岩石变形局部化智能识别的DSCM-CNN方法

岩石变形局部化的识别对于岩石破坏机理、岩土工程灾害预测预警有着重要的意义。本文将数字散斑相关方法(digital speckle correlation methods,DSCM)与卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)相结合,提出了一种用于岩石变形局部化智能识别的DSCM-CNN模型。通过DSCM获取岩石试件在单轴压缩实验过程中的最大剪应变场云图,根据变形局部化带位置进行标注,完成数据集的构建;利用训练数据集对DSCM-CNN智能识别模型进行训练。通过红砂岩单轴压缩实验对该方法进行验证,结果表明:DSCM-CNN模型可以实现岩石变形局部化带位置的自动识别,子集准确率、精确度、召回率等指标分别达到94.19%,97.21%和96.41%,证明了岩石变形局部化智能识别的DSCM-CNN模型的可行性,为岩石变形局部化智能监测提供了一种新的思路。

空间桁架热致振动效应仿真研究

基于傅里叶(Fourier)温度单元及Boley理论,分析了不同条件下某大型柔性空间结构(LFSS)的热致振动情况,发现改变悬吊杆长度、配重总质量以及背景温度均会影响结构振动幅值和准静态变形之比,但背景热流的影响更大,且其对降低结构的热特征时间有明显作用。入射热流的改变对结构热致振动无明显作用,仅能够改变结构的振动幅值和准静态变形。以上研究结果可有助于改进航天器LFSS结构设计,避免出现在轨热致振动现象。

深部高构造应力巷道冲击地压发生临界应力及影响因素研究

为研究深部高构造应力巷道中构造应力对冲击地压发生的影响,采用层滑结构失稳力学模型,获得冲击地压发生临界条件,分析巷道尺寸、煤性质、构造应力等因素对冲击地压发生的影响。研究结果表明:冲击地压受巷道尺寸、煤性质、构造应力、煤岩厚度和煤岩界面摩擦影响,临界载荷随巷道宽度、构造应力和煤岩界面摩擦系数增大而减小,随煤峰值前后模量比、煤层厚度和顶板厚度增大而增大;临界塑性活动区长度随巷道宽度、煤峰值前后模量比、构造应力、煤层厚度和顶板厚度增大而增大,随煤岩界面摩擦系数增大而减小。研究结果可为高水平构造应力巷道冲击地压发生临界条件及冲击地压发生影响因素的研究提供理论参考。

含孔洞红砂岩破坏机理的离散元研究

含孔洞岩石破坏具有非连续、大变形的特点,离散元方法能真实反映岩石内部存在的微裂隙、断层、节理等缺陷,并能分析计算岩石破坏中的大变形情况。使用PFC软件建立红砂岩的离散元模型,研究单、双向应力情况下含孔洞红砂岩试件的破坏过程,分析含孔洞红砂岩的破坏机理。研究表明:与完整红砂岩试件相比,含孔洞红砂岩试件的峰值应力明显下降,峰值应力降低的程度与孔洞的形状(圆形、方形、马蹄形)相关;随着围压水平的提高,含孔洞红砂岩破坏峰值应力逐渐增大,且围压限制了初始拉伸裂纹的扩展,其最终的破坏形式与单轴压缩形式相似。

基于应变场的卷积神经网络岩石裂缝识别方法

岩石的局部破坏往往诱发岩体的整体失稳进而导致灾害发生,对局部破坏的识别可在岩土工程灾害监测预警中起到重要作用。提出了一种基于变形场的卷积神经网络岩石裂缝识别方法,利用扩展有限元方法建立岩石开裂模型,并获得模型的变形场数据作为训练样本,对VGG16卷积神经网络进行训练,并对结果进行分析。结果表明,采用应变场作为训练数据的VGG16卷积神经网络,在验证集的子集准确率、精确度、召回率、F-Score分别达到94.73%、98.72%、98.71%、98.46%,能有效识别岩石的裂缝位置,证明了变形场作为卷积神经网络训练数据的可行性,完善了卷积神经网络在裂缝识别领域的研究方法。

条带式太阳帆航天器的热致结构动力学响应

本文研究条带式太阳帆在近地轨道运行进出地球阴影时的热致结构动力学响应,建立了在太阳热辐射和光压共同作用下的太阳帆结构动力学方程,采用分布传递函数法,给出了条带式太阳帆热致结构稳态振动幅频响应的计算方法。算例结果表明:热辐射冲击是引起近地轨道太阳帆结构动力学响应的主要原因,光压引起的结构响应可忽略不计;增加桅杆壁厚不能有效抑制太阳帆的热致结构动态响应;增大阻尼,减小结构的热膨胀系数能够明显减小太阳帆热致结构响应的振幅;热致结构动态响应是设计大尺寸近地轨道太阳帆必须解决的问题。本文提出的方法可为太阳帆结构设计、姿态和轨道控制提供有力的分析工具。

条带式太阳帆的结构动力学分析

依靠光压推进,太阳帆被认为是最可行的星际探测航天器,太阳帆结构总体方案主要有两类:桅杆式和旋转式,其中,帆膜被分割成窄条的条带式太阳帆在桅杆式太阳帆中具有较为理想的结构效率,如何准确计算条带式太阳帆的结构动力学特性值得研究.本文对条带式太阳帆结构的振动特性和结构稳定性进行研究,将太阳帆看作是由若干个桅杆–膜带组件依次连接而成的整体结构,桅杆–膜带组件由4根桅杆段和4条薄膜条带组成,分段轴压作用下的桅杆与薄膜条带耦合振动.考虑帆面薄膜条带与支撑桅杆之间的耦合振动,采用分布传递函数法建立了的条带式太阳帆的结构动力学模型,推导了条带式太阳帆结构自由振动和失稳载荷的求解方法.研究表明:条带式太阳帆构型有利于提高太阳帆结构的整体刚度和结构稳定性,随着帆面薄膜条带数目的增加,太阳帆结构的振动频率和失稳载荷增大;随着帆面薄膜预应力的增大,太阳帆结构振动的基频减小,稳定性变差;随着支撑桅杆刚度的提高,太阳帆结构整体的振动频率和失稳载荷增大.本文建立的解析求解方法具有求解效率快和精度高的特点,为条带式太阳帆的结构设计和姿态控制提供了有力的分析工具.

隧道洞口软硬围岩交接段地震响应大型振动台模型试验研究

为提高强震区交通隧道洞口段的地震安全性和结构抗震性能,以汶川地震白云顶隧道进口段为研究背景,开展了隧道洞口软硬围岩交接段地震响应的大型振动台模型试验研究。介绍了试验方案设计,主要包括试验设备、相似设计、动力荷载、动力特性及加载制度。对试验数据进行了分析,主要研究了隧道洞口软硬围岩交接段由硬岩向软岩方向发展过程中隧道结构地震动峰值加速度(PGA)、纵向应变、接触应力及结构内力的空间变化规律。研究结果表明:隧道洞口软硬围岩交接段由硬岩向软岩方向发展,隧道结构PGA放大系数由1.04增大至1.68,纵向应变增加倍数由1.09增大至4.29,接触应力增加倍数由6.34增大至32.16,安全系数最小值减小百分比由26.18%增大至53.48%;随着受软岩影响的增大,作用于隧道结构的地震惯性力和强制位移不断增加,致使结构安全性不断降低。研究成果可为高烈度地震区交通隧道抗震设防设计提供参考。

万梁高速某滑坡降雨入渗稳定性及处治技术研究

依托万梁高速某滑坡,利用有限差分数值模拟技术对其降雨时的稳定性及处治技术进行了研究。结果表明:当浅层滑体部分饱和时,浅层滑体的稳定性较好,不会沿滑面整体失滑;当浅层滑体饱和时,浅层滑体会产生变形滑移,最终全部失滑,而中层滑体不会发生变形滑移;当浅、中层滑体均饱和时,浅层滑体全部失滑,中层滑体仅产生较大位移,不会发生失稳现象;在设置支档结构后,浅层滑体和中层滑体在饱和静水压力下的稳定性均可以得到保障;浅层滑体始终在失稳滑移过程中占据主导地位;持续的降雨会使滑体中形成饱和静水压力,导致滑面岩土参数被弱化。研究成果可为类似滑坡的稳定性及处治技术的研究提供借鉴。

全民造林绿化 建设生态文安

近几年,文安县在县委、县政府的正确领导下,以创新机制和科技进步为动力,把造林绿化作为改善生态环境和富民增收的重要举措,发动群众大搞造林绿化,促进全县林业资源不断增加。1项目建设绿意盎然文安县坚持把项目作为林业发展的载体,争取并实施了退耕还林工程、三北防护林工程、

红砂岩单轴压缩宏细观参数映射关系研究

颗粒流离散元软件PFC2D在岩土工程中的应用十分广泛,存在的主要问题是如何标定其细观参数,目前大多使用"试凑法",此方法的缺点在于工作量大、效率低等,本文提出以反向传播算法(back propagation,BP)神经网络的方式代替此方法,利用PFC2D内置的FISH以及Python语言对其进行二次开发,使之自动运行并获取40组宏细观参数样本。结果表明:BP神经网络可以快速准确地建立宏细观参数映射关系,误差均保持在0.01以内,模拟得到的应力-应变曲线与室内试验曲线高度吻合,且无需大量的数据样本便可创建网络,效率较高;另外,经验证本文选用的平直节理模型,可以有效地解决平行粘结模型UCS/TS值偏小问题,确定平直节理模型可以更好地模拟岩石。

砂土类材料离散元细观参数的自动识别

准确的细观参数是采用离散元进行合理模拟的前提,基于最优化理论,本文提出了一种砂土类材料离散元细观参数的自动标定方法:采用PFC离散元软件模拟砂土的双轴压缩试验,以使PFC数值模拟的应力–应变曲线与某标准砂土室内双轴压缩实验结果的误差最小为优化目标,采用模式搜索法实现砂土类材料离散元细观参数的自动标定。本文提出的离散元细观参数自动标定方法具有识别效率快,精度高的优点。

大石早生李树适宜负载量研究

大石早生李树适宜负载量研究结果表明:在中等管理水平条件下,进入盛果期的大石早生李适宜负载量为每株401～600个果。结果枝适宜留果间距为8～12cm。花束状果枝适宜留果量为1个,中、短果枝适宜留果量为1～2个。

不同管理措施对红富士苹果轮纹病的影响

2009～2011年研究了不同管理措施对红富士苹果轮纹病的影响。结果表明:3年连续对主干和侧枝环剥情况下,树冠外围新梢平均长度11.5cm,主干发病株率92%,侧枝发病株率95%;连续3年只在树势强旺且肥水充足的前提下进行环剥情况下,树冠外围新梢平均长度27.3cm,主干发病株率15%,侧枝发病株率13.5%。没有进行疏花疏果的果园,大年时667m2产量达4000kg,小年时产量只有3200kg,轮纹病株率达95.3%,虽经防治,复发率仍在32.1%;进行疏花疏果的果树667m2产量达4200kg,轮纹病株率21.3%,经防治后,复发率仅为5.2%。合理施肥的轮纹病发病株率仅为18.5%,667m2产量达4500kg。

矩形巷道锚杆中性点位置特征研究

通过将煤层顶板简化为只发生剪切变形的剪切梁模型,对开挖后煤层的横向变形进行分析;进而以煤层的横向变形为参量,结合锚杆已有的本构解析解,建立矩形巷道锚杆应力计算模型,对其中性点位置特征进行分析。研究结果表明:锚杆在矩形巷道煤层中的应力分布也符合中性点理论的假设,剪力沿锚杆先减小,后改变方向增大,轴力先增大后减小;在中性点位置,剪力为零,轴力达到峰值。当煤岩弹性模量增加时,锚杆中性点到洞壁的距离减小,轴力峰值减小;当煤岩横向应力系数增加时,锚杆中性点到洞壁的距离增大,轴力峰值减小。

岩石破坏前兆的k-均值聚类识别方法

为研究岩石在外力扰动下发生突发性破坏时,与岩石破坏前兆密切相关的声发射信号,基于k-均值聚类方法的特征,开展了红砂岩单轴压缩声发射试验,以声发射信号的能量、幅度、上升时间、持续时间和振铃计数5个参数作为特征向量,进行k-均值聚类分析,获得了3种不同类型的声发射信号,并开展了时序演化分析。结果表明,第一类和第二类声发射信号自弹性阶段开始便持续密集出现,直至试验结束,无明显演化异常的阶段性变化;第三类信号在弹性变形阶段零星出现,在变形局部化阶段突变为持续密集出现,有明显的演化异常,与岩石的破坏机理相符,且异常时间点与散斑云图突变时间点相同,该类信号还具有能量占比大、信号数量占比小的特征,能够反映岩石破坏前兆信息,适用于岩石破坏预警。

基于数值模拟的SHPB实验数据处理方法（英文）

在分离式霍普金森压杆(SHPB)实验中,可以精确测得加载试件边界上的应力和速度。然而,基于这些测量结果得到一条精确的应力应变曲线有一定难度。根据SHPB实验技术的原理,有3组公式可以处理实验数据,并且3组公式都对波头的选择敏感。由于波动效应的影响以及选择波头的误差,3种方法得到的应力-应变曲线缺乏一致性。为了解决正确对齐波头的问题,编写了三波耦合法的数据处理程序。该方法基于动量守恒,可以得到更可靠的应力-应变曲线。为了证明该方法的正确性,进行SHPB的数值模拟实验。结果显示,利用这种方法可以得到唯一的应力-应变曲线。这种方法可以避免对齐波头时的误差,而传统的两波法或三波法则不能。

太阳帆航天器在绕地轨道中的热诱发振动

太阳帆航天器在绕地轨道中将会周期性地进出地球阴影,经历热环境的剧烈变化,在热辐射冲击作用下,太阳帆这种大柔性空间结构的热致响应值得研究。以方形有桅杆式太阳帆为研究对象,考虑热辐射等非线性因素,建立了太阳帆的热-结构耦合动力学模型,分析了太阳帆桅杆-薄膜结构热诱发振动的特点和影响因素。分析结果表明:太阳帆由地球阴影区进入光照区将会发生明显的热诱发振动;随着热流入射角的增大,太阳帆桅杆截面的摄动温度减小,热诱发振动减弱,频率不变;太阳帆桅杆刚度的增大有利于抑制结构热诱发振动的发生;帆膜预应力将会影响太阳帆的热诱发振动,随着桅杆轴力增大,热诱发振动的振幅增大,频率减小,当轴力增大至一定程度,太阳帆的热诱发振动将会发散。