• 2025年第25卷第30期文章目次
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    • >X环境科学、安全科学
    • 中国土壤环境容量研究进展及其应用展望

      2025, 25(30):12761-12774. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2502131

      摘要 (922) HTML (0) PDF 6.35 M (667) 评论 (0) 收藏

      摘要:双碳战略的提出削减了煤炭作为一次能源的消费比重,但却没有动摇煤炭的能源主体地位,能源重心西移使得中国 西部原本脆弱敏感的生态环境问题更为突出。 鉴于土壤环境容量研究成果不足且分散,借助 CiteSpace 软件对中国环境容量 研究工作进行了文献综述。 介绍了土壤环境静、动容量计算模型的建立与临界含量的综合选取过程,分析影响容量值精确度 的各个因素,归纳总结容量计算的应用方向,揭示其现存问题并对未来的研究方向进行展望。 根据当前容量计算结果缺乏时 空普适性,提出在污染区域构建长期监测体系,针对容量模型无法全面反映客观情况,指出结合污染物迁移转化机理的模型 优化是接下来的研究重心。 紧跟国家能源战略,借助地理信息技术,在矿区尺度之下进行环境容量研究工作迫切且必要。

    • >P天文学、地球科学
    • 论鲁西地区矽卡岩型铁矿成矿地质体的支点效应: 以高唐县郭店铁矿勘查为例

      2025, 25(30):12775-12785. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2501016

      摘要 (845) HTML (0) PDF 21.02 M (1119) 评论 (0) 收藏

      摘要:在齐河—禹城富铁矿重点勘查区找矿过程中,显示该区矽卡岩型铁矿受控因素多,矿体形态复杂,为深入研究侵入 岩的侵位地段和蚀变程度与铁矿体的空间关系,用以确定铁矿勘查方向。 在分析该重点勘查区成矿地质条件的基础上,通过 深入剖析郭店铁矿床控矿要素,研究其成矿地质体———早白垩世闪长岩体与铁矿赋存位置关系。 研究表明该区铁矿主要赋 存于奥陶纪碳酸盐岩地层与早白垩世闪长岩体接触带处、奥陶纪碳酸盐岩地层中及石炭纪—二叠纪碎屑岩地层中;在该区闪 长岩体形成过程中,岩浆在奥陶纪地层中侵位时由于所处环境的差异性致使其侵位及成岩高度差别较大,闪长岩体局部易于 形成“支点”。 在构建该矿床成矿模式过程中,本文提出了研究区闪长岩体“支点效应”,研究表明该区铁矿在“支点”处多不 易形成铁矿体,但具有围岩热接触变质程度高,岩体蚀变强度低等特征;在“支点”周邻地段则容易形成较大构造空间,易于形 成厚大的铁矿体。 分类总结了识别“支点”的地层、岩体、构造、接触带、蚀变、磁异常、重力异常、电法异常、地震异常等标志。 通过矽卡岩型铁矿成矿地质体“支点效应”的深入研究可以分阶段、有步骤地为目标区铁矿勘查工作提供全周期的理论基础 和勘查依据。

    • 基于多模态的EWT-CNN微震信号识别与分类

      2025, 25(30):12786-12794. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2409331

      摘要 (847) HTML (0) PDF 9.50 M (997) 评论 (0) 收藏

      摘要:矿井中采集到的微震信号通常伴随环境噪声(如电力干扰、爆破信号等)混杂在一起,传统人工筛选方法效率低下, 影响灾害预警的准确性 与 及 时 性。 因 此,设 计 了 一 种 新 的 信 号 处 理 与 识 别 框 架,提 出 了 一 种 结 合 经 验 小 波 变 换 (empirical wavelet transform,EWT)与卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的信号识 别 方 法。 首 先,通 过 模 拟 信 号 对 比 EWT 与经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)在信号分解中的效果,发现 EWT 在减少模态混叠方面优于 EMD。 然后, 对微震信号、环境随机噪声(非电力因素干扰影响)、瞬态尖脉冲噪声、工频谐波干扰噪声和敲击噪声进行 EWT 分解,将其分 解成一系列不同模态,设计了具有多通道输入和多尺度卷积核的 CNN 架构,使得不同信号模态能够在统一框架下实现特征提 取和分类,充分利用 CNN 在特征提取和分类方面的优势,将数据集中混合的 5 类信号类别进行有效区分。 最终,模型训练分 类准确率达到 96. 42% ,对微震信号的识别准确率达到了 99. 3% 。 与 EMD-CNN 和传统神经网络方法相比,本文方法在识别 效果上表现出更高的准确性和更强的鲁棒性。 多模态的 EWT-CNN 的信号识别方法有效提升了矿井微震信号的识别精度,为 矿井地质灾害的预警和防治提供了高效、可靠的技术支持。

    • 东海海域深层PH组砂岩储层含气性预测技术及应用

      2025, 25(30):12795-12803. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2409575

      摘要 (634) HTML (0) PDF 20.32 M (960) 评论 (0) 收藏

      摘要:东海海域深层 PH 组已发现油气藏并成功开发,但其储层埋深较深,砂体横向变化快,砂体展布、叠置关系复杂,分布 规律不清,含气性预测困难,制约了该地区进一步精准高效开发。 针对该问题,从弹性和衰减两个角度综合开展靶区含气性 预测技术研究,建立面向靶区的含气性预测关键技术系列。 弹性角度主要通过岩石物理分析构建敏感含气性指示因子,然后 基于叠前高精度反演获取弹性参数计算该指示因子;衰减角度主要采用物探院自研的衰减梯度随角度变化(quality factor gra- dient varies with angle,QgVA)技术,考虑了含气储层频谱随入射角的变化梯度存在差异。 最后提出了一种复合含气性敏感属 性技术,有效综合流体因子和衰减属性的优势,进一步提升含气性检测识别能力。 实际应用效果表明,该技术能够有效提升 储层含气性预测精度,高效支撑深层 PH 组的勘探开发工作,并且能在类似研究区进行推广应用。

    • 基于深度学习的测井岩性智能识别

      2025, 25(30):12804-12812. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2409527

      摘要 (910) HTML (0) PDF 6.37 M (877) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着油气勘探技术的不断进步,测井岩性识别技术成为储层预测中的关键手段。 然而,传统的测井岩性智能识别方 法严重依赖于人工经验和专业知识,不仅 成 本 高 且 效 率 低 下,而 且 在 处 理 大 规 模 数 据 中 的 复 杂 非 线 性 关 系 时 表 现 不 佳。 因 此,基于深度学习的测井岩性智能识别方法的研究是一个十分重要的课题。 通过利用残差网络 (ResNet)结合卷积神经网络 (convolutional neural network,CNN)的架构,实现测井数据的智能化岩性识别。 具体而言,使用随机森林算法进行特征重要性 评估,选取相关性较强的特征属性,构建了 ResNet-CNN 模型,并且用混淆矩阵方法评估模型性能。 实验结果显示,本文中构 建的 ResNet-CNN 模型的准确率达到 93. 5% ,明显优于其他两种方法。 因此,基于 ResNet-CNN 的方法在测井岩性智能识别中 展现出很高的应用价值。

    • 典型岩溶土壤剖面CO2浓度动态变化机理: 以桂林丫吉地区为例

      2025, 25(30):12813-12825. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408881

      摘要 (765) HTML (0) PDF 21.31 M (938) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤 CO2 是岩溶碳循环的核心驱动因子之一。 以广西桂林丫吉岩溶试验场土壤剖面为例,利用高分辨率监测技术对 不同土壤深度的温度、水分和 CO2 进行监测,解析土壤剖面中 CO2 含量的动态变化机理及其影响因素。 季节尺度上,土壤温度 是影响土壤 CO2 含量的主要因素。 土壤温度与大气温度变化趋势一致,表层土壤有明显的昼夜变化,而深层土壤则表现出多 日连续性变化。 在长时间尺度下,土壤温度越高,土壤 CO2 含量也越高。 短时间尺度上,土壤水分则是影响土壤 CO2 含量的主 要因素。 降水前,土壤水分较低,降水后会刺激土壤 CO2 以脉冲形式释放;而土壤水分较 高 时,降 水 则 会 降 低 土 壤 CO2 含 量。 特别是在干旱条件下,降水能够显著提高土壤 CO2 含量,称为“桦木效应”。 降水情景下,不同降水强度对土壤 CO2 含量的影响 不同。 短时强降水后,土下 10 cm 处的 CO2 含量(CO2 -10 )迅速升高,土 下 40、90 cm 处 的 CO2 含 量 (CO2 -40、CO2 -90 )变 化 较 小。 持续性降水则会导致表层 CO2 -10 先升高后降低,CO2 - 90 逐渐减少。 土壤 CO2 含量的变化还受到土壤分层特性的影响。 表层土壤植物根系密集,CO2 含量较高;而深层土壤孔隙度小、扩散性低,CO2 含量随深度增加而升高。 本研究结果可为全球岩 溶碳循环研究提供科学指导。

    • >R医药、卫生
    • 基于网络药理学与分子对接探讨脉络通颗粒治疗心绞痛的作用机制

      2025, 25(30):12826-12839. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2500053

      摘要 (729) HTML (0) PDF 39.46 M (732) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用网络药理学分析脉络通颗粒治疗心绞痛的机制,并通过分子对接进行验证。 在中药系统药理学平台 TCMSP 数 据库中检索脉络通颗粒药物活性成分筛选靶基因;以“Angina Pectoris”为关键词在 Genecards、OMIM 数据库中检索疾病相关基 因;将脉络通颗粒的活性成分靶点与心绞痛疾病靶点的交集作为关键靶点;利用 STRING 数据库构建蛋白互作网络 (protein- protein interaction,PPI);用 Cytoscape 3. 10. 2 软件构建脉络通颗粒-活性成分-潜在靶点网络;运用 David 数据库、微生信网站进 行 GO 分析和 KEGG 富集分析。 应用 Pymol、AutoDock Tools 等软件对核心成分与关键靶点进行分子对接的验证,并利用 Pymol 进行可视化分析。 结果表明:脉络通颗粒有 118 个有效活性成分,544 个靶点;心绞痛靶基因 1 297 个,药物-疾病共同基因 176 个,筛选血清半胱氨酸天冬 氨 酸 蛋 白 酶-3 (caspase-3,CASP3 )、前 列 腺 素 内 过 氧 化 物 合 成 酶 2 (prostaglandin-endoperoxide syn- thase 2,PTGS2)、血清基质金属蛋白酶 9(matrix metalloproteinase 9,MMP9)、白介素-6(interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)5 个关键基因,GO 功能富集分析和 KEGG 通路富集分析主要富集在糖基化终末产物-糖基化终末产物受 体(advanced glycation end products-receptor of advanced glycation end products,AGE-RAGE)信号通路、流体剪切应力和动脉粥样 硬化(fluid shear stress and atherosclerosis)等。 将 山 柰 酚 (kaempferol)、柄 花 素 (formononetin )、槲 皮 素 (quercetin )、异 鼠 李 素 (isorhamnetin)、木犀草素(luteolin)分别作用于血清半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3、前列腺素内过氧化物合成酶 2、血清基质金属 蛋白 9、白 介 素-6、肿 瘤 坏 死 因 子 进 行 分 子 对 接,结 果 显 示 木 犀 草 素、山 柰 酚、异 鼠 李 素、柄 花 素 与 CASP3、IL-6、PTGS2、TNF、 MMP9 均具有较强的结合活性。 脉络通颗粒能够通过槲皮素、木犀草素等成分作用于血清半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3、前列 腺素内过氧化物合成酶 2、血清基质金属蛋白酶 9 等核心靶点,调控流体剪切应力和动脉粥样硬化、AGE-RAGE 信号通路等生 物学途径,抑制内皮细胞增生,控制炎症反应,抗氧化应激,参与机体代谢治疗心绞痛。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 不同围压下层面数量对煤岩组合体破坏特性的实验

      2025, 25(30):12840-12846. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2500528

      摘要 (710) HTML (0) PDF 9.52 M (929) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同等级三向应力下水平层面对煤岩组合体力学特性的影响规律,通过对含有不同层面数(1层、2层、3层)的煤岩组合体开展变围压(4MPa、9MPa、15MPa)的三轴力学实验,纵向对比了相同层数的煤岩组合体在变围压条件下的应力-应变响应特征和裂隙分布特征,横向分析了同等围压条件下不同水平层面数对组合体的力学行为(破坏特性)差异的影响。结果表明:随着围压的增加,煤岩组合体峰后性能呈现出由脆性破坏-延性破坏-脆性破坏的趋势,其弹性模量逐渐增大;随着水平层面数量增加,组合体三轴抗压强度降低,且岩石单元能够出现较为明显的破坏;水平层面具有改变裂隙发育路径的作用,围压增大有利于裂隙穿越界面而扩展发育;本结果可为探究深部开采过程中冲击地压频发的原因提供实验基础。

    • 压力溶气浮选气泡运移特性及影响因素

      2025, 25(30):12847-12853. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408024

      摘要 (673) HTML (0) PDF 5.78 M (826) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现浮选过程和设计的优化,采用水平集方法对浮选池中的微小气泡运移特性进行模拟,研究表面张力、黏度和接触角对气泡在与静止和运动颗粒接触过程中运动行为的影响。结果表明,气泡与颗粒接触过程的上浮速度变化分为气泡上浮接触颗粒、气泡-颗粒分离和继续上浮三个阶段,从气泡与运动颗粒接触到产生最大形变的时间比与静止颗粒发生相同作用的时间短0.003 s。在不同阶段气泡的上浮速度与表面张力呈正比,与流体黏度呈反比,且流体黏度对气泡速度幅度变化的影响要小于表面张力所产生的影响。接触角越大,接触过程中气泡速度变化幅度越小,与运动颗粒相作用的气泡速度变化远小于与静止颗粒作用的气泡速度变化,最大速度相差0.295 m/s。

    • >TE石油、天然气工业
    • 页岩不同组分吸附特征及其页岩气勘探意义: 以川南龙马溪组和鄂东缘山西组为例

      2025, 25(30):12854-12864. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407409

      摘要 (741) HTML (0) PDF 14.52 M (1000) 评论 (0) 收藏

      摘要:海相和海陆过渡相页岩中的吸附气不同程度影响页岩气含量,厘定两种页岩的吸附能力对页岩气甜点段/区评价至关重要。本文以我国典型海相页岩(川南龙马溪组)和海陆过渡相页岩(鄂尔多斯盆地东缘山西组)为例,开展系统的总有机碳(TOC)含量、全岩-黏土X射线衍射(XRD)、低温低压气体吸附、甲烷等温吸附实验,以有机质、黏土矿物和脆性矿物为三端元,建立了页岩三层甲烷等温吸附岩石物理模型,对比了海相和海陆过渡相不同组分的吸附能力,实现了两种页岩吸附能力的快速评价。研究结果表明:(1)海相龙马溪组页岩TOC含量对甲烷吸附能力最强,其次为脆性矿物,最弱的为黏土矿物;海陆过渡相页岩TOC含量对甲烷吸附能力最强,其次为黏土矿物,最弱的为脆性矿物;(2)TOC含量为海相和海陆过渡相吸附气含量的主要控制因素,但海相页岩有机质同时发育微孔和介孔,不仅为吸附气提供储集空间,也是游离气重要的赋存场所;海陆过渡相页岩有机质以发育扫描电镜无法观测的微孔为主,从而影响吸附气赋存;(3)海相与海陆过渡相页岩不同组分吸附能力的差异,主要受矿物来源和组成的影响。海相页岩脆性矿物中石英为有机成因,黏土矿物以比表面积很小的伊利石为主,导致海相页岩脆性矿物吸附能力高于黏土矿物;海陆过渡相页岩黏土矿物以比表面积较高的伊蒙混层和高岭石为主,脆性矿物以陆源碎屑石英为主,孔隙发育能力弱,导致黏土的吸附能力高于脆性矿物;(4)通过建立的吸附气含量模型,可以对不同区块页岩气发育的甜点段进行快速评价和初步厘定。

    • 超深井侧钻水平井钻柱三维振动特性

      2025, 25(30):12865-12872. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408153

      摘要 (767) HTML (0) PDF 9.72 M (954) 评论 (0) 收藏

      摘要:超深井侧钻水平井是在非常规油气资源高效挖潜过程中被广泛应用的井型,其狭窄的空间尺寸与水平的空间方位易使钻柱与井壁发生动态接触,进而对钻柱的动力学行为造成影响。针对上述工程问题,通过对钻柱与井壁接触点处的钻柱运动与力学特征进行分析,构建了超深井侧钻水平井钻柱动力学模型,并通过物理实验对模型的仿真结果进行了可靠性验证。其次,基于实际钻井案例,利用所构建的模型依次对钻头的三维位移、三维速度分布、钻柱的三维载荷分布与转速对钻柱振动的影响进行了仿真分析。研究结果表明:1)在侧钻水平井钻井作业过程中,钻头的横向振动会呈现出显著的谐波状态,且这种振动状态会使钻柱产生较大幅度的纵向位移;2)钻柱的横向与纵向振动存在着耦合响应关系,其纵向振动会通过增大自身曲率的方式加剧横向振动幅度;3)钻柱的振动载荷主要集中在下部结构,且在向上传播过程中的衰减速度较快;4)侧钻水平井钻井作业应规避195.00~210.00 rpm与100.00~140.00 rpm两个转速区间。

    • F页岩气田分期分段压裂与重复压裂效果对比: 以JY9-2HF井为例

      2025, 25(30):12873-12881. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408257

      摘要 (704) HTML (0) PDF 10.08 M (902) 评论 (0) 收藏

      摘要:长期以来,页岩气开发依赖长水平段水平井水力压裂开发。在F页岩气田开发过程中,为了研究各压裂段的实际开发状况,同时也为后续大规模商业开发提供依据,选择JY9-2HF井进行分期分段压裂与重复压裂开发试验。本研究对该井的开发过程进行了分析与评价:该井的开发过程可以分为三个阶段。第一阶段:1–2段、3–4段、5–6段分期分段压裂开发和1–6段合采;第二阶段:1–6段重复压裂后再次开发;第三阶段:7–19段的压裂与开发。其中,在1–2段和3–4段开发过程中进行了压力恢复试井试验,1–6段合采过程中进行了产气剖面测井和微地震监测。对该井整个开发试验进行分析后,研究认为:分期分段压裂和重复压裂结合能够更为有效的开发各压裂段;压力恢复试井能够有效获取已开发页岩气井储层参数;运用产气剖面测井资料可以分析首次压裂改造程度,与页岩气老井剩余气含量结合可以确定老井是否具有重复压裂潜力。

    • 平台井压裂裂缝窜扰特征及防窜对策: 以川南自贡区块深层页岩气为例

      2025, 25(30):12882-12893. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2500156

      摘要 (774) HTML (0) PDF 28.23 M (979) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于四川盆地南部(即川南)地区深层页岩气的开发实践,以负面冲击为主的井间压裂窜扰已成为制约开发效率和效益的关键因素,对深层页岩气的可持续开发提出了重大挑战。本文针对川南自贡区块页岩气平台井为目标区域,通过结合岩心、测井和地震等多种信息源精细刻画平台真实天然裂缝分布。在此基础上,基于非常规裂缝模型(UFM)模型建立多井复杂裂缝扩展模型,将天然裂缝划分为强、中、弱三个发育区域,重点分析了井距、施工排量和簇间距等影响参数对多簇裂缝在不同天然裂缝发育条件下的差异化竞争扩展规律,阐明了深层页岩平台井压裂裂缝窜扰特征及防窜对策。研究结果表明:在天然裂缝强发育区,裂缝网络复杂,水力裂缝易在近井区被捕获,建议采用较高排量、较小簇间距和较高黏度压裂液,以减少压窜风险;但若存在大断层或大裂缝,需调整压裂参数以防止井间沟通。天然裂缝中度发育区则需优化压裂参数,以平衡裂缝扩展与压窜控制,确保储层动用率。在天然裂缝弱发育区,水力裂缝易均匀扩展,需精细化控制施工参数,以避免井间裂缝沟通。基于上述特征,形成了防窜压裂施工参数优化图版,为现场压裂作业提供指导。结论认为,结合天然裂缝分布进行差异化设置施工参数能够降低压裂窜扰影响,为提高川南地区页岩气井的综合开发效益提供了技术支撑。

    • 射孔间距对深煤岩水力裂缝扩展的离散元分析: 以鄂尔多斯神府区块L井为例

      2025, 25(30):12894-12901. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2501188

      摘要 (637) HTML (0) PDF 10.82 M (1005) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究不同射孔间距对深煤层水力裂缝扩展的影响,基于离散元数值模拟软件PFC2D,建立了多射孔压裂模型,探讨了射孔间距、排量及压裂液黏度对裂缝扩展形态和裂缝网络复杂性的影响,并在神府区块L井进行了验证。结果表明:不同射孔间距显著影响裂缝形态。较小射孔间距(16m、18m)下,裂缝沿射孔连线扩展,分支较少;较大射孔间距(20m、22m和24m)下,裂缝在遇到割理时分支增多,形成复杂的裂缝网络。20m射孔间距下,裂缝扩展效果最佳,压裂半径和微裂缝数量均达到最大值。排量的增加在初期促进了裂缝延展,但当排量超过15 m3/min后,压裂半径和微裂缝数量开始减少,表明过高的排量抑制了裂缝扩展。压裂液黏度对裂缝形态也有显著影响,低黏度压裂液有助于微裂缝的生成,而高黏度压裂液则不利于裂缝的远程延伸,导致裂缝网络的复杂性降低。

    • 原油中环烷酸与沥青质协同影响乳状液稳定性的机理

      2025, 25(30):12902-12908. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2404550

      摘要 (676) HTML (0) PDF 13.29 M (888) 评论 (0) 收藏

      摘要:原油采出液在集输过程中极易发生乳化,而原油中的沥青质、环烷酸等活性物质对乳状液的稳定性有重要影响。为深入探究环烷酸与沥青质协同影响乳状液稳定性的机理,本文以反-4-正戊基环己甲酸(反-4)为代表性环烷酸,以塔河稠油中提取的沥青质为代表性沥青质,分别通过瓶试法、显微观察法和界面实验研究了反-4、反-4与沥青质二元体系以及在此基础上添加盐离子对乳状液稳定性的影响。结果发现,单独环烷酸形成的乳状液稳定性远不如沥青质;当环烷酸与沥青质共存时,油水界面主要以沥青质吸附为主,沥青质是决定乳状液稳定性的主导因素;而在加入盐离子后,其与环烷酸相互作用会增强环烷酸的界面活性,导致界面上大量环烷酸盐取代沥青质,从而弱化界面膜结构,最终减弱乳状液稳定性。

    • >TH机械、仪表工业
    • A型架式绳牵引浮标布放机器人动力学建模与分析

      2025, 25(30):12909-12917. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2409688

      摘要 (691) HTML (0) PDF 8.32 M (916) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决传统起重机在浮标布放过程中无法控制其姿态,导致浮标入水角度过大,容易对浮标外表面及内部结构造成损害等问题,将绳牵引机器人应用于A型起重机,开发了一种新型的浮标布放装置。首先,通过矢量封闭理论分析了浮标布放装置的运动学逆解问题,拟定浮标的规则运动轨迹及随机海浪轨迹,分析布放过程中绳索长度、速度的变化情况;其次,基于牛顿-欧拉法建立了浮标布放装置的动力学模型,对各绳索的张力情况进行分析;再次,通过MATLAB-ADAMS联合仿真,验证了运动学模型及动力学模型的准确性。结果表明:规则轨迹下,绳索长度的最大误差为43.93 mm,绳索速度的最大误差为2.04 mm/s,绳索张力的最大误差为34.35 N。两种随机海浪轨迹下,绳索长度的最大误差为58.57 mm,绳索速度的最大误差为30.07 mm/s,绳索张力的最大误差为3.96 N。上述误差值在允许范围内,验证了浮标布放装置结构的合理性及建模的准确性,为后续控制策略的设计及实船应用提供了理论基础。

    • >TK能源与动力工程
    • 矩形螺旋管中含不凝气体乏气凝结换热性能分析

      2025, 25(30):12918-12926. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407323

      摘要 (691) HTML (0) PDF 8.98 M (920) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究混合工质在矩形螺旋管式换热器中凝结换热性能,建立了矩形截面螺旋管中含不凝气体乏气凝结换热数值模型,讨论了设计工况下混合工质的凝结换热特性及流动特性、以及不凝气体组分比例和模型结构宽高比对其的影响。结果表明:受离心力影响,螺旋管沿程热流密度呈先减小后增大的趋势;冷凝水在冷凝后期形成了环状流和柱塞流,有效增强通道内乏气与外壁面的换热性能;不凝气体组分比例越大,螺旋管冷凝后期热流密度受到抑制作用越强,换热效果越差;当通道宽高比大于1时,螺旋管通道内二次流强度较大,乏气换热效果更好。

    • 绕管式换热器壳侧冷凝传热数值分析

      2025, 25(30):12927-12937. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408883

      摘要 (752) HTML (0) PDF 12.13 M (802) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了得到绕管式换热器壳侧冷凝传热下的流动及传热压降相关规律,通过数值模拟的方法建立了三维、瞬态的绕管式换热器壳侧冷凝传热计算模型。基于该模型对壳侧流体流场特性进行详细分析,对不同质量流量G和热流密度qwall下的组合工况进行了模拟计算,来研究其对壳侧冷凝传热和压降特性的影响。结果表明:热流密度不变下:随质量流量的增加,表面传热系数hs逐渐下降,但下降速度逐渐减小;努塞尔数Nu随质量流量增加而增加,对于低热流密度(小于等于-50 kW/m2),其增加速度先减小再增大,而在高热流密度(大于-50 kW/m2)下,增加速度则先增大后减小;质量流量不变:热流密度增加,hs上升, Nu增加,且Nu增加幅度随质量流量增加而加大;随干度增加,dP/dl先增大后减小,转折点约在干度为 0.8附近,表明其与干度和流型密切相关。

    • >TL原子能技术
    • 放射性PVA废物的高温蒸汽气化实验

      2025, 25(30):12938-12944. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408684

      摘要 (1008) HTML (0) PDF 4.88 M (776) 评论 (0) 收藏

      摘要:PVA塑料制品来源于可降解防护用品,该制品已在田湾核电、徐大堡核电站试点应用,预计未来核电站将产生大量污染PVA制品。本文通过高温蒸汽气化实验台架,对PVA开展了高温蒸汽气化实验研究,并利用红外光谱技术对热解产物进行分析,探讨了催化剂和水蒸气对PVA气化反应的影响。实验表明,PVA热解在501℃以上已基本完成,产物主要分为固体残留物、蜡状产物与挥发组分,催化剂和水蒸气能促进PVA初步热解,并促进热解产物的进一步降解,从而改变不同热解产物的占比。

    • >TM电工技术
    • 基于自适应频域多层感知器的短期风电功率预测新方法

      2025, 25(30):12945-12953. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2500288

      摘要 (751) HTML (0) PDF 7.15 M (790) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于可再生能源在能源行业中的地位日益突出,精准的风电功率预测变得越来越重要。基于多层感知器的深度学习预测方法存在过拟合风险,且难以捕捉长期依赖关系,传统的解决办法多为增加数据量、调整模型参数、使用更复杂的神经网络等,但效果有限。针对上述问题,研究了多层感知器在频域上的特征提取能力,提出了结合频域特征提取与自适应频率选择算法的策略,通过动态调整模型训练过程中各频率分量的权重来选择对预测贡献较大的特征。该策略有效减轻了过拟合现象,提升了模型对长期依赖关系的捕捉能力,并显著提高了预测性能与效率。最后进行两组实例验证,结果表明提出的方法比传统的深度学习预测模型拥有更高的预测精度。

    • 基于NRBO-FMD-BiGRU-Attention的光伏电站出力预测

      2025, 25(30):12954-12963. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2409593

      摘要 (689) HTML (0) PDF 8.83 M (913) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着光伏电站装机容量的不断增加以及电力体制改革和新型能源体系的推进,光伏出力预测面临更高的精度要求。本文提出了一种融合最大信息系数(MIC)、自然随机优化(NRBO)、有限模态分解(FMD)和双向注意力机制下的门控制循环单元(BiGRU-Attention)的光伏电站出力模型。在运用MIC方法确定影响光伏电站出力关键气象因素的基础上,创新性地基于NRBO和FMD技术,对光伏电站出力数据进行模态分解,生成模态分量,避免高频噪声数据对训练的结果产生影响;然后,在GRU模型中引入双向注意力机制,增强模型对复杂时序数据的学习能力,最终实现了光伏电站出力的精准预测。实验结果表明,对比其他模型,所提模型预测精度显著提升。

    • 电-碳市场耦合下风光储多目标选址定容优化

      2025, 25(30):12964-12973. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2406408

      摘要 (771) HTML (0) PDF 6.69 M (804) 评论 (0) 收藏

      摘要:在“双碳”目标背景下,风光储新能源装机增长加速,为实现新能源开发与碳减排协同优化发展,提出了一种考虑电碳市场耦合的风光储电站选址定容规划方法。首先,在考虑国家核证自愿减排量的电碳耦合市场下,以配电网年度运行成本为经济性评价指标,以电压幅值标准差为稳定性评价指标,构建考虑多目标的风光储电站规划模型。然后,以改进的带精英策略非支配排序遗传算法为求解方法,获取风光储电站的多目标规划方案。最后,利用IEEE33节点配网系统进行算例仿真。结果表明所提方法规划的风光储电站能有效减小配电网年度成本和系统电压波动,验证了所提规划方法的有效性。

    • 500 kV高压架空输电线路电场影响与安全分析

      2025, 25(30):12974-12981. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407119

      摘要 (742) HTML (0) PDF 6.70 M (991) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析架空线路对民房区域的电场影响,有助于更好地了解电场对居民的潜在健康影响,为制定合理的防护政策提供基础。本文首先进行了架空输电线路物理模型的构建,对电场进行计算;然后对某500kV输电线路进行了实地电场测量,验证了理论计算模型与实际实测结果的一致性。进一步运用COMSOL Multiphysics软件构建相应的仿真模型,对该输电线路电场环境进行仿真预测。基于上述研究基础,对房屋建筑和树木等多种因素对高压输电线路电场强度的影响进行了模拟仿真。最后,建立了人体模型进行仿真分析,对该电场环境对人体的潜在影响进行评估。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • LightGBM+CatBoost+XGBoost集成学习加权融合的室内指纹定位算法

      2025, 25(30):12982-12990. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407896

      摘要 (788) HTML (0) PDF 5.93 M (824) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对WiFi室内指纹定位中指纹库易受环境变化影响、定位精度低等问题,提出一种基于LightGBM+CatBoost+XGBoost集成学习加权融合的室内指纹定位算法。在离线阶段,采用基于中位数绝对偏差的Boxplot滤波,有效过滤了指纹库中的异常值。然后对过滤后指纹库的缺失值,采用了K近邻(K-Nearest Neighbors, KNN)填补指纹库中缺失值,确保指纹库的稳定性。在在线阶段,结合LightGBM(Light Gradient Boosting Machine)、CatBoost(Categorical Boosting)和XGBoost(Extreme Gradient Boosting)三种集成学习模型,通过混沌自适应JAYA算法动态调整模型权重,构建加权融合的坐标预测模型。实验结果表明,提出算法的平均定位误差为1.38 m,相较于粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)-极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)、KNN、LightGBM、CatBoost、XGBoost和KNN+XGBoost算法降低了6.52%到37.7%,为室内定位提供了一种精确且鲁棒的解决方案。

    • 基于接触力-位置ELM模型的机械臂接插装配技能

      2025, 25(30):12991-12997. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408083

      摘要 (704) HTML (0) PDF 6.56 M (632) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统强化学习方法在接插装配中精确性与泛化性不足的问题,提出了一种基于优化极限学习机的机械臂接插装配技能学习与柔顺操控策略。首先,建立了基于引力优化的极限学习机机械臂接插技能学习模型(Gravitational Search Algorithm optimized Extreme Learning Machine,GSA-ELM),利用机械臂示教接插操作的接触力、位置、速度等时间序列数据集优化极限学习机的初始化参数,提高了模型的精度和稳定性。其次,提出了一种基于接触力-位置预测信息的机械臂自适应力补偿柔顺控制方法,并结合位置-速度双环控制策略,实现了实时力-位反馈对接插装配的期望位置和操作速度补偿。实验结果表明,该模型能够有效保证机械臂在接插装配操作中的柔顺性和稳定性。通过UR3机械臂的USB接插实验证明了该模型在实际装配中的可行性和精准性,为机械臂接插装配提供了一种新的技术路径。

    • 基于时域注意力的化工过程多变量时序数据无源域自适应故障诊断方法

      2025, 25(30):12998-13009. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407635

      摘要 (690) HTML (0) PDF 12.94 M (1042) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对化工行业多变量时间序列数据的复杂性及隐私保护需求,提出了一种基于时域注意力门控无源自适应算法( temporal attention gated source-free adaptation, TAGSFA ),显著提升了跨域故障诊断的性能。该方法通过融合门控Transformer网络、嵌入式离散化技术与邻域聚类策略,有效捕捉源域与目标域间的时序相关性,避免了负迁移效应。在田纳西伊斯曼数据集和连续搅拌釜式反应器数据集上的实验表明,TAGSFA在不依赖源域数据的情况下,优于现有方法,显著提高了诊断精度和鲁棒性。消融实验验证了时域注意力和邻域聚类对模型性能的关键作用。

    • 融合DCNv4的YOLOv7-tiny行人目标检测算法

      2025, 25(30):13010-13017. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407813

      摘要 (723) HTML (0) PDF 11.46 M (924) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对行人目标检测任务中,存在遮挡,尺度变化,背景复杂等问题带来的检测性能降低的情况。基于YOLOv7-tiny网络,设计了一种行人目标检测网络DR-YOLO。首先,在ELAN(Efficient Layer Aggregation Network)模块中融入轻量化可变形卷积DCNv4来建立长短范围内的特征信息的交互,以增强模型对行人特征的表达能力。其次,在颈部使用一种多尺度特征融合结构,用于融合不同尺度目标的特征,增强模型对尺度变化的适应性,并降低参数量,同时还在网络主干加入改进的注意力机制,提高模型对感兴趣目标的关注度来优化后续网络的特征提取。从而提高模型在面对复杂情况时的检测性能。实验结果表明:本文提出的方法在CrowdHuman和WiderPerson构成的数据集上和分别取得了80%和46.8%的检测效果,与原模型相比分别提高了1.8%和2.7%,参数量减少17.2%,展现出一定的优越性。

    • 基于改进YOLOv5s的无人机航拍小目标检测算法

      2025, 25(30):13018-13026. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407538

      摘要 (919) HTML (0) PDF 11.21 M (979) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂背景下,无人机航拍容易遇到目标小、遮挡严重、检测精度低的问题,本文提出一种改进YOLOv5s的无人机航拍小目标检测算法:首先,在YOLOv5s模型的BackBone中加入了可变形卷积C3_DCN,以便获得更好的感受野适应性、特征表达能力和位置精度;其次,在模型的Neck中添加P2检测层,增加了一个高分辨率特征图,以提取到更多的特征信息,从而提升小目标物体的检测能力;之后,再次添加EMA注意力机制以抑制参数的抖动、改善模型的泛化能力及加速模型收敛;最后,使用Focal-EIoU 损失函数来改善边界框回归的准确性及提升模型在处理困难样本和应对类别不平衡数据方面的性能。数据集VisDrone2019上的实验结果显示,改进算法的mAP@0.5、mAP@0.95、F1 Score分别提升了4.6%、3.1%、2.9%,能有效提升无人机航拍图像漏检和误检的状况。

    • 基于双频特征提取生成对抗网络的岩心铸体薄片图像去噪

      2025, 25(30):13027-13034. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407993

      摘要 (656) HTML (0) PDF 12.89 M (912) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对已有深度学习方法在图像去噪中存在的不足,提出一种双频特征提取生成对抗网络。在双频特征提取生成对抗网络中,生成器通过八度卷积对局部冗余通道进行多尺度转换,以提取双频特征图像,采用通道注意力残差模块以获取图像关键特征;判别器采用马尔可夫模型,最后的网络层使用LreLu作为激活函数,以解决神经元死亡问题。将双频特征提取生成对抗网络应用于我国江苏省J油田和陕西省S油田的岩心铸体薄片图像(以下简称岩心图像)噪声去除中,与其他去噪方法EPLL(Expected Patch Log Likelihood)、CBDNet(Convolutional Blind Denoising Network)和IRCNN(Inception-ResNet Convolutional Neural Network)相比,它具有更好的应用效果。具体而言,当高斯噪声的标准差分别为15、25和35时,双频特征提取生成对抗网络在J油田小孔细喉型岩心图像上生成的平均PSNR、NRMSE和SSIM分别为30.1400 dB、0.0319和0.9739,均优于EPLL、CBDNet和IRCNN的生成结果;对于其他类型的岩心图像,与其他方法相比,双频特征提取生成对抗网络也表现出更好的去噪效果。双频特征提取生成对抗网络能够有效地去除岩心图像噪声,为地质研究人员提供有力的技术支持。

    • 基于特征加权联合的DRSN-AS WiFi室内定位方法

      2025, 25(30):13035-13043. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407880

      摘要 (686) HTML (0) PDF 8.02 M (941) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于无线局域网(wireless fidelity, WiFi)信道状态信息(channel state information, CSI)的室内定位方法有广泛应用需求,但是WiFi信号在噪声环境下有效特征会被遮挡,导致定位精度降低。针对这一问题,提出基于深度残差收缩网络(deep residual shrinkage network, DRSN)的室内定位方法,该网络在非线性变换层中引入软阈值化,以消除不重要的特征,同时为了提高网络的学习能力,设置两个阈值学习通道,分别对指纹的每个天线和子载波学习幅度差阈值和相位阈值,并将其命名为逐天线与子载波的深度残差收缩网络(deep residual shrinkage network with antennas-wise and subcarriers-wise thresholds, DRSN-AS)。离线阶段,针对不同的实验场景,对幅度差和相位信息进行加权联合,然后送入模型中训练。实验结果显示,定位精度在自习室场景可达1.54 m,在走廊场景可达0.99 m。

    • >TU建筑科学
    • 基于无侧限抗压强度的湛江组结构性黏土触变微观结构

      2025, 25(30):13044-13055. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2500587

      摘要 (750) HTML (0) PDF 22.89 M (913) 评论 (0) 收藏

      摘要:黏土的触变性是指黏土受扰动后强度降低,静置之后强度逐渐恢复的现象,这种特殊的力学性质对工程建筑地基的承载力和稳定性有较为显著的影响。为了研究湛江组结构性黏土的触变特性及其微观结构演化特征,本文通过对不同初始含水率的重塑湛江组结构性黏土,采用无侧限抗压强度试验、扫描电镜(SEM)试验和核磁共振(NMR)试验,在不同养护龄期下进行分析。研究表明,湛江组结构性黏土的触变强度比率(At)随养护龄期的增长而增大,具体可分为三个阶段:触变强度比率At迅速增大(触变性强)、At增长速率减缓(触变性减弱)及At趋于稳定(触变性逐渐消失)。土体在触变过程中,土颗粒之间的连接越来越牢固稳定,土颗粒骨架间的孔隙也随之定向排列有序性不断增强,孔隙形态趋于规则,土体整体微观结构从从松散的絮凝结构向蜂窝—紧密絮凝状结构演化,越来越均质紧密。且通过灰色关联法分析可知,由SEM照片所得:分形维数、概率熵和扁圆度与触变强度比率At均具有明显的相关性,概率熵与土体的触变性强度比率相关性最高、其次为分形维数、最后是扁圆度,因此,应首选概率熵表征土体触变性变化规律,次选分形维数、扁圆度。

    • 基坑开挖与地铁动载对邻近电力管线的影响

      2025, 25(30):13056-13063. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408139

      摘要 (670) HTML (0) PDF 13.75 M (940) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着城市化的快速进展,地下空间开发对缓解土地资源紧张具有重要意义,但同时也给周边地下设施的安全带来挑战。基于有限差分法和离散-连续耦合方法分别构建基坑开挖数值模型,通过有限差分模型研究基坑开挖过程中地铁动载对邻近电力管线沉降变形的影响;利用离散-连续耦合数值模型实现管道与周围离散土体的耦合,进而分析管道和周围土体在基坑开挖过程中的传力机制。结果表明:随着基坑开挖层数的增加,地下电力管道在垂直和水平方向上的位移均呈现出明显的变化趋势;在垂直方向上,管道在基坑区域主要表现为沉降,而在基坑外则相对上升;水平方向上,管道向基坑方向的位移随开挖层数的增加而增大;当地铁动荷载的偏应力幅值从10 kPa增至30 kPa时,地下电力管道的最终沉降量分别达到了3.36 cm、5.60 cm和7.44 cm呈现上升趋势,接触力增大且分布不对称性更加显著;基坑开挖和地铁动荷载对地下电力管线的影响显著,可能导致管道的潜在脆弱区域风险增高。

    • 聚丙烯仿钢纤维-硅灰改性透水混凝土性能及微观结构

      2025, 25(30):13064-13074. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408523

      摘要 (671) HTML (0) PDF 26.21 M (934) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明聚丙烯仿钢纤维-硅灰改性透水混凝土的力学特性及透水性能,将聚丙烯仿钢纤维和硅灰掺入到透水混凝土中,制备成一种聚丙烯仿钢纤维-硅灰改性透水混凝土,通过正交试验,采用极差法分析和微观电子显微镜扫描、CT扫描等方法,研究了硅灰、水胶比、减水剂以及纤维的形状、长度、掺量对透水混凝土的性能影响,并分析其内部的微观状态。研究结果表明:硅灰的掺量为10%、水胶比为0.3、减水剂0.9%时,透水混凝土的力学性能最优,且透水性能良好;以此为基础并掺入波浪型纤维且长度为30 mm、掺量为6 kg/m3时的透水混凝土力学性能最优,抗压强度随纤维长度、掺量的增加先升后降,有效孔隙率随着纤维的长度和掺量的增加呈线性减小。

    • 基于机器学习的硫酸盐侵蚀环境下混凝土抗压强度预测

      2025, 25(30):13075-13083. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2500471

      摘要 (743) HTML (0) PDF 7.00 M (782) 评论 (0) 收藏

      摘要:硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素,准确预测其对混凝土抗压强度的劣化影响对结构安全评估至关重要。本文基于机器学习的方法对硫酸盐侵蚀环境下混凝土抗压强度进行了预测。研究从现有国内外文献中收集了硫酸盐侵蚀下混凝土抗压强度的实验数据157组,以80%和20%的比例划分训练集和测试集,构建了随机森林(RF)模型和BP神经网络(BPNN)模型对硫酸盐侵蚀后的混凝土抗压强度进行了预测,采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R2)三个指标对模型性能进行了评价。为了进一步提高预测精度,采用特征重要性、皮尔森相关系数以及两者相结合的方法进行优化。基于最佳的优化方法,对模型进行了进一步的解释。结果表明,两种模型对侵蚀后混凝土抗压强度的预测结果均较为准确,RF模型预测结果优于BPNN模型。优化结果表明,采用特征重要性和皮尔森相关系数相结合的方法优化效果最佳。基于最佳优化方法,进一步就各因素对侵蚀后混凝土抗压强度的影响进行分析,并建立侵蚀后混凝土抗压强度随28天抗压强度、侵蚀时间和Na2SO4溶液浓度变化的预测模型。研究成果可为采用大数据预测硫酸盐侵蚀环境下混凝土抗压强度提供一种参考。

    • 盐蚀-持载耦合作用下玄武岩纤维再生混凝土梁抗弯性

      2025, 25(30):13084-13096. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2405837

      摘要 (593) HTML (0) PDF 17.48 M (745) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究玄武岩纤维再生混凝土梁在复合盐侵蚀和持续荷载耦合条件下的抗弯性能,对不同复合盐侵蚀时长(0、30、60、90天)和不同持续应力荷载(0、0.25、0.5)的10根梁进行四点弯曲试验,通过分形理论对梁表面的裂缝开展形态和分布特征定量分析,并且采用GM(1.1)预测模型对不同复合盐侵蚀时长下梁的抗弯性能进行预测。结果表明:玄武岩纤维再生混凝土梁表面裂缝的分形维数变化区间在[0.833,1.201]之间,并且裂缝开展满足分形特征,具有自相似性;发现分形维数与荷载等级、跨中挠度分别呈对数函数关系和logistic函数关系; GM(1.1)模型预测精度均符合I级,极限承载力、跨中挠度以及分形维数的最大相对误差分别为0.48%、4.26%和0.60%,并且对未来复合盐侵蚀时长试验梁进行抗弯性能有效预测。

    • 基于人工神经网络的临近开挖诱发隧道变形预测方法

      2025, 25(30):13097-13105. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2500995

      摘要 (638) HTML (0) PDF 10.49 M (897) 评论 (0) 收藏

      摘要:为预测软土开挖对既有隧道的影响,确保隧道安全正常运营,建立了一种基于人工神经网络Artificial Neural Network((ANN)模型的隧道水平位移预测模型,用于预测临近开挖引起的隧道变形。该方法使用有限元模型生成的183组数值模拟数据作为数据集,按照70%训练集、15%测试集和15%验证集划分,涵盖7个输入参数(如开挖宽度、开挖深度、挡土墙厚度等),并以隧道水平位移为输出参数,基于多层感知结构,采用反向传播算法训练ANN模型,分析影响隧道水平位移的关键因素。结果表明,所建立的 ANN 模型能够准确预测开挖引起的隧道水平位移,具有较高的可行性。本研究提出的ANN模型可为软土中临近开挖引起的隧道变形预测提供有效工具,并为实际工程中的风险评估和减灾决策提供科学依据。

    • >TV水利工程
    • BIM协同有限元与混合现实在水利水电高边坡工程中的数字化应用

      2025, 25(30):13106-13113. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407708

      摘要 (867) HTML (0) PDF 18.92 M (838) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着智慧水利建设的推进,水利水电高边坡工程面临着信息反馈滞后、现场监控不足、施工质量控制不到位等状况。本文基于这些问题,提出了一种结合建筑信息模型(building information modeling, BIM)、有限元分析与混合现实(mixed reality,MR)的数字化解决方案。基于MicroStation软件,通过钻孔数据创建BIM模型,导入ABAQUS进行三维地应力平衡以及二维边坡降雨入渗分析,通过部署现场监测系统,结合进行二次开发,将分析结果和监测数据反馈至MicroStation中,实现了数值计算结果与BIM环境的互通;同时将BIM模型导入Unity3D平台中,并借助HoloLens2头戴式MR设备,将虚拟的三维模型、分析结果和监测数据与现实环境叠加,实现了工程现场的可视化和交互式分析。本文通过迈湾水利枢纽工程的案例,展示了该技术的实际应用效果,有效提升了水利水电高边坡工程的数字化管理水平和安全保障能力。这些技术的融合不仅促进了信息模型在实际工程中的优化和协同,还为工程安全性、可靠性和效率性提供了新的支持和解决方案。

    • >U交通运输
    • 溶解性胶粉/高分散活性纳米ZnO复合改性沥青性能

      2025, 25(30):13114-13121. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408613

      摘要 (724) HTML (0) PDF 8.32 M (906) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决溶解性胶粉改性沥青高温性能降低和纳米材料分散性不足的问题,采用高分散活性纳米ZnO对其进行复合改性,探究纳米ZnO对溶解性胶粉改性沥青性能的影响和分散效果。制备不同改性沥青并分析改性沥青黏温特性、黏弹特性和低温蠕变特性。同时,从微观形貌和官能团角度分析改性剂在沥青熔融体中的分布状态和相互作用机理。结果表明:掺入高分散活性纳米ZnO后复合改性沥青的黏温指数降低2.3%,永久变形量降低57.4%,在-12℃和-18℃条件下的纳米ZnO蠕变劲度模量提升10.3%和9.2%,低温蠕变变化速率降低6.7%和4.6%。可见纳米ZnO改善了溶解性胶粉改性沥青的高温抗变形性能和温度敏感性,而低温性能降低,但仍可适用于-18℃环境。高分散活性纳米ZnO加入后促进胶粉的溶解,复合改性沥青中胶粉粒径减小;胶粉在沥青中脱硫解聚,表现出化学改性效果,复合改性后沥青中并未发生新的化学反应,改性作用主要表现为物理填充和促进胶粉脱硫解聚反应。

    • 基于极差分析的穿越断层破碎带隧道抗减震措施

      2025, 25(30):13122-13129. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2500524

      摘要 (626) HTML (0) PDF 11.22 M (834) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国是世界上新构造运动最为强烈的国家之一,活动断裂带广泛分布。震害资料表明,穿越断层破碎带的隧道遭受的震害尤为严重。为此,本文以某穿越断层破碎带隧道为工程背景,基于正交试验思路,进行数值试验,来研究注浆加固围岩厚度、抗震缝宽度以及沥青水泥减震层厚度3因素不同水平组合下,隧道结构应力和位移的变化情况,利用极差分析对比不同组合下,对衬砌的最大、最小主应力及峰值位移的减少程度,并结合敏感性分析,来得到最佳抗震组合,研究表明:处于地层交界处的隧道动力响应比处于断层破碎带中的隧道动力响应更为剧烈;注浆加固围岩、设置减震层及设置抗震缝三种措施均能有效的发挥抗减震效果,三因素的重要程度排序为:抗震缝宽度>减震层厚度>注浆加固围岩厚度,针对本文的背景工程而言,围岩加固范围为6 m、沥青水泥减震层厚度为0.2 m和抗震缝宽度为0.2 m为该隧道穿越断层破碎带的最佳抗震设计组合。

    • 大直径全预制装配式盾构隧道结构性能及评估方法

      2025, 25(30):13130-13138. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2500334

      摘要 (647) HTML (0) PDF 9.63 M (967) 评论 (0) 收藏

      摘要:大直径盾构隧道在软土地层中面临着结构性能和维护效率的双重挑战。为解决这一问题,本研究通过理论分析和数值模拟,提出了一种创新的预制中隔墙(Precast Middle Partition Wall, PMPW)设计方案。研究利用有限元软件构建三维结构模型,系统分析了结构在超载条件下从"接触前"到"接触后"阶段的力学行为演化规律。研究结果表明:基于6.88cm顶部间隙的PMPW设计实现了结构柔-刚转变的有效调控;接头性能分析发现,顶部楔形片与相邻管片界面在低轴力(3000-4000 kN)和高弯矩(约800 kN·m)组合作用下最易发生损伤;同时研究发现,相比中隔墙构件,弧形构件在初始阶段更易产生损伤。针对这些问题,研究提出了采用超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)进行局部增强的性能提升方案。试验结果表明,该方案可使预制构件的变形抗力提高20%-60%。本研究成果为大直径盾构隧道在复杂地质条件下的设计与施工提供了理论依据和工程指导。

    • 侧面柱碰工况下考虑乘员和电池保护的电动微型商用车车身结构优化

      2025, 25(30):13139-13149. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2407308

      摘要 (838) HTML (0) PDF 14.24 M (751) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对一款面向欧洲市场的电动微小型商用车,参照E-NCAP法规开展侧面柱碰仿真试验,发现该车型被撞侧的车身结构和位于车身底部的动力电池包都发生严重变形。通过分析白车身能量传递路径,选取B柱和门槛梁等七个主要零部件的厚度作为设计变量,以整车轻量化和提高碰撞吸能为优化目标,构建响应面近似模型,结合多目标螳螂搜索算法开展多目标优化。优化后,相关部件结构吸能量提高22.3%,质量减轻2.1%。同时在侧面柱碰撞中,B柱腹部和下门槛的侵入量分别减少22.5%和26.3%。但车身底部结构变形仍旧较大,电池包变形量约占总体尺寸的12.4%,电池包安全性仍存在隐患。于是在电池包右侧的纵梁内填充莲藕仿生薄壁吸能结构,结果发现填充后再碰撞电池包侧围仅发生轻微变形,变形小于整体尺寸的10%,达到安全要求。研究通过多目标优化和填充仿生薄壁吸能结构,最终实现目标车型在侧面柱碰工况下乘员和电池安全性能的全面提升。

    • 基于高速公路服务区充电桩数据的新能源汽车充电行为分析

      2025, 25(30):13150-13158. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2409092

      摘要 (1583) HTML (0) PDF 7.04 M (789) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着中国新能源汽车保有量的快速增加,高速公路充电难问题日益突出。 分析明确新能源汽车充电行为特征是完 善高速公路充电基础设施的前提,利用许广高速湖南省段沿线 4 个服务区 24 个充电桩共计 2 周的实际充电记录,分别从车端 与充电桩端对新能源汽车充电行为进行分析。 首先,从车端来看,服务区车辆以短充为主,平均充电时长和平均充电量分别 为 35 min 和 26. 8 kW·h,但不同服务区、行驶方向和时间段的充电时长和充电量均有显著差异。 此外,尽管充电枪额定充电 功率为 60 kW,但实际充电功率波动较大,平均充电功率仅为 46. 9 kW。 其次,从充电桩端来看,充电桩平时利用不足、假期不 够用的情况突出。 五一假期期间,服务区充电桩日均充电 44 次,而工作日和周末仅为 15 次;日均利用率为 53. 3% ,远高于工 作日的 19. 3% 和周末的 17. 9% 。 在此基础上,利用 Beta 回归模型对充电桩每天利用率进行回归分析,发现最高气温对充电 桩利用率有显著负影响。 基于研究结果,建议根据工作日和周末实际充电需求合理布置充电桩数量,在节假日则可以考虑通 过增设移动充电桩来满足短时大量的充电需求。 此外,针对不同时段、节假日、行驶方向和服务区,应考虑制定差异化的充电 收费策略,激励驾驶人在充电高峰时段缩短充电时间,在充电低谷时段则延长充电时间。

    • >V航空、航天
    • 典型工况下飞机前起落架的振动仿真分析

      2025, 25(30):13159-13166. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2409117

      摘要 (761) HTML (0) PDF 12.09 M (900) 评论 (0) 收藏

      摘要:在飞机无杆牵引车进行地面牵引作业时,前起落架产生的振动会对飞机结构寿命、乘客舒适度及安全性造成显著影响。本研究首次针对四轮驱动无杆牵引车牵引下的飞机前起落架振动问题,提出了多因素耦合作用的分析方法。基于SolidWorks构建飞机-牵引车系统三维模型,通过Adams完成动力学仿真,结合拉格朗日法建立了8自由度振动微分方程,并依据我国机场实际路面工况,创建了凹坑、凸起和斜坡错台三类路面模型。采用控制变量法系统探究了飞机载重、牵引速度及路面工况对前起落架振动的综合影响。研究结果表明:空载时前起落架垂向振动加速度和位移幅值分别达到8.76 m/s2和1.42 mm,较满载(4.68 m/s2,0.78 mm)提升86.4%和82.1%;凸起路面对振动的影响最大(加速度31.93 m/s2,位移34.69 mm),其强度显著高于凹坑和斜坡错台路面;当牵引速度从1100 mm/s增至1500 mm/s时,垂向加速度与位移幅值分别增长86.4%和29.4%。该研究为我国飞机前起落架结构优化设计、机场牵引作业规程制定及路面维护标准完善提供了理论依据,填补了多因素耦合振动分析领域的空白。

    • 基于强化学习的局部高密度无人机避撞决策

      2025, 25(30):13167-13178. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408581

      摘要 (851) HTML (0) PDF 8.27 M (938) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市空中交通等低空经济概念的提出,描绘了城市超低空无人机高密度运行的愿景,形成了相关无人机高密度运行的技术浪潮。其中,避撞技术作为保障无人机高密度运行安全的关键核心技术之一,直接影响着高密度运行的可靠性。在局部高密度空域的多无人机避撞场景中,现有避撞决策方法无法提供实时可靠的避撞策略。针对上述问题,本文提出了基于D3QN (Dueling Double DQN)算法的高密度避撞决策方法。具体地,对状态空间进行重构,基于固定扇区,在能够处理高密度避撞输入的同时,保证了神经网络的稳定性。其次,本文借鉴现有民航空管体系管制避撞规则,基于同伦理论,设计了由规则引导及自由避撞构成的两阶段高密度避撞决策方法。仿真实验表明,相比于传统方法,本文提出的高密度避撞决策方法在单位密度大于每平方公里30架次的高密度空域中,仍能够维持避撞成功率在99.66%以上,为城市低空无人机的高密度运行提供了切实可行的避撞策略。

    • 基于改进遗传模拟退火算法的多无人机物流任务分配

      2025, 25(30):13179-13186. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2409059

      摘要 (1022) HTML (0) PDF 4.10 M (802) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对无人机在城市中的物流任务分配问题,提出了一种改进遗传模拟退火算法。首先,考虑到异构无人机的性能限制以建立硬约束,设置任务时间窗口作为软约束,构建总代价最小的无人机任务分配模型。其次,运用自适应交叉变异率改进遗传算法,并采取精英保留策略,使搜索的广度和精度达到动态平衡;为避免遗传算法陷入局部最优,引入模拟退火算法,采用自适应温度衰减函数来提高解的质量。在改进的融合算法中,通过随机概率选择部分子代进行局部优化,动态调整模拟退火的使用频率,以便在全局搜索和局部优化之间找到平衡。仿真实验结果表明,所提出的改进遗传模拟退火算法(improved genetic-simulated annealing algorithm,IGASA)相较于传统遗传算法和模拟退火算法,总代价分别降低了9.5%和7.4%。

    • >X环境科学、安全科学
    • 基于FAHP-TOPSIS法的地下空间开发地质适宜性评价

      2025, 25(30):13187-13196. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2408407

      摘要 (683) HTML (0) PDF 4.47 M (768) 评论 (0) 收藏

      摘要:为客观评价地下空间开发地质适宜性并为评价工作提供一种新思路和参考,本文提出一种基于三角模糊数的模糊层次分析法(FAHP)和优劣解距离法(TOPSIS)相结合的评价方法。通过地质调查研究构建基于土体工程地质性质、水文地质条件、不良地质作用、地形地貌等影响因素为主的层次分析关系模型。基于专家判别利用FAHP计算各评价因素的权重,以各评价指标层的分级临界值作为典型评价样本,利用TOPSIS法对适宜性等级进行非等分划分,基于区间值优化的TOPSIS法建立最终评价模型,通过ArcGIS的空间分析功能等确定每个评价单元适宜性等级。该方法与传统方法相比一定程度上减少了评价过程中专家评判的过多主观影响,评价过程更倾向于定量化,结果更为客观。利用该方法对无锡市区浅层地下空间开发地质适宜性进行评价,评价结果与实际工程经验相符,证明了该方法的有效性,因此该方法对地下空间开发适宜性评价工作具有一定借鉴意义。

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