物理信息双驱动的长距离盾构隧道结构纵向力学性态智能诊断方法

针对目前盾构隧道纵向结构安全诊断面临的瓶颈,提出了一种物理信息双驱动的隧道纵向结构力学性态智能诊断方法。通过将表征隧道纵向结构力学性态的物理方程嵌入物理神经元中,利用实测数据作为信息神经元综合构建了物理信息双驱动的神经网络(physics-informed neural networks,PINNs)模型,可实时更新反演盾构隧道结构参数、周围地层参数以及荷载分布规律,继而正演求解隧道的纵向结构力学性态。将反演得到的参数进一步用于其他隧道段的分析,以实现长距离盾构隧道结构纵向智能诊断。算例与工程实例应用表明,提出的PINNs模型能有效求解隧道结构纵向问题,且相较传统的纯数据驱动的深度神经网络(deep neural network,DNN)模型,PINNs模型表现出了显著的泛化能力与鲁棒性,具有十分可观的工程应用前景。

四车道特大断面大跨度隧道施工中支护体系力学性态研究

以目前国内规模最大的双洞八车道高速公路隧道为背景,详细介绍四车道特大断面大跨度隧道施工过程中支护体系应力现场监测的项目、方法及手段,对不同施工工序下隧道支护体系力学性态进行监测与分析。研究结果表明:(1)右导洞上台阶、左导洞下台阶和核心土上台阶开挖引起支护体系应力分布较大变化,是隧道主要监测控制点;(2)封闭支护结构及对拉锚杆的使用是改善结构受力和抑制隧道变形有效途径,应尽早施作仰拱和形成封闭环。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。

岩石力学性态预测的PSO-SVM模型

传统的固体力学方法在描述岩石的各种地质因素与其力学性态之间的复杂非线性关系时存在困难。引入粒子群算法(PSO)对支持向量机(SVM)进行优化,提出岩石力学性态预测的粒子群优化支持向量机模型(PSO-SVM)。该模型利用SVM来建立岩石地质因素与力学性态之间的非线性关系;同时利用PSO对SVM参数进行全局寻优,避免人为选择参数的盲目性,从而提高模型的预测精度。将PSO-SVM应用到岩石压缩系数的预测中,并与传统的BP神经网络(BP-NN)进行对比分析。结果显示,PSO-SVM的预测精度较BP-NN有较大的提高,从而表明PSO-SVM在岩石力学性态预测中的可行性和有效性。

复合主拱圈加固石拱桥力学性态分析

从复合主拱圈加固石拱桥加固前后力学性态的角度,结合具体的实际加固工程,对加固前后主拱圈截面内力进行计算,阐述主拱圈截面强度和整体"强度-稳定"性提高率,验算新旧拱圈结合面抗剪承载力和新增结构对原结构的影响,提出一项基于承载力提高率的加固增强总体效果评价指标,以期对石拱桥加固设计方案比选、加固质量评定有一定的积极指导作用。

新型4-UPS-UPU并联坐标测量机刚柔耦合动力学性态

介绍了一种新型4-UPS-UPU五自由度并联坐标测量机机构,该测量机机构定平台通过4个结构完全相同的驱动分支UPS(虎克铰-移动副-球副)以及另一个驱动分支UPU(虎克铰-移动副-虎克铰)与动平台相连接。协同利用CAD、CAE和可视化虚拟样机技术,完成对4-UPS-UPU并联坐标测量机的刚柔耦合动力学性态研究。在SolidWorks中建立该测量机三维实体模型,在ANSYS中对测量机实体模型中的驱动杆件进行柔性化处理,最终在ADAMS中建立了测量机刚柔耦合虚拟样机。对该测量机运动输出响应、驱动杆动应力和固有频率等动力学性态进行了仿真分析。仿真结果表明:驱动杆件的弹性变形对测量机的动力学性能具有重要影响,该刚柔耦合虚拟样机能正确地反映测量机的动力学性态。

一类带有特异性免疫细胞钟形增殖率的慢性病毒感染模型的全局动力学性态（英文）

特异性免疫应答对控制宿主体内的病毒感染起着非常重要的作用.本文提出并研究了一类具有特异性免疫细胞钟形增殖率的慢性病毒感染模型.这里免疫细胞的钟形增殖意指当病毒载量足够大时其繁殖率会降低.病毒对免疫应答的损害也在本文的模型中被考虑.在找到该模型免疫应答基本再生数的同时,完整分析了其局部动力学行为.为了确定其全局动力学性态,应用中心流型理论对一些临界情形进行了分析,并通过构造适当的Dulac函数排除了该模型周期解的存在性.本文得到的结果显示在一定条件下模型会出现后向分支,这意味着模型的动力学性质会因初始状态的不同而改变.最后的数值模拟说明最终的单调和持续震荡对病毒种群和免疫应答都是有可能发生的.

地表钻孔注浆工艺下采空区覆岩力学性态的数值模拟

围岩变形大、控制困难等问题一直以来都是采矿界着力研究的技术课题,尤其在薄岩体分布的特殊地质类工程中表现更加突出。以石圪台煤矿22303回采工作面为例,采用数值模拟方法,研究在地表钻孔全段注浆工艺下采空区覆岩位移和应力变化规律。结果表明：计入围岩弹塑性变形特性,考虑作业面前方围岩的空间约束效应,在距离作业面1-1.5倍采高范围内覆岩存在较大的竖向变形和应力差,并随距作业面距离应力逐步释放,位移逐渐增大;当回采高度远小于回采长度时,可不计采煤对侧墙水平位移和应力的影响。利用切面等值线分析了覆岩内的力学性态,研究成果丰富了地表钻孔注浆下的采空区覆岩力学理论,对同类条件下的覆岩变形控制具有重要的借鉴意义。

水平荷载作用下横观各向同性地基力学性态研究

根据横观各向同性体各向同性面为水平时的本构方程,推导出了横观各向同性面倾斜时的本构方程,并由此得出了横观各向同性地基的自重应力计算公式以及在各种水平荷载作用下地基中的附加应力解析解。通过实例计算,发现横观各向同性地基与各向同性地基力学性态的差异之处,并从自重应力角度较好地解释了水平应力大于竖直应力和水平应力的各向异性的重要实测现象,得出了一些有益于工程设计的结论。

同质企业研发竞争行为的动力学性态分析

应用非线性动力系统中的分岔和混沌理论及相关的经济学理论,建立了同质三寡头R&D(研究与开发)竞争在有限理性预期下的动力学模型,分析了该系统的均衡点及其稳定性,并以投入调整速度及技术溢出水平为控制参数,分析了系统产生分岔及混沌状态的条件,进一步得到了寡头间博弈引起的利润变化性态;结合Mathematics对不同参数条件下的系统进行了数值模拟,发现当企业的R&D投入调整速度过大时,系统由稳定状态进入倍周期分岔进而进入混沌状态;随着企业的技术溢出水平增大,其自身的利润下降,竞争对手的利润上升.模拟结果表明企业的利润在稳定状态下是稳定变化的,在混沌状态下则是连续波动的;当企业的投入调整速度过大时,其自身的平均利润呈下降趋势,竞争对手的平均利润呈上升趋势.

利用神经元网络预测岩石或岩石工程的力学性态

本文将人工智能中的神经元网络引入岩石力学领域,用以预测岩石或岩石工程的力学性态。其用法类似经验公式,但其优点是影响岩体力学性态的各种描述性地质因素,均可做为变量输入,故可求得离散性较小的结果。文中附有两个实例,说明此方法的实用性。

从模型试验看龙羊峡工程堵头的力学性态

通过物理模型试验 ,本文分析了龙羊峡工程导流洞堵头的受力性态 ,论述了堵头的超载安全系数可以达到 5 ,揭示即便超载安全系数达 1 1时 ,堵头也不会沿洞壁推出。对于大型堵头笔者建议塞体总长一般可以在 1 .5～ 2 .0倍洞径情况下选取 ,必要时经非线性有限元或物理模型试验最终予以肯定。文中并对其它一些设计问题进行了讨论。

具有饱和治愈率的离散SIS传染病模型的动力学性态

研究了一类具有饱和发生率的离散SIS传染病模型的动力学性态,定义了模型的基本再生数,得到了无病平衡点和地方病平衡点的存在与稳定的条件,讨论了系统的持久性,并通过数值模拟展示了所得到的理论结果和模型复杂的动力学性态.

非惯性参考系中弹性薄板的动力学性态在参数激励与强迫激励联合作用下的动力学分析

研究非惯性参考系中弹性薄板的大范围运动与大变形运动相互耦合时的动力学性态．利用多尺度法得到了参数激励与强迫激励联合作用下非惯性参考系中弹性薄板主共振－基本参数共振时的分叉响应方程，用数值分析模拟法讨论了每个物理参数对该系统动力性能的影响．

一类农作物病虫害防治模型的动力学性态分析

研究了一类利用天敌来控制害虫进行农作物病虫害防治的动力学模型.在充分考虑释放天敌后持续发挥作用阶段害虫密度的变化动态,以及天敌被捕杀后与首次释放天敌前内禀增长率差异的基础上,建立了害虫治理模型并给出了模型的周期解,从而确定释放天敌的周期,为合理释放天敌进行农作物害虫治理提供理论依据.建立的数学模型,具有易求解和易使用的特点,对实际观测数据的拟合结果表明,该模型具有可靠性和实用性的特点.

具有饱和发生率的离散SIS模型的动力学性态

本文研究了一类具有饱和发生率的离散SIS传染病模型的动力学性态.通过定义模型的基本再生数,得到了无病平衡点和地方病平衡点的存在性,讨论了无病平衡点和地方病平衡点的全局稳定性.

新型矩形盾构接头力学性态的有限元分析

为分析评价带有接头盒的大断面矩形盾构管片接头构造和受力的合理性,基于管片纵缝接头足尺力学试验的结果,采用ABAQUS有限元软件建立该类盾构管片纵缝接头的三维精细化计算模型。通过一些分析指标,定性定量地评价在正常使用条件下各个接头的工作性态,研究正负弯矩工况下接头受力全过程的特征。结果表明:1)正弯矩工况下的接头,弯矩-转角全过程破坏曲线呈现三折线模式,在正常使用条件下各接头均处于第2阶段,转动刚度约为100 MN·m/rad,部件均处于弹性工况,接头设计与位置选择合理;2)负弯矩工况下的接头,弯矩-转角全过程破坏曲线呈现双折线模式,正常使用工况下各接头均处于第1阶段,转动刚度约为276 MN·m/rad,但接头受力处于2阶段的临界位置,所受负弯矩值偏大,安全储备较低,设计时应当注意。

连拱隧道先行洞室支护体系施工力学性态研究

结合连拱隧道工程实践,对隧道施工中先行洞室支护体系应力进行相关监测,分析不同开挖工序下应力变化规律。研究结果表明:先行洞室上台阶及仰拱开挖引起了支护应力较大变化及重分布,为支护稳定的控制点;隧道开挖对支护应力的纵向影响距离大致为隧道跨度的2倍,约为20～25 m;开挖效应消失后,左右拱圈45°处应力的时间效应较其它位置要明显;封闭支护结构是改善结构受力的有效途径,应及时施作仰拱和形成封闭环。该研究结论可为类似条件下连拱隧道设计施工和现场监测提供借鉴与参考。

TBM圆形铁路隧道衬砌类型力学性态模型试验研究

依托大瑞铁路高黎贡山隧道全断面隧道掘进机(TBM)段圆形模筑混凝土衬砌工程,开展了不同衬砌结构的模型试验研究。采用卧式加载试验装置,对圆形模筑混凝土、单层管片和管片双层三种衬砌类型进行试验,得到三种衬砌管片的弯矩、轴力和位移。研究结果表明:在相同荷载条件下,模筑混凝土衬砌破坏时能承受更大的弯矩;在试件破坏前,单层管片衬砌和管片双层衬砌在拱脚处轴力有突变,产生应力集中现象;分块对管片刚度有一定的削弱作用;等厚度的圆形模筑混凝土和管片双层衬砌,前者刚度大,力学性态好。

二滩电站碎裂结构岩体灌浆处理对岩体力学性态的影响

本文在坝址工程地质条件评价的基础上,分析了碎裂结构纤闪石化玄武岩及微弱风化正长岩的力学特性及可能对坝肩和大坝稳定性的影响;简述了坝址碎裂结构岩体的灌浆试验,对灌浆前后碎裂结构岩体的力学性态进行了系统的检测;研究了灌浆处理对岩体力学性态的影响。试验研究结果表明,坝址碎裂结构岩体经过灌浆处理,其力学性能得到明显的提高,可以满足大坝设计及稳定的要求。

市场波动时序中的非线性动力学性态

本文用混沌动力学的方法,从市场结构相关性角度,研究市场波动时序的内在性态,主要讨论了非线性相关类型的市场波动状态的发生、发展及相互转化问题,简要地论述了具有简单关系的非线性相关模型所反映的复杂动力学行为特点。这种研究,对从一个全新的角度去理解和探讨市场结构及市场波动现象,有着重要的意义。