深埋地下洞室局部让压效应及能量演化规律

为了更大程度地降低岩爆所带来的动力灾害,基于岩爆能量原理,提出了隧道内壁或掌子面前方产生的应力集中现象为非均匀薄壁应力集中的概念,分析认为诱发岩爆的位置为应力集中且应力梯度较大处。以实际工程为依托,通过FISH语言编译计算代码对三维有限差分数值软件进行二次开发,系统地从围岩局部让压的角度研究深部地下洞室在动载作用下的能量演化规律以及钢架合理支护让压间距对洞室破坏形式和动态响应规律,研究表明:由于围岩的局部让压效应,对围岩的扰动减少,冲击波能量在掌子面处被吸收和反射,导致动力响应减弱,使动力荷载有所消减。洞室开挖后,围岩在破坏初期首先出现张拉破坏而后以剪切破坏为主,剩余弹性应变能以动能形式向外剧烈释放,发生岩爆现象的部位与岩体最大主应力方向具有直接关系。

基于时空认知膨胀卷积网络与多源影响因素的PM_(2.5)细粒度预测模型

为实现精确化、细粒度的PM_(2.5)浓度预测,提出了基于时空认知膨胀卷积网络(spatial-temporal cognitive dilated convolution network,ST-C-DCN)的PM_(2.5)浓度预测模型ST-C-DCN。该模型将时空因素、气象因素运用于PM_(2.5)浓度预测,基于因果卷积网络提取时空特征,并采用时空注意力机制优化了时空特征的提取。基于海口市空气污染数据的实验测试表明:对于单个监测站,基线模型相比,ST-C-DCN的均方根误差(root mean square error,RMSE)平均下降24.7%,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)平均下降9.93%,拟合优度(R-squared,R^(2))平均上升3.35%。对于全部监测站点的预测,ST-C-DCN在win-tie-loss(包括MSE、RMSE、MAE、R^(2))实验中,均获得了最多的获胜次数,分别为68,68、63和64。通过不同数据抽样条件下的Friedman检验,证明了ST-C-DCN对比基准有显著的性能提升。ST-C-DCN为细粒度PM_(2.5)预测提供了一个具有潜力的方向。

基于GA-SVM的露天矿抛掷爆破抛掷率预测

分析了高台阶抛掷爆破的机理过程,并从自然地质、爆破设计和人为操作3个角度出发,结合某矿区的实际开采情况,提取其中10个参数作为影响该矿区抛掷爆破效果的主要因素,以爆破领域中广泛接受的抛掷率作为抛掷爆破效果的评价因子,采用此矿区爆破生产中的实际数据建立了基于遗传算法优化的支持向量机模型GA-SVM。基于建立的GA-SVM模型,采用平均影响值(Mean Impact Value,MIV)作为评价标准,对各因素的影响程度进行了评定。结果表明:①GA-SVM模型能够比较快速、准确地根据此矿区的爆破设计参数预测出抛掷爆破的抛掷率,平均预测精度稳定在83.75%,与其他智能算法如BP,RBF,GRNN相比,GA-SVM具有更好的鲁棒性和更佳的预测精度。由于计算流程的统一性和预测方法的普适性,GA-SVM模型对于其他抛掷爆破参数(如最远抛距、松散系数等)也具有良好的外推性;②对于此露天矿区而言,在其自然因素(如岩性等)和爆破设计因素(如炸药类型、起爆顺序、装药结构等)已确定的情况下,台阶高度、炸药单耗与抛掷率正相关,且台阶高度比炸药单耗对抛掷率的影响更大;而最小抵抗线、坡面角和剖面宽对于抛掷率呈现负相关,其他影响因素对于此露天矿抛掷率的影响较弱。

高压力下界面抗剪强度的试验研究

在 DRS- 1型微机高压直残剪试验系统上进行了建筑砂、标准砂、粉砂和粘土与混凝土界面、金属光滑界面、金属粗糙界面的正交直接剪切试验 .研究结果表明 :在高压力作用下 ,由于颗粒破碎的原因 ,界面的剪切应力 -剪切位移曲线呈现出应变硬化特征 ,与低压力作用下土与不同结构界面的软化剪切特性存在明显差别 .试验数据的正交误差分析和直观分析揭示 ,界面的剪切峰值强度、残余强度与法向压力均呈现线性关系 ,峰值强度、残余强度受法向压力的影响最大 ,其次为土体性质 。

基于改进证据理论的多传感器信息融合故障诊断

针对传感器信号不确定会产生冲突证据的问题,提出了一种基于改进证据理论的多传感器信息融合故障诊断方法。提出了基于遗传神经网络的原始证据生成方法,利用遗传算法优化神经网络参数,提高网络训练速度;定义了向量空间和方向相似度,利用分类准则函数区分冲突证据和相似证据,通过可信度修正冲突证据,降低了因不确定性产生的冲突对合成结果的影响。通过齿轮泵故障实验验证了改进方法的有效性,改进方法的诊断正确率明显高于单一传感器的诊断正确率,并通过设置适当的阈值提高了方法的灵活性和适用性。

深部含水层渗透系数均匀试验研究

通过高应力作用下深部含水层19个试样的渗透系数均匀试验研究表明:渗透系数与有效应力呈指数衰减的变化规律,其表达式的回归系数受特征粒径D50,D30,D20和特性参数Cu以及孔隙率n的综合影响。试验研究和方差分析表明:零载荷下的渗透系数由n和D20决定;有效应力的影响系数受D50,D30和Cu控制,其中,D30的影响最为显著;D50越大、D30越小、Cu越小,则有效应力的影响系数越大。研究结果表明:高压力作用下渗透系数的变化规律及数值的大小可通过土体的颗粒级配参数和土体内有效应力的大小来预测。

基于多传感器信息融合的贝叶斯网络故障诊断方法研究及应用

针对齿轮泵信号具有复杂性和模糊性的特点,提出了一种基于多传感器信息融合的贝叶斯网络故障诊断方法。分析了齿轮泵振动和压力信号特点,以此为基础提取了振动信号的能量特征、分形特征和压力信号的高频压力脉动3种特征属性,构建了多故障贝叶斯网络对特征进行融合,设计了贝叶斯分类器,通过最大后验概率准则识别故障类型。两次融合结果表明:多传感器信息完备了特征空间,提高了诊断正确率,能够有效实现齿轮泵多种故障的诊断,具有较好的应用价值。

采用聚类分析的冲突证据判定及合成方法

针对D-S证据理论中高度冲突证据合成时产生反直观结果的问题,从聚类分析的角度提出了一种新的冲突证据合成方法。首先建立余弦相似度空间,利用证据向量之间的夹角余弦定义冲突证据检测因子,进而提出冲突证据判据判定冲突证据,从而实现证据分类;其次引入冲突比例因子决定冲突证据的修正方式,通过绝对相似度对冲突证据进行局部修正,通过相对相似度对证据进行全局修正;最后将修正后的证据带入D-S公式进行合成。应用实例证明:新方法能够判定并有效合成冲突证据,具有较好的分类精度、收敛速度和稳定性。

纤维混凝土三轴抗压强度及破坏特征的试验研究

利用伺服试验机对纤维混凝土和普通高强混凝土试样进行不同围压下轴向压缩试验,基于试验结果,研究了两种混凝土的单轴与三轴压缩强度,探讨了两种混凝土试样的破坏特征.结果表明,两种混凝土单轴压缩强度都达到80 MPa以上,普通高强混凝土单轴与三轴强度略高于与之配合比相同的混杂纤维混凝土;当围压达到20 MPa以上时,纤维混凝土峰值应力不显著,加载后期具有更大的塑性变形特征,说明掺入适量纤维可以提高混凝土的韧性,降低脆性;纤维混凝土试样加载结束后试样不断裂、不剥落,具有良好的整体性能.

基于改进证据理论的齿轮泵故障诊断方法研究

针对齿轮泵早期故障信号的不确定性,提出了一种基于改进证据理论的故障诊断方法。首先改进了证据理论,提出了基于特征参数灰色关联分析的基本概率赋值函数生成方法,解决了证据理论在故障诊断中原始证据生成问题;其次,定义了证据之间的夹角余弦,利用冲突证据判据对原始证据进行冲突性检验,对于冲突证据通过可信度进行局部修正,保留可信证据。最后对修正后的证据进行融合。多传感器振动特征融合实验结果验证了改进方法具有较高的诊断正确性。

一种深部细砂岩的力学特性试验研究

采用通用试验机(TMT)方法和数字散斑相关(DIC)方法,得到了一种深部细砂岩的应力-应变曲线,分析了深部岩石在不同含水状态下的应变率效应及饱和水效应。利用数字散斑相关方法,研究了该种细砂岩试件不同部位的应变在试验过程中随时间变化,发现试样的应变在破坏过程中是严重不均匀的;基于TMT与DIC结果的比较,讨论了TMT方法得到的应力-应变曲线的有效范围。采用扫描电镜对回收试件的断裂表面进行微观观测,研究加载速率及饱和度对岩石破坏模式的影响。

地下管廊在燃气爆炸作用下的动力响应分析

在燃气通过地下管廊输送过程中,若燃气泄漏进入管廊内部并引起爆炸将会产生严重的后果。以平潭综合试验区环岛路管线工程为背景,借助LS-DYNA非线性动力分析有限元软件,基于流固耦合和ALE多物质算法,建立地下空间燃气爆炸数值计算模型,探讨管廊内燃气爆炸过程中爆炸冲击波对管廊结构的影响。数值计算结果表明:在爆炸过程中,超压峰值从爆源中心转移到波阵面上,导致爆源附近压力低于波阵面压力,爆源附近形成负压区;爆炸荷载作用下,燃气仓内距离爆源最近的内墙上的测点超压值最大,在t=7.8ms时达到最大值为18.65MPa,且在t=10ms左右时,位移和速度达到最大值,分别为10.47mm、3.303m/s;气体爆炸后,管廊燃气仓内墙正负压振荡时间持续较长,振动现象最为明显,最易发生破坏。

高应力作用界面剪切性质的试验研究

通过在DRS-1型微机高压直残剪试验系统上所进行的不同土质与不同基底的界面剪切特性试验研究表明:高应力作用下不同结构接触面的峰值强度、残余强度与正应力之间符合库伦强度准则;基底性质对标准砂的抗剪峰值强度准则影响较小,但对其抗剪残余强度准则影响较大;混凝土界面下残余抗剪强度准则的选择与法向应力的大小有关,法向应力较低时剪切破坏发生在砂土中,法向应力较高时剪切破坏发生在界面上,而对于其他基底的剪切破坏始终发生在界面上;标准砂在剪切过程中的体积应变-剪切位移关系,呈现出应变硬化现象整体符合双曲线模型,表现为剪缩性。试验数据的直观分析和方差分析表明:对于残余强度和初始剪切刚度,法向应力是第一影响因素,其次是土体的性质,第三是界面的基底性质,剪切速率的影响最小。

基于多传感器信息融合的故障诊断方法研究及应用

针对传感器采集的信息具有不确定性和冲突性的特点,提出一种基于证据理论的多传感器信息融合故障诊断方法。利用冲突证据判据判断相似性证据和冲突证据,保留相似性证据,通过相似度对冲突证据进行有针对性地修正,这种判断和修正方式可以降低传感器证据信息的不确定性,并减弱冲突信息对诊断结果的影响。结合神经网络建立特征空间到证据空间的映射,有效利用网络输出结果构建原始证据,最后将修正后的证据进行D-S(Dempster-Shafer)合成。通过齿轮泵早期故障试验,与传统频域分析、神经网络和其他证据合成方法对比,所提方法具有较高的诊断精度,从而验证新融合方法的有效性。

基于距离测度的证据合成方法

为解决经典证据理论无法处理高度冲突证据的不足,提出了一种基于距离测度的证据合成方法。将证据视为空间向量,定义距离测度空间,计算空间中两两证据之间的距离,并通过距离测度矩阵确立证据之间的一致性测度,在此基础上求得辨识框架对各证据的支持度,通过归一化支持度得到证据一致性因子,以此作为冲突概率的分配权重,最后给出改进的证据合成公式。数值算例证明了改进公式既能处理冲突证据,又能合成非冲突证据,与其他合成方法的比较验证了改进合成公式的有效性。

不同截面管廊在燃气爆炸作用下的动力响应分析

为研究不同形状地下管廊内燃气爆炸冲击波的传播规律,利用LS-DYNA动力有限元软件,基于流固耦合算法,对燃气爆炸在地下管廊内的传播过程进行了数值模拟;分析了爆炸冲击波在两种管廊内的传播规律以及管廊结构的动力响应规律。结果表明:在整个爆炸过程中,圆形管廊受压较为均匀,但圆形管廊爆源附近出现正负压变化,使波阵面内部形成负压区,而方形管廊正负压变化不明显;方形管廊结构的转角处,速度值和位移值都比较小,但受到的压力最大,在实际工程中,应加强此处结构的保护。与爆源水平距离最近的圆形截面管廊上测点的超压峰值、振荡幅度和残余变形都远低于方形截面管廊测点;但与方形截面管廊测点相比,圆形截面管廊测点的速度方向改变较为频繁,容易造成结构的振荡,导致结构发生失稳破坏。

基于正交试验的深部岩巷稳定性数值分析

为了解决深部岩巷稳定性问题,基于正交试验方法,采用大型有限元软件建立了25个正交试验模型,以巷道两帮、顶板、底板变形量及稳定安全系数4个指标作判据,研究了锚杆长度、锚索长度以及喷层厚度3个因素不同水平下对深部岩巷围岩稳定性的影响,并采用方差分析和多元回归分析法拟合了巷道两帮、顶板、底板变形量及稳定安全系数4个指标与3个影响因素之间的数学表达式。结果表明:喷层厚度是影响巷道拱顶变形量和稳定安全系数的关键因素,锚杆长度是影响巷道帮部和拱底变形量的关键因素,且当锚杆长度为2.5~3.0 m、锚索长度为8~9 m、喷层厚度为100~150 mm时,岩巷稳定性得到明显提高。

深部巷道组合钢架合理支护间距数值模拟研究

为确定深部巷道组合钢架合理支护间距,有效控制深部巷道围岩变形,提高巷道施工机械化水平,以焦作煤业集团赵固(新乡)能源有限责任公司赵固二矿11071工作面回风巷为研究背景,采用三维有限差分软件对深部巷道6种支护方案的围岩变形、应力和塑性区分布进行对比分析。结果表明:深部巷道围岩变形和塑性区分布受围岩局部让压效应影响显著;在巷道拱顶、拱底以及两帮与底板交接部位均易出现应力集中现象;巷道开挖引起的岩体破坏以剪切破坏为主。根据数值模拟试验得出了深部巷道组合钢架合理支护间距,优选出的最佳支护方案可以减缓围岩变形,改善围岩应力状态,减少围岩塑性破坏范围,从而提高深部巷道围岩的稳定性。

基于改进证据理论的故障诊断方法研究及应用

针对传感器证据信息全局修正针对性不强及冲突证据无法判别等问题,提出基于改进证据理论的故障诊断方法。利用冲突证据判据判断可信证据与冲突证据,保留可信证据,通过可信度对冲突证据进行针对性修正。该判断及局部修正可降低传感器证据信息的不确定性,并减弱冲突信息对合成结果影响。结合神经网络建立特征空间到证据空间的映射,有效利用网络输出结果,通过信息熵构建原始证据。将所有证据用改进D-S公式合成。通过齿轮泵早期故障试验,与神经网络及其它证据合成方法对比表明,该方法诊断精度较高,从而验证了融合方法的有效性。

多源信息融合及其在齿轮泵故障诊断中的应用

针对齿轮泵故障信息的不确定性和模糊性,提出了一种多源信息融合的贝叶斯网络故障诊断方法。在探讨齿轮泵故障机理的基础上提取振动、流量和压力信号作为故障特征,构造故障贝叶斯网络,建立贝叶斯分类器进行多特征信息融合,利用最大后验概率准则判别故障类型。融合结果表明,该方法能够有效实现齿轮泵多种故障的诊断,具有广阔的应用前景。