• 2021年第21卷第29期文章目次
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    • >P天文学、地球科学
    • 华东南铀成矿省铀矿成岩成矿年代学研究现状及存在问题

      2021, 21(29):12343-12355.

      摘要 (989) HTML (0) PDF 2.14 M (1101) 评论 (0) 收藏

      摘要:华东南铀成矿省位于华南新构造区,是我国铀矿资源最为集中的成矿省,位于东经110°~120°,北纬24°~30°区域,呈带状集中分布在赣杭、桃诸、武夷山三个铀成矿带,铀成矿类型主要包括花岗岩型、火山岩型。本文结合前人成果,收集了该区域典型矿床近10年同位素测年不同方法获得的成岩成矿年龄数据。通过对华东南铀成矿省的地质背景及主要铀矿床成岩-成矿时差统计分析,得出以下结论:(1)其成矿主要受华南大陆与华北板块完成拼合的印支运动,以及太平洋板块向欧亚板块俯冲形成的燕山运动影响。(2)三个铀成矿带主要成矿期较为一致,分别是早白垩世早期、早白垩世晚期和晚白垩世。(3)花岗岩岩体成岩集中在130~160 Ma,成矿作用47~145Ma都有分布。(4)成岩—成矿二者在物质来源、地球动力学背景和条件等方面存在差异,可能为不同岩浆—流体成矿体系的产物。同时认为存在以下问题:(1)由于测年方法、样品的不同导致同位素年代数据存在较大差异,影响了岩矿时差的准确测算。(2)目前对成岩物质、成矿物质的精确测试和分析的研究较少。

    • 二氧化碳成因、成藏主控因素及脱气模式研究综述

      2021, 21(29):12356-12367.

      摘要 (651) HTML (0) PDF 2.34 M (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:高纯度的CO2气藏不仅具有重要的资源意义,同时也有很重要的地质意义,CO2气藏成因及主控因素研究已成为世界范围内地球科学领域广为关注的重要课题。本文对CO2气藏的成因、鉴别方法、成藏主控等进行了系统的论述。结果表明:CO2气藏的成因可以分为无机成因和有机成因,且前者为主;CO2气藏成因的判别主要是综合多种地球化学指标,结合天然气成藏地质条件来分析;高地温场、深大断裂和岩浆活动是CO2气运聚成藏最重要、最直接的三大主控因素;幔源CO2进入沉积盆地中具有4种脱气模式,即沿岩石圈断裂直接脱气模式、热流底辟体脱气模式、壳内岩浆房-基底断裂组合脱气模式和火山岩吸附气后期脱气模式。但在CO2对油气运移聚集的影响、CO2释放机理、脱气模式等方面的研究尚存一定的争议,将是将来主要的研究方向。

    • >U交通运输
    • 超级电容与轨道交通融合发展的现状与挑战

      2021, 21(29):12368-12376.

      摘要 (566) HTML (0) PDF 4.18 M (997) 评论 (0) 收藏

      摘要:超级电容作为储能系统在轨道交通系统的应用成为能源交通融合的变革。本文在全面整合分析超级电容和轨道交通融合发展的最新研究成果基础上,围绕着如何高效利用能源、降低能耗等问题,系统的论述了超级电容在轨道交通领域应用的研究进展。特别的针对常规储能、再生制动、热管理系统等方面进行了全面综述,分析了能源交通融合发展进程中存在的问题及挑战,并对其未来的发展指明了方向。

    • >O3力学
    • 风沙流中基于宏观颗粒模型的沙粒浓度分布

      2021, 21(29):12377-12382.

      摘要 (463) HTML (0) PDF 5.26 M (572) 评论 (0) 收藏

      摘要:风沙侵蚀是造成土地沙化和干旱区地貌的主要原因,其中沙粒的浓度分布是研究输沙量,颗粒碰撞,风沙流结构等特征的主要影响因素,也是了解颗粒碰撞过程和风沙两相流耦合过程的重要研究内容。为了考虑沙粒与气流的力平衡、阻力和扭矩的变化、碰撞及摩擦等影响,本文运用了一种新的宏观颗粒模型(Macroscopic Particle Model,MPM)来研究沙粒在气流中的运动。与前人研究结果进行比较后发现,宏观颗粒模型在不需要任何附加模型的前提下,能实现风沙两相耦合的准直接数值模拟,根据沙粒运动速度云图所示的风沙流运动状态的不同,沙粒浓度的垂向分布会出现结论不一致的现象。颗粒流系统的内在非线性是造成风沙流运动状态不均匀、不一致的主要因素。数值模拟结果表明利用MPM模型中的离散颗粒追踪、颗粒速度和位置等信息能够研究多相流条件下的风沙运动机理。

    • 防爆舱设计及抗爆炸冲击波超压试验研究

      2021, 21(29):12383-12389.

      摘要 (493) HTML (0) PDF 8.67 M (4096) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足某驾驶操作舱对爆炸冲击波的防护,设计了防爆舱结构,选用了多种防护材料,数值计算了爆炸参数和结构强度,完成了防爆舱在距离爆炸点9m处12kgTNT裸装药的爆炸试验,重点测试了防爆驾驶舱内外的声压、内部噪声及操作人员座椅处的三个方向的振动加速度曲线。结果表明:舱内脉冲噪声峰值最大为135.1dB;压力峰值为882.5Pa,持续时间约为1472ms;座椅处三个方向的振动加速度最大为15.41g,持续时间为0.23s;均在相关标准安全限制内,满足对等效重量为12kgTNT及以下爆炸物在9m处的爆炸冲击波的有效防护,验证了该防爆舱的可靠和安全。

    • >P天文学、地球科学
    • 黄河流域兰州段土壤侵蚀敏感性评价

      2021, 21(29):12390-12397.

      摘要 (492) HTML (0) PDF 12.87 M (4133) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄河流域兰州段,由于严重的土壤侵蚀现象,带来的流域生态问题凸显。研究黄河流域兰州段土壤侵蚀敏感性问题,有助于解决该区域黄河流域生态环境保护与治理。选取降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度、坡长、水土保持措施、植被覆盖等6个因子,采用改进的加权RUSLE模型,运用GIS和RS技术评价该区域土壤侵蚀敏感性。结果显示:黄河流域兰州段土壤侵蚀极敏感区和重度敏感区占区域总面积的42.73%,中度敏感区占区域总面积的45.60%,轻度敏感区和不敏感区占区域总面积的11.67%。其中,最敏感区位于兰州市榆中县。研究结果可为黄河流域兰州段合理规划水土资源、生态环境保护和管控预警提供决策支持。

    • 从竖版世界地图看中国

      2021, 21(29):12398-12405.

      摘要 (429) HTML (0) PDF 72.04 M (506) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文介绍了竖版世界地图的基本概念、历史传承和投影方法、以及近年来的出版与应用概况,并与美国科学家最新发表论文的相关内容进行了比较,在世界地图表达全球地理关系这一领域,贡献“中国智慧”。

    • 2018年吉林松原Ms5.7地震地磁异常分析

      2021, 21(29):12406-12414.

      摘要 (317) HTML (0) PDF 14.50 M (4376) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析2018年5月28日吉林松原MS5.7地震前后的地磁异常特征,通过收集 2016—2019年东北地区固定地磁台连续观测波形,运用地磁加卸载响应比法和地磁谐波振幅比法分析地震前后数据。结果表明 2018 年 5 月 28日前半年内出现了地磁Z分量加卸载响应比多台同一天或相邻两天同步跨越式短期异常2次;三岗、铁岭地磁谐波振幅比存在同方向不同周期不同步趋势异常,异常形态表现为趋势下降-上升-恢复,地震发生在异常恢复阶段;两种方法结合预测地震的发震时间和震中效果较好。可见,地磁多方法是地磁学预测地震新的方向。

    • 湖相混积层系沉积特征和高频层序定量划分——以饶阳凹陷肃宁-大王庄构造带沙一下亚段为例

      2021, 21(29):12415-12421.

      摘要 (314) HTML (0) PDF 15.89 M (4418) 评论 (0) 收藏

      摘要:陆相咸化湖盆混积层系高频层序很难肉眼识别,需要结合旋回地层学方法进行定量划分。本文以肃宁-大王庄构造带沙一下亚段为例,利用岩心和地震资料分析混积体系的岩石学特征和空间分布,运用频谱分析和滤波等方法识别标准井自然伽马测井曲线蕴藏的米兰科维奇旋回并计算沉积速率,据此进行高频层序划分并讨论地层超压的成因。结果表明:1)研究区沙一下亚段混积层系岩性以粉砂岩、钙质砂岩、白云质灰岩、油页岩和暗色泥岩为主,混积主体位于肃宁-大王庄构造带的中部,沉积微相包括分流河道、河口坝、席状砂、碳酸盐质滩坝、砂质滩坝和湖泥;2)研究区沙一下亚段混积层系受控于短偏心率和斜率周期,高频层序划分的最高精度可以达到约12m,可识别出8个中期旋回和17个短期旋回;3)沙一下亚段烃源岩内部的异常高压源于细粒沉积物的欠压实作用和生烃增压作用,高沉积速率是欠压实作用的主要成因。

    • 海上气田生产后期深层挖潜砂体预测——以西湖凹陷X气田为例

      2021, 21(29):12422-12430.

      摘要 (358) HTML (0) PDF 22.89 M (12770) 评论 (0) 收藏

      摘要:西湖凹陷X气田是东海最早开发投产的油气田之一,已进入生产后期,油气产量较低,难以维持气田生产经济性。其主力产层主要分布在花港组,经过十多年的开发调整,花港组储量动用程度高,为缓解气田严峻的生产形势,其挖潜方向转向深层,由于该区深层平湖组钻井资料较少,加上埋深较大,目前研究和探明程度总体偏低,制约了该气田的下步挖潜部署。本论文采用地震属性分析、反演解释等技术,结合测井、录井、岩心等资料,对研究区平湖组P1、P2、P3三个重点含气层段砂体进行精细解剖,结果表明:平湖组砂体累计厚度较大,横向上连片性好;纵向上P2砂体厚度明显较P1、P3大,反映P2分支河道砂体更为发育。最后结合预测结果划出研究区内具有两个相对砂体富集区带,对该气田后期挖潜和井位部署具有重要指导意义。

    • 煤样浸水过程中水化学效应研究

      2021, 21(29):12431-12437.

      摘要 (387) HTML (0) PDF 4.97 M (1409) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究地下煤层开采中,水化学作用对预留安全煤柱化学影响,对取自大柳塔5-2煤样进行完全静态浸泡试验,浸泡时长以溶液pH值波动变化幅度而定,通过对浸泡煤样溶液的pH值及氧化还原电位值动态变化监测,分析盐水溶液pH值及氧化还原电位与煤样水化学过程的对应关系,并结合非平衡态热力学理论判定,解释煤样水化学作用的根本原因;结果表明:煤样浸水初期溶液pH值(0~4h)降低,是煤岩矿物及有机碳氧化反应产生大量酸性水,随浸泡时间的增加煤岩长石类矿物及方解石、白云石等消耗大量的H+,生成稳定的黏土矿物,同时长石类矿物溶解的阳离子与黏土矿物裸露表面产生离子反应,引起pH值总体上升;结合非平衡态热力学理论,浸水煤样与外部环境的存在温差、水岩之间相互作用及渗流力的产生等,加快熵产生率,因此煤样浸水水化学效应所导致溶液pH及氧化还原电位值变化均属于煤样化学风化自发体系。

    • 四川盆地秋林地区侏罗系沙溪庙组二段河流相沉积特征及储集差异性分析

      2021, 21(29):12438-12446.

      摘要 (512) HTML (0) PDF 23.78 M (10765) 评论 (0) 收藏

      摘要:为阐明四川盆地沙溪庙组河流相沉积特征及相同沉积背景下发育的砂体具有储集差异性的成因机理,首先通过岩心沉积特征、钻井与地震数据,选取秋林地区侏罗系沙溪庙组二段开展沉积研究,然后以IV号砂体和V号砂体为例,结合区域地质背景,分别从母岩、沉积、成岩和构造四个角度分析储层差异性的主控因素。结果表明:(1)研究区目的层段发育曲流河沉积,根据沉积构成差异,可划分为常规型曲流河和辫状型曲流河;(2)沉积作用是造成研究区沙溪庙组二段储层差异性的主控因素,高孔高渗储层(IV号砂体)为辫状型曲流河沉积,中孔低渗储层(V号砂体)为常规型曲流河沉积。最后结合高分辨率层序地层学,可得知基准面旋回控制河型演化,进而影响储层差异。该项研究可为其它具有相似沉积背景的储层评价与预测等提供借鉴。

    • 基于平均熵值的多点地质统计建模参数优选方法

      2021, 21(29):12447-12453.

      摘要 (428) HTML (0) PDF 10.36 M (572) 评论 (0) 收藏

      摘要:多点地质统计建模方法通过训练图像获取空间结构和相关性统计特征,重建结构复杂的储层地质模型,为提高油气预测效果服务。不同建模参数的选择会直接影响计算效率和模拟结果,因此选择合适的建模参数至关重要。鉴于传统参数灵敏度分析方法的不足,本文提出一种基于模式均熵的多点地质统计建模参数优选方法,采用Hsim相似度对随机模型和训练图像的模式均熵差异进行量化分析。以多点地质统计建模参数——样板尺寸为例,计算建模参数集和训练图像的空间及结构特征相似度,建立基于模式均熵差异的空间相关性评价指标和建模参数的拟合曲线,将相关性评价曲线趋于平稳的拐点所对应参数值作为最优参数。实验结果表明,相比传统参数优选方法,基于单点熵代替两点熵进行平均熵值计算的新方法可以准确客观地优选出多点地质统计建模算法的参数。

    • 机器学习驱动的地震多属性分析表征扇三角洲沉积

      2021, 21(29):12454-12460.

      摘要 (385) HTML (0) PDF 10.15 M (10686) 评论 (0) 收藏

      摘要:识别扇三角洲沉积体对恢复古湖泊沉积体系和指导斜坡带岩性油气藏勘探有重要意义。本文以辽河东部凹陷铁匠炉地区沙一下亚段低渗透储层扇三角洲沉积为例,在岩心分析的基础上,通过单一地震属性分析、多属性聚类优选、机器学习等方法,构建了超限学习机算法驱动的地震多属性分析预测砂岩分布,进而识别扇三角洲沉积相展布的方法。研究表明:1)超限学习机算法在地震多属性预测砂岩分布方面具有良好的适用性;2)平均绝对振幅、能量半时和波谷数三种地震属性可以作为反映砂岩分布的特征变量;3)研究区沙一下亚段存在南物源,在古湖泊南岸发育一个小型扇三角洲,在古湖泊北岸发育两个大型扇三角洲,每个扇三角洲由两个朵叶体组成。本研究为斜坡带扇三角洲砂体分布预测和沉积相表征提供了有效的方法。

    • 南川复杂构造带常压页岩气变密度三维地震采集技术的实践与认识

      2021, 21(29):12461-12469.

      摘要 (344) HTML (0) PDF 18.34 M (902) 评论 (0) 收藏

      摘要:重庆南川地区五峰-龙马溪组常压页岩气资源潜力大,发展前景广阔。该区具有复杂近地表和复杂构造的“双复杂”特征,地震资料品质差,采集成本高,制约了页岩气的勘探开发工作。深入分析前期资料,总结了该区地震采集的主要影响因素,将南川地区划分为“砂岩地表、向斜构造区”、“灰岩地表、斜坡构造区”、“灰岩地表、高陡构造区”;提出了统一排列片接收、分区不同密度炮点激发的变密度三维观测系统设计,与前期施工方法相比,采集成本降低约13.56%;优化地震激发接收参数,提高了原始单炮品质;采用基于高清航测影像和“全局寻优”原则的激发点优化设计,提高全区整体资料品质及施工效率。2020年阳春沟变密度三维获得较高信噪比地震反射资料,落实该区构造格局。该技术适用于四川盆地周缘地表、地下“双复杂”区页岩气的地震采集。

    • 滇东高原煤矿聚集区扎外河流域水化学特征及演化规律

      2021, 21(29):12470-12480.

      摘要 (272) HTML (0) PDF 7.77 M (479) 评论 (0) 收藏

      摘要:采煤废水是影响我国水环境的重要因素之一,研究其对岩溶小流域水化学特征及演化的影响,可以为流域水资源开发利用和水污染防治提供科学依据。通过数理统计、离子比例系数、Piper三线图和Gibbs图等方法,分析了扎外河流域水化学特征及主要物质来源。结果表明:矿坑水水化学类型为SO4-Ca和HCO3·SO4-Ca·Na型,碳酸盐岩岩溶水和碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水水化学类型主要为HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg型,而受采煤废水影响,地表水由HCO3-Ca型过渡为HCO3·SO4-Ca和HCO3·SO4-Ca·Na型。碳酸盐岩风化是研究区Ca2+、Mg2+、HCO3-离子的主要来源;SO42-离子则主要源于煤系地层黄铁矿的氧化和碳酸盐岩地层中石膏的溶解;硅酸盐风化是Na+的主要来源,岩盐的溶解和阳离子交换作用也对Na+有部分贡献。因子分析进一步表明,H2CO3和H2SO4参与的碳酸盐岩风化、农业活动、硅酸盐风化和阳离子交换作用综合控制了研究区水化学特征。矿业活动不仅改变了天然水体的水化学组分,还不同程度影响了流域内岩石的风化溶解过程。

    • 四川丹巴县“6·17”梅龙沟泥石流-阿娘寨滑坡灾害链现场调查与监测分析

      2021, 21(29):12481-12489.

      摘要 (504) HTML (0) PDF 40.99 M (12115) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国西南山区特殊的地形地貌使地质灾害往往具有链式效应,对链式灾害展开研究可以明显提高山区防灾减灾水平。基于此,本文以2020年6月17日,四川省丹巴县半扇门镇发生的短时暴雨-梅龙沟泥石流-堰塞堵江-山洪-阿娘寨古滑坡堆积体复活-灾害链为研究对象,通过野外调查、无人机数据和现场监测,对整个灾害链的发育过程和堆积复活机理及变形特征展开研究。结果表明:短时强降雨使梅龙沟内松散堆积体被激活形成泥石流,一次性冲出方量约40万方,局部堵塞小金川河,形成堰塞湖。堰塞体自然溃流后,改道洪水强烈冲刷阿娘寨古滑坡坡脚,致使滑坡前缘发生持续坍塌,约235万方堆积体被携带至下游,造成阿娘寨下游7.2 km内小金川河床抬升1~17 m,并引起阿娘寨古滑坡堆积体前缘发生明显变形,阿娘寨滑坡前缘复活。阿娘寨复活堆积体面积约0.62 km2,方量约4000万方,并可划分为四个变形分区。监测结果表明:复活区主要为整体滑移变形,最大水平和竖直变形量为22.76 m和-16.6 m,降雨对复活区变形速率影响不大,小金川河流流量对其影响较为明显。目前在无外界干扰下,基本趋于稳定,但在雨季时仍需特别注意。

    • 基于地理信息系统和加权信息量的茂县地质灾害易发性评价

      2021, 21(29):12490-12499.

      摘要 (401) HTML (0) PDF 13.26 M (659) 评论 (0) 收藏

      摘要:以茂县为研究区,选取坡度、起伏度和道路等8个因子构建评价指标体系,通过信息量法、确定系数法确定因子信息量值和权重,运用ArcGIS进行地质灾害易发性评价。结果显示,研究区的高易发区面积345.62 km2、较高易发区456.65 km2、中易发区664.83 km2、较低易发区943.71 km2和低易发区1488.34 km2,分别占总面积的8.86%、11.71%、17.05%、24.20%和38.17%。对评价结果进行合理性检验和ROC曲线的精度检验,检验结果表明评价具有合理性,且AUC值为0.882,即评价准确度较好。研究结果能为研究区的灾害防治和国土空间规划提供科学依据。

    • 泥石流拦挡坝总坝高设定及坝后淤积计算

      2021, 21(29):12500-12506.

      摘要 (421) HTML (0) PDF 3.71 M (10225) 评论 (0) 收藏

      摘要:长期以来,泥石流沟道治理中拦挡坝总坝高的设定和坝后淤积率的计算涉及治理工程的安全和经济效益,是一个无法回避的难点。本文以武都区已治理的23条沟道(共布设112道拦挡坝)作为研究对象进行比较分析。结果表明:(1)泥石流沟道运行9~11年后,其总库容和单坝淤积量大于50%视为合理,武都区43%的泥石流治理沟道总库容淤积和单坝淤积不足50%,属于过度治理;(2)选择13条沟(淤积率超过50%)对原经验公式进行优化,优化后的泥石流沟道拦挡坝总坝高计算公式既考虑了泥石流沟道治理的安全,又考虑了治理效益的最大化,更符合设计要求;(3)文章推导的武都区泥石流沟道回淤比降计算公式与原沟床建立了线性关系,避免随意性选取区间内数值造成的误差,便于设计人员应用,其计算结果约为治理前沟床比降的0.49~0.61倍,在前人研究的区间内,具有科学性和实用性。以上研究为武都区泥石流灾害的拦挡坝设计提供了可靠依据,也为运行工程指导、优化、创新拟建工程设计理念提供了一种技术方法。

    • >TB一般工业技术
    • 硬涂层材料对碳纤维增强复合材料叶片的振动特性影响

      2021, 21(29):12507-12512.

      摘要 (403) HTML (0) PDF 7.69 M (552) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对两类具有压电和压磁效应的典型陶瓷基材料的硬涂层,考虑硬涂层材料和碳纤维增强复合材料各向异性特征,建立硬涂层-碳纤维增强复合材料叶片动力学模型,基于模态分析的方法得出硬涂层材料对叶片固有频率的影响,采用谐响应分析方法研究叶片的振动响应特性,并对叶片不同转速下的固有特性进行分析。研究了硬涂层材料涂覆的厚度及位置对碳纤维增强复合材料叶片振动特性的影响,结果表明,具有压电效应的硬涂层材料涂敷在碳纤维增强复合材料叶片上可以减小振幅,从而达到减振的目的,且涂敷在叶盆上的减振效果较叶背上好。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 高水头条件下管道裂隙浆液封堵机制试验研究

      2021, 21(29):12513-12518.

      摘要 (349) HTML (0) PDF 4.49 M (1950) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高水头下管道裂隙浆液留存率低、封堵效果差的问题,本文通过自主设计的可视化动水注浆试验平台,开展了高水头管道裂隙注浆封堵试验研究,探讨了影响管道裂隙浆液封堵的主次因素,揭示了水灰比、注浆压力及动水流速对水泥浆液封堵效果的影响。研究结果表明:影响高水头管道裂隙浆液封堵沉积厚度及逆向扩散距离的因素依次为动水流速,水灰比,注浆压力;在合理水灰比条件下,浆液沉积厚度及逆向扩散距离随注浆压力增大而单调递增;浆液逆向扩散距离相比沉积厚度对动水流速变化更加敏感。

    • >TE石油、天然气工业
    • 鄂尔多斯盆地陇东地区长8段储层特征及成岩相定量研究

      2021, 21(29):12519-12528.

      摘要 (382) HTML (0) PDF 22.10 M (1897) 评论 (0) 收藏

      摘要:综合铸体薄片、物性特征、岩心相等资料,系统分析了鄂尔多斯盆地陇东地区长8段油层组的储层特征,并以此为指导进行成岩相类型的划分;在此基础上优选出有利成岩相,以优势成岩相为主要依据,对区内有利储层成岩相带分布规律进行预测。结果表明,受成岩作用影响,研究区长8段储层可划分出4类成岩相,分别为杂基充填相(致密非储层)、碳酸盐胶结相(致密非储层)、绿泥石膜相(优质储层)和溶蚀相(相对优质储层)。孔隙演化规律的定量分析结果进一步优选出绿泥石膜相为研究区最有利成岩相。此外,平面成岩相分布规律研究表明,研究区有利成岩相带在平面上连续性好,分布区域较广,整体呈条带状分布于西北部环县地区和东南部合水地区,是优质储层发育的主要区域。

    • 体积压裂套管剪切变形载荷分析及强度设计

      2021, 21(29):12529-12535.

      摘要 (391) HTML (0) PDF 6.82 M (637) 评论 (0) 收藏

      摘要:页岩气开发过程中井筒穿越天然裂缝/断层,体积压裂时天然裂缝/断层容易被激活,导致套管剪切变形,套管内径缩小,井下工具无法下入。目前对套管剪切变形条件下的受力分析较少,现有研究主要采用套管Mises应力屈服准则判断套管失效,对于套管大剪切变形问题该准则已不太适用。为探究天然裂缝/断层滑移导致的套管剪切变形问题,建立套管-水泥环-地层组合体有限元模型,对位移载荷作用下的套管力学行为进行研究。分析了各因素对套管受力及缩径量的影响,并提出套管缩径量与应力相结合的套管外载设计方法。研究结果如下:(1)套管剪应力及Mises应力随地层滑移量增大而增大,在10mm滑移量作用下,套管Mises应力已超过屈服强度,建议采用剪切载荷进行强度校核;(2)套管缩径量主要集中在距离滑移面1m范围内,套管局部区域出现膨胀现象;(3)考虑套管变形量的载荷设计可以有效防止体积压裂过程中套管变形导致压裂工具无法下入的问题。

    • 二氧化碳对页岩力学性质劣化规律的影响

      2021, 21(29):12536-12542.

      摘要 (381) HTML (0) PDF 13.24 M (527) 评论 (0) 收藏

      摘要:二氧化碳作为压裂介质替代常规水基压裂,在页岩气压裂改造应用中极具潜力。通过室内岩石-压裂液浸泡测试系统,对不同相态二氧化碳浸泡后岩石矿物组分、微观结构及力学参数进行了测试,并与常规滑溜水压裂液浸泡结果进行了比较,揭示了二氧化碳对页岩力学性质劣化影响。结果表明:不同介质浸泡过程基本不改变页岩的矿物组成;液态、超临界态二氧化碳相比较滑溜水对矿物颗粒微观结构的影响更为明显,矿物颗粒之间的孔隙增大约4-15%,从而导致页岩宏观力学性质受到劣化影响;不同介质浸泡后页岩力学参数劣化受影响程度排序为:抗拉强度>泊松比>峰值强度>弹性模量,滑溜水浸泡后页岩脆性特征变化不明显,而液态、超临界态二氧化碳浸泡后页岩脆性增强约40-50%。液态二氧化碳有利于改善岩石微观孔隙和降低岩石抗拉强度,超临界态二氧化碳有利于提高微孔隙/裂隙穿透性、提高岩石脆性和降低破裂压力。通过研究,为页岩气二氧化碳干法压裂工艺优化提供了一定实验支撑和理论依据。S

    • 超临界二氧化碳萃取深层稠油组分的分子动力学模拟

      2021, 21(29):12543-12550.

      摘要 (395) HTML (0) PDF 6.77 M (517) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了从微观层面探究稠油分子的萃取机制、解吸附特征及变化规律,采用分子动力学模拟方法,计算了稠油分子聚集体的组分分子数密度和径向分布函数,分析了稠油组分在砂岩表面的密度分布和吸附特征,研究了超临界CO2对岩石表面的稠油组分的萃取特点和扩散规律影响。研究结果表明,稠油四组分在稠油聚集体中呈现不均衡分布状态,沥青质具有较强的自缔合能力,自身聚集程度高,胶质紧密包裹在沥青质周围,共同构成复杂的空间网状结构;轻质组分芳香烃和饱和烃作为分散介质分布在沥青质、胶质周围,显示出稠油分子结构的层次性;沥青质分子与岩石表面的相互作用能较大,吸附作用强,造成沥青质难以运移,降低相互作用能是减少沥青质沉淀的关键;芳香烃、饱和烃等轻质组分与岩石表面的相互作用能较小,且分子结构相对简单,容易被超临界CO2萃取,萃取率可分别达到53%和28%,胶质次之,萃取率为9%,沥青质组分萃取难度最大,萃取率接近为0。超临界CO2容易在分子较小的芳香烃、饱和烃中溶解、运移,扩散系数大,而胶质和沥青质组分由于岩石表面的吸附作用及分子间的吸附、缠绕作用,难以在CO2中扩散运移,因而扩散系数最小。运用分子动力学方法揭示的微观动力学机制对于宏观认识超临界CO2萃取稠油轻质组分,提高稠油采收率具有重要意义。

    • 超低渗油藏超临界CO2驱油特征及原油动用能力

      2021, 21(29):12551-12558.

      摘要 (414) HTML (0) PDF 6.28 M (490) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确超临界CO2驱替特征,本研究结合核磁共振技术对比了超低渗透油藏超临界CO2非混相、混相驱及水驱对储层孔隙原油动用效果,明确了长庆超低渗油藏岩心内原油分布特征,对比了不同注入介质对不同孔喉内原油采出程度的贡献程度。结果表明超临界CO2混相及非混相驱的见气阶段是采出程度迅速增加阶段,气窜后驱油效率大幅降低,对比了不同驱替方式采出程度,油藏条件下水驱主要动用大、中孔隙;CO2非混相驱主要提高中、小孔的采出程度;水驱及非混相驱均无法动用小于0.1μm的微孔内原油;而CO2混相驱对小、微孔提升较大,在混相气驱后,大、中孔隙动用程度接近100%,小孔和微孔分别达到34%和10%。混相气驱效果最佳,其次为非混相驱与高压水驱,低压水驱对原油动用能力较差,本研究为超低渗油藏驱油方式的选择提供了理论依据。

    • 鄂尔多斯盆地DJ区块煤层压裂主控因素及最优区间

      2021, 21(29):12559-12565.

      摘要 (444) HTML (0) PDF 5.19 M (608) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄂尔多斯盆地DJ区块煤层气储量大,但受地质及工程条件的影响,区块单井产气量存在明显的差异。本文基于区块煤层气地质及工程生产数据,首次将随机森林(Random Forests, RF)与交叉验证(Cross Validation, CV)相结合应用于煤层气领域,并利用新方法RF-CV从地质和工程两方面筛选了影响日均产气的主控因素,为进一步验证该方法的准确性,利用随机森林回归算法预测煤层气井的产气情况,测试井的决定系数 =0.85,预测效果较好并验证了RF-CV方法的准确性。基于熵值法(Entropy Method, EM)的逼近理想解排序法(Technique for order preference similarity to ideal solution, TOPSIS)对DJ区块127口井的产气效果进行综合评价,选出相对贴近度前12的井,利用统计分析法对优选的井与全部井进行了对比分析,确定了工程主控因素的最优区间,研究结果对煤层气井的压裂规模优化和有效开发提供了借鉴。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于多层联合降噪的信号处理方法

      2021, 21(29):12566-12573.

      摘要 (366) HTML (0) PDF 3.18 M (560) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对旋挖钻机钻杆振动信号具有非线性、非平稳的特点,以及多源振动耦合影响,提出了一种基于多层联合信号降噪方法,对振动信号进行降噪处理。该方法首先采用局域均值分解(local mean decomposition,LMD),得到一系列乘积函数( product functions,PF),根据计算得出的相关系数,挑选出含噪声成分最多的PF分量,舍弃残余分量,实现第一层降噪; 然后利用小波阈值降噪(wavelet threshold denoising,WTD),对挑选分量实现了第二层降噪;最后将WTD重构信号设为奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的前置处理单元,实现第三层降噪。基于MATLAB仿真实验与轴承数据降噪实验,分别使用EMD–SVD、LMD–SVD两种算法对目标信号进行降噪处理,LMD–SVD–WTD方法可以提高信噪比,并对比波形图与频谱图可知,此方法是一种更有效的降噪方法。

    • 航空整体结构件加工变形的在线测量方法

      2021, 21(29):12574-12581.

      摘要 (370) HTML (0) PDF 4.00 M (338) 评论 (0) 收藏

      摘要:整体结构件的变形测量是保证其质量的重要手段,但结构件的尺寸大,通常为薄壁结构,往往存在较为严重的变形问题,而传统的测量仪器和测量手段无法准确测量其变形。为了解决整体结构件的变形测量问题,本文提出了结构件的在线测量方法。将结构件划分为若干个区域,每个区域可视为薄板结构,推导出薄板在典型变形下的变形函数,进行仿真验证变形函数的准确性,从而得到整体结构件的变形函数和评价方法,提出整体结构件的在线测量方法。传统测量方法只能在加工后进行变形测量,本文提出的方法可以在工序间进行测量,提高结构件的质量。

    • 基于溶血估算的膜式氧合器内部流场分析与结构优化

      2021, 21(29):12582-12588.

      摘要 (256) HTML (0) PDF 5.37 M (453) 评论 (0) 收藏

      摘要:血细胞损伤是影响膜式氧合器综合性能的重要因素之一。为了提高膜式氧合器的综合性能,对膜式氧合器进行流体动力学分析、溶血估算。基于压降实验建立多孔介质模型,采用Standard 湍流模型在入口流量为2.0~6.0 L/min范围内,对不同流量下膜式氧合器内部流场进行计算分析,并在此基础上利用正交试验对膜式氧合器的结构参数进行优化设计。结果表明:优化后进出口总压降减少了24.1%,最大湍流强度降低了22.9%,最大壁面剪切应力减少了45.5%,中间截面的最大标量剪切力减少了31.1%,最大流速降低了9.9%,出、入口以及中间管道中的血液损伤得到了明显改善;优化前后标准溶血参数值(normalized index of hemolysis,NIH)范围由0.002 85~0.012 9 g/100L变为0.002 44~0.004 46 g/100L,膜式氧合器的总体溶血性能也得到了明显提高;该结构优化大大降低了血细胞损伤的形成可能,为新型长效膜式氧合器的开发与应用提供了理论支撑。

    • >TK能源与动力工程
    • 环境结冰试验中液态水滴传热特性

      2021, 21(29):12589-12594.

      摘要 (307) HTML (0) PDF 8.51 M (417) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空发动机环境结冰试验时,使用二元喷嘴将纯水雾化成液态水滴,液态水滴喷出后与发动机进气发生传热过程,到达发动机进口前需达到过冷状态从而在发动机进口处结冰。本文研究了液态水滴与主气流间传热过程,建立了液态水滴运动方程和传热方程,编制了液态水滴传热特性分析软件,并研究了不同参数对液态水滴过冷位移的影响,计算了军用和民用航空发动机环境结冰试验时的最短喷雾距离。结果表明:液态水过冷位移与液态水滴直径的平方以及气流速度基本成线性关系;在1.6m喷雾距离下,液态水滴能达到过冷状态且和气流两相温差不超过2℃。

    • >TM电工技术
    • 由光伏直接供电的电动汽车无线充电系统控制策略

      2021, 21(29):12595-12602.

      摘要 (463) HTML (0) PDF 6.02 M (448) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升光伏发电的就地消纳能力,弥补电动汽车有线充电存在的弊端,通过提出一种含电动汽车无线充电的直流微网拓扑结构,研究了由光伏直接向电动汽车供电的控制方法。该拓扑以光伏发电系统为基础,新增了以蓄电池、超级电容器组成的混合储能模块,光伏系统为充电站自身负荷供电的同时,向电动汽车供电,对系统中各部分进行优化并提出相应控制策略。Simulink仿真与实验结果表明:混合储能模块可有效平抑光伏输出功率的波动;磁耦合谐振式无线电能传输方式可提高电动汽车充电效果;在保证电动汽车稳定充电的基础上促进了光伏消纳。可见所提拓扑的可行性与控制策略的有效性。

    • 多类型配电网自动化终端优化配置

      2021, 21(29):12603-12609.

      摘要 (385) HTML (0) PDF 5.00 M (513) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电网自动化终端可以加速故障定位与隔离,提升供电可靠性,但如何合理经济的配置终端是目前难点之一。为了解决上述问题,文中考虑了多类型自动化终端在故障处理中的作用,创新性的通过搭建故障导致负荷有关于终端配置情况的停电时间函数,进而搭建了终端配置的优化模型,该模型充分考虑终端配置过程中的经济性,并通过改进岛式并行计算加速求解效率。最后,通过RBT-BUS4算例结果证明,文中所提出的优化模型,既能保证供电可靠性又能兼顾投资经济性,具有良好的工程应用前景。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 多测点自感知预应力钢绞线在月亮湾大桥中的应用

      2021, 21(29):12610-12615.

      摘要 (395) HTML (0) PDF 5.02 M (394) 评论 (0) 收藏

      摘要:精准监测体内索体应力是评估预应力结构安全的重要途径,为解决实际工程中体内预应力难以有效监测的问题,本文提出一种内嵌光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器的自感知钢绞线。通过张拉试验并结合月亮湾大桥实际应用,选用2根体内索作为预应力实时监测对象,对钢绞线逐级张拉至0.75fpk,在每根索的张拉端及索1/4跨处布置2个FBG测点。结果表明:自感知钢绞线的张拉非线性误差小于2.58%,应变灵敏度约为1.09~1.13 pm/με,在工程应用中,自感知钢绞线中的传感器成活率达到100%,最大监测应变为7153με,最大监测应力为1394.79MPa,与理论值0.75fpk误差仅为0.02%,可有效监测施工张拉和锚固全过程。可见自感知钢绞线能实现对体内索体应力精准、有效的实时监测。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于长短时记忆-反向传播级联模型的湿法脱硫系统性能预测

      2021, 21(29):12616-12622.

      摘要 (371) HTML (0) PDF 2.39 M (353) 评论 (0) 收藏

      摘要:为利用深度强化学习实现石灰石/石膏湿法烟气脱硫(Wet Flue Gas Desulfurization, WFGD)过程中脱硫成本的运行优化,需要建立WFGD系统与强化学习的环境模型。考虑到传统WFGD系统机理建模较为复杂以及脱硫数据具有时序性特征,构建长短时记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)网络和BP神经网络结合的LSTM-BP级联模型算法,采用数据预处理技术确定模型的输入量,并以给浆密度和给浆流量作为预测量验证模型的可靠性。以国内某2×600MW电厂WFGD系统为例,验证模型在实际工况下的应用表现。基于Python语言和TensorFlow框架下的仿真结果表明,级联模型中LSTM具有2层隐含层时相比其他传统模型具有更高的预测精确度,RMSE和MAPE分别为3.47kg·m-3、0.28%和0.97m3·h-1、6.4%,为进一步实现脱硫成本运行优化建立了良好的前提。

    • 基于原子防护的SM2算法实现及简单功耗分析

      2021, 21(29):12623-12630.

      摘要 (267) HTML (0) PDF 13.68 M (2663) 评论 (0) 收藏

      摘要:SM2算法是我国商用椭圆曲线公钥密码标准算法。SM2算法实现过程中如不加防护措施,攻击者利用简单功耗分析Simple Power Analysis(SPA)即可破解私钥。为有效防御SPA攻击,提高算法性能,本文以安全芯片为基础,针对椭圆曲线标量乘运算采用优化的原子防护方法,软硬件实现了SM2算法。同时搭建安全评估环境,进行安全分析实验。结果表明,原子块内功耗波形变化规律基本一致,但原子块间局部功耗波形随着标量乘系数比特值不同而存在明显差异,从而导致私钥泄露,成为信息安全隐患。之后,针对泄露位置进行原因分析,提出了改进的实现策略,实验结果可有效抵御SPA攻击。

    • 文本分类中基于单词表示的全局向量模型和隐含狄利克雷分布的文本表示改进方法

      2021, 21(29):12631-12637.

      摘要 (388) HTML (0) PDF 1.99 M (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对文本分类中文本数据表示存在稀疏性、维度灾难、语义丢失的问题,提出一种基于GloVe (Global Vectors for Word Representation)模型和隐含狄利克雷分布(Latent dirichlet allocation,LDA)主题模型的文本表示改进方法。利用GloVe模型结合局部信息和全局词语共现的统计信息训练得到文本的稠密词向量,基于LDA主题模型生成文本隐含主题和相应的概率分布,构建文本向量以及基于概率信息的主题向量,并计算两者之间的相似性作为分类器的输入。实验结果表明,相比其他几种文本表示方法在精确率、召回率和F1值上均有所提高,基于GloVe和LDA的文本表示改进方法能有效提升文本分类器的性能。

    • 基于MacBERT-BiLSTM-CRF的反恐领域细粒度实体识别

      2021, 21(29):12638-12648.

      摘要 (338) HTML (0) PDF 2.43 M (429) 评论 (0) 收藏

      摘要:为验证基于深度学习的命名实体识别框架在反恐领域的有效性,本文参照ACE 2005实体标注规范,制定了细粒度反恐实体标签体系,构建了反恐实体语料集Anti-Terr-Corpus;提出基于MacBERT-BiLSTM-CRF的实体识别模型,通过能减少预训练和微调阶段差异的MacBERT预训练语言模型获得动态字向量表达,送入BiLSTM和CRF进行上下文特征编码和解码得到最佳实体标签;替换框架中的预训练语言模型进行对比实验。实验表明该模型可以有效获取反恐新闻中的重要实体。对比BiLSTM-CRF模型,MacBERT的加入提高了24.5%的F值;保持编码-解码层为BiLSTM-CRF时,加入MacBERT比加入ALBERT提高了5.1%的F值。可见,深度学习助力于反恐领域实体识别,能够利用公开反恐新闻文本为后续反恐形势预判服务,同时有助于反恐领域信息提取、知识图谱构建等基础性任务。

    • 无线传感网络多节点通信链路质量检测算法

      2021, 21(29):12649-12654.

      摘要 (335) HTML (0) PDF 2.95 M (476) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升无线传感网络的扩展性和通信性能,研究无线传感网络多节点通信链路质量检测算法。基于稳定路由协议设计了无线传感网络多节点通信链路质量检测算法,利用通信节点分析报文确认邻居节点间距,通过非参数局部线性核平滑方法依据邻居节点间距建立信号获取平滑后的信号接收强度,判断无线传感网络中的节点是否来自上游节点分组的平滑后信号接收强度后,采取滑动窗口局部多项式拟合方法建立链路质量检测模型,通过链路质量检测结果判断无线传感网络中该链路中通信节点移动状态,通过通信节点移动状态判断链路质量。实验结果表明,采用该算法可准确检测无线传感网络多节点通信链路质量,且在节点数量增加时检测效果依然良好,具有较好的扩展性。

    • >TU建筑科学
    • 基于集对分析-可变模糊集耦合模型的软土基坑施工对周围环境影响分析

      2021, 21(29):12655-12664.

      摘要 (306) HTML (0) PDF 6.93 M (2964) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 冻结饱水砂卵石蠕变损伤特性试验研究

      2021, 21(29):12665-12671.

      摘要 (364) HTML (0) PDF 6.69 M (2915) 评论 (0) 收藏

      摘要:以北京典型饱水砂卵石地层为研究对象,基于损伤演化及元件模型理论,引入弹性体、黏壶体及损伤体,建立了Ⅰ、Ⅱ类蠕变损伤模型,并通过-10℃条件下饱和砂卵石的三轴蠕变试验对该模型进行了验证。研究表明:当应力差较小时,蠕变主要以瞬时弹性变形为主,均大于该阶段总变形量的57.62%,随着应力差的增大,蠕变以非线性变形为主;蠕变进入加速破坏阶段的应变均大于7.16%;围压为0~0.3MPa时,冻结砂卵石的长期强度在2~3MPa,围压为0.6~1MPa时,长期强度在3~4MPa,冻结砂卵石的长期强度约为瞬时强度的0.23~0.42倍;引入损伤体建立的蠕变损伤模型可以良好地反映冻结砂卵石的Ⅰ、Ⅱ类蠕变规律,可为工程设计及数值模拟提供理论基础。

    • 不同卸围压速率下三轴压缩细粒花岗岩力学特性

      2021, 21(29):12672-12678.

      摘要 (323) HTML (0) PDF 4.26 M (3417) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了得到不同卸荷速率对于细粒花岗岩的卸荷力学性能的影响规律。采用恒轴压卸围压的试验方式进行室内三轴卸荷试验研究。试验设定卸荷速率分别为0.01 MPa*s^-1、0.02 MPa*s^-1、0.03 MPa*s^-1、0.04 MPa*s^-1、0.06 MPa*s^-1。最终试验结果表明:(1)卸荷速率对岩样环向变形比轴向变形影响大,当卸荷速率达到0.04 MPa*s^-1后,岩样的环向变形更加明显且呈现一定的应变软化特征。(2)应变—卸围压柔量随着卸荷速率的增加而增大,表明卸荷速率的增加对岩样的变形具有促进作用。当卸荷量达到30 MPa时,岩样的环向变形及体积应变—卸围压柔量明显增大,且卸荷速率越快增加越明显。(3)岩样的卸荷破坏形式以剪切破坏为主,随着卸荷速率的增加,岩样破坏的主裂缝与水平线的夹角有所减少,岩样的鼓胀现象明显,表明在卸荷速率较快的情况下,会使岩样产生较为明显的侧向变形。

    • 悬挂式深基坑地下连续墙支护数值模拟及工程优化

      2021, 21(29):12679-12687.

      摘要 (328) HTML (0) PDF 5.97 M (3338) 评论 (0) 收藏

      摘要:现场监测难以预测基坑和围护结构后期变形规律,为提前预判并规避基坑破坏风险,采用数值模拟方法预测基坑变形及围护结构工作状态。依托南京市和燕路过江通道八卦洲明挖段实际工程,针对悬挂式地下连续墙深基坑支护方式,动态模拟基坑开挖,研究地连墙墙体深层水平位移和墙体弯矩变化规律,对比监测数据验证模拟合理性。改变悬挂式地下连续墙厚度及埋深,发现地连墙厚度增大可减小深层水平位移,但对抗弯性能要求较大;增大墙体埋深可减小水平位移和墙体弯矩,但超过一定深度影响减小,通过寻求墙体厚度及埋深合理值,优化施工方案。

    • >TV水利工程
    • 若尔盖湿地水源涵养时空变化及影响因素

      2021, 21(29):12688-12694.

      摘要 (358) HTML (0) PDF 5.16 M (487) 评论 (0) 收藏

      摘要:若尔盖湿地是黄河重要的水源涵养地。研究若尔盖湿地水源涵养量时空变化特征,提出水源涵养率指标并用于分析水源涵养能力变化,对于丰富生态系统水源涵养评估研究、科学布局若尔盖湿地生态保护和建设工程具有重要意义。选取四川省若尔盖湿地为研究区,利用SWAT构建了涵盖研究区的流域分布式水文模型,计算分析了1971~2016年湿地水源涵养量及其时空变化特征,基于水源涵养率指标分析了若尔盖湿地水源涵养能力及其变化,并探讨了其影响因素。结果表明:(1)若尔盖湿地年水源涵养量为121.4~348.1mm,20世纪90年代开始明显减少,黑河流域减少尤为显著;(2)水源涵养率总体呈减小趋势,年均水源涵养率由1971~1995年的0.34减小到1996~2016年的0.30,90年代中期以来若尔盖湿地水源涵养能力明显下降;(3)潜在蒸散发量增加、主要水源涵养植被土地面积减小等气候变化和土地利用变化是若尔盖湿地水源涵养量减小及功能降低的重要影响因素。

    • >U交通运输
    • 道路微波除冰中微波辐射端口高度仿真与试验研究

      2021, 21(29):12695-12703.

      摘要 (358) HTML (0) PDF 8.37 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效提升冬季道路微波除冰效率,本文对微波辐射端口高度进行了一定研究。论文在微波除冰机理分析的基础上,通过COMSOL Multiphysics建立仿真模型,研究微波场分布特性和辐射端口高度对除冰效率的影响,并采用微波除冰室内试验对仿真结果进行验证。结果表明:冰层具有透波特性,微波能够透过冰层加热路面;在竖直方向上,微波在波导中正弦变化,在辐射腔中略有降低,在空气中快速衰减,在介质中逐渐损耗;随着辐射端口高度升高,混凝土表面平均微波发热功率和混升温速率都表现为先减低、后升高、然后再降低的趋势,且在辐射端口高度为55 mm时,平均微波发热功率密度达到最大,为299.30 kW/m,升温速率也达到最快,为1.031 ℃/s;试验结果与仿真结果一致。因此,道路微波除冰中最佳辐射端口高度应设计为55 mm,这对于微波除冰技术的应用具有一定指导作用。

    • 悬索面内1/3次谐波共振瞬时相频特性

      2021, 21(29):12704-12709.

      摘要 (373) HTML (0) PDF 4.09 M (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑悬索垂度和几何非线性,研究垂跨比改变对悬索1/3次谐波共振瞬时相频特性的影响。基于悬索面内分布激励下的运动常微分方程,采用多尺度法进行摄动求解,得到悬索面内1/3次谐波共振二阶近似解,再利用希尔伯特变换得到响应与激励的瞬时相位差及响应与线性项的瞬时相位差,通过数值算例探讨不同垂跨比及调谐参数下瞬时相位差的变化规律。结果表明:垂跨比改变对悬索响应与激励的瞬时相位差影响较大,其主要方式是改变二阶近似解中的高阶项及漂移项成分。随着垂跨比及调谐参数的减小,高阶项及漂移项成分的影响在逐渐增大。同时在垂跨比处于特定的范围内时,其微小的变化可能会引起瞬时相频特性的巨大变化,在这其中起主导作用的是响应中的漂移项成分。

    • 富水卵石层桩底小净距盾构下穿京台高速公路桥梁变形控制措施

      2021, 21(29):12710-12717.

      摘要 (280) HTML (0) PDF 8.07 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:以济南市轨道交通R1线王府庄站~大杨庄站区间盾构隧道下穿京台高速公路桥梁为工程依托,采用MIDAS-GTS有限元软件建立三维计算模型对比分析有无注浆两种工况下桥墩变形特征,计算结果表明:无注浆加固条件下,桥墩竖向沉降最大值达10.24mm,接近变形控制值10.0mm;采用袖阀管注浆加固条件下,桥墩竖向沉降最大值为6.35mm,加固效果对保护桥梁变形效果明显。施工过程中通过控制盾构掘进参数、同步注浆、补强注浆、渣土改良技术等施工精细化技术措施来减小盾构施工对桥梁扰动;针对桥梁沉降达到预警值、控制值分阶段采取洞内径向注浆、应急支顶措施,确保桥梁结构安全。监测结果显示,盾构整个穿越过程中,桥墩最大沉降值为3.11mm,表明袖阀管注浆加固对控制桥梁变形起到很好地效果。

    • 隧道通风管道布置参数对瓦斯运移特性的影响

      2021, 21(29):12718-12726.

      摘要 (323) HTML (0) PDF 11.11 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究通风风管在瓦斯隧道施工通风中对瓦斯扩散的影响,通过CFD数值仿真,建立瓦斯在隧道内的运移模型,详细探究了不同风管直径、风管口距工作面的距离、风管悬挂位置以及风管贴壁间隙四个风管布设参数对隧道风流场及瓦斯分布规律的影响。结果表明,风管直径对于工作面上瓦斯体积分数场具有显著的影响,风管直径减小会导致隧道空间瓦斯体积分数增加,且瓦斯体积分数增加的程度远大于风管直径减小的程度。风管布置在拱肩处更有利于瓦斯的排出和保障隧道安全施工。随着风管出风口距离工作面距离的不断减小,隧道内瓦斯体积分数越低,并且隧道内部空间瓦斯分布越均匀,越不易发生瓦斯的局部积聚现象。风管顶端离隧道拱顶的距离越远,隧道内瓦斯体积分数越高,断面瓦斯分布均匀性也越差。在单因素试验情况下,可以看出风管的最佳组合方式为风管直径为1.8m,风管位置为拱肩,风管出口距工作面的距离为5m,贴壁程度为0.5m。

    • 大直径盾构隧道与下伏溶洞安全距离

      2021, 21(29):12727-12734.

      摘要 (336) HTML (0) PDF 6.74 M (407) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩溶发育地区的溶洞与在建盾构隧道之间的安全距离是一个重要的工程问题,如果溶洞与盾构隧道之间的距离过小则会导致隧道的失稳。本文基于武汉和平大道南延线隧道工程,在岩溶隧道失稳判断依据的基础上,设计选取围岩级别、侧压力系数、隧道的埋深和溶洞的大小四个影响因素来进行正交实验,同时采用了数值模拟与回归分析相结合的试验分析方法,探讨了影响安全厚度的因素,最终建立了下伏溶洞与隧道安全距离的预测模型。研究结果表明:在大直径盾构隧道下伏溶洞情况下,隧道的埋深、侧压力系数、溶洞的直径、围岩水平对于隧道安全距离的影响程度依次增加。安全距离与围岩级别呈负相关关系,与侧压力系数、隧道的埋深和溶洞的直径呈正相关关系。另外,通过对比验证试验区段典型断面的工程实例,证明了该安全预测模型在工程设计中具有参考价值。

    • 基于轮胎侧偏刚度变化率的车辆质心侧偏角融合估计算法

      2021, 21(29):12735-12743.

      摘要 (349) HTML (0) PDF 5.26 M (648) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对车辆在高速紧急避让工况下质心侧偏角难以直接测量的问题,提出一种基于轮胎侧偏刚度变化率的质心侧偏角融合估计算法。在车辆二自由度动力学模型的基础上,提出一种轮胎侧偏刚度估计方法,构建基于改进扩展卡尔曼滤波的质心侧偏角估计算法。根据质心侧偏角和车辆纵向、侧向加速度的关系,构建基于积分法的质心侧偏角估计算法;结合两种估计算法的特点,采用轮胎侧偏刚度的一阶微分表征车辆的非线性程度,设计了一种适用于不同车辆动态特性及路面条件的融合估计算法。Carsim/Simulink联合仿真结果表明,该融合估计算法在不同的车辆动态特性和不同路面条件下具有良好的估计精度和实时性,对传感器信号的噪声、误差鲁棒性强。

    • 基于改进Q学习的双周期干线信号协调控制方法

      2021, 21(29):12744-12750.

      摘要 (349) HTML (0) PDF 3.60 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对双周期干线信号协调控制中干线协调与双周期交叉口通行效率存在一定矛盾的问题,提出了一种基于改进Q学习的双周期干线信号协调控制方法,从状态空间和动作空间两个方面对Q学习算法进行了改进。首先,提出了新的交通状态描述指标——排队消散指数,依据该指标的阈值对交通状态进行等级划分,降低了Q学习状态空间的维数。其次,综合考虑相邻交叉口交通状态之间的关联和影响,针对每种系统状态分别设定可行的关联动作,降低了Q学习的动作空间。最后,以北京市两广路为例验证了改进的Q学习算法。结果表明,改进Q学习算法相比于普通Q学习算法、固定配时方案,干线平均延误分别减少10.47%、9.93%,平均停车次数分别减少22.64%、7.96%,双周期交叉口平均延误分别减少21.58%、24.96%,平均停车次数分别减少8.51%、11.64%,表明该算法对减少双周期干线延误,降低停车次数具有较为显著作用。

    • 可充电混合立体公交车库结构设计及控制系统

      2021, 21(29):12751-12757.

      摘要 (334) HTML (0) PDF 9.65 M (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现代城市停车难以及新能源车辆充电不便的问题,以巷道堆垛式车库为基础设计了一种具有充电功能的混合立体公交车库,车库包括车辆识别系统、停车系统、控制系统、充电系统以及人机交互系统五部分。首先从整体结构和工作原理介绍本文所设计的车库;然后对车库的二层可升降停车单元进行了设计并对支撑装置进行分析。随后根据存取车流程以及具体工作环节对混合立体车库控制系统所包括的硬件和软件进行了设计;最后搭建了混合立体车库的样机,通过对车辆模型的存取证明了此设计的可行性。结果表明此设计充分利用了空间,提高了装置的停车数量,安装相应充电系统丰富了立体车库的功能。所设计的车库不仅有较高的自动化程度而且车库的各组成结构稳定可靠。投入生产使用后能有效解决城市面临的停车难和充电不便的问题。

    • 富水粉细砂地层中护壁泥浆材料配比的优化

      2021, 21(29):12758-12764.

      摘要 (311) HTML (0) PDF 13.72 M (461) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下连续墙在以淤泥、粉细砂层地质为主,地下水丰富的江浙沪地区施工时,因传统护壁泥浆携砂能力过剩而造成废浆率大、沉渣厚和成墙质量差等问题。为有效提高地连墙施工质量,开展了低固相地连墙泥浆配制试验研究,通过优选增粘组分、成膜粉体助剂和膨润土,制备匀质性好、滤失量低、泥膜致密和携沙能力适中的工程用地连墙护壁泥浆,掌握了低固相地连墙护壁泥浆制备工艺等关键技术。基于苏州地铁8号线的工程应用表明:利用该工艺制备的低固相地连墙护壁泥浆沉渣厚度低于100mm、泥浆循环使用损耗率低于20%、成墙质量得到明显提升。

    • >V航空、航天
    • 某型直升机医疗地板的改装优化设计与适航符合性验证

      2021, 21(29):12765-12771.

      摘要 (358) HTML (0) PDF 6.77 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于通用航空的特殊功能、优势和对国民经济增长的巨大推动作用,其在我国迅速发展,通航公司规模也越来越大,直升机的业务种类也逐渐增多。然而普通构型的直升机只能进行运输功能,已经不能满足人们对直升机所执行的任务要求,特别是对于医疗救援类的直升机已经成为了地震灾区、火情灾区、海上救援等所必要的工具。所以需要对直升机进行改装设计,将其加装医疗设备来满足应急医疗救援的目的。本文为使直升机能够恢复出厂构型,研究并设计出直升机医疗地板,并且对其结构进行拓扑优化,其次对直升机医疗地板改装的适航审定流程进行了研究分析,并且对直升机加装的医疗地板进行了多种适航符合性验证方法的研究,进行强度试验验证,最终得出结论医疗地板满足适航法规要求。同时为通航公司在直升机改装医疗地板方面提供参考依据。可见直升机医疗构型改装设计及适航研究已成为实现直升机应急救援的重要依据。

    • 基于潜在类别条件Logit模型的机舱座位选择行为

      2021, 21(29):12772-12780.

      摘要 (609) HTML (0) PDF 4.69 M (423) 评论 (0) 收藏

      摘要:为向旅客推送精细化座位推荐服务,通过潜在类别条件logit模型探究了旅客座位偏好及座位效用差异。首先运用解释结构模型筛选出影响旅客选座的关键因素;其次对旅客及其选择偏好进行RP-SP调查,运用潜在类别条件Logit模型划分旅客类别,进一步探究不同因素对旅客类别的影响程度;最后构建不同类别旅客机舱座位效用函数,根据效用最大化原则判断旅客选择行为。结果表明,旅客在机舱座位选择行为上存在异质性,旅客被划分为三个类别:class1占比38.8%,倾向于选择第一排或紧急通道排的过道位置;class2占比39.8%,倾向于选择靠窗座位;class3占比21.4%,倾向于过道位置。研究将为航空公司进行座位管理及制定座位附加服务费提供理论及决策支持。

    • 华东地区管型航路鲁棒动态激活关闭方法

      2021, 21(29):12781-12786.

      摘要 (348) HTML (0) PDF 2.87 M (380) 评论 (0) 收藏

      摘要:管型航路是一种能容纳高密度交通流的新型空域结构,契合于我国华东地区空域繁忙,并且航空运输量持续高速增长的特点。提出了一种管型航路鲁棒动态激活关闭方法,建立离散时间动态系统,构建管型航路动态激活/关闭的多目标优化模型,并进行鲁棒优化,使动态激活关闭方案具有更高的适应度。以华东地区B221航路构建管型航路为例进行动态激活/关闭研究,结果表明,确定性优化方案和鲁棒优化方案相比固定方案而言,可使用50%的开启时长,服务63.03%和64.98%的航班,并且,使用效率提升16.67%和17.44%。

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