SSA-MLP模型在岩质边坡稳定性预测中的应用

岩质边坡的力学参数量化及稳定性分析对岩质边坡灾害的防治具有重要意义。Hoek-Brown(H B)准则是一种用于确定岩体力学参数的经典方法,能反映出边坡岩体变形和位移的非线性破坏特征。在此基础上,首先,提出一种麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)改进多层感知器(Multi-Layer Perceptron,MLP)的神经网络模型,并用于边坡稳定性预测、指标敏感性分析及参数反演。其次,将收集的1085组岩质边坡的几何参数和H B准则参数等作为输入变量,极限平衡理论Bishop法求解的安全系数作为输出变量,对SSA MLP模型进行训练学习和性能评估。最后,将该模型运用于25个边坡实例,验证模型的有效性。结果显示,该模型收敛速度快、精度高,为边坡稳定性分析和参数量化提供了一种新思路。

爆破作用下层状围岩隧道突变失稳判据研究

为判断爆破振动与损伤作用下层状岩体隧道的围岩稳定性,根据层状围岩失稳特征建立隧道力学模型,考虑爆破损伤和振动效应,构建层状围岩隧道系统总势能方程和突变失稳判据,分析爆破作用下层状围岩稳定性演化规律;并以沪昆高铁湖南段姚家隧道为工程背景,分析层状围岩隧道稳定性。结果表明:层状围岩隧道发生突变失稳的充要条件是满足分岔集方程,即当突变特征值Δ≤0时系统可能发生突变失稳;爆破累积效应造成围岩刚度不断降低,爆破药量增加提高爆破振动效应,这些均导致层状围岩失稳概率增加;实际隧道失稳评价结果与施工现场情况、监测结果一致,验证了失稳判据的有效性。

碳纤维开孔层合板拉伸载荷下的失效分析

【目的】研究开孔碳纤维复合材料层合板在拉伸载荷下的失效行为,并确定铺层顺序、铺层角度对极限载荷的影响。【方法】通过Abaqus有限元软件和Hashin失效准则,建立壳单元在拉伸载荷下的失效模型,利用该失效模型进行数值模拟分析。【结果】0°层失效首先发生在孔边,随着孔边失效区域的不断扩大,呈现由X形向沙漏形转变的趋势;在达到极限载荷前,承载力与位移成正比,之后承载力迅速下降,层合板将迅速失效;铺层顺序对层合板的强度影响不大,铺层角度对层合板的极限载荷影响较大。在一定范围内增加±45°铺层的数量,不仅可以延缓层合板的失效,而且可以提高极限载荷值。【结论】研究结果对开孔碳纤维复合材料层合板的实际应用具有指导作用。

波浪与新型双排开孔圆筒防波堤相互作用三维数值模拟

双排开孔圆筒防波堤是基于圆筒、板式结构的一种复合式新型结构型式;基于不可压缩两相流模型建立三维数值波浪水槽,通过RNG k-ε湍流模型进行湍流封闭,并采用TruVOF方法捕捉自由液面,开展波浪与双排开孔圆筒防波堤相互作用数值模拟,探究相对排间距、开孔率对新型双排开孔圆筒防波堤消浪性能的影响,分析了后排开孔圆筒防波堤附近的复杂水动力现象和流动特性.结果表明,在本文研究工况范围内,沿程平均波高随相对排间距的增大先增大后减小,随开孔率的增大而增大,周期对沿程平均波高的影响没有明显规律;当B/D=9,e=23.11%时,新型双排开孔圆筒防波堤消浪效果最优,反射系数在0.4~0.46之间,透射系数在0.3~0.35之间,耗散系数在0.8~0.85之间;自由液面破碎、水气掺混、环状涡运动演化是新型双排开孔圆筒防波堤紊动耗能消波的主要原因;相对排间距会引起后排防波堤附近涡量分布以及剪切层形态的变化,从而导致不同的紊动特性,影响双排开孔圆筒防波堤消浪特性.研究结果可以为新型双排开孔圆筒防波堤工程设计与消浪机理研究提供理论支撑.

浪河健康评估研究

以湖北省河流健康评估导则为基础,基于随州市浪河生态环境现状,依托实地调查和有关历史数据,综合运用地理信息系统和数字分析等手段,从水文水资源、物理结构、水质状况、水生生物状况、社会服务功能、管理状况6个准则层方面系统评估浪河健康状况。研究结果表明,浪河为三类河湖(亚健康),分析了问题成因并提出了相应的对策建议。

纤维缠绕储氢气瓶逐层更新建模方法与性能评估

本文提出了一种基于三维激光扫描系统与ABAQUS二次开发的纤维缠绕储氢气瓶逐层更新建模方法。通过Python语言编写建模程序,将三维扫描仪获得的几何数据通过非均匀有理B样条进行拟合,结合缠绕软件生成的缠绕角度,导入ABAQUS中生成有限元模型。采用Hashin准则进行失效分析,通过水压爆破试验结果与之对比,验证有限元模型的准确性,并探究纤维缠绕储氢气瓶的失效机理。结果表明,使用逐层更新建模方法建立的有限元模型爆压预测的爆压及应变响应与试验结果的误差在5%以内,且预测的爆破位置及失效模式与试验结果一致。

基于Hoek-Brown准则等效强度参数的工程应用

为研究重庆至长沙省际公路共和隧道层状围岩稳定性,减小模拟值与实测值误差,并充分考虑倾角效应、静水压力效应和罗德角效应,将适用于层状岩体的修正Hoek-Brown(H-B)准则在I_(1)-√J_(2)平面与Mohr-Coulomb(M-C)准则进行瞬时等效,推导出用于层状岩体的等效强度参数公式,计算得到不同倾角下砂质页岩等效c、φ值,然后输入FLAC^(3D)遍布节理模型中对原岩体参数进行修正。结果表明:1)修正岩体参数法所得关键点位移变化规律与修正前一致,且位移量大于修正前,但当倾角大于60°后,该法适用性有所降低;2)修正后围岩各关键点偏应力(σ_(1)-σ_(3))始终大于修正前,且二者塑性区随倾角变化趋势一致;3)当岩体内摩擦角小于节理内摩擦角时,围岩塑性区面积较大;反之,当岩体内摩擦角大于节理内摩擦角时,塑性区面积较小。

层状型天然气水合物沉积物力学特性研究

为保障天然气水合物开采过程中储层的安全稳定,针对沉积物内水合物赋存方式对储层力学稳定性存在显著影响的问题,开展了天然气水合物沉积物三轴压缩试验研究工作,探讨了水合物位置和围压对水合物沉积物的强度和变形特性影响。结果表明:1)低围压下,试样应力应变曲线类型与水合物层位置无关,试样变形呈应变硬化现象;2)试样的破坏强度随围压增大和水合物层下移而增大;3)起始屈服强度、起始屈服模量及割线模量均随着围压增大表现为整体增大趋势,与水合物层位置之间的关系较为复杂;4)由摩尔-库伦准则分析可知,层状型水合物沉积物力学性质的差异主要体现为粘聚力对试样强度的影响。该研究对认识层状型天然气水合物沉积物的力学特性,评价层状型天然气水合物储层的开采稳定性具有一定的指导意义。

基于多判据协同的电压异常双层分析方法

小电流接地系统中,电压异常现象时有发生,常见原因有单相接地、断线、母线电压互感器高/低压熔丝熔断、铁磁谐振等。对常见原因引起的电压异常特征,以及相应的处理方法进行了归纳,在此基础上提出一种基于多判据协同的电压异常双层分析方法。该方法的第一层根据最高相电压初步判断故障类型,第二层根据接地信号、同系统或相邻电压等级系统母线电压及各出线有功负荷的变化情况,协同判定具体故障原因。实例分析表明,该方法有效,适用于调控运行人员对电压异常进行分析及处理。

冷云人工增雨催化区的探空判据

为解决冷云人工增雨催化前没有微物理资料确定人工增雨潜力区的问题,文中利用加密探空资料,根据发生贝吉龙过程的条件,分析了适宜冰晶增长的区域和冷云可播区,提出了冷云人工催化的宏观判据。适宜冰晶增长的区域先于降水在高层出现,降水开始时在-1℃层以上存在深厚的冰水转化区,这一区域自高空向下随天气系统自西向东传播。文中还构造了增雨潜力系数和结束冷云催化的判据。降水过程后期根据可播区、准饱和层的分布判断是否继续进行冷云催化。该宏观判据易于在人工增雨作业中使用。

层状各向异性无黏性土三维强度准则

忽略黏性项,采用椭圆型角隅函数对Mohr-Coulomb准则进行三维化,建立了适合于无黏性土的三维强度准则,该准则能合理反映峰值内摩擦角随中主应力比的变化特性。以垂直与平行于土体沉积面方向的强度之比引入层状各向异性系数,并根据主应力轴与土体沉积面方向关系修正角隅函数,提出了一个适用于层状各向异性无黏性土的三维强度准则。通过研究其偏平面形状及峰值内摩擦角与中主应力比关系随层状各向异性系数的变化特性,表明该准则描述层状各向异性无黏性土强度的适用性。通过预测两组砂土真三轴试验结果,进一步地证实所提出强度准则的合理性。

基于沉降标准的卵砾石层中后注浆桩承载力预测

用桩顶位移标准来确定桩的承载力对后注浆桩的设计有重要意义。在分析后注浆减小桩基沉降机制的基础上,通过对桩端位于卵砾石层的后注浆桩承载力提高量的统计分析得出在不同桩顶位移条件下承载力提高系数的分布情况,并通过正态分布函数进行拟合,给出一种基于沉降控制标准的后注浆承载力预测方法,并通过一个工程实例说明该方法的合理性。另外,统计表明在现有极限承载力设计体系下,当桩顶荷载对应于设计注浆桩承载力特征值时桩顶沉降比范围为1～2;当桩顶荷载对应于设计注浆桩极限承载力标准值时,桩顶沉降比范围为3～4。

LNG围护系统结构失效模式的有限元模拟

LNG运输船设计关键技术之一是液舱围护系统的结构安全设计。为了保证LNG液体的运输安全,需要特别关注围护系统的结构设计,其中对结构失效模式及其发生机理的研究具有很高参考价值。为了能够全面研究薄膜型液舱结构特性,采用基于有限元的数值模拟方法,针对在晃荡荷载下的结构响应,建立了一种简化的二维有限元模型。根据层式复合材料特点,分别选取对应的强度失效准则,分析结构的失效模式。数值分析结果显示,首层聚氨酯泡沫层在晃荡荷载作用下最先发生压溃破坏,在MARKⅢ型液舱设计中应该被重点关注;其他的结构失效模式依次为:次层聚氨酯泡沫层压溃失效、层合板剪切失效以及树脂绳压溃失效。采用数值模拟进行围护系统的截面失效模式分析,能够快速高效地指导LNG液舱结构设计,是在液舱设计领域新的应用尝试。

性能化防火设计中设定人员安全判据研究

为提高建筑性能化防火设计中人员安全判据设定的合理性,研究各国建筑防火性能化设计规范和指南中关于人员安全判据的规定,包括烟气层高度、热量、能见度和毒性气体体积分数临界判据。结果表明,建筑高度会影响烟气层高度临界判据,设定判据时需特别考虑中庭、仓库等区域;环境湿度会影响人体对烟气对流热的耐受极限,选取判据时需考虑水系统灭火过程造成的环境湿度增大;设定能见度临界判据应考虑建筑空间大小,还应考虑烟气中刺激性气体的影响;设定毒性气体临界判据时,应考虑可接受的人员安全水平。

物联网通信中的无线信道抗干扰算法

在物联网通信中,无线信道的抗干扰性依然受到各种因素影响,多天线系统对信道质量改善有较好的效果,但其信号检测的复杂度和性能还需要进一步提升。基于QR分解的检测算法具有较低的计算复杂度,但检测性能有待改善。为了改善QR分解检测算法的性能,提出一种基于ML准则结合判决候选机制的QR分解算法,并对其性能进行了分析。该算法采用ML准则对初始层进行精确估计检测,而后对其他检测层进行可靠判决,不可靠则引入候选点并从中选择最优候选点进行反馈。该算法可以显著改善系统干扰,并且在判决回馈中大大减少错误传播。实验仿真表明,在增加一定复杂度的情况下,该算法能够有效改善物联网系统性能。

具有弯曲效应的三维层状岩体屈服准则

基于Cosserat介质理论，针对具有弯曲变形效应的层状岩体，建立了考虑弯曲屈服效应的屈服准则。初步计算表明，所建立的屈服准则是合理的。

基于分层加权的多边形图形匹配

提出了一种适合凸凹多边形匹配的分层加权测度方法。在此方法中,对凹多边形,首先进行基于提取凸多边形的模式分解:对凹多边形添加辅助线,形成新的外接凸多边形。通过依次抽取外接凸多边形,将凹多边形表达为仅由凸多边形组成的多层拓扑结构。然后,利用预先定义的互为模板的相似度量准则和分层加权测度模型,计算得到多边形的相似度系数,从而实现凹多边形的匹配和检索。

基于跨层公平性准则的自适应无线资源分配方法

该文提出了一种新的公平性准则,它既适用于实时业务又适用于非实时业务,是一种对物理层和MAC层联合优化的跨层公平性准则。基于该准则提出了一种新的跨层自适应资源分配方案。仿真结果显示,该方案不仅可以较好地满足用户提出的QoS要求,而且可以保证用户间服务质量满意度的公平性。

层状各向异性岩体破坏模式判据数值实现及工程应用

基于FLAC3D平台,针对层状岩体的力学行为和变形破坏机制建立反映横观各向同性的层状岩体各向异性模型。根据层状结构特性及变形特征,将层状岩体的破坏模式分为层间破坏和岩块破坏。层间破坏又分为层间拉裂、层面滑移、弯曲破坏,岩块破坏又分为拉裂破坏和剪切破坏,建立各种破坏模式的判据及计算方法。将计算过程应用于某水电站泄洪建筑物围岩稳定性分析中,各向同性和层状各向异性计算结果的对比分析说明层状岩体中的层面方位对围岩变形分布、破坏模式和塑性区扩展方向起到了控制作用。

可侵蚀地表上方含尘大气运动的数值模型

在稀相气固两相流的双流体模型框架下,导出含尘大气运动的基本方程,其中的源项考虑相间双向耦合作用;通过对基本方程进行无量纲化,求得控制气相和弥散相动力学行为的相似准则,包括弗洛德数、罗斯贝数、颗粒雷诺数、颗粒惯性参数、颗粒剪切横移参数、颗粒旋转横移参数和沙尘质量载荷率等.作为一个模型问题,研究可侵蚀地表上方充分发展湍流大气边界层流动对土壤颗粒的气动卷扬作用,其中计及气动阻力、萨弗曼升力和重力等因素的影响.为了克服由于沙尘跃移运动轨迹交叉导致流动参数多值性所造成的困难,引进拉格朗日坐标下弥散相连续方程.对两种不同风速和4种不同粒径条件下的沙尘运动进行数值模拟,给出相应情况中沙尘运动特性和密度分布剖面并讨论风速和粒径等参数的影响,还细致分析了含尘大气边界层中沙尘与气流之间的能量传递过程.所得的方程、准则和方法可以为土壤风蚀和沙尘暴等自然灾害的预报提供理论基础.