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考虑黏度时空分布的动水扩散数值模拟与试验研究

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山东大学学报(工学版) 2024年

作者：王振军刘人太张庆松惠冰陈孟军马晨阳李鸿钊山东省交通科学研究院山东大学岩土与结构工程研究中心

为研究新型岩溶管道注浆材料（WIS新型注浆材料）在动水条件下的扩散规律，从注浆材料自身的物理化学性质出发，通过流变性能试验研究WIS新型注浆材料的浆液流型，建立基于黏度时空分布的函数方程，阐述混合物浆液在管道内运移的动态演... 详细信息

为研究新型岩溶管道注浆材料（WIS新型注浆材料）在动水条件下的扩散规律，从注浆材料自身的物理化学性质出发，通过流变性能试验研究WIS新型注浆材料的浆液流型，建立基于黏度时空分布的函数方程，阐述混合物浆液在管道内运移的动态演化过程；借助COMSOL Multiphysics 数值模拟软件计算在不同注浆速率、管道直径、浆液粒径参数下浆液扩散形态随时间的变化特征，并对比分析模拟试验中管道内速度场的演化规律。结果表明：WIS新型注浆材料为黏度时空变化型浆液；黏度时空分布状态下浆液的扩散运移过程中质点黏度不断增大，每相邻两个浆液质点的黏度值随注浆扩散均各不相同，浆液质点的间距不断减小，扩散距离也不断减小；数值模拟计算结果显示WIS新型注浆材料的扩散过程具有明显的非对称性，顺水扩散距离均随注浆扩散时间增大而增大，扩散距离与注浆速率成负相关关系，与管道直径、浆液粒径成正相关关系；注浆口下游管路流速与注浆扩散时间存在显著的负相关关系；数值模拟计算结果与模拟试验结果的速度场演化规律具有一致性，同时验证了在误差允许的范围内数值模拟规律的合理性。研究成果可为岩溶管道突涌水环境下的注浆参数设计提供可靠的理论依据及参考价值。

关键词： WIS新型注浆材料动水注浆黏度时空变化浆液扩散数值仿真

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山岭公路隧道CD法开挖过程安全稳定性分析

浙江工业大学学报 2024年第1期52卷 86-92页

作者：惠冰王琳张文俊陈朋赵忠孝山东省交通科学研究院山东济南250102 山东科技大学交通学院山东青岛266590

不良地质条件下大断面隧道的开挖常采用CD法,在开挖过程中,完成最后一部台阶开挖后隧道全断面成型,这时需要及时对断面进行支护,以防止诱发隧道局部大变形甚至坍塌。为了预防隧道局部大变形或坍塌的发生,笔者以济潍高速某山岭隧道CD法... 详细信息

不良地质条件下大断面隧道的开挖常采用CD法,在开挖过程中,完成最后一部台阶开挖后隧道全断面成型,这时需要及时对断面进行支护,以防止诱发隧道局部大变形甚至坍塌。为了预防隧道局部大变形或坍塌的发生,笔者以济潍高速某山岭隧道CD法开挖为研究对象进行全过程动态监测,采用有限元软件MIDAS 2020对台阶法开挖最后一部进行全过程的高仿真度模拟。研究结果表明:隧道沉降、收敛监测所得到的实测拟合曲线与有限元软件计算所得的模拟曲线基本吻合,通过选择合适的开挖步长,CD法开挖能够有效减小拱顶沉降和洞壁的收敛。短台阶法开挖和适时支护是控制隧道围岩变形,保证其安全稳定的关键,可以有效地保证浅埋大断面隧道的安全与长期的稳定。

关键词： CD法山岭隧道数值模拟监测

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工艺参数对灌注桩桩基后注浆浆液扩散的影响

矿冶 2024年第1期33卷 9-14页

作者：仪晓立王振军侯向阳惠冰孙巍张旭苗鑫中铁一局集团建设安装工程有限公司西安710000 山东省交通科学研究院济南250014

劈裂注浆作为最常用的注浆方式,其工艺参数条件直接影响浆液扩散范围,研究浆液扩散特性对确定现场施工参数条件具有指导意义。以某灌注桩现场为基础,建立了平板裂缝浆液扩散模型,研究了不同因素对桩基后注浆浆液最大扩散半径的影响。结... 详细信息

劈裂注浆作为最常用的注浆方式,其工艺参数条件直接影响浆液扩散范围,研究浆液扩散特性对确定现场施工参数条件具有指导意义。以某灌注桩现场为基础,建立了平板裂缝浆液扩散模型,研究了不同因素对桩基后注浆浆液最大扩散半径的影响。结果表明,注浆压力增加导致浆液最大扩散半径先升高后趋于平缓,注浆压力优选4 MPa。随着注浆量的增加,浆液最大扩散半径先升高后趋于平缓。水泥浆粘度增加导致浆液最大扩散半径降低,技术人员在设计水泥浆时,在考虑力学性能基础上应引入浆液粘度对最大扩散半径的影响。浆液最大扩散半径随着裂缝高度的增加先增大后降低,裂缝高度为25cm时有利于灌注桩承载能力的提升。裂缝宽度对最大扩散半径的影响较小。

关键词：后注浆桩基浆液扩散范围裂缝

标准贯入试验在黄河流域砂土液化地层判别中的应用

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建筑技术开发 2024年第7期51卷 65-67页

作者：侯向阳王振军孙巍惠冰卞伟张旭中铁一局集团建设安装工程有限公司西安710000 山东省交通科学研究院济南250104

依托济南城市轨道交通6号线某车辆段为例,采用标准贯入试验对工程现场的强夯及未强夯区域进行了试验点位锤击数采集,并基于砂土液化的计算判别方法,对比分析了各区域的砂土液化情况。通过工程实例验证了标准贯入试验对于黄河流域轨道交... 详细信息

依托济南城市轨道交通6号线某车辆段为例,采用标准贯入试验对工程现场的强夯及未强夯区域进行了试验点位锤击数采集,并基于砂土液化的计算判别方法,对比分析了各区域的砂土液化情况。通过工程实例验证了标准贯入试验对于黄河流域轨道交通行业的砂土地层液化现象提供判别方法的可行性,以期为轨道交通工程建设提供安全保障及参考依据。

关键词：黄河流域标准贯入试验砂土液化

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黄河流域砂土液化判别模型及应用

粉煤灰综合利用 2024年第3期38卷 50-53,130页

作者：仪晓立王振军侯向阳惠冰孙巍张旭苗鑫中铁一局集团建设安装工程有限公司陕西西安710000 山东省交通科学研究院山东济南250104

砂土液化导致地基承载力下降,合理判别砂土液化程度对防治地基下沉等灾害具有重要意义。借鉴机器学习方法,选取30组砂土液化数据样本,建立粒子群算法改进最小二乘支持向量机砂土液化判别模型,并与SVM砂土液化判别模型和BP砂土液化判别... 详细信息

砂土液化导致地基承载力下降,合理判别砂土液化程度对防治地基下沉等灾害具有重要意义。借鉴机器学习方法,选取30组砂土液化数据样本,建立粒子群算法改进最小二乘支持向量机砂土液化判别模型,并与SVM砂土液化判别模型和BP砂土液化判别模型进行了对比分析。结果表明:LSSVM模型通过PSO算法优化后确定正则化参数为323.125 247 535、核参数为1.015 053 246 5。对于15组训练样本,PSO-LSSVM砂土液化判别模型和SVM砂土液化判别模型回判准确率为100%,BP砂土液化判别模型回判准确率为93.3%;对于5组测试样本,PSO-LSSVM砂土液化判别模型预测准确率为100%,而SVM砂土液化判别模型和BP砂土液化判别模型预测准确率为80%;在黄河流域砂土液化预测中,PSO-LSSVM砂土液化判别模型具有更高的预测精度,可指导工程技术人员预测砂土状态制定防治措施。

关键词：粒子群算法支持向量机砂土液化判别预测

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技术融入:高职院校学生多元能力结构与培养路径研究

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职业技术教育 2024年第11期45卷 6-12页

作者：全守杰张惠冰广东技术师范大学教育科学学院广州510665 广东技术师范大学

ChatGPT等新一代人工智能技术正在重塑工作世界,高职院校学生如何适应工作世界的变革,是高职教育亟须关注的重点问题。高职院校学生在具身关系、解释关系、他者关系和背景关系四个维度中应具备人机协作、数字分析、技术创新和技术体认... 详细信息

ChatGPT等新一代人工智能技术正在重塑工作世界,高职院校学生如何适应工作世界的变革,是高职教育亟须关注的重点问题。高职院校学生在具身关系、解释关系、他者关系和背景关系四个维度中应具备人机协作、数字分析、技术创新和技术体认的多元能力。因此,高职院校学生多元能力的培养可从搭建虚拟仿真平台,展现具身性教育场景;开发数字化教材,深度诠释技术内涵;开展在线学习项目,协同他者激发创新潜能;完善国际交流合作机制,感知技术文化背景四个方面推进。

关键词：人工智能高职院校学生多元能力能力结构

水性环氧乳化沥青固化-破乳速率调控效能及作用机理

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材料导报 2022年第16期36卷 49-54页

作者：惠冰李扬张炎棣杨心怡长安大学公路学院西安710064 民航机场智慧建造与维养重点实验室西安710064

为研究水性环氧乳化沥青固化-破乳时间及固化产物粘结性能,采用拉拔试验和红外光谱试验,在10℃、25℃及40℃试验温度下,通过掺加促进剂调整水性环氧固化速率,分别测定水性环氧固化时间和乳化沥青完全破乳时间,研究温度、促进剂掺量、固... 详细信息

为研究水性环氧乳化沥青固化-破乳时间及固化产物粘结性能,采用拉拔试验和红外光谱试验,在10℃、25℃及40℃试验温度下,通过掺加促进剂调整水性环氧固化速率,分别测定水性环氧固化时间和乳化沥青完全破乳时间,研究温度、促进剂掺量、固化-破乳时间差对水性环氧乳化沥青粘结强度的影响,分析促进剂作用下水性环氧乳化沥青的红外吸收性质。结果表明,水性环氧树脂固化与乳化沥青破乳时间受温度影响显著,10℃、25℃和40℃水性环氧乳化沥青固化-破乳时间差分别为48 h、8 h及6 h,掺加促进剂可使时间差分别最大缩短42 h、10 h及8 h,实现水性环氧乳化沥青固化-破乳速率调控;各温度下水性环氧乳化沥青达到最大固化强度的固化-破乳时间差分别为36 h、2.5 h和2 h;将促进剂分别掺入水性环氧树脂和水性环氧乳化沥青中,均未产生新的红外特征峰,与未掺加促进剂的水性环氧树脂相比,相同养生时间下其固化程度更高,说明促进剂可有效加速环氧树脂固化反应。本研究可为水性环氧乳化沥青材料优化与施工控制提供参考。

关键词：水性环氧乳化沥青固化剂促进剂性能调控作用机理

检测车轨迹偏移对沥青路面磨耗计算误差的影响

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吉林大学学报（工学版） 2023年第6期53卷 1756-1764页

作者：惠冰杨心怡张乐扬李扬长安大学公路学院西安710064 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064

为研究检测车轨迹偏移对沥青路面磨耗程度计算结果的影响,根据实测三维激光高程点云数据重构了3段磨耗等级分别为轻度、中度和重度的路表模型,绘制其全车道平均断面构造深度(MPD)热力分布图。采用三线法计算路面磨耗率XWR,分别模拟检测... 详细信息

为研究检测车轨迹偏移对沥青路面磨耗程度计算结果的影响,根据实测三维激光高程点云数据重构了3段磨耗等级分别为轻度、中度和重度的路表模型,绘制其全车道平均断面构造深度(MPD)热力分布图。采用三线法计算路面磨耗率XWR,分别模拟检测车向左、右偏移100和200 mm后的测线轨迹,以偏移前、后磨耗率XWR的绝对误差和相对误差为评价指标,分析轨迹偏移对磨耗率计算误差的影响规律。结果表明:检测车轨迹偏移距离越大,路面磨耗率计算的绝对误差和相对误差越大,轻度、中度和重度3个不同严重程度磨耗路段的磨耗率最大绝对误差分别为5.95%、10.71%和12.39%;路面磨耗程度越严重,磨耗率计算误差越大,较大的误差可能产生路面磨耗等级的低估,进而导致路况评价和养护决策的误判;增加测线数量、减小测线间距是降低偏移误差和提升磨耗检测准确性的有效措施。

关键词：道路工程路面磨耗检测车轨迹偏移误差分析

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基于改进U型神经网络的路面裂缝检测方法

交通信息与安全 2023年第1期41卷 105-114,131页

作者：惠冰李远见长安大学公路学院西安710064 长安大学民航机场智慧建造与维养重点实验室西安710064 内蒙古高速公路养护有限责任公司呼和浩特010010

针对传统的裂缝分割算法难以识别狭窄裂缝且分割边缘不精准,从而造成识别精度较低的问题,研究了基于改进U型神经网络(Unet)的路面裂缝检测方法。由于传统Unet特征提取网络是层次较浅的浅层神经网络,难以提取更复杂的裂缝特征信息,故本... 详细信息

针对传统的裂缝分割算法难以识别狭窄裂缝且分割边缘不精准,从而造成识别精度较低的问题,研究了基于改进U型神经网络(Unet)的路面裂缝检测方法。由于传统Unet特征提取网络是层次较浅的浅层神经网络,难以提取更复杂的裂缝特征信息,故本文以牛津大学视觉几何组网络(VGG16)作为传统Unet的特征提取网络,提高网络的裂缝特征提取能力;为抑制高低阶特征融合时产生的无用特征,本文在模型解码部分添加压缩与激励单元(SE block),构建裂缝注意力单元,使得网络可以关注不同通道下的裂缝特征,建立了基于SE block和VGG16的改进Unet网络(SE-VUnet)。研究采用迁移学习的方法,将在ImageNet上预训练好的VGG16网络权重迁移到裂缝检测中。通过挑选Crack500数据集,并使用摄像头采集图片构建1 600张路面裂缝数据集,再次训练SE-VUnet模型,获得裂缝区域分割结果。以查准率(precision)与查全率(recall)的加权调和平均值F1和雅卡尔(Jaccard)相似系数作为量化评价指标。将SE-VUnet分别与Unet、SOLO v2、Mask R-CNN以及Deeplabv3+进行分割效果和实时性对比。研究结果表明:SE-VUnet模型的综合F1和雅卡尔系数分别为0.840 3和0.722 1,相比于Unet分别高出了1.04%和1.51%,且均高于其他3种对比模型;SE-VUnet的单帧图片预测时间为89 ms,在分割效果提升明显的情况下仅比Unet慢5 ms,优于其他模型。

关键词：信息工程裂缝检测 U型神经网络深度学习语义分割