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Machine learning of element geochemical anomalies for adverse geology identification in tunnels

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Journal of Earth Science 2024年

作者： Ruiqi Shao Peng Lin Zhenhao Xu Fumin liu yilong liu School of Qilu Transportation， Shandong University State Key Laboratory for Tunnel Engineering Jinan Institute of Geotechnical and Underground Engineering， Shandong University

Geological analysis， despite being a long-term method for identifying adverse geology in tunnels， has significant limitations due to its reliance on empirical analysis. The quantitative aspects of geochemical anomalies associated with adverse geology provide a novel strategy for addressing these limitations. However， statistical methods for identifying geochemical anomalies are insufficient for tunnel engineering. In contrast， data mining techniques such as machine learning have demonstrated greater efficacy when applied to geological data. Herein， a method for identifying adverse geology using machine learning of geochemical anomalies is proposed. The method was identified geochemical anomalies in tunnel that were not identified by statistical methods. We by employing robust factor analysis and self-organizing maps to reduce the dimensionality of geochemical data and extract the anomaly elements combination (AEC). Using the AEC sample data， we trained an isolation forest model to identify the multi-element anomalies， successfully. We analyzed the adverse geological features based the multi-element anomalies. This study， therefore， extends the traditional approach of geological analysis in tunnels and demonstrates that machine learning is an effective tool for intelligent geological analysis. Correspondingly， the research offers new insights regarding the adverse geology and the prevention of hazards during the construction of tunnels and underground engineering projects.

关键词：

3D vertically aligned microchannel structure to enhance piezoelectric energy harvesting performance of PZT/PVDF&CNTs piezoelectric composites

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Journal of Materiomics 2024年第5期10卷 1063-1070页

作者： Limin Hou Yu Huan Mupeng Zheng yilong liu Chuilei Wang Xinjian Wang Changxiao Li Zhenxing Wang Tao Wei School of Materials Science and Engineering University of JinanJinan250022China Key Laboratory of Advanced Functional Materials Faculty of Materials and ManufacturingBeijing University of TechnologyBeijing100124China Electronic Materials Research Laboratory Key Laboratory of the Ministry of Education and International Center for Dielectric ResearchXi'an Jiaotong UniversityXi'an710049China SICC Co. LtdJinan250000China

Piezoelectric energy harvesters(PEHs)have attracted significant attention with the ability of converting mechanical energy into electrical energy and power the self-powered microelectronic ***,material's superior energy harvesting performance is closely related to its high transduction coefficient(d_(33)×g_(33)),which is dependent on higher piezoelectric coefficient d33 and lower dielectric constantεr of ***,the high d33 and lowεr are difficult to be simultaneously achieved in piezoelectric ***,lead zirconate titanate(PZT)based piezoelectric composites with vertically aligned microchannel structure are constructed by phase-inversion *** polyvinylidene fluoride(PVDF)and carbon nanotubes(CNTs)are mixed as fillers to fabricate PZT/PVDF&CNTs *** unique structure and uniformly distributed CNTs network enhance the polarization and thus improve the *** PVDF filler effectively reduce theε*** a consequence,the excellent piezoelectric coefficient(d_(33)=595 pC/N)and relatively low dielectric constant(ε_(r)=1,603)were obtained in PZT/PVDF&CNTs composites,which generated an ultra-high d_(33)×g_(33) of 24,942×10^(−15) m^(2)/***,the PZT/PVDF&CNTs piezoelectric composites achieve excellent energy harvesting performance(output voltage:66 V,short current:39.22μA,and power density:1.25μW/mm^(2)).Our strategy effectively boosts the performance of piezoelectric-polymer composites,which has certain guiding significance for design of energy harvesters.

关键词： Piezoelectric-polymer composites Phase-inversion method 3D vertically aligned microchannel structure Piezoelectric energy harvester Carbon nanotubes

密文长度固定的策略部分隐藏多授权机构CP-ABE方案

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通信学报 2024年第8期45卷 20-36页

作者：刘怡龙许盛伟岳梓岩北京邮电大学网络空间安全学院北京100876 北京电子科技学院网络空间安全系北京100070 北京电子科技学院信息安全研究所北京100070

针对现有访问策略隐藏的密文策略属性加密(CP-ABE)方案存在的安全性低、资源开销大的问题,提出了一种密文长度固定的策略部分隐藏多授权机构CP-ABE方案。首先,通过隐藏访问策略中的属性值,降低隐私数据泄露的风险;其次,通过固定密文长... 详细信息

针对现有访问策略隐藏的密文策略属性加密(CP-ABE)方案存在的安全性低、资源开销大的问题,提出了一种密文长度固定的策略部分隐藏多授权机构CP-ABE方案。首先,通过隐藏访问策略中的属性值,降低隐私数据泄露的风险;其次,通过固定密文长度和使用外包解密技术,减少用户的资源开销;最后,采用多授权机构管理机制,避免部署单一授权机构易产生的密钥托管问题。通过安全分析证明了方案在标准模型中满足选择明文攻击下的密文不可区分性,以及方案隐藏的访问策略和产生的外包密钥能够抵抗属性值猜测攻击。通过与已有方案的性能对比,证明了所提方案的总体资源开销更小。

关键词：密文策略属性加密策略部分隐藏密文长度固定多授权机构外包解密

一种在空气中运行稳定的界面保护型光学神经突触器件

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光学学报 2024年第14期44卷 250-257页

作者：李欣蔚杨成东苏琳琳刘逸龙南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214105

提出了利用在二氧化硅表面覆盖一层超薄(7 nm)致密的氮化硅来隔离空气中氧气的方法,氮化硅低的隧穿势垒能够保证电子通过并到达二氧化硅界面,形成电子捕获态。这样的器件设计极大地提高了器件在空气中的运行稳定性。此外,还模拟了突触... 详细信息

提出了利用在二氧化硅表面覆盖一层超薄(7 nm)致密的氮化硅来隔离空气中氧气的方法,氮化硅低的隧穿势垒能够保证电子通过并到达二氧化硅界面,形成电子捕获态。这样的器件设计极大地提高了器件在空气中的运行稳定性。此外,还模拟了突触可塑性行为。该设计不仅能够确保基于二氧化硅界面捕获的突触器件在空气中稳定地运行,而且能够为解决器件运行稳定性问题提供一种可行思路。

关键词：神经形态器件肖特基二极管界面捕获界面保护

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径向井辅助前置液酸压裂缝扩展数值模拟

中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第3期48卷 101-110页

作者：齐宁甘俊冲章泽辉刘毅龙申玉洋刘练中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油长庆油田分公司天然气评价项目部陕西西安710018 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司新疆乌鲁木齐830011

基于扩展有限元及双尺度连续模型理论建立径向井辅助前置液酸压裂缝扩展模型,引入偏离系数作为量化评价指标,分析各因素对裂缝形态的影响,并利用灰色关联分析方法明确主控因素。结果表明:径向井对前置液酸压裂缝扩展具有显著引导作用,... 详细信息

基于扩展有限元及双尺度连续模型理论建立径向井辅助前置液酸压裂缝扩展模型,引入偏离系数作为量化评价指标,分析各因素对裂缝形态的影响,并利用灰色关联分析方法明确主控因素。结果表明:径向井对前置液酸压裂缝扩展具有显著引导作用,裂缝优先沿径向井方向起裂并扩展一定距离,而后逐渐偏向最大水平主应力方向;径向井方位角、水平地应力差和地层弹性模量越小,径向井长度越长,偏离系数越小,径向井引导效果越好,其中水平地应力差为主控因素;当径向井方位角为15°时,前置液酸压裂缝沿着径向井方向扩展14.32 m后偏向最大水平主应力方向,径向井的引导效果最好,偏离系数为0.005。

关键词：径向井前置液酸压裂缝扩展扩展有限元双尺度模型

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盘州市河长制实施存在问题及对策研究

水利技术监督 2024年第7期 71-72,97页

作者：刘益龙盘州市红果街道办农村工作服务中心贵州六盘水553537

随着中国经济的快速发展和城市化进程的加快,河流污染问题已成为重要的社会关注焦点。为治理水环境,各地实施河长制,以行政力量推进水污染治理。文章以盘州市为研究对象,详细分析了河流概况和河长制实施情况,探讨了河长制实施过程中存... 详细信息

随着中国经济的快速发展和城市化进程的加快,河流污染问题已成为重要的社会关注焦点。为治理水环境,各地实施河长制,以行政力量推进水污染治理。文章以盘州市为研究对象,详细分析了河流概况和河长制实施情况,探讨了河长制实施过程中存在的主要问题,并提出了相应的对策和建议。研究发现,河长制作为一种新的水环境治理模式,在保护水环境方面发挥了积极作用,但在实施过程中仍存在顶层设计不完善、地方支持力度不足的问题,针对这些问题,提出了相关的改进对策。文章旨在通过不断完善相关制度和建立长效工作机制,为提高河长制实施效果和促进我国水环境治理能力的提升提供决策依据。

关键词：河长制水环境治理模式改进对策顶层设计

1000和1100℃下多弧离子镀Cr涂层Zr-4合金的高温蒸气氧化行为

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1962-1969页

作者：刘世宏肖魏魏罗彪黄景昊邹树梁刘义龙任峥豪南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 南华大学核设施应急安全技术与装备湖南省重点实验室湖南衡阳421001

Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本工作旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为,采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品,在1000和1100℃水蒸气环境中开展高温氧化实验,采用高精... 详细信息

Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本工作旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为,采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品,在1000和1100℃水蒸气环境中开展高温氧化实验,采用高精度天平获得样品氧化增重,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)测试分析样品的表面与截面微观形貌、元素分布、物相及Cr-Zr扩散层厚度。结果显示,多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量尺寸不等的大颗粒,Cr涂层沿着(110)晶面择优生长。高温蒸气单位面积氧化增重与时间近似遵循抛物线规律,1100℃的蒸气氧化速率明显高于1000℃,相同温度下Cr涂层Zr-4合金的氧化速率低于无涂层Zr-4合金。高温蒸气氧化后,样品表面生成晶须状氧化物,且氧化物间存在大量微孔。在1100℃高温蒸气氧化3和4 h后,样品表面被氧化生成蠕虫状的团状物。样品截面呈层状结构,由外向内分别为Cr_(2)O_(3)层,Cr涂层,Cr-Zr扩散层,α-Zr(O)层(ZrO_(2)层)。但表面Cr_(2)O_(3)层的厚度并不是随着氧化时间的增加而同步增加的,而Cr-Zr扩散层的厚度随氧化温度和氧化时间的增加而增大,且与氧化时间基本呈线性关系。因此,采用多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金在1000和1100℃下表现出良好的抗高温蒸气氧化性能。

关键词： Cr涂层Zr-4合金高温蒸气氧化氧化速率 Cr-Zr扩散多弧离子镀

基于强化学习的动目标协同观测任务自主规划方法

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空间控制技术与应用 2024年第3期50卷 42-51页

作者：刘一隆张聪张斯航陈砺寒北京控制工程研究所北京100094

随着空间目标的数量逐渐增多、空中目标动态性日趋提升,对目标的观测定位问题变得愈发重要.由于需同时观测的目标多且目标动态性强,而星座观测资源有限,为了更高效地调用星座观测资源,需要动态调整多目标协同观测方案,使各目标均具有较... 详细信息

随着空间目标的数量逐渐增多、空中目标动态性日趋提升,对目标的观测定位问题变得愈发重要.由于需同时观测的目标多且目标动态性强,而星座观测资源有限,为了更高效地调用星座观测资源,需要动态调整多目标协同观测方案,使各目标均具有较好的定位精度,因此需解决星座协同观测多目标的任务规划问题.建立星座姿态轨道模型、目标飞行模型、目标协同探测及定位模型,提出基于几何精度衰减因子(geometric dilution of precision, GDOP)的目标观测定位误差预估模型及目标观测优先级模型,建立基于强化学习的协同观测任务规划框架,采用多头自注意力机制建立策略网络,以及近端策略优化算法开展任务规划算法训练.仿真验证论文提出的方法相比传统启发式方法提升了多目标观测精度和有效跟踪时间,相比遗传算法具有更快的计算速度.

关键词：多目标协同观测任务规划强化学习自注意力机制近端策略优化

基于统计CSI的RIS辅助通感一体化波束成形设计

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无线电通信技术 2024年第2期50卷 328-333页

作者：王宇哲刘一龙张军南京邮电大学波特兰学院江苏南京210023 南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003

随着无线通信技术的发展,智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助通感一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC)技术越来越受到关注。针对RIS辅助ISAC系统中基站获取瞬时信道状态信息(Channel State Information, CSI)开销过大的问题,提出了一种利用统计CSI的联合波束成形设计方案。利用统计信道状态信息,分析了系统遍历速率的确定性等价式;在感知性能约束下,通过最大化该确定性等价式,提出了一种设计最优基站发送协方差矩阵和RIS对角相移矩阵的交替优化算法;仿真结果验证了所提方案的有效性,并揭示了通信与感知性能之间的折中关系。

关键词：通感一体化智能超表面统计信道状态信息