杂填土地基中螺杆桩竖向承载特性研究

为了研究杂填土地基中螺杆桩竖向承载特性,基于极限平衡理论分析了桩-土咬合机理,结合桩-土之间的相互作用得到螺纹段等效侧阻力增大系数,在此基础上建立了单桩竖向承载力计算公式,并对杂填土地基中螺杆桩单桩进行缩尺模型试验。结果表明,螺杆桩在竖向荷载作用下,荷载-沉降曲线经历了弹性、弹塑性、塑性破坏3个阶段。根据模型试验所得桩身轴力和桩侧等效侧阻力沿深度的分布规律,总体上螺纹段等效侧阻力高于直杆段。当桩体达到极限承载力时,试验所得等效侧阻力扩大系数与理论分析结果基本一致。

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《中国高校科技》杂志社(以下简称“杂志社”)是教育部高等学校科学研究发展中心直属的期刊出版单位。负责出版和运营四刊二网:出版《中国高校科技》杂志、《中国科技论文》杂志、《中国教育网络》杂志、《中国科技论文在线精品论文》期刊(连续型电子出版物)四刊,承担中国科技论文在线、中国学术会议在线二个网站的运营。各媒体均由教育部主管、教育部高等学校科学研究发展中心主办。

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设有叠合柱的局部错层RC框架结构地震易损性分析

为研究某一设有叠合柱的局部错层钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构在近断层和远场地震作用下的破坏概率,自定义钢管混凝土叠合柱塑性铰参数,并与试验对比验证塑性铰参数的有效性。采用SAP2000建立非线性分析模型,选取近断层和远场地震波共22条,分别以地震峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)和最大层间位移角作为地震动强度指标和结构性能指标,基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)结果和点估计函数对错层框架结构进行易损性分析。结果表明:对于远场地震动,结构满足“三水准”抗震设防要求,在罕遇地震下超越防止倒塌极限状态的概率仅为0.24%;结构在近断层多遇地震下仍能满足“小震不坏”的设计要求,设防地震下结构超越修复后使用极限状态的概率为53.63%,发生中等破坏的概率较大,罕遇地震下结构达到倒塌极限状态的概率为5.37%,较远场地震作用破坏更为严重。研究结果可为错层框架结构的设计和地震风险评估提供参考。

柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌性能研究

为了研究柔性连接填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架的抗连续倒塌性能,用ABAQUS建立了纯框架、刚性和柔性连接填充墙框架的有限元模型,并验证了建模方法的可靠性。对比了刚性与柔性连接填充墙对RC框架抗连续倒塌性能的影响,研究了墙-框连接刚度、拉结筋设置情况、构造柱数量和类型、砌块和砂浆强度对柔性连接填充墙RC框架连续倒塌抗力的影响。结果表明:柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力和延性更好;墙-框间填充高弹性材料、增加构造柱数量、提高砂浆强度有利于提高柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌的峰值承载力和极限承载力;墙-框间填充常规填缝材料、设置Ⅱ型构造柱、提高砌块强度会提高峰值承载力、降低极限承载力,设置拉结筋的效果则相反。

基于改进扩散模型的温度预报

针对传统数值预报模式计算时间长和计算资源消耗大的问题,以及现有深度学习预报方法在温度预报结果上不精确,且预测结果模糊的问题,提出了一个新的温度预报模型。首先,设计了一个时空信息捕捉模块,将该模块捕获的长期依赖信息,作为扩散模型的生成条件,赋予扩散模型预报的能力;其次,设计了一个新的平衡损失函数,同时保护了扩散模型的生成能力和时空信息捕捉模块对时空信息的捕捉能力;最后,基于美国国家环境预报中心的再分析数据进行预报,与现有的深度学习方法相比,所提模型预报结果的质量在均方误差(mean square error,MSE)上降低了17.3%,在均方根误差(root mean square error,RMSE)上降低了9.14%,在峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)上提升了5.1%。改进的扩散模型能有效地捕捉时空依赖的关系,有效地进行时空序列预测,效果优于其他对比方法。

基于无监督学习的抽油机井示功图自动聚类与批量标注方法

为充分利用大量未标注样本、节约人力与时间,提出了基于无监督学习的抽油机井示功图自动聚类与批量标注方法。首先,将抽油机驴头往复运动产生的位移、载荷数据转化为示功图图片样本,其中,示功图的横坐标为位移,纵坐标为载荷;其次,加载在ImageNet上训练过的带有一系列权重参数、具有强特征提取能力的卷积神经网络模型;然后,去除该网络模型的全连接层,利用该网络模型提取示功图图片样本的特征;最后,利用k-means聚类算法对提取到的特征进行聚类分析,将具有相似特征的示功图聚到同一文件夹中。批量的对示功图聚类结果进行快速标注,从而形成抽油机井故障诊断的示功图样本集。实验随机搜集了100口抽油机井的20 000条示功图数据,结果表明,基于无监督学习的抽油机井示功图自动聚类与批量标注方法耗时短、准确率高,为示功图样本集标注提供了一种高效方法,对于充分挖掘油田大数据的应用价值具有示范意义。

复合多聚磷酸改性沥青混合料动态力学性能

为研究多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)+SBS复合改性沥青混合料的动态力学性能,采用单轴压缩动态模量试验,分析温度和频率对动态模量和相位角的影响,并基于改进Havriliak-Negam(i HN)模型构建动态模量和相位角主曲线,同时与SBS改性沥青混合料相对比。结果表明:2种沥青混合料动态模量和相位角随温度和频率的变化呈现相同的趋势,HN模型可准确拟合2种沥青混合料的动态模量和相位角主曲线。相较于SBS改性沥青混合料,PPA+SBS复合改性沥青混合料的相位角在-10、20、50℃时均降低,而动态模量在-10℃时降低,20℃时变化较小,50℃时增加;较宽频域范围内,PPA+SBS复合改性沥青混合料在高温低频下动态模量变大,相位角变小,在低温高频下动态模量变小,相位角变化不大;PPA+SBS复合改性沥青混合料具有更优的动态力学性能。

高含水油田“二三结合”转换时机优化

针对现有转换时机研究方法无法满足高含水期老油田“二三结合”转换时机优化设计需要的问题,在综合分析三次采油转换时机和技术经济评价方法的基础上,考虑工程技术可行性和经济效益可行性,提出综合考虑技术、经济、社会价值的“二三结合”全生命周期开发价值链理念,建立高含水期老油田“二三结合”全生命周期效益稳产开发价值链模型,并实例分析“二三结合”转换时机对油藏最终采收率和生命周期的敏感性。结果表明,稳产、效益、生命周期是“二三结合”全生命周期效益稳产开发的主要考虑因素,转换时机对效益和稳产的影响是相对立的。

断块油藏高含水井关井后剩余油再动用运移规律微观模拟

基于微观可视化光刻玻璃模型,从微观角度定性、定量研究了断块油藏高含水井关井后剩余油再动用运移规律,并开展了影响因素分析。结果表明:水驱后关井期间剩余油再动用类型主要为滴状、柱状和簇状。关井期间剩余油会沿模型倾斜方向向高部位运移聚集,有利于后续水驱阶段进一步提高驱油效率。地层倾角的增大、原油黏度的减小有利于剩余油再动用;关井时间的增加有利于剩余油向高部位采出端接近聚集;后续水驱阶段注入速度的增大会增加波及面积。

吉林特低渗油藏长岩心CO_(2)驱替微观动用规律研究

针对松辽盆地莫里青油田特低渗储层动用困难的问题,利用物理模拟实验和核磁共振技术相结合的实验方法,开展长岩心CO_(2)驱替研究。结果表明:岩样CO_(2)驱替驱油效率介于72.30%~80.40%。大孔喉(>33 ms)平均赋存占比为33.65%,小孔喉(<33 ms)平均赋存占比为18.01%;1 PV的CO_(2)驱替后,岩样大孔喉平均相对采出程度为80.67%,小孔喉平均相对采出程度为17.45%;5 PV的CO_(2)驱替后,岩样大孔喉平均相对采出程度为95.68%,小孔喉平均相对采出程度为39.82%,大PV驱替可有效动用小孔喉的油。研究成果可为莫里青油田储层CO_(2)驱替提供理论支撑,同时也为同类油藏开展注气先导试验提供科学指导。

油藏型储气库断层封闭性综合评价——以堡古2区块为例

断层封闭性评价不仅对油气成藏机理与富集规律研究具有重要指导意义,更是油藏改建储气库前期地质评价的重要内容。为进一步论证堡古2油藏改建储气库的地质可行性,基于断层对上覆东三段盖层完整性的影响,建立了断层分类评价方案,从垂向与侧向2个方面评价断层的静态封闭性,利用断层活化开启压力与断层滑移失稳指数评价断层的动态封闭性,进而采用层次分析法构建断层封闭性综合评价模型,提出断层综合封闭性评价标准。研究结果表明:堡古2区块发育的11条正断层可划分为3类;断层断面正压力普遍超过8 MPa,断层两盘以砂-泥对接为主,断层泥比率(shale gouge ratio,SGR)普遍大于40%、断层开启系数(FOI)介于0.58~1.20,断层静态封闭性良好;断层活化开启临界压力超过70 MPa,明显高于地层流体压力,断层滑移指数介于0.17~0.56,均小于0.60,说明断层动态封闭性良好;11条断层封闭性综合评价指数(T)为0.93~1.15,断层封闭性良好。建立了断层封闭性综合评价标准,研究成果可为南堡凹陷乃至渤海湾盆地油气藏型储气库断层封闭性评价提供指导。

塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组的元素地球化学特征及其对古沉积环境和物源的指示

针对塔里木盆地寒武系盐下玉尔吐斯组沉积环境众说纷纭的情况,充分利用采集的野外露头剖面泥岩、粉砂质泥岩样品,开展微量元素、主量元素、碳氧同位素和稀土元素等分析。通过对标志性元素含量、特定元素比值,及其构造和沉积特征进行研究,从古盐度、古氧化-还原程度、古水深、古气候、古构造位置等方面,探讨了下寒武统沉积环境特征。研究发现:从垂向来看,与玉三段相比,玉一段表现出低Mg/Al值、高Sr/Ba值、高V/Cr值、高V/(V+Ni)值、高&U指数(&U=U/(0.5×(Th/3+U)))指数、低Sr/Cu值、高C值、低Z值、低Zr/K值和Ti/Al值、高Baau值和Porg值、高古生产力指数Pz和P/Ti值,体现出玉一段为低盐度、强还原、陆源碎屑输入较少、相对温暖湿润的古环境,导致该层段现今总有机碳(total organic carbon,TOC)含量很高,是有效的烃源岩发育层段;垂向上水体深度变化分为深—次浅—次深—浅4个演化阶段,平面上沉积水体深度具有昆盖阔坦>肖尔布拉克>苏盖特布拉克的特征,相对应沉积速率具有苏盖特布拉克>肖尔布拉克>昆盖阔坦的特征;沉积环境为塔西碳酸盐岩台地内由台内断裂控制的断陷沉积。该研究成果加强了塔里木盆地寒武系盐下油气勘探的地质理论基础,对研究区理论研究和生产实践均具有指导意义。

基于PI-BBI的高铁沿线秒级风速质量控制算法研究

由于高铁超声波测风仪碍于安装环境限制易受外部干扰产生秒级异常风速,而现有的基本质量控制方法与气象领域分钟级时距质量控制算法无法准确识别秒级异常风速,导致监测风速不能很好地满足高铁秒级风速监测预警需求。为了解决该问题,基于高铁沿线风速监测异常值数据特征,提出一种基于PI-BBI的秒级风速监测数据质量控制算法。该方法首先利用基于物理信息的双向长短期记忆网络对风速异常值进行预测,并得到预测误差;接着通过改进的指数加权移动平均法对预测误差进行平滑;最后使用孤立森林检测平滑误差序列中的异常值,从而能够识别原始风速序列中的异常值。实验结果显示,该质量控制算法能有效改善高铁沿线风速监测数据的质量,从而提高监测预警的准确性。

改性水玻璃固化模拟月壤抗压性能试验与分析

为探究改性水玻璃模数、质量分数、固化温度、固化时间及养护龄期等因素影响下模拟月壤抗压强度的变化规律,基于正交试验分析了上述因素对固化模拟月壤抗压强度的敏感度,并通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)扫描试验探讨了改性水玻璃对模拟月壤的固化机理。正交试验结果表明:合适的影响因素水平能提高模拟月壤的抗压强度,养护龄期为28 d、激发剂模数为1.8、质量分数为50%、固化温度为65℃、固化时间为9 h时,抗压强度达到极值。微观试验结果表明:在激发剂模数为1.8、质量分数为50%条件下,改性水玻璃能提高水化硅铝酸钙凝胶产量,充填试样内部孔隙,使结构更加紧密,故模拟月壤抗压强度得到提高。

椭圆度和偏心及微裂纹缺陷套管剩余强度分析

套管用于支撑油气井井壁,形成完整井筒,部分套管存在椭圆度、内外壁偏心及微裂纹等制造缺陷,这些缺陷会降低套管强度。因此,有必要分析含制造缺陷套管的剩余强度。依据美国石油协会(American Petroleum Institute,API)套管抗外挤强度分析公式,考虑椭圆度和偏心引起的径厚比差异,据此修正径厚比,得到缺陷套管剩余强度分析公式。以P110套管为例,尺寸为127 mm×7.52 mm(外径×壁厚),对套管剩余强度进行理论分析和数值分析,对比分析椭圆度变形量和圆心偏离程度在1.0%~3.0%范围变化时套管的剩余强度。分析表明,椭圆度和偏心度为3.0%时套管剩余强度分别降低了6.81%和7.02%,与数值分析结果误差分别为1.91%和2.04%,剩余强度计算公式的精度满足工程要求。尺寸相同的微裂纹位于管壁内部、内壁和外壁时,强度分别降低了8.51%、3.55%、4.69%,微裂纹位于管壁内部时强度降低最多,套管强度随微裂纹增加呈近似线性降低趋势。依据研究,建立了不同椭圆度和偏心度套管剩余强度速查图表,方便设计和作业人员使用。研究结果可为含制造缺陷的127 mm×7.52 mm P110套管的剩余强度分析提供理论依据,可为弹性力学中含缺陷的筒体问题提供新的解决方案。

基于大数据的高校教务域数仓应用研究

针对当前业界大数据方法论的实践对高校场景化业务支撑有限、大数据视角的教育数据价值未能得到有效挖掘利用的问题,探索高校数据仓库建设方法路径。以构建可持续迭代的智慧校园数字基础设施为目标,以大数据维度建模方法论为基础,结合高校数据自身的特点,以教务域数仓的建设为例,通过深入了解源业务系统、丰富数仓建模知识,总结出了一套对高校来说切实可行的建模思路和方法论,其创新性主要体现在数据整合、标准化数据管理、建模方法和建设方式等方面。该方法为发掘数据价值、促进校级能力整合、推动高校实现数字化转型提供了基本保障。

不同制动工况下地铁车轮踏面磨耗研究

为研究不同制动方式对地铁车轮踏面磨耗的影响规律,联合ANSYS和SIMPACK软件,建立了车轮-闸瓦热机耦合有限元模型和含有柔性轮对的车辆动力学模型,同时考虑不同制动初速度和制动减速度对车轮踏面温度、踏面硬度、踏面与闸瓦间接触应力及制动距离的影响,分析了不同制动方式下车轮-闸瓦磨耗、车轮-钢轨磨耗和踏面总磨耗的变化规律。结果表明:踏面磨耗随着制动初速度的增大而增大;随着制动减速度的增大,车轮-闸瓦磨耗和总磨耗增大,车轮-钢轨磨耗减小;制动时踏面总磨耗主要受车轮-闸瓦磨耗影响。

改进YOLOv8表格行列单元格结构检测

当前数字办公文档中涵盖了大量的表格数据,因此智能化表格结构识别需求日益剧增,但表格结构紧密相连且表格结构类型复杂多变,从而导致表格结构检测难度极大。针对该问题,在YOLOv8的基础上,以ICDAR19-cTDaR表格单元格结构和TabStructDB表格行列结构为实验对象,提出了一种新型表格行列单元格结构检测方法。首先,为了增强表格单元格及行列特征提取能力,引入了可变形卷积网络(deformable convolution network,DCN)。其次,引入了空间通道重构卷积(spatial and channel reconstruction convolution,SCConv),该卷积不仅特征提取能力强而且能够减少冗余特征从而降低复杂性和计算成本。根据以上引入的卷积设计了一个新的模块——DSC模块以替代C2f中的Bottlenck模块,并命名为C2fDSC模块。此外,为了进一步加强表格结构的角落局部特征提取,在YOLOv8的骨干网络上加入了显示中心特征调节(explicit visual center feature adjustment,EVC)模块。最后,将原模型的损失函数替换为MPDIoU,在解决密集目标回归精度问题时,相较于原始模型损失函数,MPDIoU损失函数边界框回归的准确性和效率更高。实验结果表明,该表格结构检测算法在数据集ICDAR19-cTDaR上取得了目前最佳的实验效果(SOTA),单元格查准率、查全率和F1值分别为91.7%、82.3%和86.7%,在数据集TabStructDB表格行列检测中也取得了非常实用的性能结果。