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Pre-stack elastic reverse time migration in tunnels based on cylindrical coordinates

Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2022年第6期14卷 1933-1945页

作者： yuxiao ren Jiansen Wang Zhichao Yang Xinji Xu Lei Chen Geotechnical and Structural Engineering Research Center Shandong UniversityJinan250061China School of Qilu Transportation Shandong UniversityJinan250061China

Seismic forward-prospecting in tunnels is an important step to ensure excavation safety. Nowadays, most advanced imaging techniques in seismic exploration involve calculating the solution of elastic wave equation in a certain coordinate system. However, considering the cylindrical geometry of common tunnel body, Cartesian coordinate system seemingly has limited applicability in tunnel seismic forwardprospecting. To accurately simulate the seismic signal received in tunnels, previous imaging method using decoupled non-conversion elastic wave equation is extended from Cartesian coordinates to cylindrical coordinates. The proposed method preserves the general finite-difference time-domain(FDTD)scheme in Cartesian coordinates, except for a novel wavefield calculation strategy addressing the singularity issue inherited at the cylindrical axis. Moreover, the procedure of cylindrical elastic reverse time migration(CERTM) in tunnels is introduced based on the decoupled non-conversion elastic wavefield. Its imaging effect is further validated via numerical experiments on typical tunnel models. As indicated in the synthetic examples, both the PP-and SS-images could clearly show the geological structure in front of the tunnel face without obvious crosstalk artifacts. Migration imaging using PP-waves can present satisfactory results with higher resolution information supplemented by the SS-images. The potential of applying the proposed method in real-world cases is demonstrated in a water diversion tunnel. In the end, we share our insights regarding the singularity treatment and further improvement of the proposed method.

关键词： Tunnel geological forward-prospecting Elastic reverse time migration Cylindrical coordinates Numerical singularity Field application

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Forward prediction for tunnel geology and classification of surrounding rock based on seismic wave velocity layered tomography

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Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2023年第1期15卷 179-190页

作者： Bin Liu Jiansen Wang Senlin Yang Xinji Xu yuxiao ren Geotechnical and Structural Engineering Research Center Shandong University17923 Jingshi RoadJinan250061China School of Civil Engineering Shandong University17923 Jingshi RoadJinan250061China Data Science Institution Shandong University27 Shandanan RoadJinan250100China School of Qilu Transportation Shandong University17923 Jingshi RoadJinan250061China

Excavation under complex geological conditions requires effective and accurate geological forward-prospecting to detect the unfavorable geological structure and estimate the classification of surround-ing rock in front of the tunnel *** this work,a forward-prediction method for tunnel geology and classification of surrounding rock is developed based on seismic wave velocity layered *** particular,for the problem of strong multi-solution of wave velocity inversion caused by few ray paths in the narrow space of the tunnel,a layered inversion based on regularization is *** reducing the inversion area of each iteration step and applying straight-line interface assumption,the convergence and accuracy of wave velocity inversion are effectively ***,a surrounding rock classification network based on autoencoder is *** mapping relationship between wave velocity and classification of surrounding rock is established with density,Poisson’s ratio and elastic modulus as *** numerical examples with geological conditions similar to that in the field tunnel and a field case study in an urban subway tunnel verify the potential of the proposed method for practical application.

关键词： Tunnel geological forward-prospecting Seismic wave velocity Layered inversion Surrounding rock classification Artificial neural network(ANN)

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砂土中的拖锚模型试验及锚抓力计算方法研究

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中国造船 2016年第1期57卷 103-115页

作者：闫澍旺任宇晓孙立强郭炳川天津大学建筑工程学院天津300072

霍尔锚是大中型船舶常用的主锚。设计了4个比尺的模型锚,砂土中进行了拖锚试验,研究了锚的姿态、运动轨迹和锚抓力的变化规律,确定了锚在砂土中的抓力系数。基于土体的极限平衡理论,建立了拖动过程中锚抓力的计算方法,计算结果与试验较... 详细信息

霍尔锚是大中型船舶常用的主锚。设计了4个比尺的模型锚,砂土中进行了拖锚试验,研究了锚的姿态、运动轨迹和锚抓力的变化规律,确定了锚在砂土中的抓力系数。基于土体的极限平衡理论,建立了拖动过程中锚抓力的计算方法,计算结果与试验较为吻合。对锚在拖动过程中的抓力系数与砂土强度参数之间的关系,给出了拟合公式,可供设计参考。

关键词：锚抓力抓力系数霍尔锚模型试验极限平衡

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基于垂直构造梯度优化的全波形反演方法

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地球物理学报 2022年第4期65卷 1425-1438页

作者：张灵莉任玉晓刘斌王凯许新骥陈磊山东大学岩土与结构工程中心济南250061 山东大学齐鲁交通学院济南250002 山东大学数据科学研究院济南250100 山东高速集团有限公司济南250102

伴随状态法是全波形反演的主流梯度计算方法,该方法对水平构造反演效果较好,但是不易反演垂直构造.对此,本文以有效反演垂直构造为目标,提出了一种基于垂直构造梯度优化的全波形反演方法.首先基于波场传播特征,分析了伴随状态法在垂直... 详细信息

伴随状态法是全波形反演的主流梯度计算方法,该方法对水平构造反演效果较好,但是不易反演垂直构造.对此,本文以有效反演垂直构造为目标,提出了一种基于垂直构造梯度优化的全波形反演方法.首先基于波场传播特征,分析了伴随状态法在垂直构造梯度计算方面的局限性.在此基础上,通过构建模拟数据和观测数据之间残差逆传波场的自相关项,实现了垂直构造位置处的梯度补偿;并将其以自相关梯度项能量最大值为归一准则与伴随状态法所得梯度相结合,以保证在有效反演垂直构造的同时兼顾水平构造反演效果.单层、双层阶梯模型测试表明本方法可以有效反演垂直构造,同时提升水平构造反演效果;局部Marmousi模型测试证明了本方法同样可以改善倾斜构造的反演效果.

关键词：全波形反演伴随状态法梯度垂直构造残差逆传波场自相关

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T cell interactions with microglia in immune-inflammatory processes of ischemic stroke

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Neural Regeneration Research 2025年第5期20卷 1277-1292页

作者： yuxiao Zheng Zilin ren Ying Liu Juntang Yan Congai Chen Yanhui He Yuyu Shi Fafeng Cheng Qingguo Wang Changxiang Li Xueqian Wang School of Traditional Chinese Medicine Beijing University of Chinese MedicineBeijingChina Library Beijing University of Chinese MedicineBeijingChina Dongzhimen Hospital Beijing University of Chinese MedicineBeijingChina

The primary mechanism of secondary injury after cerebral ischemia may be the brain inflammation that emerges after an ischemic stroke,which promotes neuronal death and inhibits nerve tissue *** the first immune cells to be activated after an ischemic stroke,microglia play an important immunomodulatory role in the progression of the *** an ischemic stroke,peripheral blood immune cells(mainly T cells)are recruited to the central nervous system by chemokines secreted by immune cells in the brain,where they interact with central nervous system cells(mainly microglia)to trigger a secondary neuroimmune *** review summarizes the interactions between T cells and microglia in the immune-inflammatory processes of ischemic *** found that,during ischemic stroke,T cells and microglia demonstrate a more pronounced synergistic ***1,Th17,and M1 microglia can co-secrete proinflammatory factors,such as interferon-γ,tumor necrosis factor-α,and interleukin-1β,to promote neuroinflammation and exacerbate brain ***2,Treg,and M2 microglia jointly secrete anti-inflammatory factors,such as interleukin-4,interleukin-10,and transforming growth factor-β,to inhibit the progression of neuroinflammation,as well as growth factors such as brain-derived neurotrophic factor to promote nerve regeneration and repair brain *** interactions between microglia and T cells influence the direction of the subsequent neuroinflammation,which in turn determines the prognosis of ischemic stroke *** trials have been conducted on the ways to modulate the interactions between T cells and microglia toward anti-inflammatory communication using the immunosuppressant fingolimod or overdosing with Treg cells to promote neural tissue repair and reduce the damage caused by ischemic ***,such studies have been relatively infrequent,and clinical experience is still *** summary,in ischemic stroke,T cell subsets and activated micro

关键词： brain immune inflammation interaction ischemic stroke mechanism microglia neuron secondary injury T cells

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考虑土层沉降的嵌岩斜桩弯矩及负摩阻力计算模型

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地下空间与工程学报 2022年第S1期18卷 44-50页

作者：李亚昕郭伟任宇晓天津大学建筑工程学院天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室

嵌岩斜桩在穿越深厚软土层时，由土表附加荷载或欠固结土体自身沉降所引起的桩弯矩及负摩阻力计算方法有待深入研究。基于地基反力法和荷载传递法，考虑桩身弯曲引起的桩周土对桩侧负摩阻力的影响，建立了土层沉降作用下嵌岩斜桩的桩身... 详细信息

嵌岩斜桩在穿越深厚软土层时，由土表附加荷载或欠固结土体自身沉降所引起的桩弯矩及负摩阻力计算方法有待深入研究。基于地基反力法和荷载传递法，考虑桩身弯曲引起的桩周土对桩侧负摩阻力的影响，建立了土层沉降作用下嵌岩斜桩的桩身挠度、弯矩及负摩阻力理论计算模型，并与模型试验结果进行了对比验证。基于该理论模型，分析了不同倾角嵌岩桩的弯矩、负摩阻力和轴力。研究表明，随着桩身倾角的增大，不仅桩体所受弯矩及负摩阻力明显增大，还造成桩身弯矩峰值点逐渐下移，中性点位置略有升高。本文计算条件下，倾斜角度10°和15°嵌岩斜桩的峰值弯矩分别是5°嵌岩斜桩的2.85和5.5倍，峰值负摩阻力分别为其1.05和1.12倍，抗弯刚度较小的嵌岩斜桩桩身会出现反弯点，其位置约在岩土交界面上方0.1倍桩长处。研究结果可为软土地区嵌岩斜桩的工程设计和施工提供参考。

关键词：斜桩嵌岩桩负摩阻力弯矩荷载传递法

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黏土中隔舱吸力式钢圆筒安装及水平受荷试验研究

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海洋工程 2023年第6期41卷 65-75页

作者：郭伟王吉轩任宇晓张龙天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

近年来大直径钢圆筒结构在离岸人工岛工程中得到应用,如港珠澳大桥人工岛即采用振动下沉的方式安装钢圆筒,该方法对施工条件、装备以及施工控制技术要求较高。提出一种新型隔舱吸力式钢圆筒结构,在钢圆筒内部设置隔舱板,将结构分为上下... 详细信息

近年来大直径钢圆筒结构在离岸人工岛工程中得到应用,如港珠澳大桥人工岛即采用振动下沉的方式安装钢圆筒,该方法对施工条件、装备以及施工控制技术要求较高。提出一种新型隔舱吸力式钢圆筒结构,在钢圆筒内部设置隔舱板,将结构分为上下两个隔舱,通过对下舱抽气实现隔舱吸力式钢圆筒在负压作用下的下沉安装。设计了隔舱吸力式钢圆筒安装及水平承载力模型试验,对比了负压贯入的隔舱吸力式钢圆筒和压力贯入的传统钢圆筒结构的贯入阻力及承载特性,分析了改变隔舱吸力式钢圆筒上下舱高度比L1/L2对其沉贯过程及承载特性的影响。结果表明,采用负压吸力沉贯的隔舱吸力式钢圆筒相比于采用压力贯入的传统钢圆筒结构的贯入阻力减小,水平极限承载力提高。在极限水平荷载作用下,随着隔舱吸力式钢圆筒的L1/L2从2.28减小到1.00、0.56,转动中心位置上移,水平极限承载力及弯矩承载力得到显著提高。

关键词：吸力式沉箱隔舱板贯入阻力水平承载力大直径圆筒人工岛

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声波最小二乘偏移不同精确伴随算子对的定量关系分析

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石油地球物理勘探 2022年第3期57卷 624-637,I0005页

作者：王建森任玉晓陈磊严冬杨传根许新骥山东大学齐鲁交通学院山东济南250061 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 华能西藏水电安全工程技术研究中心西藏林芝860000

最小二乘偏移(Least Squares Migration, LSM)是一种备受关注的高分辨率成像方法,它的成功应用取决于正演—偏移算子对的伴随特性。通常,正演—偏移算子对可以根据Born近似理论或逆时偏移(Reverse Time Migration, RTM)过程构建,也可以... 详细信息

最小二乘偏移(Least Squares Migration, LSM)是一种备受关注的高分辨率成像方法,它的成功应用取决于正演—偏移算子对的伴随特性。通常,正演—偏移算子对可以根据Born近似理论或逆时偏移(Reverse Time Migration, RTM)过程构建,也可以基于两者同时构建。波动方程离散化和数值实现方法会影响其伴随特性,通过点积测试可以对伴随特性进行数值检验。然而,不同伴随算子之间的关系和成像结果差异目前尚不清楚。为此,从二阶声波方程的矩阵表达式入手,推导出了三组精确伴随算子对。其中两组分别基于Born近似理论和RTM过程构建,第三组是利用声波方程的自伴随离散化形式构建,分别将它们命名为Born-AdjBorn、DeRTM-RTM和自伴随Born-RTM算子对。对应的LSM过程分别称为LSBM、LSRTM和自伴随LSBRTM。通过数学推导和矩阵分析,得出了基于三组伴随算子对的成像结果之间的一系列定量关系,并应用数值算例进行了验证。

关键词：声波LSM 波动方程离散化精确伴随算子对定量对比

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基于有限差分方法的橡胶坝挡水性能分析及简化设计

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第4期55卷 411-418页

作者：郭伟李嘉骏高鑫黄运保任宇晓闫澍旺天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

橡胶坝常用于低水头、大跨度的闸坝工程,如防洪、储水、发电、供水、挡潮及城市园林美化等工程,不仅起到闸门、滚水坝和活动坝等作用,而且具有瀑布景观效果.本文建立了橡胶坝有限差分计算模型,系统分析了充水压力、上游水位及坝袋几何... 详细信息

橡胶坝常用于低水头、大跨度的闸坝工程,如防洪、储水、发电、供水、挡潮及城市园林美化等工程,不仅起到闸门、滚水坝和活动坝等作用,而且具有瀑布景观效果.本文建立了橡胶坝有限差分计算模型,系统分析了充水压力、上游水位及坝袋几何尺寸等参数对橡胶坝断面形状的影响.开展了室内模型试验,验证了计算模型的准确性.讨论了上游挡水水位与坝袋高度、断面面积、宽度、接地宽度和顶部位置等参数间的关系.研究发现,坝高H/L和横断面面积A/L^(2)随上游水位Hr/L的增大呈非线性减小趋势,而坝宽B/L、接触宽度b/L和坝顶距锚固点水平距离D/L随上游水位H_(r)/L的增大而非线性增大.基于Chapman-Richard曲线模型对本文得到的橡胶坝几何形状尺寸进行拟合,提出了简化的橡胶坝设计计算公式,可为实际工程设计评估提供参考.

关键词：橡胶坝有限差分法挡水性能 Chapman-Richard成长曲线模型断面形状

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基于有限差分方法的双腔橡胶坝设计计算

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2023年第6期56卷 604-612页

作者：郭伟郭文芳高鑫任宇晓马国伟闫澍旺天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072 河北工业大学土木与交通学院天津300401

橡胶坝是一种应用广泛的挡水建筑物.针对传统橡胶坝的挡水水位有限、对坝袋材料要求较高且坝袋易振动磨损等不足,提出了采用平行并排锚固方式的双腔橡胶坝结构.基于有限差分方法建立了双腔橡胶坝的二维结构-流体数值计算模型,利用已有... 详细信息

橡胶坝是一种应用广泛的挡水建筑物.针对传统橡胶坝的挡水水位有限、对坝袋材料要求较高且坝袋易振动磨损等不足,提出了采用平行并排锚固方式的双腔橡胶坝结构.基于有限差分方法建立了双腔橡胶坝的二维结构-流体数值计算模型,利用已有理论和试验结果验证了该模型的准确性.系统分析了双腔橡胶坝的受力变形规律,得到双腔橡胶坝截面形状及张拉力变化特点.结果表明:上游水位增加,上游坝袋坝高先增加后降低,坝宽先降低后增加,下游坝袋坝高持续降低,坝宽持续增加;基于节约材料和有效提高临界挡水水位,确定了上、下游坝袋锚固间距最佳值为D=0.08L1,周长的最佳比为L_(2)=0.8L1;基于最佳锚固间距和周长比得到了不同压力水头下双腔橡胶坝变形规律及张拉力分布规律.本研究成果有望为新型双腔橡胶坝的设计计算和工程应用提供理论依据.

关键词：双腔橡胶坝水工结构物数值计算截面形状临界挡水水位

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