台风暴雨下某建筑边坡稳定性分析研究

福建省由于独特的地理和气候条件,经常遭遇台风暴雨,导致滑坡灾害频发。基于强度折减理论,采用FLAC^(3D)软件,对福建龙岩市受2023年9月台风“海葵”中影响的某建筑边坡进行稳定性分析。考虑自重和台风暴雨2种工况,分析边坡的变形破坏机理。结果表明,在自重条件下边坡安全系数为1.676,处于稳定状态;台风暴雨后,安全系数下降至1.230,低于规范值,显示出失稳破坏的风险。台风季节的滑坡风险显著增加,边坡截面中塑性贯通破坏区域约5.0 m^(2),与实际滑坡面积相比误差为11.1%,为极端天气条件下的边坡稳定性评估提供了重要参考。

降雨入渗下非饱和坡残积土湿润锋运移试验研究

我国东南沿海地区丘陵山地发育,降雨入渗到土体中的水分是导致滑坡灾害频发的关键因素。以福建省泉州市德化县地质灾害点为主要研究对象,考察典型地质灾害点具有代表性的坡积土与花岗岩残积土的渗透特性。利用自行研制的土体入渗装置,分别在降雨强度为15、30、60mm/h条件下,考虑降雨历时一致(180min)与过程降雨量一致(90mm)两种工况开展一维土柱入渗试验,得到相应的各个土柱含水率、湿润锋、入渗率随时间变化的响应规律。试验结果表明:(1)土体渗透系数越大、雨强越大,土体湿润蔓延距离越深、速度越快。(2)降雨入渗过程中,土体含水率由浅及深逐次对降雨进行响应。不同雨强对含水率的影响主要体现在第一次响应时间以及饱和速度上,雨强越大,响应时间越快,饱和速度也越快。(3)提出可表征在不同雨强作用下,德化县马坪滑坡与崩土岭滑坡的湿润锋入渗公式。该研究成果对台风暴雨型滑坡的孕灾机制分析以及精细化监测预警具有重要的理论及实际意义。

基于可靠度方法的全基质吸力段土-水特征模型研究

土-水特征曲线是非饱和土入渗和流-固耦合分析的基础,目前该模型的研究成果由于试验方法和设备的局限,仅能够得到局部基质吸力段(低吸力或高吸力)的土-水特征曲线;而如何根据局部试验数据集推断与试验结果相吻合的全基质吸力段范围的土-水特征曲线是一个难题。对东南沿海广泛分布的原状残积土进行了不同基质吸力段的土-水特征试验。根据残积土低吸力段和高吸力段的试验数据,运用可靠度分析方法,从土壤孔隙微元破裂失稳的角度,建立了土壤全基质吸力段的土-水特征模型。根据UNSODA2.0数据库提取砂土、粉土、黏土等3种类型土样本(52个)的试验数据,讨论了模型参数意义和不同土类的模型适用性,进行了不同土-水特征模型的比较分析。对比验证研究表明,形状参数σ和中值比例参数μ使提出的模型具有很强的适应性,并且具有依据局部试验数据(低或高基质吸力段)快速获得全基质吸力段土壤土-水特征曲线的能力。与其它模型相比,模型计算过程适应性强,模型决定系数R2>0.98。研究结果对快速获取不同类型土壤的全基质吸力段土-水特征曲线具有参考价值。

基于现场原型试验的斜坡降雨入渗分析及入渗模型研究

我国东南沿海地区台风暴雨多发,而台风暴雨条件下雨水的入渗是东南丘陵山地滑坡的一个重要诱因。有必要深入研究不同地质地形斜坡环境条件下雨水入渗湿润锋的迁移规律。通过滑坡原位监测试验场的监测数据,分析了降雨入渗时空变化规律,建立了综合考虑土体初始含水率分布不均匀性和斜坡环境的降雨入渗模型,并利用现场试验结果及前人经典模型计算结果对该模型进行了对比分析。结果表明:(1)降雨入渗初期,不同深度含水率增长斜率较陡,随着时间的推移,斜率逐渐减缓。当累计降雨量达到44.4mm以上时,含水率剖面图由Z型变为反S型,随着降雨量的减少,雨水入渗过程由积水入渗转变为非积水入渗。入渗后期,不同深度含水率增长率趋于一个常数,而达到稳定入渗阶段。(2)湿润锋迁移速度随降雨量增大而增加,降雨初期,雨水入渗率大,湿润锋迁移速率快,且迁移速度随土层埋深的增大而减少。(3)改进的降雨入渗模型计算的湿润锋深度随时间的变化结果与现场监测试验结果较为吻合,考虑斜坡倾角和初始含水率分布的不均匀性可提高Green-Ampt模型计算精度。该研究结果对于建立有效的台风暴雨型滑坡的预警模型具有一定的指导意义。

砂-黏土混合物高压压实性能试验研究

利用自行设计高压固结仪对5种不同含砂率的饱和砂-黏土混合物开展一系列高压压缩试验,研究砂-黏土混合物压缩性和渗透性演化规律及其对矿物组分的依赖性。试验结果表明,饱和砂-黏土混合物的孔隙比-压力(e-lgP)曲线随着含砂率增高呈现出指数函数模式向双曲线函数模式转化,而e-P曲线在压力高于8.1 MPa则呈线性变化,其斜率依赖于含砂率。最优含砂率随固结压力的增大而逐渐从75%移向30%。不同含砂率的砂-黏土混合物的孔隙率、固结压力和含砂率存在统一的幂函数关系。渗透系数与含砂率有关,渗透系数与孔隙率符合指数函数关系。从砂-黏土混合物骨架结构和孔隙类型的角度出发,从本质上分析含砂率、固结压力对混合物压缩性和渗透性的作用规律。结合SEM微细观结构观测结果,验证砂-黏土混合物骨架结构与含砂率之间的相关性。

基于可穿戴式传感装置的帕金森运动症状量化评估的研究进展

帕金森病(PD)运动症状的量化评估是PD诊疗中的一个难题;基于MEMS(微机电系统)运动传感器的可穿戴式装置可以跟踪PD病人设定动作和自主运动等运动信息,从而实现帕金森运动症状的实时和客观的量化评估。首先介绍MEMS运动传感器技术及用于帕金森运动症状量化评估的典型性可穿戴式系统,包括其局限性;然后对震颤/异动症、缓慢运动、肌肉僵直、姿势步态障碍等4个主要运动症状的量化评估方法及其与神经科医生临床判断相关性分别进行对比和分析;同时对PD症状波动等运动并发症对运动症状量化评估的影响进行讨论。介绍MEMS运动传感技术在PD运动症状量化评估中的应用及其精确性,为基于可穿戴式传感装置的帕金森运动症状定量评估研究提供一个基础框架。

台风暴雨型土质滑坡演化过程研究

台风暴雨型滑坡是我国东南丘陵山地主要的滑坡类型,揭示其失稳演化规律对东南丘陵山地台风暴雨型土质滑坡监测预警具有重要的理论及实际意义。本文以福建泉州德化石山滑坡为研究对象,结合现场地质勘察资料,建立滑坡物理与数值模型对其变形演化过程进行模拟,探究边坡失稳涉及的渗流和变形位移等规律。研究结果表明:(1)初期雨水以垂直入渗坡体为主,且入渗速率较大;后期入渗速率随坡体饱和度增加而减小。有前期小降雨的情况下,坡脚位置更易出现积水饱和现象;(2)雨水入渗是导致坡体稳定性下降的主要原因:在暴雨工况中E3(模拟全程降雨为暴雨雨强100mm·d^-1)中,稳定系数保持下降,从1.197降至1.125;在双峰暴雨工况E4(前期30mm·d^-1小雨强降雨,后期100mm·d^-1暴雨雨强降雨)中,小雨强降雨过程中稳定系数基本保持不变,从1.197降至1.188,当暴雨一开始,稳定系数骤降至1.060;(3)台风暴雨型滑坡位移演化过程具有阶段性特征:压缩沉降微变形阶段,该阶段位移曲线变化平缓,基本不发生位移;匀速变形阶段,该阶段位移匀速增长,位移速率不变;加速变形阶段,加速变形直至失稳阶段,破坏迅速,具有突发性,曲线呈非线性;(4)当前期发生小雨强降雨(降雨强度≤30mm·d^-1),后期突发大暴雨雨强降雨(降雨强度≥100mm·d^-1)情况下滑坡的发生具有突变性,在试验中暴雨初期位移骤增20mm,而后快速发展到90mm左右。

基于电导性能的原状土柱降雨入渗规律研究

我国东南沿海地质环境复杂脆弱,由台风暴雨引发的滑坡频频发生。雨水入渗到土体内可能导致坡体变形,进而产生滑坡、泥石流等灾害。以福建三明岩兜滑坡为研究对象,通过自行研制的人工降雨土柱入渗试验装置,对研究区滑坡的残积土柱进行了不同降雨强度下(20 mm·h^(-1)、60 mm·h^(-1))的累次循环降雨实验,考虑了不同降雨量、降雨历时和雨停时间等工况,获得了干湿循环下土柱含水率、电阻率以及基质吸力变化等丰富的降雨入渗试验数据,并与现场原型测试结果验证。研究结果表明:(1)累次降雨中,土柱上部传感器含水率峰值随着干湿循环次数增加缓慢降低,深部的土体则在累次降雨后,土体含水量逐渐累积,含水率峰值缓慢提高。(2)原状土柱土体具有非均质性,不同深度土体电阻率大小不一。电阻率响应时间与含水率响应时间具有高度相关性,含水率变化时电阻率也几乎同时产生变化,但两者变化趋势相反。(3)基质吸力在累次降雨雨停阶段回升缓慢,多次降雨过程中,由于前次降雨中留下的水分未完全排干,基质吸力在多次降雨的作用下降到0 kPa。(4)基于Keller改进的Archie拓展模型对研究区土体电阻率含水率进行拟合,并用实测数据进行验证,误差较小。进一步结合Archie拓展模型与Green-Ampt、Philip入渗模型,得到基于电阻率的Green-Ampt与Philip入渗模型。研究成果有助于进一步揭示研究区降雨作用下坡残积土的电阻率演化规律,揭示坡残积土坡在累次降雨下的水分入渗规律,对台风暴雨型滑坡稳定性分析及监测预警具有重要的理论及实际意义。

三维数值流形法块体切割技术研究

运用布尔碎片运算实现了简单的三维块体切割功能,形成覆盖整个求解域的六面体网格,再将六面体单元拆分生成48个四面体单元,从而生成四面体数学覆盖。运用布尔交运算将四面体单元与求解域求交集得到流形块体,再根据三维拓扑有向性原理和三维单纯形积分理论,形成了有向边、有向环、有向面和有向壳4种有向几何数据结构,用来构造生成封闭的有向三维流形单元。定义了有向流形单元的连通内面对和连通的有向流形单元的概念,利用有向流形单元的连通内面对搜索生成物理覆盖体系。概括总结了基于修正对称和反对称分解的三维数值流形元法的求解计算要点,在不考虑三维接触、三维裂纹尖端奇异场和三维裂纹扩展的假设下,模拟了三维节理面的有限塑性变形张拉过程,得到了比较合理的数值模拟结果,验证了前处理和计算求解算法的正确性。

混合工质临界性质的推算研究

采用五种不同的方法计算了四种不同二元混合工质的临界温度和临界压力,研究对比不同方法在推算二元混合临界性质时的精度。其中Peng-Robinson(PR)方程和Soave-Redlich-Kwong(SRK)方程,两种状态方程结合Heidemann等提出的临界点判据计算得到的临界参数与实验结果吻合较好。两种经验公式,改进的Chueh-Prausnitz(MCP)方法和Redlich-Kister方法,以及径向基函数神经网络(RBFNN)在计算混合工质的临界性质时也都有着较高的计算精度。对于临界温度的计算,PR方程、SRK方程、MCP方程、Redlich-Kister方程以及径向基函数神经网络计算结果的绝对平均偏差的最大值分别为1.82%、1.73%、0.95%、0.17%和0.20%。对于临界压力的计算,通过PR方程、SRK方程、MCP方程、Redlich-Kister方程以及径向基函数神经网络计算的绝对平均偏差的最大值分别为6.07%、5.04%、3.49%、1.90%以及0.67%。

基于消费级无人机的公路滑坡三维建模研究

公路滑坡是常见的公路边坡灾害,针对传统公路滑坡三维建模存在过程繁琐、耗资巨大等问题,提出基于消费级无人机的公路滑坡三维建模研究。选择福建省南平市某公路滑坡为研究对象,利用无人机倾斜摄影测量技术和软件对滑坡进行航测与数据处理,得到滑坡区域的真实三维模型。研究结果表明,所得模型能真实反映滑坡体表面特征和细节,具有良好的精度,符合工程实际需求,可广泛用于公路边坡三维建模和日常监测管理中。

交错并联PFC变换器的预测控制研究

针对交错并联图腾柱PFC拓扑在电感电流连续导电模式CCM(Continue Conduction Mode)下,占空比预测控制中系统存在二次谐波以及特定次谐波的问题,设计对特定频率谐波有良好跟踪特性的PR控制器,补偿占空比预测控制的谐波分量。同时,在电压外环中设计陷波器,对特定次谐波进行滤波和反馈补偿。仿真实验结果证明,基于PR控制器与陷波器的占空比预测控制系统,在保留了系统快速动态性的基础上,输入电流很好的得到滤波,电流的THD(Total Harmonic Distortion)值明显减小,谐波含量降低,提高了输入电能的质量,实现PFC功能。

定子鼠笼式智能多相电机绕组交流损耗研究

针对定子鼠笼式智能多相电机定子绕组受到高频电流引起涡流效应、趋肤效应和邻近效应的问题,重点分析了不同因素对交流损耗的影响。采用有限元软件,建立定子鼠笼式电机模型,分析了绕组上的趋肤效应与邻近效应,探究定子槽型尺寸、导条槽内位置以及导条截面积对于绕组交流损耗的影响规律,对比研究不同极对数、不同材料下的交流损耗情况。研究结果表明:改变定子槽型尺寸、导条截面积以及绕组材料等可以明显降低定子绕组的交流损耗。

直驱式永磁同步电机改进型无差拍直接转矩控制研究

为提高直驱式永磁同步电机(DD-PMSM)的动态响应性能,提出了一种改进型无差拍直接转矩控制(DB-DTC)策略。改进型DB-DTC在保留传统DB-DTC动态响应性能的基础上,简化了控制过程,降低了实时计算量。通过在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型,对传统DB-DTC和改进型DB-DTC的控制效果进行对比,并将改进型DB-DTC结合位置型阻抗控制策略,验证控制策略的优越性。仿真结果表明,在位置控制模式下,相对于传统DB-DTC,所提控制策略的电机转动至给定角度以及转速降为零所需的时间减少0.002 s,稳态运行角度误差减少0.02°。在速度控制模式下,相对于传统DB-DTC,所提控制策略的电机达到给定转速的时间减少0.004 s,稳态转速误差降低0.03 r/min,稳态转速波动降低0.06 r/min,在电机进入稳态运行以后,q轴电流峰值降低0.193 A,q轴的电流脉动降低0.204 A。电机控制系统具有更好的动态性能和更强的抗干扰能力。

高深路堑开挖监控量测施工技术研究

由于高深路堑开挖施工地质复杂,现场机械及人员较多,而有效的监控量测对于调控施工进度,判断边坡的稳定状态以及指导现场施工等发挥着重要作用。为更好的了解边坡动态,更为准确、详细可靠的分析边坡情况,确保施工安全,本文以某公路边坡为工程背景,以现场监控量测为手段,对不同时间、机械开挖不同位置以及降雨前后的边坡进行动态观测。结果表明,位移量随着时间的增长而逐渐减少,反弯点出现后边坡逐渐趋于稳定状态;边坡累计沉降量随开挖深度的增加而不断上升,最后趋于稳定状态。

含孔洞红砂岩超声波传播特性研究

岩体内部缺陷的尺寸、几何分布形态是影响岩土工程失稳破坏的主要因素之一。为探究不同孔洞形态下红砂岩的超声波传播特性,采用原状红砂岩岩样建立含不同孔洞尺寸、孔洞角度岩样试件,考究单孔洞下尺寸、角度单因素变量对超声波传播规律的影响,完成了含孔洞红砂岩的超声波波速、波幅、衰减系数参数的试验测试与分析。结果表明:随着孔洞尺寸和孔洞角度的增加,超声波波速、首波幅值均下降,衰减系数增大;波速对孔洞敏感度较差,幅值、衰减系数对孔洞较敏感,幅值与衰减系数的差值变化趋势相同。

感应电机无差拍模型预测转矩控制研究

传统模型预测控制(MPC)在三相两电平逆变器驱动感应电机系统中需对所有电压矢量进行滚动优化预测,计算成本高,实施难度大。为此,提出一种无差拍(DB)MPC,将滚动优化预测电压矢量从8个减少到3个。通过求解DB电压矢量和对DB扇区的划分,根据空间电压矢量位置确定扇区,只将扇区内矢量进行单步滚动优化预测,输出相对应的最优开关状态。仿真结果表明:DB预测转矩控制在减轻系统计算负担情况下,达到与传统MPC几乎相同的稳态跟踪性能。

基于增材制造的六自由度串联机械臂轻量化设计

以六自由度串联机械臂为优化设计对象,从材料轻量化和结构轻量化两个方面进行轻量化设计。首先,在极限工况下分别对以铝合金和3D打印塑胶为材料的机械臂进行探索性拓扑优化,并基于结果对比分析,选择3D打印塑胶材料作为机械臂的设计材料;然后,在满足刚度与强度要求的条件下,针对两种极限工况依次采用尺寸优化、拓扑优化方法对以3D打印塑胶为设计材料的机械臂进行轻量化设计;最后对其进行几何重构和仿真验证。结果表明:轻量化设计后的机械臂满足刚度、强度要求,质量减轻26.5%,实现了轻量化目标。

民营企业员工培训现状及对策分析——以福建省泉州市某企业为例

民营企业员工知识、技能及能力等综合素质的提高,有助于企业在市场中取得持续的竞争优势,并在同行业中抢占领先地位。当前,部分民营企业在员工培训环节还存在重视程度不够、培训经验缺乏、资金不足、员工学习积极性不高等问题。该文以福建省泉州市某民营企业为例,在调查该企业员工培训现状的基础上,分析企业员工培训存在的主要问题,并提出相关对策,以期达到抛砖引玉的效果。

基于XGBoost模型的降雨诱发阶跃型滑坡位移预测

滑坡位移预测一直是滑坡研究的热点之一。近年来,随着计算机科学的发展,越来越多的人工智能技术模型被用于滑坡位移的预测。相较于常用的如LSTM神经网络等机器学习模型,集成算法中的XGBoost模型在滑坡位移预测领域尚不多见。由于其在滑坡位移预测中具有预测精度更高、运行速度更快等优点,目前在学术界已成为研究的热点领域。文中以泉州市安溪县尧山村滑坡地灾点监测数据为例,运用Python搭建XGBoost模型,并通过最大信息系数的比较来选定与位移高度相关的特征,输入至模型中对滑坡位移进行预测。结果表明,XGBoost模型因其在目标函数中引入正则项来控制模型过拟合、模型数据集划分采用前向验证方式等优点,相较于大多数机器学习模型,能更加准确地预测降雨诱发阶跃型滑坡位移。该模型对此类滑坡的位移预测及早期监测预警具有重要参考意义。