理优化注采参数对超稠油油藏有效开发具有指导意义。本文通过对春10区块油藏地质条件的研究,运用正交试验法,研究影响开发效果的因素显著性为:注汽强度、水平段长度、油层厚度、产液速度、粘度、渗透率;运用数值模拟方法,对春10区块内的水平井注采参数进行优化、优选,确定出水平段长度50米的注汽强度最佳范围21~25t/m?d;最佳采注比0.8~1.2;水平段长度150米的注汽强度最佳范围11~15t/m?d,最佳采注比0.9~1.2等注采参数指标,对现场生产具有指导意义。

    • 针对占压区X80输气管道的力学行为

      2022, 22(29):12832-12840.

      摘要 (91) HTML (0) PDF 9.10 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文为解决由于高钢级X80管道因地面占压而带来的安全运行问题,以实际地质参数为基础,基于ABAQUS有限元软件建立了占压工况下埋地管道三维模型。研究了管土切向摩擦系数、堆载位置、占压区尺寸(占压区域长度和占压区域宽度)等几个关键因素对占压区域下埋地管道应力的影响规律。结果表明:管道最大Von Mises应力随管土切向摩擦系数的增大线性增长;堆载距管道轴线的距离直接决定了管道应力分布;在载荷一定或合力一定时,都可以通过改变占压区域面积来降低管道应力,在载荷一定时,改变占压区长度对其应力分布影响更明显,在合力一定时,改变占压区宽度对其影响更明显。

    • >TH机械、仪表工业
    • 五自由度机械臂的建模与仿真

      2022, 22(29):12841-12847.

      摘要 (161) HTML (0) PDF 10.15 M (505) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 基于差分量子粒子群优化算法的作业车间调度

      2022, 22(29):12848-12854.

      摘要 (123) HTML (0) PDF 3.96 M (250) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对作业车间调度问题(Job-shop Scheduling Problem,JSP)中存在的求解复杂程度高、动态性强等难题,提出基于差分特性的量子粒子群优化算法。将差分进化算法中的变异操作引入量子粒子群算法,提高了群体突变的可能性,有效防止个体收敛到局部极值,并使用交叉方法提升对个体极值信息的利用水平;搜索过程采用多邻域搜索方法以提高算法的寻优速度。对FT、LA两类JSP算例进行求解,仿真结果表明所提算法能以较快的收敛速度得到最优解,相比于其他算法,寻优速度和精度都有了明显提升。

    • >TJ武器技术
    • 奥克托今基战斗部装药与壳体匹配关系的数值模拟

      2022, 22(29):12855-12860.

      摘要 (83) HTML (0) PDF 9.22 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然破片战斗部装药与壳体之间的匹配关系对破片的形成起着至关重要的作用,破片的数量直接影响战斗部的毁伤威力。本文以某HMX基浇注PBX炸药作为杀爆战斗部主装药,为研究主装药与壳体材料及厚度之间的匹配关系,建立简化缩比战斗部有限元模型,选取30CrMnSi、4340钢、45钢三种材质作为壳体材料,并设置每种壳体的厚度分别为5 mm、5.5 mm、6 mm、6.5 mm、7 mm,采用AUTODYN软件中的Stochastic随机破坏模型对自然破片战斗部的爆炸过程进行模拟。结果表明,当主装药浇注PBX炸药爆炸时,壳体厚度为6.5 mm的4340钢作产生的有效破片数量最多,为325 个,并且有效破片占破片总数的比例较优,达到43.10%;其动能大于98 J的破片数量最多,为276 个。研究结果可以为杀爆战斗部的设计提供一定理论支撑。

    • >TL原子能技术
    • 包壳管三维力学建模及其变形分析软件开发

      2022, 22(29):12861-12866.

      摘要 (163) HTML (0) PDF 4.61 M (199) 评论 (0) 收藏

      摘要:燃料棒包壳通常为锆合金制成的圆筒状结构,在堆内复杂的“高温-高压-辐照”作用下因结构蠕变导致坍塌,从而失去其结构功能危害反应堆运行安全。本文基于连续介质力学理论,建立三维包壳结构的控制方程,并开发有限元数值计算软件BINE3D。本软件计算结果与商业有限元软件ABAQUS结果一致。随着辐照时间的增加,包壳管蠕变变形逐渐增加、蠕变变形速率逐渐降低,最终可能导致包壳坍塌。包壳管的初始椭圆度越大,辐照变形的总椭圆度越大。本软件可为包壳的结构设计、安全分析和寿命评估提供指导。

    • >TM电工技术
    • 自适应细菌觅食算法的局部放电定位

      2022, 22(29):12867-12874.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 5.54 M (205) 评论 (0) 收藏

      摘要:实现局部放电(PD)源准确定位对保证电气设备长期安全运行具有重要意义。为提高PD源定位的精度,基于到达时间差(TDOA)法的原理,提出自适应惯性权重细菌觅食定位算法(AIW-BFA),自适应调整搜索步长,通过驱化、复制和分散进行全局寻优。由于电磁波在变压器内传播会发生反射、折射和衍射,使得PD源的定位变得更为复杂,基于最短光程原理,提出在变压器箱体内存在障碍物情况下的电磁波传输路径计算模型,来降低时延误差。通过仿真实验和现场实验,AIW-BFA定位精度可以满足定位需求,并且优于BFA法和PSO法,证明了提出模型以及定位算法的有效性。

    • 基于敏感负荷的电压暂升影响度评估方法

      2022, 22(29):12875-12882.

      摘要 (86) HTML (0) PDF 2.48 M (239) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着敏感负荷在电网中所占比重的增加,电力用户对电能质量的要求越来越高,电压暂升对敏感负荷的影响不容忽视。考虑电压暂升幅值和持续时间对敏感负荷的影响,基于ITIC电压暂升耐受曲线特点以及逻辑斯蒂函数单调性和连续性,利用耐受曲线的关键点确定电压暂升幅值和持续时间影响度对应的控制变量,从而提出一种基于敏感负荷的电压暂升影响度评估方法。在算例中考虑继电保护配置方式以及电网结构与故障位置对电压暂升持续时间的影响,设置不同场景并采用所提方法对敏感负荷的电压暂升影响程度进行评估,验证了该方法的合理性和可行性,为敏感负荷的电压暂升评估和治理提供指导。

    • 考虑配电网安全稳定运行的蓄热式电采暖多目标优化配置

      2022, 22(29):12883-12891.

      摘要 (105) HTML (0) PDF 6.40 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:蓄热式电采暖系统的不合理配置会对配电网的安全稳定运行带来不利影响。为此,提出一种蓄热式电采暖多目标双层优化配置模型。首先,根据历史数据计算出供暖季逐时热负荷需求,采用k-means聚类算法选取一定数量典型日场景;其次,以蓄热式电采暖系统投资成本、运行维护成本和线路负荷标准差最优为目标,建立一种基于配电网经济性和潮流均衡性的多目标双层规划模型。采用多目标粒子群算法求出Pareto最优解集,通过熵权-TOPSIS法从中选取最佳接入位置、功率和容量。最后,以改进的IEEE 33节点系统为例进行仿真分析,结果表明:该模型虽然增加了一定的经济费用,但明显改善了线路负荷分布,使配电网潮流更加均衡,保证配电网能够安全稳定运行。

    • 基于组合赋权逼近理想解排序法-物元可拓模型的农业园区综合能源系统评价

      2022, 22(29):12892-12899.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 3.12 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对农业园区综合能源系统评价中采用单一评价法造成主观意识强,结果不全面的问题,提出了一种基于组合赋权T-M(TOPSIS-MEE)模型农业园区综合能源系统评价的方法。首先根据农业园区综合能源系统架构建立了包括经济性、技术性、环保性3个一级指标和14个二级指标的指标体系,并通过改进的AHP-CRITIC 组合法分别对主、客观性指标赋权,采用最小鉴别信息原理得到各指标综合权重,避免单一赋权的缺陷。其次,通过物元可拓模型(MEE)优化了优劣解距离法(TOPSIS),提升了方法的适用性,并对评价方案进行等级判定和排序。最后以某农业园区的3种规划方案为实例进行验证,结果表明3种方案特征值分别为3.1224、3.2436、3.4233,相较于未优化前的结果方案1、2有明显的等级区分,因此所提方法能够对农业园区综合能源系统科学有效的评价,评价结果符合实际,可信度高。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于鲸鱼算法优化长短时记忆神经网络的锂电池剩余寿命预测

      2022, 22(29):12900-12908.

      摘要 (216) HTML (0) PDF 6.20 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:为确保锂电池在军用无人机以及新能源汽车使用期间的安全性,需要对其进行全生命周期的健康监测和寿命预测。针对长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory, LSTM)模型参数较难选取导致所建立的锂电池剩余使用寿命预测方法精度不足问题,文中提出一种基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm, WOA)对LSTM的剩余寿命预测模型(WOA-LSTM)进行优化。首先使用WOA算法对LSTM的隐含层神经元数量、学习率进行寻优,避免经验选取参数的盲目性;其次将寻优后的超参数重新赋值给LSTM网络,构建与锂电池数据特征更为匹配的预测模型;最后采用NASA PCoE实验室锂电池的失效数据集验证算法的有效性。仿真结果表明,文中所提出的预测模型相较于LSTM模型、Elman模型、PSO-LSTM模型精度平均分别提升了7%、4%、3%,具有较好的预测效果。

    • 大型柔性航天器的高精度结构化综合控制

      2022, 22(29):12909-12916.

      摘要 (112) HTML (0) PDF 5.26 M (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:携带柔性结构的大型航天器具有多个弱阻尼谐振模态、这些弱阻尼模态和高空环境固有的低频扰动对航天器的稳定性和性能造成了干扰,同时复杂空间任务对航天器提出了高指向精度要求。针对1大型柔性航天器的振荡抑制和高精度控制问题,提出了多控制模块协同的结构化综合控制策略,根据系统特定的谐振模态,在控制器结构中加入内模控制器、陷波滤波器、串联PID控制器,以低阶的结构化控制器来满足系统的多重性能的要求,减小传统鲁棒综合控制因控制器阶次高带来的工程造价和实施难度。构建多重性能加权解耦输出的结构化综合性能矩阵,根据控制目标通过加权函数限制输出性能,给出满足综合性能要求的结构化控制器。仿真结果表明,相较传统的鲁棒综合控制,所设计的结构化控制器即具有较低的复杂度,并同时满足姿态稳定性和高指向精度要求,能够有效地抑制柔性附件在局部频率的振动问题。为大型柔性系统的结构化综合控制提供一定的理论方法和参考设计实例。

    • 基于Softmax函数增强卷积神经网络-双向长短期记忆网络框架的交通拥堵预测算法

      2022, 22(29):12917-12926.

      摘要 (146) HTML (0) PDF 9.56 M (378) 评论 (0) 收藏

      摘要:对交通状态进行预测,就需要准确识别和判断交通状态。该文没有采用传统的以车辆速度为基准的预测方法,而是使用TTI交通拥堵系数,该系数的计算基于道路自身的自由流速度,可以让具有不同速度等级的街道都统一到TTI系数上来作为拥堵评价,因此相较以传统的车辆速度为基准的预测方法更能表现出道路的拥堵状态。该文提出了一种改进的深度学习预测模型(CS-BiLSTM),该模型基于卷积神经网络(CNN)和双向长短期记忆网络(BiLSTM),并结合Softmax函数增强CNN提取出的交通空间特征信息。深度学习预测模型(CS-BiLSTM)中的S代表的就是Softmax的缩写。使用成都市出租车GPS数据进行验证,结果表明,所提出的CS-BiLSTM模型具有更高的准确性,其性能相比C-BiLSTM网络预测框架提升了13%。

    • 基于Debseg-Net的岩屑图像语义分割

      2022, 22(29):12927-12935.

      摘要 (198) HTML (0) PDF 19.98 M (341) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩屑的岩性识别是地质工作中的一项重要内容。为解决传统人工鉴别岩性的低效问题和通用机器学习模型在岩屑岩性识别上的不适用性:包括准确率欠佳、网络参数冗杂、网络效率低下,针对岩屑图像的特征设计了一种岩屑图像的语义分割网络Debseg-Net,该网络采用编解码结构,卷积与转置卷积结合实现对岩屑图像特征的提取与像素级分类,采用深度可分离卷积减少参数量从而可进一步加深网络,使用跳级连接避免迭代过程中的信息丢失。同时提出了一种高效的岩屑图像自标记方法。经多次实验,Debseg-Net在以10口探井收集的640张共计5类岩屑图像数据集上,识别准确率达到98.43%,平均交并比达到90.01%,领先同类型分割网络2.59至7.04个百分点,在实现数字化岩屑录井进程中提供了方法。

    • 融合粗糙数据推理的卷积记忆网络文本情感分析

      2022, 22(29):12936-12944.

      摘要 (141) HTML (0) PDF 3.43 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决现有情感分类算法在特征提取中缺乏对语义关联规则的运用,以及在分词后产生大量与情感预测无关的词,导致挖掘出的特征不具代表性的问题。提出一种融合粗糙数据推理的卷积记忆网络情感分析模型。通过上下文信息使用粗糙数据推理获得文本的情感词集Word2Vec词向量表示,并融合FastText词向量来改进特征向量嵌入层。其次使用卷积神经网络(CNN)拼接双向长短期记忆网络(BiLSTM)提取更深层次的情感特征。最后加入Attention机制计算权重,筛选显著重要特征。通过多组对比实验表明该模型具有较高的准确率和F1值,有效提升了情感分类的预测能力。

    • 改进的基于Transformer的双向编码器的对话文本识别

      2022, 22(29):12945-12953.

      摘要 (147) HTML (0) PDF 4.88 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用文本分析技术可以帮助民警快速地准确地提取电子数据,使用预训练语言模型进行下游任务能够有效减轻过拟合,在使用微调BERT进行文本分类的时候一般将[CLS]位对应的隐含层表示作为句向量输入到全连接层中进行分类,这会产生一部分语义信息的丢失从而导致分类准确率的下降。针对这一问题,提出在BERT后接一个语义特征提取器以充分利用高层的语义信息,使用不同大小的二维卷积核对BERT输出的隐藏状态进行卷积,然后用共享权重的Squeeze-and-Excitation模块对通道进行加权,通过最大池化层后连结起来,最后输入到全连接层进行分类。在自建的涉案对话文本数据集和公开数据集THUCNews上进行测试,结果表明,与BERT基线模型和其他分类模型相比,改进后的微调BERT模型具有更好的分类效果。

    • 基于局部特征射影变换的组织切片图像非刚性配准

      2022, 22(29):12954-12962.

      摘要 (99) HTML (0) PDF 26.19 M (5606) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对组织切片图像配准问题,研究一种以局部特征射影变换配准方法为基础的全局非刚性配准方法以获得更好的匹配效果。首先采用空域增强与频域增强结合的方法对图像进行预处理,随后应用匹配滤波突出组织四周的轮廓特征,之后提取处理后的图像的SIFT特征并进行初步的匹配,根据匹配的特征点的坐标通过RANSAC方法计算两幅图像之间的射影变换矩阵参数并进一步剔除离群点,该矩阵可用于全局配准,之后同样根据RANSAC方法提取出的特征点采用K近邻方法对图像进行区域划分,针对不同局部区域单独求解射影变换矩阵,并与全局配准矩阵进行比较筛选得到组织切片全局非刚性配准模型。实验结果表明对于不同的组织切片图像,局部射影变换配准的方法基本都可以提高配准的准确率,但对于局部变形较小的图像对,局部射影配准对配准精度的提高有限。

    • 基于改进的S-ReLU激活函数的图像分类方法

      2022, 22(29):12963-12968.

      摘要 (144) HTML (0) PDF 1.85 M (271) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决ReLU函数负区域取值为0而引发的对应权重无法更新的问题,提出了新的激活函数--S-ReLU。它在负区域具有软饱和性,增加了负样本数据的关注度. 通过赋予负区域输出值较小的导数,促进了负输入值的反向传播,提高了模型的鲁棒性。通过与其他常见激活函数在数据集MNIST、CIFAR-10上使用LeNet-5模型的对比实验,探究基于S-ReLU激活函数的图像分类效果. 实验结果表明对MNIST和CIFAR-10数据集,使用S-ReLU函数相比其他激活函数,提高了模型的分类精度。

    • 无人机飞行模拟仿真平台设计

      2022, 22(29):12969-12976.

      摘要 (109) HTML (0) PDF 17.73 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高飞行控制算法的研发效率,降低研发成本,基于数字孪生技术设计一个无人机硬件在环飞行模拟仿真平台。从几何、物理和行为三方面研究无人机数字模型构建方法,将物理实体以数字化方式呈现。设计一种多元融合场景建模法,依据属性相似归一原则进行建筑物划分,编制建模规则,研究曲面数量优化方法,在UE4(Unreal Engine 4)中整合建筑物模型和高程图,创建真实地形地貌的三维可视化飞行场景。以四旋翼无人机F450为例,与飞行试验的对比结果表明,该平台满足了飞行模拟的实时性和稳定性要求,跟踪曲线误差小于2%,对后续控制算法优化和复杂应用场景试飞具有重要的应用价值。

    • >TU建筑科学
    • 硫酸钠-干湿-冻融共同作用对水泥土性能的影响

      2022, 22(29):12977-12984.

      摘要 (106) HTML (0) PDF 5.38 M (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决宁夏水泥土受到盐类侵蚀和干湿-冻融循环作用性能劣化的问题,以宁夏同心水泥黄土为研究对象,试验设置不同压实度和水泥掺量,考虑盐浓度作用,并结合宁夏地区干湿性、季冻性等区域性特点对水泥土进行不同浓度溶液浸泡下的干湿-冻融循环试验,探究多重因素影响下试样外观、质量、波速、强度、电阻率、含盐量等变化情况。结果表明:压实度和水泥掺量越大,试样的质量、波速、强度也越大。随着干湿-冻融循环次数增加,水泥土试样在硫酸钠作用下均表现电阻率下降,含盐量上升,质量先增后减、表面脱落受损,峰值强度和残余强度指数下降、波速下降。硫酸钠劣化作用随着浓度升高而增强。

    • 湿热-疲劳作用下水性环氧树脂桥梁混凝土裂缝演化

      2022, 22(29):12985-12992.

      摘要 (71) HTML (0) PDF 12.46 M (1368) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索湿热地区桥面板混凝土裂缝结构的演化规律,设计了湿热-疲劳耦合加载试验,借助扫描电镜SEM和Image-Pro Plus软件,分析了荷载单因素及湿热-疲劳耦合作用下桥面板混凝土裂缝结构参数的变化规律,揭示了混凝土细观裂缝的演化过程和水性环氧树脂混凝土的改性机理。结果表明:在荷载单场作用下,裂缝面积密度随作用次数单调增加,裂缝沿长度方向延伸和闭合交替变化,裂缝宽度则呈压缩和扩张交替变化;在湿热-疲劳耦合下,混凝土细观裂缝结构演化过程为压缩变形,扩展和贯通三个阶段。水性环氧树脂混凝土组裂缝面积密度、最大长度和宽度相比基准组分别降低了23.44%、33.19%和26%,分形维数减小了0.017。水性环氧树脂在混凝土内部形成的柔性聚合物膜桥联于微裂缝之间,能有效抑制混凝土细观裂缝的延伸与扩展,提高桥面混凝土耐久性。

    • 基于机器学习的锚固岩质边坡变形预测

      2022, 22(29):12993-13003.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 8.19 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:锚索锚固是一种广泛使用的边坡加固技术,锚固性能的研究是锚固的核心问题之一。利用有限差分程序建立324组物理力学参数不同的锚固边坡,组成包括锚索参数和岩土体性质参数的9维输入指标和以沉降位移和塑性区面积为输出指标的数据集,分析输入输出指标间的关系。随后用随机森林和神经网络方法学习数据并建立层状边坡变形预测模型。分析显示,边坡沉降位移和塑性区面积预测结果变化对锚索性质参数中锚索总长度变化最敏感,锚固力的变化影响最小;其次岩土体物理力学性质中边坡力学指标黏聚力、内摩擦角起主要影响作用,岩土体密度变化影响最小;对预测结果的误差分析表明随机森林变形预测模型预测准确性比BP神经网络变形预测模型高5%~10%;模型预测沉降的偏差率小于预测塑性区面积的偏差率。研究表明随机森林算法在锚固效果预测问题上更加具有适用性,通过建立预测模型可以快速预测锚固边坡沉降位移和塑性区面积,指导锚固方案优化和变形控制设计。

    • 动载作用下玻璃纤维增强复合材料管砂浆能量耗散分析

      2022, 22(29):13004-13012.

      摘要 (96) HTML (0) PDF 13.15 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究动载作用下GFRP管砂浆的能量耗散情况,通过应用分离式霍普金森压杆实验装置对4种不同壁厚的GFRP管砂浆试块进行动态劈裂拉伸试验,研究其在4种应变率下的能量耗散规律。结果表明,GFRP管砂浆试块的入射能、反射能均与应变率呈正相关,随着应变率的增大呈上升趋势,壁厚为3 mm和4 mm时,吸收能提升的幅度较大,壁厚为2 mm和5 mm时,吸收能提升的幅度较小。GFRP管砂浆试样的反射能、透射能、吸收能与入射能呈正相关。GFRP管砂浆试块透射能随GFRP相对壁厚的增加经历两个阶段的变化,透射能曲线先是线性增加后是增长趋于稳定保持不变。GFRP管砂浆试块耗能密度与入射能具有良好的线性关系,5 mm壁厚试块耗能密度最大但其增长幅度最小,3 mm和4 mm壁厚试块耗能密度增长幅度最大,2 mm试块耗能密度增长略高于5 mm试块。试件沿着加载轴线呈对称式破坏,应变率越大破坏程度越大,GFRP管壁厚越大破坏越明显。

    • 基于人格特质和机器学习分类算法的建筑工人不安全行为识别

      2022, 22(29):13013-13020.

      摘要 (109) HTML (0) PDF 7.95 M (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:获取建筑工人个性特征是实现其不安全行为精准化、个性化干预管理的重要前提,而人格特质是分析建筑工人个性特征的重要依据。本研究以292名一线建筑工人为研究对象,通过问卷调研和深度访谈探究人格特质与不安全行为之间的映射关系,基于大五人格生成不安全行为偏好,利用机器学习分类算法实现建筑工人的不安全行为识别。研究表明:高外倾性、中神经质、中宜人性、低责任心、低开放性映射习惯偏差型不安全行为;中外倾性、低神经质、低宜人性、低责任心、高开放性映射程序偏差型不安全行为;中外倾性、高神经质、中宜人性、高责任心、中开放性映射感知偏差型不安全行为;中外倾性、中神经质、中宜人性、中责任心、中开放性映射技能偏差型不安全行为。同时通过比选CART、RF、AdaBoost和GBDT四种分类算法模型的评估指标,结果发现GBDT算法的不安全行为预测性能最优。

    • 基于膝点驱动进化算法的工程施工多目标优化

      2022, 22(29):13021-13027.

      摘要 (132) HTML (0) PDF 3.98 M (214) 评论 (0) 收藏

      摘要:在传统的工期-成本施工优化体系上引入安全水平和环境影响两大目标,构建施工工期-成本-安全-环境多目标优化模型,采用膝点驱动进化算法KnEA进行多目标寻优。首先,构建工期-成本-安全-环境目标函数,其中安全目标函数的构建采用网络系统理论,构建工期-安全、成本-安全函数,环境目标函数考虑项目对环境的直接影响和间接影响; 然后,以工期天数、直接成本为输入,进行KnEA模型的参数设置,选取典型工程项目施工工序组合构建施工多目标优化模型。最后,利用KnEA算法求解,得到使工期-成本-安全-环境综合最优的工序执行模式组合的帕累托最优解集,与典型优化算法对比,验证了knEA算法在工程施工多目标优化中的有效性,从而证明了本文能有效指导施工过程的优化管理。

    • 直螺栓连接预制综合管廊刚度计算方法

      2022, 22(29):13028-13036.

      摘要 (101) HTML (0) PDF 4.56 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究直螺栓连接预制管廊的纵向受力性能,引用隧道纵向刚度计算的纵向等效连续化模型,对其进行改进,使其适用于直螺栓连接的预制管廊,从而得到考虑螺栓预应力影响的纵向等效拉压刚度和弹性弯曲刚度。求得了预制管廊在弹性极限弯矩作用下,截面最大拉应力、截面最大压应力、接头最大变形、接头螺栓最大拉应力和接头螺栓最大变形的表达式。运用所得表达式,结合工程实例参数,分析了管廊截面尺寸、管壁厚度、节段长度和螺栓个数对其受弯矩作用时中性轴的位置和纵向等效刚度的影响程度和趋势。结果表明,管廊抗弯刚度受截面宽高比影响较大;通过增加管壁厚度来提高管廊等效刚度的方法不经济;在满足设计要求条件下,适当增大预制节段的长度和增多连接螺栓数量可以有效提高管廊的纵向刚度,并能够很好的改善管廊截面受力状态,同时不失经济性,为直螺栓连接预制拼装管廊结构的设计合理性和工程适用性提供理论支持。

    • >TV水利工程
    • 某抽水蓄能电站堆渣场危险性预测分析

      2022, 22(29):13037-13043.

      摘要 (93) HTML (0) PDF 27.09 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:山区水利工程、交通工程建设等往往产生大量的弃渣堆积体,其稳定性对生态环境和工程设施的安全运行至关重要。因此,弃渣场的稳定性评价和失稳后的危险性预测对于弃渣场位置选择和设计具有重要意义。某抽水蓄能电站最大的弃渣场位于天然冲沟上游沟脑,容积约700万m3,最大高度240米,冲沟中、下游右岸拟建地面开关站、地面通风洞出口、地面排风平台等设施。为了评价弃渣场失稳后对沟内建筑物的影响,首先基于弃渣场及冲沟工程地质条件评价了弃渣场稳定性,然后采用三维离散元软件(PFC, Particle Flow Code)研究了弃渣场失稳后的动力过程及其对沟内设施的危害性。结果表明:虽然渣场再天然状态下处于稳定状态,但在持续强降雨作用下仍可能发生失稳滑动,堆渣体失稳后将向冲沟下游运动,并与岸坡发生2次强烈碰撞,最终堆积在冲沟内,通风洞出口、地面排风平台将会受到冲击并被掩埋。由此可见,上述分析将为渣场及沟内设施的设计提供科学指导,并为同类工程危险性预测提供一种可以借鉴的方法。

    • >U交通运输
    • 富水砂-黏复合地层大断面暗挖隧道施工力学行为

      2022, 22(29):13044-13051.

      摘要 (79) HTML (0) PDF 18.44 M (242) 评论 (0) 收藏

      摘要:富水砂-黏复合地层暗挖施工极易诱发地表及支护结构变形过大等复杂问题。以北京地铁17号线某CRD法施工隧道工程为依托,对施工过程中的地表沉降、孔隙水压力、围岩压力、初支内力等进行现场监测后,得到了各监测对象的变化规律和总体分布。研究结果表明:新建隧道暗挖施工引起的地表沉降值较大,拱顶沉降与导洞收敛变形速率与变形量虽符合设计要求,但稳定值接近限值,富余量小;稳定后的孔隙水压力值较小,约为5 kPa,与地勘水头高度基本一致;由于先行标准线开挖的影响,新建隧道围岩压力呈现左右不对称分布的现象,围岩压力沿洞周呈拱底→拱腰→拱脚→拱顶→拱肩依次减小的分布规律;稳定后的钢筋应力沿洞周分布形式与围岩压力基本一致,其最大值出现在左侧拱腰处。基于上述研究,本研究成果可为同类型富水砂-黏复合地层的暗挖隧道设计和施工提供一定的借鉴。

    • 基于直觉模糊贝叶斯网络的高速铁路突发事故态势估计

      2022, 22(29):13052-13057.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 7.71 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高速铁路突发事故应急决策初期信息不足且不确定的问题以及救援部门应急决策能力的局限性,本文提出了一种基于直觉模糊理论与贝叶斯网络推理相结合的应急决策方法。首先分析了高速铁路突发事件的诱因、事故分类及应急决策的特点和流程,然后利用直觉模糊数表示贝叶斯网络节点的证据信息,给出了直觉模糊贝叶斯网络(IFBN)应急决策模型。最后本文以动车组在高架桥突发火灾事故时进行应急决策为例分别用BN和IFBN进行推理。经过多组推理结果表明,当信息犹豫度较大时,BN推理会产生与实际情况相反的结论,而IFBN克服了此缺点,推理结果仍然准确,验证了利用IFBN推理模型进行应急决策的优越性。

    • 复合剪力连接件群钢-混结合段力学性能

      2022, 22(29):13058-13065.

      摘要 (44) HTML (0) PDF 14.61 M (216) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究复合剪力连接件群钢-混结合段的力学性能,以我国首座铁路混合梁斜拉桥为研究背景,通过数值模拟与模型试验相结合的方法研究了钢-混结合段及其复合剪力键群的静力和疲劳性能。结果表明:需注重钢-混结合段的构造细节处理以避免产生局部应力集中现象;剪力钉较PBL剪力键起主要传剪作用,与复合剪力键群形式相比,只采用PBL剪力键传剪会增大承压板传力负荷;底板剪力钉受形式与推出试验结果一致,由于混凝土浇筑质量等原因,顶板剪力钉受力形式与推出试验有一定差异;在疲劳试验后,受力较大的底板剪力钉根部应力水平增大较多,进入弹塑性受力状态,受力较大的PBL剪力键应力水平有所增大,但整体应力水平较低。可见采用复合剪力键形式的钢-混结合段受力合理,其设计可以为其他同类工程提供参考。

    • 不同间距和倾角的岩石节理对TBM滚刀破岩的影响

      2022, 22(29):13066-13074.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 19.51 M (369) 评论 (0) 收藏

      摘要:在隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)开挖过程中会遇到表面节理条件不同的围岩,影响TBM操作参数的选取和施工效率。为研究节理条件对滚刀力的影响,本研究设置了三种岩面切缝方案模拟不同间距和角度的节理岩石进行线性切割试验,观察岩面破坏情况,收集岩渣并记录滚刀破岩的三向力和振动信号,从岩体破坏、刀具振动情况分析贯入度、切缝的间距和角度对滚刀破岩效果的影响。结果表明:滚刀法向力和滚动力均随着贯入度的增大而增大;切缝间距400 mm比间距200 mm的岩样所需的破岩力更大,但是破岩效果较差;斜切缝岩样相比平行切缝岩样所需破岩力更低而破岩效果较好。在此基础上本研究利用多元线性回归方法建立了滚刀力预测模型,具有较高的预测精度。

    • 基于图像结构信息的隧道衬砌裂缝实时快速识别

      2022, 22(29):13075-13082.

      摘要 (77) HTML (0) PDF 6.19 M (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一,裂缝检测是后期隧道养护的前提。在图像采集过程中对隧道衬砌裂缝进行实时快速识别,对提高隧道病害检测效率具有重要的意义。针对传统的裂缝图像识别方法存在运行速度慢、效率低等缺点,提出基于图像结构信息的隧道衬砌裂缝实时快速识别方法。首先将图像结构信息用图像像素的灰度均值、标准差和结构元素掩码表示,随后采用不同方向的结构元素掩码对采集的当前图像进行卷积运算,并计算当前图像与样本图像之间的亮度信息和对比度信息,最后计算图像结构信息因子,可实时快速识别出衬砌裂缝,并通过接受者操作特征曲线估计最优参数和最佳阈值。现场实验结果表明,算法的识别时间远小于图像的采集和存储时间,识别速度快且准确性高,可显著提高隧道衬砌病害的检测效率,具有一定的工程应用价值。

    • 基于数据挖掘的路网交通拥堵特征分析

      2022, 22(29):13083-13089.

      摘要 (141) HTML (0) PDF 11.52 M (397) 评论 (0) 收藏

      摘要:交通拥堵的发生通常导致道路通行能力的下降和交通瓶颈的形成,对城市的经济和环境造成影响。对此利用大数据技术挖掘交通数据,通过聚类分析方法,构建交通指数数据集,进而对城市路网交通拥堵进行定量分析。研究表明,路网拥堵在工作日和周末存在差异,周数据具有周期性,在空间上总体呈现由点向线再到面的拥堵扩散过程。依据拥堵的时空特征,分析了路网的拓扑结构和流量的复杂性,为城市的可持续发展和交通优化提供一定的支持。

    • 基于双层支持向量机的污水处理系统健康状态评估

      2022, 22(29):13090-13095.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 2.41 M (135) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效保障高速公路服务区污水处理系统的健康运行,结合污水处理系统的构成和系统运行特征,设计了一种用于评估污水处理系统健康状态的双层支持向量机(support vector machine,SVM)模型,并将健康状态分为健康、亚健康、故障和异常四个等级。首先,分析提升泵、进水泵、自吸泵等6个子系统的运行特征,使用随机函数和欠采样处理构建特征向量集。其次,采用SVM构建下层各子系统健康状态评估模型,并使用ThunderSVM算法来提高模型训练速度。然后,融合下层各子系统健康状态评估的结果,构建上层SVM系统评估模型,得到整个污水处理系统的健康状态。最后,依据青兰高速山西段服务区污水处理系统进行验证,结果表明所提出的双层SVM模型相较树类模型和单层SVM模型,不仅可评估整个污水处理系统的健康状态,还可评估各子系统的健康状态,且模型训练速度和判断精度均有提升。

    • >V航空、航天
    • 风速对小型旋翼无人机螺旋桨的影响分析

      2022, 22(29):13096-13103.

      摘要 (159) HTML (0) PDF 11.43 M (487) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究风速对小型旋翼无人机的气动特性的影响,在中国民航大学风洞试验室模拟不同来流下无人机的飞行状态,通过动力测试系统测量螺旋桨的拉力、扭矩、系统效率、桨力效等参数,并分析了风速对螺旋桨性能参数的影响。并进行了计算流体力学(CFD)数值模拟,计算了T-MOTOR直径558mm的碳纤维螺旋桨,并与试验结果进行对比验证模型的有效性。通过试验与数值模拟分析风速影响下小型旋翼螺旋桨不同风速与不同转速的参数变化。结果表明,数值模拟与风洞试验具有一致性,其中扭矩误差在5%以内,拉力误差在13%以内,且风速对小型旋翼无人机动力系统参数具有极大的影响,对无人机飞行的安全性具有严重的威胁。通过研究可为小型旋翼无人机的优化与风速对适航安全提供参考。

    • 基于多目标融合及改进遗传算法的终端区进场协同排序

      2022, 22(29):13104-13113.

      摘要 (101) HTML (0) PDF 6.42 M (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:未来我国终端区将逐年递增,根据数据显示终端区内空域资源与飞行流量的增长不成正比,终端区内流量趋于饱和。为了有效提升终端区运行的效率,确保航空器在其空域的安全飞行,降低管制员的负荷以及公司的运行成本,本文从航空器延误,管制员负荷以及各机场资源平衡三个方向建立多机场终端区航空器进场协同排序模型。首先,通过对终端区范围界定,运行主要问题的研究以及空域结构的分析了解终端区系统的相互关联因素;其次,通过对终端区进场航空器的线路、交叉点的单独分析,找到相应的共同点和影响较高的运行系统相关性因素,相关的约束以及主要的解决目标;最后利用结合模拟退火的NSGA-II算法对该模型进行求解。结果表明基于改进遗传算法对该模型求解后对比先到先服务模式以及未改进的遗传算法在效率上分别提高26.3%和53.2%。由此可见,所提出的模型能有效的提高航空器排序的效率。

    • 通航机场场面运动目标检测方法

      2022, 22(29):13114-13119.

      摘要 (142) HTML (0) PDF 5.52 M (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统YOLOv3(you only look once-v3)算法目标检测精度较低、收敛速度较慢等问题,提出了一种改进的YOLOv3算法,分别对主干网络和损失函数进行了改进。采用迁移和冻结相结合的训练方法,以提升目标检测的精确度和速度。基于改进的YOLOv3算法对西南某通航机场3种不同场景下的运动目标检测效果进行了对比分析。结果表明,改进的YOLOv3算法对正常天气场景下的场面运动目标检测效果要明显优于雾天和雨天场景,对飞机目标的检测效果明显优于车辆和行人目标;3类目标的检测精度、召回率、平均精度值(mean average precision,mAP)分别达到92.96%、80.51%、91.96%,GPU处理速度为74f/s,较传统YOLOv3算法和YOLOv4算法性能均有明显提升。

    • >X环境科学、安全科学
    • 微波动态解吸参数对碱式硫酸铝再生的影响

      2022, 22(29):13120-13127.

      摘要 (54) HTML (0) PDF 4.24 M (172) 评论 (0) 收藏

      摘要:碱式硫酸铝解吸法脱硫作为一种脱硫剂可再生并富产高纯SO2的再生法脱硫技术受到了国内外广泛关注。为强化热解吸性能,在微波动态解吸系统下研究了微波功率、脱硫富液流量对解吸性能的影响。结果表明,微波持续作用下动态解吸系统运行稳定并显示出很好的解吸效果。脱硫富液在解吸瓶中可稳定维持在目标解吸温度,而在解吸液缓冲瓶中得到较低温度水平以排除热解吸的影响。一定的脱硫富液流量和微波功率条件下,高微波功率和脱硫富液流量对解吸性能的促进作用明显,解吸终点解吸率达到72.26%和71.64%以上,解吸速率达到1.8745×10-4 mol?L-1?min-1和2.4435×10-4 mol?L-1?min-1以上。高微波功率下升温速率、解吸率、解吸速率有明显提升,微波解吸非热效应更为突出。高脱硫富液流量提高了循环倍率使微波的有效作用时间延长,这对解吸率和解吸速率的提高有利。

    • 绿茶制备纳米铁在饱和多孔介质中的迁移特性及影响因素

      2022, 22(29):13128-13134.

      摘要 (85) HTML (0) PDF 9.16 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:绿茶还原制备纳米铁颗粒(GT-NIPs)由于成本低,对环境二次污染风险较小,在地下水环境修复中具有较好的应用前景。为研究GT-NIPs在饱和多孔介质中的迁移特性及影响因素,通过批试验和一维模拟柱试验,分析GT-NIPs颗粒沉降及迁移情况,并计算其最大迁移距离。结果表明:GT-NIPs在乙醇溶液中具有较好的悬浮稳定性,2000min内,相对吸光度保持在0.95以上;在石英砂介质中,GT-NIPs迁移能力随介质粒径的增大而增强,其在粗砂中的截留量仅为在中砂和细砂中的1/2和1/3;离子强度及二价阳离子对GT-NIPs运移影响较小;粘土矿物促进了GT-NIPs在介质中的沉积,使其截留率增加了1倍;GT-NIPs在天然砂中的迁移能力大幅降低,出流率较在石英砂中降低了36.67%;利用滤床理论模型对GT-NIPs的最大迁移距离进行预测是合理且符合实际的,其在不同介质条件下的最大迁移距离约为1~5m。

    • 基于改进突变理论的区域电网安全风险评价

      2022, 22(29):13135-13140.

      摘要 (91) HTML (0) PDF 4.51 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 基于位移反分析的隧道二衬合理支护时机

      2022, 22(29):13141-13150.

      摘要 (88) HTML (0) PDF 12.68 M (675) 评论 (0) 收藏

      摘要:二衬支护时机是否合理影响着隧道的稳定性,始终是隧道施工中讨论的热点问题。结合现场监控量测数据,通过3种回归函数的对比分析,确定了满足精度的回归曲线并预测围岩最终位移量,初步确定了二衬合理支护时机;结合黄金分割法与FLAC3D数值模拟软件,通过位移反分析法获得符合工程实际的围岩力学参数E,c值并代入FLAC3D中,基于3种二衬合理支护时机判定准则确定了支护时机;综合考虑回归分析与数值模拟计算结果,最终确定兴隆隧道Ⅲ级围岩段的二衬合理支护时机与施工安全距离。研究结果表明:双曲线函数回归精度最优,并根据函数曲线预测Ⅲ级围岩最终位移量为12.20 mm,初步确定在开挖后第20天施作二衬;通过围岩力学参数反演确定Ⅲ级围岩E=4.944 GPa,c=0.268 MPa为符合工程实际的围岩力学参数;通过数值模拟确定在开挖后第19天、距掌子面95 m时施作二衬满足变形速率和极限位移准则,在开挖后第18天、距掌子面90 m时施作二衬满足最小支护抗力准则。综合考虑三者的影响程度,最终确定兴隆隧道二衬合理支护时机为开挖后第18天,此时距掌子面90 m。

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