结合注意力和多路径融合的实时肺结节检测算法

现有单阶段目标检测算法在肺结节检测中结节检出不敏感,卷积神经网络(CNN)在特征提取时多次上采样导致微小结节特征提取困难、检测效果差,并且现存肺结节检测算法模型复杂,不利于实际应用部署落地。针对上述问题,提出一种结合注意力机制和多路径融合的实时肺结节检测算法,并在此基础上改进上采样算法,提升肺部结节的检测精度和模型推理速度,且模型的权重小容易部署。首先,在特征提取的主干网络部分融合通道和空间的混合注意力机制;其次,改进采样算法,提高生成特征图的质量;最后在加强特征提取网络部分,在不同路径之间建立通道,实现深层和浅层特征的融合,将不同尺度的语义和位置信息融合。在LUNA16数据集的实验结果表明,相较于原始YOLOv5s算法,所提算法的精确率、敏感度和平均精度分别提升9.5、6.9和8.7个百分点,帧率达到131.6 frame/s,模型权重文件仅有14.2 MB,表明了所提算法可以实时检测肺结节,并且精度远高于YOLOv3和YOLOv8等现有单阶段检测算法。

不同含水状态砂岩裂纹稳定扩展阶段损伤特征

为深入揭示裂纹稳定扩展阶段的岩石损伤状态,以干燥、自然和饱水状态砂岩为研究对象,采用体积应变法测定起裂应力和损伤应力值,进一步通过增量循环加卸载试验,综合分析了裂纹稳定扩展阶段的残余应变、变形模量和能量演化规律。结果表明:轴向残余应变随轴向应力水平增加而增加,其增幅表现为先减小、后稳定、再增大,且增幅稳定阶段对应于裂纹稳定扩展阶段;在裂纹稳定扩展阶段,加载过程和卸载过程变形模量均呈线性减少趋势,而耗散能密度呈线性增加趋势。上述演化规律适用于不同含水状态砂岩,但其具体数值与含水率有关。对于裂纹稳定扩展阶段,加载过程变形模量可有效表征砂岩损伤状态,基于含水率和轴向应力水平的线性数学模型可用于评价工程岩体的实际损伤状态。

基于Time-awareLSTM双向自动编码器的患者疾病分型

医学领域中,患有相同疾病的患者之间也存在差异性,看似简单的疾病也可能表现出不同程度的复杂性,这给患者的识别、治疗和预后都带来巨大挑战.本文使用以纵向非结构化时序存储的电子病历来解决患者异质性,通过抓住就诊时间间隔不规律的特点增强对于隐藏信息的获取,经过前向和后向的双向学习捕捉当前就诊记录与过去和未来信息的联系,加深对于原序列特征提取的层次,使模型做出更为精准的决策.本文提出的BT-DST模型使用time-aware LSTM单元构造双向自动编码器学习患者强大的单一表示,然后将其用于患者聚类,通过统计分析得到患者针对当前疾病的亚型分型,可针对不同群体采用不同类型的治疗干预,为不同类患者提供针对其健康状况的精准医疗.

PBL教学法与常规教学法在胃肠外科临床带教中的应用

比较PBL教学法与常规教学法在胃肠外科教学中的效果。方法 将50例胃肠外科实习生分为对照组(常规教学法)和研究组(PBL教学法),各25例,观察带教情况。结果 与对照组比,研究组考试成绩与综合能力评分更高,P<0.05;研究组带教满意度(96.00%,24/25)高于对照组(80.00%,20/25),P<0.05。结论 在胃肠外科临床教学中引入PBL教学法可提升教学质量与学生能力,可推荐开展。

选矿废水拌合尾砂胶结充填体强度演化规律及声发射特征

尾砂胶结充填体是充填采矿中的核心承载单元,其稳定性关乎矿山生产安全。近年来,一些地下矿山为减少环境污染等问题,选择二次利用选矿排放废水进行充填,因此,对于采用选矿废水进行充填的矿山,明确选矿废水对尾砂胶结充填体强度的影响至关重要。为此,以3种pH选矿废水(pH=7、8、9)和普通自来水(pH=7)为拌合水制备4种养护龄期(7、14、21、28 d)的尾砂胶结充填体试件。利用声发射(AE)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等试验手段,分析充填体试件的单轴抗压强度、微观结构及其破坏过程中AE振铃计数率、bi值、能量变化特征。研究表明:(1)在相同养护龄期下,选矿废水拌合的充填体强度低于普通自来水拌合的充填体强度,选矿废水拌合的充填体强度随pH的增大而减小,且CO_(3)^(2-)与充填体单轴抗压强度指标间的灰色关联性最好,而Ca^(2+)的关联性最差,阴离子的关联性整体好于阳离子;(2)在相同养护龄期下,选矿废水拌合的充填体内部C—S—H凝胶的质量浓度及衍射峰强度低于普通自来水拌合的充填体内部C—S—H凝胶的质量浓度与衍射峰强度,而选矿废水拌合的充填体中钙矾石的质量浓度及衍射峰强度高于普通自来水拌合的充填体中钙矾石的质量浓度和衍射峰强度;随着选矿废水pH的升高,充填体内部C—S—H凝胶的质量浓度减少、衍射峰强度降低,而钙矾石的质量浓度增多、衍射峰强度升高,从而导致充填体强度下降;(3)充填体破坏过程中AE振铃计数率及b^(i)值整体上分别呈现“升—降—突增—峰值”和“波动上升—剧烈下降—逐步上升”的变化规律;在相同养护龄期下,对于破坏过程中AE b^(i1)、b^(i2)、b^(i3)、峰值应力处每10 s累计振铃计数率及能量数值,选矿废水拌合的充填体均小于普通自来水拌合的充填体,且上述AE特征指标均随着选矿废水pH的增大逐渐减小。

急倾斜脉群钨矿开采过渡区围岩力学环境变化特征研究

随着现代化采矿工艺的发展,急倾斜脉群矿体正由传统的浅孔留矿法向更高效的阶段矿房法转变,采区围岩力学环境扰动规律也随之改变,特别是在2种采矿方法接替的开采过渡区,可能存在围岩力学环境分布规律的盲区。基于声发射测定的初始地应力采用FLAC3D软件模拟研究了过渡区开采中段采区围岩的力学环境变化特征。结果表明:①上部采区经浅孔留矿法回采出矿后,采区上下盘围岩受到拉应力作用且存在采场边帮松脱的趋势,单脉采场间围岩受应力作用不均匀导致上下端位移交错分布,采区上下盘围岩及单脉采场间围岩以剪切塑性区为主,有发生剪切破坏的风险。②下部采区经阶段矿房法回采出矿后,采区的应力集中现象更加明显,采场顶板出现沉降趋势,采区上下盘围岩向竖直方向变形且两采区位移较连续,采区的顶底板主要为拉伸塑性区且上下盘围岩存在较大范围的剪切塑性区,预示着采区围岩可能同时存在张拉和剪切破坏风险。③对采空区及时进行废石嗣后充填能够有效抑制应力集中现象。矿山在开采过渡区生产时应严格控制上下部相邻采场的开采、充填时序,避免超前开采,进而最大程度抑制应力集中导致的围岩变形、失稳等不利影响。

基于工程地质分区的某钨矿爆破参数优化

针对复杂岩性矿山爆破参数单一所导致整体爆破效果不佳、大块率高、存在根底、边坡不平整等问题,通过矿区工程地质岩组划分及爆破参数优化现场试验进行爆破工程地质分区,将该矿区分为Ⅰ~Ⅵ区,并基于岩石力学参数测定、地质强度调查及现场爆破试验提出适用于不同分区的预裂爆破及深孔台阶爆破参数。试验结果表明:Ⅰ区废石、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ区预裂爆破建议单耗0.3 kg/m^(3);Ⅱ区预裂爆破建议单耗0.32 kg/m^(3);Ⅰ区矿石预裂、采矿爆破单耗为0.38~0.39 kg/m^(3)。Ⅰ、Ⅱ区线装药密度建议0.65~0.70 kg/m;Ⅲ区根据风化程度不同建议线装药密度0.4~0.5 kg/m;Ⅳ区线装药密度建议0.54~0.57 kg/m;Ⅴ区线装药密度建议0.57~0.60 kg/m;Ⅵ区线装药密度建议0.52~0.54 kg/m。该爆破参数下,矿山预裂爆破半孔率达85%以上,采矿爆破平均大块率从20%降至10%,降幅达50%。

基于HSCA静力破岩的金属矿山遗留矿柱安全低损回采试验研究

针对采用爆破破岩方式对金属矿山遗留矿柱进行回采存在安全性差与矿石损失率高的局限性,将具有无振动特征的高效静态破碎剂(High Range Static Cracking Agent,HSCA)引入遗留矿柱回采中。通过设计HSCA膨胀压应力测试试验与静力破岩试验,分析了HSCA径向膨胀压应力大小及其分布规律与水灰比的关系。分别从膨胀压应力分布特征、主裂纹定向控制方法与破岩时效性3个方面,论证了通过HSCA静力破岩实现金属矿山遗留矿柱安全低损回采的可行性。研究结果表明:当水灰比大于理论最优水灰比时,膨胀压应力随着水灰比的增大而减小。对于上向倾斜装药孔膨胀压应力沿孔底至孔口方向呈增大趋势,对于下向倾斜装药孔膨胀压应力则呈减小趋势。采用HSCA静力破岩对遗留矿柱进行回采,遗留矿柱主裂纹走向可通过对装药孔进行预切槽、增设诱导片或新增诱导孔等方式进行定向控制,进而有效降低非破岩区矿岩的再损伤。因此,对于不宜采用爆破破岩方式对遗留矿柱进行回采的区域,HSCA静力破岩不仅有利于保障遗留矿柱回采安全,而且可提高遗留矿柱回收率。研究成果可为进一步探索金属矿山遗留矿柱回采破岩新理论与新技术提供参考。

分段空场嗣后充填法人工矿柱多源信息融合稳定性评价模型

针对分段空场嗣后充填法人工矿柱(充填体)稳定性评价指标因素概率分配过程和权重分配中存在的问题,综合考虑工程地质环境、岩体质量、力学响应指标、声发射参数特征和几何形态5类信息源的影响,建立了涵盖17项稳定性影响因素的人工矿柱(充填体)稳定性多源信息评价指标体系,并基于此确立了人工矿柱(充填体)稳定性D-S证据理论的识别框架及评价指标分级标准。通过引入正态隶属度函数及改进的K-L距离对指标因素概率分配和权重分配进行优化,构建了基于改进D-S证据理论多源信息融合的人工矿柱(充填体)稳定性评价模型。选取某分段空场嗣后充填开采矿山5个典型人工矿柱(充填体)对模型的适用性进行验证,结果表明:多源信息融合稳定性评价等级分别为AP-2、AP-3和AP-5(Ⅱ级)>AP-4(Ⅲ级)>AP-1(Ⅳ级),稳定性评价结果与前期位移、声发射现场监测分析评价和数值模拟分析评价结果基本吻合,验证了评价模型在实际应用中的科学有效性。该模型为人工矿柱(充填体)稳定性分析提供了一种更全面的综合评价方法。

采空区块体稳定性的模糊随机可靠性研究

在介绍块体稳定可靠性分析各种方法的基础上,分析了采空区块体稳定状态的随机性和模糊性的特点,根据块体理论与模糊分析学中的模糊测度理论,提出了块体稳定性的模糊随机可靠性分析方法,建立了块体稳定性模糊概率测度计算公式,并将该方法应用于浙江遂昌金矿采空区顶板围岩块体稳定性分析的工程实践中,计算结果表明,块体稳定性较差,采空区残留矿柱回采前,需采取相应的安全措施。

岩石声发射Kaiser点信号频带能量分布和分形特征研究

通过单轴加载岩石破坏全过程声发射试验,根据Kaiser效应原理采用参数法确定了Kaiser点。在此基础上,首先采用小波包频带分解方法,对岩石声发射Kaiser点信号的能量分布特征进行了研究,分析了砂岩声发射信号的不同频带能量分布规律,得到了Kaiser点特征频带能量百分比大于相邻点的重要结论。其次,采用G-P算法计算了声发射过程关联分维数,结果表明声发射过程不仅具有分形特征,而且Kaiser点声发射信号关联分维数小于其相邻点,其结论可作为通过波形分析识别Kaiser点的特征。

声发射测量地应力综合分析方法与实验验证

通过岩石声发射试验测量地应力需要确定声发射某个参数或参数累计的试验曲线的拐点,即Kaiser效应点,针对作图法难以精确确定试验曲线拐点的难题,提出了声发射试验测量地应力的一种综合分析方法,即首先通过作图法求取试验曲线的拐点作为近似的Kaiser效应点,其次采用G-P算法计算声发射能量关联分形维数,将近似的Kaiser效应点邻近的能量关联分形维数最小点确定为最终Kaiser效应点,对应的应力值即为试验中试件加载方向的原岩应力值。为了验证该综合方法的有效性,进行了现场套孔应力解除试验,得到了试件加载方向的实测应力值,共进行了11个试件的岩石声发射试验,试验结果表明:综合分析方法得到的地应力值精度明显高于作图法,可作为岩石声发射测量地应力试验的一种新的分析方法。

布筋尾砂胶结充填体顶板力学性状试验研究

胶结充填体顶板的稳定性是决定下向分层胶结充填回采断面尺寸的主要因素,结合武山铜矿工程实际,采用相似模拟与现场监测手段,研究了下向分层胶结充填法充填体顶板的破坏模式、变形特征、充填体内钢筋受力特征等。相似模拟试验结果表明,钢筋布置方式不影响顶板的最终破坏形式,竖直布置钢筋与水平布置钢筋相比,更有利于提高顶板整体稳定性。应变监测结果表明,充填体顶板应变状态十分复杂,与通常将下向胶结充填体顶板简化为梁的计算结果有较大不同,垂直方向上应变表现为拉伸应变,而沿分条和垂直分条方向应变均呈现拉、压交错变化。在竖直布置的8根钢筋上布置了24个钢筋测力计,得到了钢筋受力与开采时间的关系曲线,据此将钢筋受力划分为4个阶段,即起始受拉阶段、相对稳定阶段、拉压变化阶段、承载阶段,其中承载阶段钢筋首先承受最大压力,充填体暴露为顶板后,钢筋由受压状态变为受拉状态,并急剧上升到最大拉力,即表现出悬吊作用,并且,进路与分条连接处钢筋承受拉力最大。

基于声波测试的矿柱稳定性模糊推理系统及其应用

分析了矿柱波速变化与载荷之间的关系以及矿柱破裂区分布与波速分布的对应关系,讨论了矿柱波速与其稳定性之间的模糊不确定性的特点,在此基础上,应用模糊数学理论建立了以完整系数为输入变量、矿柱稳定程度及局部破坏可能性为输出变量的模糊推理系统。将该推理系统应用于浙江遂昌金矿矿柱稳定性声波测试工程实践中,得到的推理结果与现场实际情况基本一致,即使在声波测点较少的情况下,系统仍具有良好的推理效果。

岩石声发射Kaiser点信号的小波分析及其应用初步研究

针对目前岩石声发射采用参数法确定Kaiser点所存在的问题,提出基于波形分析的确定Kaiser点的小波分析研究方法。利用RMT-150C岩石力学试验系统与WAE2002型全波形多通道声发射检测仪,进行单轴加载岩石破坏全过程声发射试验。首先,对砂岩声发射Kaiser点信号进行了频谱分析,确定了Kaiser点信号的频率范围,提出基于小波变换的Kaiser点信号的信噪分离方法;其次,进行现场套孔砂岩岩芯的单轴加载声发射试验,结合Kaiser效应原理和现场实测结果确定了Kaiser点,提取相应的波形信号,并进行小波降噪处理。研究结果表明,小波分析是处理岩石声发射Kaiser点信号的一种有效的方法,从而为通过波形分析方法确定岩石声发射Kaiser点及声发射机制研究奠定了一定的试验基础。

单轴压缩条件下花岗岩声学信号频域特征分析

岩石失稳破坏往往会导致严重的工程问题和地质灾害,为了探讨花岗岩失稳破坏过程的演化机制及前兆特征,进行了单轴压缩声学试验,对花岗岩试件失稳破坏过程伴生的声发射信号及次声信号频域信息演化特征进行了分析。研究结果表明:低于100 kHz频段的声发射事件在花岗岩试件峰值破坏前夕逐渐减少,而高于250 kHz频段的声发射事件在花岗岩试件峰值破坏前夕逐渐增多;花岗岩试件在发生峰值破坏前会经历平均频率质心的“相对上升期”及“相对稳定期”,并且会在“相对稳定期”发生峰值破坏;次声信号主频分布在0.01~20 Hz,其中5~15 Hz频段的次声信号分布最多,占比约为62.5%;峰值应力前相对应力水平大于80%时,第一频段和第三频段的次声信号占比达到最低值,第二频段占比达到最高值;最后,计算了花岗岩变形破坏过程次声信号主频的分形维数,该分形维数在临近峰值应力时下降到最小值。上述峰值应力前声学信号的特征可作为其破坏前兆特征。

岩石声速与其损伤及声发射关系研究

首先,建立了单轴压缩过程岩石损伤参量、应变与声速之间的定量关系式,分析了不同均质度对单轴压缩过程岩石声速的影响,结果表明,随着均匀度的增加,单轴压缩过程中声速由平缓变化到急剧变化,这与已有的岩石声发射数值模拟分析结果是一致的;其次,根据建立的声速与应变的关系公式,通过单轴压缩过程岩石声速与应变实测结果的回归分析,得到了具有较高精度的回归方程,从而通过试验验证了所建立的关系式的正确性;最后,从损伤的角度讨论了单轴压缩过程岩石声速与声发射的关系,得出了Kaiser点应位于声速初始下降点附近的结论,为岩石声发射测量地应力试验中Kaiser点的确定提供了新的方法。

岩石点荷载作用下对应力记忆效应的声发射数值模拟与试验研究

在分析单轴压缩试验岩石Kaiser效应机制的基础上,建立岩石在点荷载作用下对先前应力记忆效应的理论表达式,采用岩石破裂过程分析软件RFPA2D对14种不同尺寸和力学参数的试件进行数值模拟,模拟结果表明,岩石点荷载声发射试验能够反映岩石先前应力状态,点荷载加压出现声发射时的点荷载值与岩石先前所受应力值成正相关关系。为了进一步验证上述结论,对5个岩石试件进行单轴压缩加载、卸载后用点荷载重新加载的循环试验,得到与数值模拟相同的结论,研究成果为工程现场地应力值估算、评价提供新的研究方法。

某金矿残留矿柱回采的稳定性研究

采用工程地质调查、现场应力变化监测、声波测试结合三维有限元数值分析方法 ,对某金矿残留矿柱回采方案进行研究及稳定性分析 ,确定回采区优势结构面、主要承载矿柱以及矿柱临近破坏的声速值。结果表明 ,小矿柱更易破坏 ,顶底柱比间柱回采稳定性好 ,采场留中间采端部的底柱回采方案围岩稳定性最好 ,距地表 5 0 0m以下的采场回采底柱时应加大人工顶柱的高度 ,回采主要承载矿柱必须采取安全措施。

尾砂胶结充填体蠕变模型及在FLAC^(3D)二次开发中的实验研究

关于岩石蠕变特性的研究已有诸多成果,但对胶结充填体的蠕变特性还缺乏系统地研究。在室内充填体单轴蠕变试验的基础上,利用Hoek-Kelvin模型表征充填体的蠕变特性,运用粒子群优化算法,对选用的蠕变模型的参数进行辨识,并研究各蠕变参数对应力水平的敏感程度。研究结果表明,在不同分级应力水平加载下,弹性模量EH和黏滞系数η变化较小,而参数EK对应力水平变化较敏感。利用FLAC3D软件二次开发所建立的蠕变模型,用开发的模型进行分级加载蠕变的数值模拟,计算结果与试验数据吻合。