条带剖面方法及其应用

条带剖面以具有一定宽度的条带为范围,提取条带内高程最大值、最小值、均值等统计信息。自1994年首次被提出使用以来,以其对地形的统计分析成为地形特征分析的有效工具,是定量地貌研究的一种方法。基于此,总结了条带剖面的含义、提取方法及其在地形地貌特征分析、定量地貌研究及地貌演化、构造活动以及河流水系演化等方面的应用,展望了条带剖面分析的未来方向,为条带剖面的进一步应用打下了基础。

融合裂缝形态信息的电阻率测井成像图空白条带填充方法

电阻率测井成像图中存在宽度和位置不定的空白条带,而目前常用的空白条带反距离加权插值填充法仅依靠像素点距离参数计算插值,往往导致填充后区域与实测区域纹理不连贯,纹理易呈现直线状,与实际状况不符。为此,将裂缝区域形态与分布信息作为参量,构建插值计算模型,形成融合裂缝形态分布信息的空白条带填充法。该填充算法能根据插值点与裂缝形态拟合线的相对位置关系,动态调整参考点对插值点插值的权重系数,填充后的裂缝区域纹理连贯平滑,更符合裂缝实际形态和分布的规律。实际测井数据应用表明,相较于传统填充方法,采用该方法填充后的裂缝分布拟合线与霍夫变换后曲线相似度提升25%以上,不连贯填充点数量下降88%以上,性能提升明显。该方法的应用成果可为后续测井图像中各种裂缝的智能识别和精确分割提供更好的数据支撑。

松软薄煤层条带消突下斜定向钻孔成孔护孔技术研究与应用

针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技术,在河南省平煤股份一矿开展现场试验,完成8个孔深超300 m下斜定向长钻孔,煤层钻遇率90%以上,全孔段下三层护排水管,平均下入深度302 m,支管平均抽采纯量1.66 m^(3)/min,平均瓦斯浓度17.5%。试验结果表明:该技术可有效解决松软薄煤层下斜钻孔长距离定向成孔、全孔段筛管护孔和排水的技术难题,提高了钻孔成孔深度和煤层钻遇率,实现了下斜孔全孔段护孔和排水,保障了瓦斯抽采效果,为松软薄煤层煤巷条带长距离消突提供技术保障,在类似地层条件具有广泛的应用推广价值。

基于条带池化与血管增强的眼底图像动静脉分类方法

视网膜血管动静脉管径比是定量分析糖尿病、高血压等慢性疾病的先决条件,是许多心血管疾病的重要风险指标。随着深度学习技术的发展,许多基于卷积神经网络的方法凭借其捕获高级语义的能力,在眼底图像动静脉分类方面取得了较大的进展。然而,这些方法大多是采用叠加局部卷积和池化操作方式,难以很好地应用于条带形状的眼底视网膜血管。在本研究中,为了更有效地提取条带形状的视网膜血管特征,引入条带池化来捕获空间像素远距离依赖关系,同时考虑到动静脉交错复杂的特性,结合空间金字塔池化并提出了一种全新的混合池化技术以扩大神经网络的感受野和学习上下文信息。另一方面,考虑到眼底图像中血管与非血管分布的比例极不平衡,引入了血管增强模块,利用血管分布信息和高斯核函数约束的血管边缘的信息作为权重校正动静脉特征抑制背景特征,进而解决血管与背景分布比例不平衡问题。在分别包含40、22、45张彩色眼底图像的3种国际公开数据集DRIVE、LES和HRF上的实验表明,所提算法的平衡精度(BACC)分别为0.955、0.946、0.967,表明本研究结合条带池化与血管增强的方法能够较好解决眼底图像中动静脉交错复杂和类别不平衡问题,实现对眼底视网膜动静脉的精确分类,具有较高的应用价值。

深部条带老采空区覆岩破坏多参量监测研究

针对深部条带老采空区覆岩移动变形问题,确定了裂隙发育、拉压应变、岩层物性等主要参量指标,采用钻孔电视法、分布式光纤感测法、井间电法CT、微震法构建了采空区覆岩“点-线-面-体”多参量监测模式;运用该监测模式对工程实例进行实测分析,获取了采空区覆岩全方位、多层次的移动破坏特征,得出覆岩裂隙多集中在465 m以下,少量空洞位于垮落带及煤柱上方靠近采空区侧,煤柱塑性区范围约8 m的结论,综合判定采空区覆岩结构可在长时间内保持相对稳定。结果表明:“点-线-面-体”多参量监测模式在内容上能够有效涵盖条带采空区覆岩移动变形的各参量指标,时空上可实现点(静态)、线(动态)、面(静态)、体(动态)相互结合的全过程监测,监测结果间能相互验证,可满足深部条带采空区覆岩移动变形监测要求。

基于细节信息约束的遥感影像条带噪声去除模型

遥感影像在获取过程中会经常受到条带噪声的污染,降低遥感影像的视觉效果,对影像解译和反演等处理产生不利影响。当前一些主流的基于变分的条带噪声去除方法,虽然可以去除条带噪声,但是往往也会导致影像细节信息的严重丢失。基于上述问题,本文提出了一种基于细节信息约束的遥感影像条带噪声去除模型(DISUTV)。在DISUTV模型中,将所提出的基于双边滤波器与正交子空间投影的细节信息分离算子与单向全变分正则化项、群组稀疏正则化项及单向全变分正则约束项进行了有效结合,并采用交替方向乘子法对其进行求解,用于从条带噪声影像中获取不含有细节信息的高精度条带噪声。利用模拟数据与真实数据对本文方法的条带噪声去除能力、细节信息保持能力及稳健性进行了验证并与现有前沿方法进行了比较。试验结果表明,本文方法在去除条带噪声的同时能更好地保留影像的细节信息,并且呈现出了较好的定性与定量结果。

高速平板边界层中定常条带的前缘感受性

来流湍流度较高时,自由流涡波可在边界层内激发流向条带结构,并引起边界层的旁路(bypass)转捩。本文采用调和线性化Navier-Stokes方程(harmonic linearized Navier-Stokes,HLNS)方法模拟平板边界层条带对自由流涡波的前缘感受性,并通过直接数值模拟验证了HLNS方法的可靠性。针对马赫数4.8的高速平板边界层,分析了零频涡波激发定常条带的前缘感受性过程及定常条带的演化规律。研究结果表明,边界层外的自由流涡扰动对边界层条带的发展存在持续的激励作用;对于固定展向波数的自由流涡波,法向波数为0时激发的条带幅值最大;自由流涡波的法向波数在小于临界角度时仅影响条带的幅值,而不影响条带扰动的形函数剖面。随着当地雷诺数的增加,条带的幅值演化和形函数剖面呈现出很好的相似性;当地无量纲展向波数β=0.18时,归一化幅值最大。

沟谷地形下非均匀条带开采采场结构参数优化

沟谷地形下的缓倾斜矿层原岩应力场受地形影响较大,同一采区甚至盘区的采场所处的地应力环境有较大差异,采用与此种特殊地应力环境相匹配的采场结构参数对矿区的高效开采有重要意义。本文以宜昌晒旗河矿区为工程背景,提出非均匀条带开采方案,运用简支梁理论、弹塑性理论计算条带采留宽度,采用FLAC3D软件分别对采用均匀条带开采和非均匀条带开采的采场进行数值模拟,从应力、位移变化及塑性区分布规律等方面分析了采场稳定性特征。研究结果表明:相比于全部采场结构参数按矿体最大埋深计算的均匀条带开采方案,不同埋深采用不同采留宽度的非均匀条带开采方案使采场的应力分布更为均匀,在保证采场稳定的前提下,提升了生产能力,对沟谷地形下采场结构参数优化具有一定借鉴意义。

钢筋-砂浆面层交叉条带加固带填充墙框架抗震性能试验研究

为研究钢筋-砂浆面层交叉条带加固带填充墙框架结构的抗震性能并建立受剪承载力计算公式,设计制作了8榀低矮填充墙框架结构、3榀高窄填充墙框架结构、1榀未设钢筋-砂浆面层交叉条带加固的对照试件,进行了抗震性能试验。结果表明:钢筋-砂浆面层交叉条带加固带填充墙框架的受剪承载力受混凝土强度、框架柱截面尺寸以及交叉条带配筋量影响较大,加固后受剪承载力最高可提升40%;加固后试件的耗能能力和延性均有一定程度的提升;在填充墙上增设的钢筋-砂浆面层交叉条带可视为协助框架结构受力的拉压杆体系。对试验数据进行拟合得到加固后试件受剪承载力计算公式,结果表明:框架、填充墙和交叉条带之间有承载力协同效果,填充墙框架结构的公式计算值和试验值吻合较好。

改进锚固的钢丝绳-聚合物砂浆交叉条带加固砌体墙拟静力试验研究

本文基于新的钢丝绳锚固方式和墙体构造措施,进行了5片砌体墙的抗震拟静力试验,其中4片采用钢丝绳-聚合物砂浆交叉条带法加固,1片未加固墙作为对照组。综合前期已有试验数据,推导钢丝绳-聚合物砂浆交叉条带法加固砌体墙的抗剪承载力公式。试验表明:改进锚固方式后的交叉条带法在构造上更为可靠,能有效提高砌体墙抗剪承载力,组合墙体承载力较未加固墙提高65%以上,较旧锚固法承载力平均可提高30%;交叉条带对墙体裂缝的出现和发展有一定限制作用,使得墙体的延性有所提高;受力时条带拉压杆体系与原有墙体之间的协同效应能有效提高承载力。最后根据8片墙拟合出的加固墙体抗剪承载力计算公式与试验数据吻合较好,可在相关研究分析中参考使用。

钢丝绳-聚合物砂浆面层竖向-交叉条带加固砌体墙拟静力试验研究

课题组前期试验结果表明,钢丝绳-聚合物砂浆面层交叉条带加固可以提高砌体墙的抗剪承载力,但对于抑制砌体墙尤其是高宽比大于1.5的砌体墙受弯破坏和弯剪破坏的效果不够理想。为进一步研究条带法对加固砌体墙抗震性能的影响,设计制作了1面未加固墙、2面交叉条带加固墙和2面竖向-交叉条带加固墙试件,并进行了拟静力试验。结果表明:交叉条带可提高墙体各阶段荷载,但对高窄墙试件受弯破坏和弯剪破坏的抑制效果不明显;竖向条带可显著降低宏观弯矩对墙体的影响,对高窄墙试件的作用尤为明显,与没有竖向条带的高窄墙试件相比,经竖向条带加固后的高窄墙试件各阶段荷载均有显著提高,滞回曲线更加饱满,耗能能力和延性性能更好。分析了组合墙体的破坏机理,推导了组合墙体的抗弯承载力计算公式和抗剪承载力计算公式,并通过试验数据拟合得到了组合墙体抗剪承载力计算公式的参数。

潮汐效应对沿海多条带时序InSAR地表形变监测的影响

潮汐效应对沿海大范围、高精度的合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术地表形变监测的影响不可忽略.潮汐效应中的固体潮(Solid Earth Tide,SET)位移和海洋潮汐负荷(Ocean Tide Loading,OTL)位移会在时间和空间域上对沿海大范围InSAR地表形变监测产生分米级的误差,而且不同条带中地表潮汐形变时空差异性会对多条带InSAR影像拼接产生较大误差.本文针对沿海地区多条带InSAR形变时序,重点分析了潮汐效应在不同条带InSAR地表沉降监测中的影响,并采用多种潮汐位移估计方法对多条带地表潮汐形变进行改正.结果表明,研究区域不同条带时序InSAR中地表潮汐形变具有较大的时空差异性,其造成沿海地区相邻条带时序InSAR地表沉降速率差异能达到1~2 cm·a^(-1);通过固体潮模型、海潮负荷模型或GPS参考站网海潮位移改正,能够消除不同条带中地表潮汐形变时空差异性对时序InSAR形变结果拼接产生的空间高阶非线性误差,弥补了传统拼接方法在拟合潮汐位移偏差的不足.在大气延迟误差改正的基础上,时序InSAR形变残差的标准差(Standard Deviation,STD)由潮汐改正前的2.3 cm减少至0.75 cm;本文研究揭示了沿海地表潮汐形变改正对多条带时序InSAR形变结果拼接的重要性,可大幅提高沿海地区广域时序InSAR地表形变监测的精度.

条带垄覆对西南黄壤坡耕地径流和高粱水分利用的影响

针对西南区坡耕地季节性干旱突出、降水径流损失大、高粱低产低效益等问题。2020—2021年,在黔西南山区以前茬种植春玉米的7°黄壤缓坡耕地为研究对象,研究了横坡种植模式(作物行向与坡向垂直)下传统露地平作(CK)、条带垄覆地膜(RFM)和条带垄覆玉米整秆(RSM)3种不同处理对径流、以及高粱耗水特性、水分利用效率、产量和纯收效益的影响。结果表明,与CK相比,在横坡垄作模式下,RFM和RSM处理高粱生育期内的降雨径流深度分别平均显著下降27.3%和42.1%,纳水系数分别平均增加9.5和14.6个百分点。2个条带垄覆横坡种植较CK显著增加高粱生育期的耗水量,其中拔节至抽穗阶段、灌浆至成熟阶段耗水量与产量分别呈显著(r=0.51^(*))和极显著(r=0.81^(**))正相关。与CK相比,RFM、RSM显著增加高粱成熟期生物量、穗粒数和千粒重,籽粒产量分别平均显著增加8.5%和6.2%,但水分利用效率分别平均显著下降12.6%和21.4%。主要原因是,条带垄覆可显著增加高粱全生育期0~100 cm土壤贮水量,提高拔节至抽穗、灌浆至成熟阶段的耗水量,促进了高粱植株的生长发育和产量形成,且高粱秸秆产量的增幅(21.4%)显著高于籽粒产量增幅(7.3%),秸秆产量的大幅增加虽然降低了水分利用效率,但秸秆产量的增加是籽粒增产的重要保障。RSM处理的纯收益和产投比分别平均较CK增加2962.9元hm^(-2)和2.3%,而RFM处理由于增加了劳动强度、机械和地膜投入,导致纯收益和产投比分别平均较CK下降1502.6元hm^(-2)和32.6%。因此,条带垄覆玉米整秆横坡种植在显著提高降水有效性的同时,可实现产量和纯收益双增的目的,是西南黄壤旱坡耕地高粱增产增收的可行模式。

铁基非晶条带催化降解性能的退火晶化调控机理

非晶合金是原子结构长程无序的亚稳态材料,具有优异的催化降解性能,同时也很容易发生晶化,但晶化对催化降解性能的影响机理目前尚不明确.本文研究了退火晶化对Fe-Si-B-Cu-Nb工业非晶条带微观结构及其对酸性橙7催化降解性能的影响.研究发现:经460—580℃退火后,条带的催化降解性能大幅下降,其反应速率常数低于0.01 min–1,α-Fe析出相导致其非晶结构的破坏,降低了羟基自由基的形成速率;而经过650—700℃退火后,条带的催化降解性能显著提高,反应速率可提升至退火前的3.77倍,降解15 min时的脱色率达99.22%,为退火前的1.12倍,催化降解性能的提高得益于晶化相与金属化合物间的原电池效应及富集Cu团簇和零价铁之间的置换反应.本研究揭示了退火晶化对偶氮染料的铁基非晶条带催化降解性能的作用机理,为利用老化的铁基非晶工业条带处理印染废水、实现“以废治废”,提供了有益的理论与实验支撑.

混合半径高斯滤波算法在去除GRACE条带误差中的应用

从GRACE重力卫星获取的时变重力场存在严重的南北条带误差,极大地掩盖了真实重力场信号,因此需要进行滤波处理。以GRACE相关滤波理论为基础,以信噪比最优为评估依据,详细分析不同高斯滤波半径在各阶次下信噪比以及高斯权重系数变化情况。基于此,提出混合半径高斯滤波方法,即通过调整各阶次下的高斯滤波半径来优化高斯滤波权重系数。结果表明,在仅进行400 km经典高斯滤波、去相关滤波与300 km经典高斯滤波的组合滤波信噪比最优情况下,采用分两步进行的400 km混合半径高斯滤波、去相关滤波与分3步进行的300 km混合半径高斯滤波方法,能进一步提高信噪比,同时改善因高斯滤波造成的信号泄漏。

矸石充填体机械压缩过程及宽条带岩层沉降分析

以亭南煤矿1102宽条带矸石充填工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟、室内试验、现场实测等方法研究了矸石机械压缩过程及岩层沉降规律。结果表明:散体矸石经2 MPa夯实后压缩了27.05%,变成矸石充填体,矸石充填体在可充填空间内机械压缩过程及架后压缩率为(各阶段压缩与可充填空间高度比值):骨架调整段(7.42%),缓慢压缩段(5.39%);机械压缩等价采高为可充填空间高度与矸石充填体2个阶段可充压缩率的乘积;1102工作面矸石充填体在骨架调整段和缓慢压缩段的等价采高分别为0.94 m和1.10 m;1102工作面走向和倾向主断面地表下沉曲线均为“碗”形,骨架调整段到缓慢压缩段过程中,地表变形曲线变化不大,最终最大下沉量分别为39 mm和41 mm。

BFRP条带-PVC管材复合加固纤维再生混凝土短柱轴压性能

为了研究BFRP条带-PVC管材复合加固纤维再生混凝土短柱的轴心抗压性能,对13组再生混凝土短柱进行了轴压试验和理论分析。主要研究变量为BFRP条带层数(0层、1层、3层)、BFRP间距(25 mm、37.5 mm和50 mm)和加固方式(无侧向约束、BFRP条带加固和BFRP条带-PVC管材复合加固)。研究结果表明:BFRP条带-PVC管复合加固不仅可以提高试件的极限承载力,还可以改善纤维再生混凝土短柱的破坏形态。在应力-应变曲线的非线性强化阶段,加固方式对试件刚度的影响更为显著。随着BFRP包裹量的增加,试件的峰值应力和极限应变均明显增加。依据试验数据建立的软化段的应力-应变计算模型具有较好的适用性。

条带充填绿色开采回收压覆煤炭资源支巷宽度研究

以山西三元煤业3号煤条带充填工作面为工程背景,基于固支梁理论模型,分析了条带充填开采支巷顶板的变形与受力特征;并采用数值模拟方法揭示了循环间隔条带充填开采支巷间的相互作用及支巷围岩的塑性区分布特征,综合理论解析研究结果并结合三元煤业充填工作面实际条件,确定多轮循环间隔条带充填开采支巷的合理宽度为5 m;最后,通过工程实践验证了支巷宽度的合理性,实现了压覆煤炭资源的安全采出,促进了三元煤业的绿色可持续开采。

房柱式和条带式采煤工艺悬顶灾害评价与控制技术研究

为解决榆林市榆阳区三台界煤矿采空区悬顶灾害问题,采用现场调查和理论分析提出了房柱式和条带式采煤工艺悬顶灾害评价方法,然后基于该评价方法对三台界煤矿采空区悬顶进行危险性区域划分,最后根据危险性区域划分情况开展针对性的监测和充填防治措施,保障了矿井安全生产。研究成果可为类似采煤工艺矿井大面积悬顶灾害防治提供技术参考。

郭庄煤矿条带工作面充填开采工艺设计

为缓解采掘衔接紧张、延长矿井服务年限,郭庄煤矿计划利用膏体充填采煤法对“三下”压煤进行开采。在郭庄煤矿CT1101工作面现有地质条件和采区巷道布置的前提下,设计了条带工作面充填开采工艺流程,包括开采顺序设计、开采阶段设计和充填阶段设计,为充填工艺实施提供了技术支持。