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Using object-based analysis to derive surface complexity information for improved filtering of airborne laser scanning data

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Frontiers of Earth Science 2017年第1期11卷 11-19页

作者： Menglong YAN Thomas BLASCHKE Hongzhao TANG Chenchao XIAO Xian SUN daobing zhang Kun FU Key Laboratory of Technology in Geo-Spatial Information Processing and Application System Institute of Electronics Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 China Z GIS - Centre for Geoinformatics and Department for Geography and Geology University of Salzburg Salzburg A-5020 Austria Satellite Mapping Application Center State Bureau of Surveying and Mapping Beijing 100048 China China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources Beijing 100083 China

Airborne laser scanning （ALS） is a technique used to obtain Digital Surface Models （DSM） and Digital Terrain Models （DTM） efficiently, and filtering is the key procedure used to derive DTM from point clouds. Generating seed points is an initial step for most filtering algorithms, whereas existing algorithms usually define a regular window size to generate seed points. This may lead to an inadequate density of seed points, and further introduce error type I, especially in steep terrain and forested areas. In this study, we propose the use of object- based analysis to derive surface complexity information from ALS datasets, which can then be used to improve seed point generation. We assume that an area is complex if it is composed of many small objects, with no buildings within the area. Using these assumptions, we propose and implement a new segmentation algorithm based on a grid index, which we call the Edge and Slope Restricted Region Growing （ESRGG） algorithm. Surface complexity information is obtained by statistical analysis of the number of objects derived by segmentation in each area. Then, for complex areas, a smaller window size is defined to generate seed points. Experimental results show that the proposed algorithm could greatly improve the filtering results in complex areas, especially in steep terrain and forested areas.

关键词： airborne laser scanning object-based analysis surface complexity information filtering algorithm

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Reliability analysis on bolt support structure of coal roadway under the influence of mining

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Engineering Sciences 2008年第3期6卷 64-68,84页

作者： zhang daobing Luo Yixin Zhu Chuanqu School of Energy ＆ Safety Engineering Hunan University of Science and Technology Xiangtan Hunan 411201 China Hunan Key Laboratory of Safe Mining Techniques of Coal Mines Xiangtan Hunan 411201 China Hunan Financial ＆ Economic College Changsha 410205 China

Based on the features of the serious deformation of coal roadway,many random variables of the mechanics of the surrounding rocks and the influence of mining, the reliability analysis model of the support structure of coal roadway under the influence of mining is established,and the calculating formulas of reliability of the support structure is obtained with the engineering structure reliability theory. And the reliability is calculated based on the method of Monte Carlo to the coal roadway which is exampled on the influence of mining or not. The relationship between support parameters and reliability, the mining influence coefficients and reliability is established, which provides theory foundations for the design of the coal roadway bolt support.

关键词： coal roadway influence of mining bolt support structure reliability the method of Monte Carlo

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Analysis on distribution law of the abutment pressure of the integrated coal beside the road-in packing for gob-side entry retaining in fully-mechanized caving face

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Engineering Sciences 2009年第3期7卷 23-27页

作者： Zhu Chuanqu Liu Ze Wang Weijun zhang daobing School of Energy and Safety Engineering Hunan University of Science and Technology XiangtanHunan 411201 China School of Building Central South University Changsha 410075 China

The three-dimensional damage constitutive relationship of coal is established and distribution law of the abutment pressure of the integrated coal beside the road-in packing for gob-side entry retaining in fully-mechanized caving face under the effect of given deformation of the main roof is analyzed by the damage mechanics theory. And the relationship between distribution of the abutment pressure and thickness of coal seam is explored. The presented result is of great theoretical significance and practical value to the study on stability control of the surrounding rock of road-in packing for gob-side entry retaining in fully-mechanized caving face.

关键词： road-in packing for gob-side entry retaining in fully-mechanized caving face integrated coal beside the roadway abutment pressure damage mechanics

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深埋地下硐室破坏模式与围岩压力上限解

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中南大学学报（自然科学版） 2019年第3期50卷 649-657页

作者：张道兵马宗宇刘智振湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为了获得更合理的深埋地下硐室破坏模式和更精确的深埋地下硐室围岩压力,在分析研究已有深埋硐室破坏模式的基础上,构建"楔形塌落体+转动圆弧体"的深埋硐室破坏模式。运用非线性Mohr-Coulomb破坏准则(即M-C破坏准则)下的极限分析解析法... 详细信息

为了获得更合理的深埋地下硐室破坏模式和更精确的深埋地下硐室围岩压力,在分析研究已有深埋硐室破坏模式的基础上,构建"楔形塌落体+转动圆弧体"的深埋硐室破坏模式。运用非线性Mohr-Coulomb破坏准则(即M-C破坏准则)下的极限分析解析法,推导得到"楔形塌落体+转动圆弧体"破坏模式的围岩压力表达式。通过数值模拟、理论验证和工程实践对比,证明改进后硐室破坏模式的合理性和采用极限分析非线性理论计算围岩压力的可靠性。根据该硐室破坏模式,研究各参数对围岩压力的影响。研究结果表明:围岩压力随着非线性系数的增大而增大,随着侧压系数和内摩擦角的增大而逐渐减小;非线性系数和侧压系数对围岩压力的影响明显大于内摩擦角对围岩压力的影响;通过减小非线性系数、增大侧压系数和选择内摩擦角较大的围岩进行开挖可有效提高围岩稳定性。

关键词：深埋地下硐室非线性Mohr-Coulomb破坏准则破坏模式围岩压力上限解

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考虑Baker准则和孔压效应的隧道掌子面支护力上限分析

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铁道科学与工程学报 2020年第9期17卷 2311-2319页

作者：张道兵蔚彪张静焦倓然湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 中铁五局电务城通公司湖南长沙410006

为了确定孔隙水作用下维持隧道掌子面稳定的合理支护力,基于非线性Baker破坏准则和对数螺旋破坏机制,采用考虑孔隙水压力效应的极限分析上限法,推导维持掌子面稳定所需支护力的表达式,通过程序计算支护力的最优上限解。分析相关参数对... 详细信息

为了确定孔隙水作用下维持隧道掌子面稳定的合理支护力,基于非线性Baker破坏准则和对数螺旋破坏机制,采用考虑孔隙水压力效应的极限分析上限法,推导维持掌子面稳定所需支护力的表达式,通过程序计算支护力的最优上限解。分析相关参数对掌子面支护力和掌子面前方破坏范围的影响规律。研究结果表明:随着孔隙水压力系数增加,维持掌子面稳定所需支护力显著增大,破坏范围向掌子面靠近;Baker准则中A和T对支护力作用规律和n相反,较大的A值和T值会使支护力显著减小;破坏范围会随着A和n增大缩小,T对破坏范围不产生作用;当土体重度增加,支护力会显著增大,坍塌破坏范围会明显扩大,水位线埋深与隧道直径比值的影响趋势和土体重度一致。在饱和土体中开挖隧道,建议采取注浆等措施提高土体强度。

关键词：隧道掌子面孔隙水压力 Baker破坏准则对数螺旋破坏机制极限分析上限法

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模态缺陷条件下的深潜耐压球壳极限强度

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哈尔滨工程大学学报 2020年第1期41卷 76-80页

作者：熊志鑫黄志权张道兵胡雄上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306 上海海事大学物流工程学院上海201306

为了研究初始缺陷对深潜耐压球壳极限强度的影响,引入屈曲模态作为耐压球壳初始缺陷形态。研究比较前15阶屈曲模态缺陷形态,发现基于第15阶模态缺陷条件的极限强度最小。在对210种随机缺陷耐压球壳极限强度计算的基础上,建立结果的统计... 详细信息

为了研究初始缺陷对深潜耐压球壳极限强度的影响,引入屈曲模态作为耐压球壳初始缺陷形态。研究比较前15阶屈曲模态缺陷形态,发现基于第15阶模态缺陷条件的极限强度最小。在对210种随机缺陷耐压球壳极限强度计算的基础上,建立结果的统计分布概率,并对前15阶模态缺陷所得极限强度值进行可靠性评估。基于可靠度最高的模态缺陷条件,分析不同厚度半径比对缺陷幅值的敏感度。分析结果表明:初始几何缺陷对耐压壳极限强度影响较大,最低为完善结构的51%左右。随着缺陷幅值的增大,耐压球壳的临界屈曲载荷不断下降,其下降趋势呈现近似的线性关系。随着结构的厚度半径比的逐渐增大,缺陷幅值对耐压球壳极限强度的影响将减弱。

关键词：模态缺陷耐压球壳极限强度屈曲深潜器可靠性分析随机缺陷有限元方法

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冻胀力效应下寒区圆形隧洞稳定性的弹塑性分析

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中国安全科学学报 2022年第S1期32卷 127-133页

作者：徐鹏张佳华张道兵肖超湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 中建隧道建设有限公司重庆401320 中国建筑第五工程局有限公司湖南长沙410004

为探讨冻胀力效应对寒区圆形隧洞围岩稳定性的影响,基于考虑冻胀力影响的寒区圆形隧洞稳定性分析模型,采用内边界应力条件(σ_(r)|_(r=r1)=σ_(r1))推导广义Hoek-Brown强度准则下寒区圆形隧洞塑性区的径向应力、切向应力以及塑性区半径... 详细信息

为探讨冻胀力效应对寒区圆形隧洞围岩稳定性的影响,基于考虑冻胀力影响的寒区圆形隧洞稳定性分析模型,采用内边界应力条件(σ_(r)|_(r=r1)=σ_(r1))推导广义Hoek-Brown强度准则下寒区圆形隧洞塑性区的径向应力、切向应力以及塑性区半径、松动圈半径的弹塑性解。并以实际工程案例为背景,对比分析已有研究方法(即采用外边界应力条件计算),验证内边界应力条件计算方法的可行性和优越性。结果表明:地质强度指标、岩体常数、单轴抗压强度、扰动系数、隧洞开挖半径、冻胀力对寒区圆形隧洞围岩塑性区径向应力、切向应力以及塑性区半径、松动圈半径均有明显影响。其中扰动系数影响比较显著,理想爆破情况(D=0.7)与不考虑扰动情况(D=0)相比较,计算结果相对误差达到32.2%~55.8%。冻胀力的影响非常显著,冻胀力从0增大到1.02 MPa,计算结果相对误差可达到507.1%。如果忽视冻胀力影响会严重低估塑性区的径向应力和切向应力以及高估塑性区范围和松动圈范围。

关键词：冻胀力寒区圆形隧洞弹塑性边界应力条件广义Hoek-Brown强度准则

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考虑地表荷载和孔压效应的浅埋软岩隧道稳定性上限分析

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铁道科学与工程学报 2019年第6期16卷 1499-1506页

作者：张佳华张标王卫军张道兵湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室煤矿安全开采技术湖南省重点实验室湖南湘潭411201 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

考虑地表荷载和孔隙水等不利因素,运用Hoek-Brown破坏准则与极限分析上限法研究浅埋软岩隧道的稳定性问题。基于破坏模式,分析受力状态,根据外力功率和内能耗散率相等建立虚功率方程,得到浅埋软岩隧道围岩压力的上限解。将本文结果与规... 详细信息

考虑地表荷载和孔隙水等不利因素,运用Hoek-Brown破坏准则与极限分析上限法研究浅埋软岩隧道的稳定性问题。基于破坏模式,分析受力状态,根据外力功率和内能耗散率相等建立虚功率方程,得到浅埋软岩隧道围岩压力的上限解。将本文结果与规范解进行对比,良好的一致性验证了本文方法的正确性。研究结果表明:Hoek-Brown破坏准则参数、隧道埋深、洞径、地表荷载和孔隙水对围岩压力和破裂面位置均有不同程度的影响,尤其是Hoek-Brown破坏准则参数,影响非常显著。建议采用Hoek-Brown破坏准则分析计算浅埋软岩隧道的稳定性,更加合理、准确。

关键词： Hoek-Brown破坏准则极限分析上限法围岩压力破裂面

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基于马尔可夫过程的混流装配线缓冲区容量研究

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中国机械工程 2013年第18期24卷 2524-2528页

作者：高贵兵岳文辉张道兵张红波湖南科技大学湘潭411201

为研究混流装配线缓冲区容量,基于马尔可夫过程原理,建立了通用的混流装配线模型,分析了模型中工作站和缓冲区状态,绘制了工作站与缓冲区的状态图,建立了状态转移矩阵,分析了工作站与缓冲区在不同状态下装配线正常运转的概率,推导出了... 详细信息

为研究混流装配线缓冲区容量,基于马尔可夫过程原理,建立了通用的混流装配线模型,分析了模型中工作站和缓冲区状态,绘制了工作站与缓冲区的状态图,建立了状态转移矩阵,分析了工作站与缓冲区在不同状态下装配线正常运转的概率,推导出了装配线可用度与缓冲区容量之间的关系。用可用度计算公式分析混流装配线缓冲区设置对提高装配线可用度的影响,并以两级系统为例计算缓冲区容量,分析了缓冲区容量与可用度、费用之间的关系。

关键词：混流装配缓冲区容量状态转移可用度模型

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用极限分析方法计算边坡可靠度上限值

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重庆大学学报（自然科学版） 2014年第7期37卷 59-65页

作者：张道兵潘秋景杨小礼李林凌涛湖南科技大学能源与安全工程学院湖南湘潭411201 中南大学土木工程学院长沙410075 重庆大学资源及环境科学学院重庆400044

为了减小边坡可靠度计算在模型建立、参数估计和算法选取上的误差,建立了基于极限分析上限定理的边坡可靠度分析模型,采用最大熵原理推断边坡结构参数的统计特征,并采用Monte Carlo模拟法计算边坡的结构可靠度上限值。最后将结果与其他... 详细信息

为了减小边坡可靠度计算在模型建立、参数估计和算法选取上的误差,建立了基于极限分析上限定理的边坡可靠度分析模型,采用最大熵原理推断边坡结构参数的统计特征,并采用Monte Carlo模拟法计算边坡的结构可靠度上限值。最后将结果与其他方法进行了比较。研究结果表明:利用最大熵原理、Monte Carlo模拟法和基于上限定理的边坡可靠度分析模型所计算的可靠度值是边坡可靠度的一个严格上限值,该模型与极限平衡法模型、***-Rodriguez等模型计算的结果比较接近。

关键词：边坡极限分析最大熵原理 Monte Carlo模拟法可靠度上限值

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