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锚网−围岩接触面注浆充填预应力施加技术

煤炭学报 2024年第5期49卷 2222-2230页

作者：原贵阳高富强王涛李建忠王晓卿中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭资源智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

针对松软煤体巷道护表构件主动支护效应差、局部裸露围岩破碎范围持续扩大导致的锚杆、锚索失效问题,开发了网后注浆面型预应力施加技术并进行了实验室试验及现场验证。首先分析了锚网支护围岩变形破坏方式及控制方法,阐述了网后注浆技... 详细信息

针对松软煤体巷道护表构件主动支护效应差、局部裸露围岩破碎范围持续扩大导致的锚杆、锚索失效问题,开发了网后注浆面型预应力施加技术并进行了实验室试验及现场验证。首先分析了锚网支护围岩变形破坏方式及控制方法,阐述了网后注浆技术原理;其次开展了不同规格型号金属网的网后注浆实验室试验,分别得到了主动面型预应力施加过程中锚杆受力、注浆压力、护表构件变形量及面应力演化规律;最后开展了现场工况下的顶板及两帮网后注浆试验,得到了护表构件在一定变形量前提下的面型预应力施加值,验证了网后注浆技术的适用性。研究结果表明:①金属网与煤壁之间存在间隙是导致支护系统主动支护能力差和锚杆、锚索支护失效的主控因素,围绕金属网与煤壁接触面凹凸不平的结构间隙进行注浆填充、全面封闭围岩是完善锚网支护系统的技术手段;②在金属网与围岩之间进行注浆充填可实现面型主动预应力的施加,面应力变化趋势主要分为:初始面应力恒定阶段、面应力上升阶段、面应力降低至稳定阶段;③网后注浆过程中,面应力变化趋势与注浆压力、金属网变形量紧密相关,面应力上升过程中,注浆压力、金属网变形量也随之升高;④网后注浆可缓解锚杆托盘应力集中程度,面应力上升过程中可使得应力集中的锚杆预紧力呈现出小幅度降低趋势,受力较为均匀的锚杆预紧力呈现出同步上升趋势。所得研究成果有望成为锚杆支护配套技术,为复杂困难巷道治理提供技术储备与理论参考。

关键词：锚杆支护金属网网后注浆面型预应力围岩控制

景观生态风险演变及其对驱动因素的响应--以北京生态涵养区为例

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中国环境科学 2024年第7期44卷 4031-4041页

作者：高林赵中秋宋东阳裴小龙中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 自然资源部土地整治重点实验室北京100035 中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心河北廊坊065000 自然资源要素耦合过程与效应重点实验室北京100055

基于1990~2020年土地利用/覆被数据,建立了景观生态风险评价模型,对30a间北京生态涵养区景观生态风险时空演变特征进行探究,并使用地理探测器模型,分析了自然与人为因素对景观生态风险的驱动作用.结果表明,研究区土地利用类型以林地与... 详细信息

基于1990~2020年土地利用/覆被数据,建立了景观生态风险评价模型,对30a间北京生态涵养区景观生态风险时空演变特征进行探究,并使用地理探测器模型,分析了自然与人为因素对景观生态风险的驱动作用.结果表明,研究区土地利用类型以林地与耕地为主,1990~2020年间,土地利用变化主要呈现林地、建设用地、水域增加,耕地、草地、未利用地减少的趋势.近30a间,景观生态风险持续下降,中、较高、高生态风险区分别下降8.45%、13.66%、8.13%,低、较低生态风险区分别增加2124.34,1247.96km^(2),在空间尺度上呈现正相关性.单因子探测中,人为干扰度、NDVI、高程是驱动景观生态风险变化的主要因素,双因子交互探测结果全部呈现双因子增强和非线性增强,人为干扰度与其他因子相互作用是景观生态风险演变的主要原因.本研究揭示了30a间北京生态涵养区土地利用格局与景观生态风险变化,探究了景观生态风险演变的驱动因素,为北京生态涵养区保持生态稳定、促进绿色发展提供科学依据.

关键词：景观生态风险评价土地利用北京生态涵养区地理探测器

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有压热闷渣微粉对环氧涂料的性能影响

工程科学学报 2024年第8期46卷 1403-1410页

作者：龙红明武皓天张浩程峥明王同宾任晓健郑伟成王毅璠冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室马鞍山243002 安徽工业大学冶金工程学院马鞍山243032 首钢京唐钢铁联合有限责任公司唐山063200 江苏永钢集团有限公司张家港215628 安徽工业大学材料科学与工程学院马鞍山243032

以有压热闷渣为研究对象,采用超细立式粉磨机处理有压热闷渣形成微粉,利用有压热闷渣微粉替代传统防腐填料与环氧树脂、二甲苯、正丁醇及聚酰胺形成有压热闷渣/环氧复合防腐涂料.根据《色漆和清漆摆杆阻尼试验》(GB/T 1730—2007)、《... 详细信息

以有压热闷渣为研究对象,采用超细立式粉磨机处理有压热闷渣形成微粉,利用有压热闷渣微粉替代传统防腐填料与环氧树脂、二甲苯、正丁醇及聚酰胺形成有压热闷渣/环氧复合防腐涂料.根据《色漆和清漆摆杆阻尼试验》(GB/T 1730—2007)、《漆膜划圈试验》(GB/T 1720—2020)、《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》(GB/T 1768—2006)、《漆膜、腻子膜柔韧性测定法》(GB/T 1731—2020)测定涂层的硬度、附着力、耐磨性、柔韧性,《色漆和清漆耐中性盐雾性能》(GB/T 1771—2007)与《漆膜吸水率测定法》(HG/T 3344—2012)测定涂层的耐盐雾性能及吸水率.采用接触角测量仪、精密阻抗测试仪和电化学工作站测定涂层的接触角、阻抗模量和腐蚀电位.采用扫描电子显微镜、X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和激光粒度分析仪测试微观形貌、化学成分、矿物组成和粒度分布.研究有压热闷渣微粉对环氧复合防腐涂料涂层力学性能、防腐性能的影响,及其作用机理.结果表明有压热闷渣的主要矿物成分C_(3)S、C_(2)S、Ca(OH)_(2)、C_(2)F、RO相和f-CaO等,其具有硅酸盐特性可以提高耐久性.利用超细立式粉磨机对有压热闷渣进行加工,有利于f-CaO矿化,减小颗粒粒径、增大比表面积.当有压热闷渣微粉的粒径均匀度为2.240,其添加量为5%时有压热闷渣/环氧复合防腐涂料涂层的性能最佳,即摆杆硬度测试结果为115.75 s、附着力为3级、磨损量最小、柔韧性为4 mm、阻抗模量为10^(6.1)Ω·cm^(2)、腐蚀电位E为0.143 V.有压热闷渣微粉作为一种刚性粒子,将其加入环氧涂料体系中,一方面可以改善涂层的硬度、耐摩擦、力学等性能,另一方面合理的粒径均匀度可以增强涂层的密实度,提升防腐性能.开启有压热闷渣在非建材领域高值化利用的新途径,实现钢铁行业“以废增效”、涂料行业“以废降本”的目的.

关键词：有压热闷渣环氧树脂防腐涂料力学性能防腐填料

弱纹理环境下融合点线特征的双目视觉同步定位与建图

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光学精密工程 2024年第5期32卷 752-763页

作者：龚坤徐鑫陈小庆许悦雷张兆祥西北工业大学无人系统技术研究院陕西西安710072 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院北京100850

针对室内弱纹理环境下基于点特征的视觉同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)存在的轨迹漂移等问题,提出了一种融合点线特征的双目视觉SLAM系统,并对线特征的提取与匹配问题展开研究。为了提高线特征的质量,通... 详细信息

针对室内弱纹理环境下基于点特征的视觉同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)存在的轨迹漂移等问题,提出了一种融合点线特征的双目视觉SLAM系统,并对线特征的提取与匹配问题展开研究。为了提高线特征的质量,通过长度与梯度抑制、短线合并等方法,进一步改进LSD(Line Segment Detector)线特征提取方法。同时,通过将匹配问题转换为优化问题,并利用几何约束构建代价函数,提出了一种基于几何约束的快速线段三角化方法。实验结果表明,本文所提方法在多个数据集上的表现都优于基于描述子的传统方法,尤其在室内弱纹理场景下,其平均匹配精度达到91.67%,平均匹配时间仅需7.4 ms。基于此方法,双目视觉SLAM系统在弱纹理数据集上与已有算法ORBSLAM2,PL-SLAM的定位误差分别为1.24,7.49,3.67 m,定位精度优于现有算法。

关键词：双目视觉线特征提取视觉同步定位与建图特征匹配

基于拍卖鸽群优化算法的多无人机追踪分布式任务分配

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第4期57卷 403-414页

作者：胡超芳宋思涵徐嘉均王迪迪天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

无人机技术已经广泛应用于各种研究领域,任务分配是多无人机协同的关键技术之一,对多无人机任务完成质量的影响极大,针对多个目标追踪场景下的多无人机任务分配问题,提出了一种基于拍卖鸽群优化(auction-PIO)算法的分布式分配方法.首先... 详细信息

无人机技术已经广泛应用于各种研究领域,任务分配是多无人机协同的关键技术之一,对多无人机任务完成质量的影响极大,针对多个目标追踪场景下的多无人机任务分配问题,提出了一种基于拍卖鸽群优化(auction-PIO)算法的分布式分配方法.首先采用追踪总距离、分配均衡性、任务完成时间3个性能指标,结合追踪任务约束条件,建立了分布式多指标0/1整数规划模型.然后以拍卖策略作为分布式优化框架,无人机作为拍卖者对地面目标进行竞拍出价,通过多轮竞拍确定任务分配方案.为提高拍卖分配的最优性,增强了各无人机间的共享信息量,进而使无人机可对所有目标进行竞拍出价,并引入PIO算法更新各无人机的竞拍价格,将鸽子位置编码为无人机对各地面目标的竞拍增价,利用地图指南针算子和地标算子迭代更新种群位置,实现对无人机竞拍价格的优化更新.在此基础上,设计基于目标优先级的解算策略,用于将竞价矩阵和距离矩阵解算为任务分配方案,并进行了算法的计算复杂度分析.最后对所提拍卖鸽群优化算法分别进行了数值仿真、Gazebo虚拟仿真和实机户外飞行实验,结果表明:所提算法拥有良好的任务分配性能,不但在数值仿真对比中,优化性能比经典拍卖算法提高了12.16%,而且虚拟仿真和户外实验也说明算法能够满足实用性要求.

关键词：无人机目标追踪任务分配拍卖鸽群优化

铁矿氧化球团低温还原粉化性能的影响因素评述

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工程科学学报 2024年第11期46卷 1978-1988页

作者：杨聪聪夏光辉朱德庆潘建郭正启李思唯中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学低碳与氢冶金研究中心长沙410083 中南大学金属资源开发利用碳减排教育部工程研究中心长沙410083

在高炉和气基竖炉工艺中,为使炉况良好,应保证上升还原气能快速且均匀地穿过料柱,而含铁炉料的低温还原粉化和还原膨胀是恶化料柱透气性的两大主要原因.本文主要综述了影响铁矿氧化球团低温还原粉化性能的因素,并在此基础上讨论了改善... 详细信息

在高炉和气基竖炉工艺中,为使炉况良好,应保证上升还原气能快速且均匀地穿过料柱,而含铁炉料的低温还原粉化和还原膨胀是恶化料柱透气性的两大主要原因.本文主要综述了影响铁矿氧化球团低温还原粉化性能的因素,并在此基础上讨论了改善球团矿低温还原粉化性能的主要措施.影响球团矿低温还原粉化性能的主要因素包括:球团矿的化学成分(碱度、SiO_(2)、MgO、Al_(2)O_(3)含量等)、物相组成、微观结构和碳沉积等.在实际生产中,可以通过优化球团矿成分(适当提高碱度或MgO含量等)和固结形式(发展部分液相固结)、调控球团矿孔隙结构(喷洒或涂层降低球团孔隙率)等来降低还原速率,减少还原过程产生的内应力,从而改善球团矿的低温还原粉化性能.

关键词：铁矿球团焙烧行为高炉气基竖炉低温还原粉化冶金性能

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战场环境下遗传黏菌算法的多机协同任务分配

浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1748-1756页

作者：薛雅丽李寒雁欧阳权崔闪洪君南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 上海机电工程研究所上海201109

针对已知战场环境下的多无人机协同任务分配问题,提出基于融合遗传黏菌算法的任务分配方法.综合单机约束、机群总体收益和损耗以及任务需求等条件,构建多机协同任务分配目标函数.针对遗传算法易陷入局部最优、黏菌算法收敛慢的问题,改... 详细信息

针对已知战场环境下的多无人机协同任务分配问题,提出基于融合遗传黏菌算法的任务分配方法.综合单机约束、机群总体收益和损耗以及任务需求等条件,构建多机协同任务分配目标函数.针对遗传算法易陷入局部最优、黏菌算法收敛慢的问题,改进遗传迭代和黏菌探索行为.将离散黏菌算法引入遗传算法,增强融合算法的搜索能力.在种群迭代中加入干扰操作,提高求解精度.在已知环境下进行分配试验和路径演示,并与其他算法进行对比.结果表明,利用所提出的融合算法,能够获得目标函数值更高的任务分配方案.

关键词：多机协同任务分配遗传算法黏菌算法局部收敛

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大直径盾构隧道成型质量巡检方法研究

工程科学学报 2024年第2期46卷 365-375页

作者：赵先琼邓凯张亚洲马英博夏毅敏中南大学机电工程学院长沙410083 中铁十四局集团大盾构工程有限公司南京211899

针对因工业应用成本限制,中、小盾构隧道成型质量无损检测技术迁移至大直径盾构隧道时精度、速度折损严重的问题,以巡检车为载体,集成二维激光扫描仪、编码器和计算机等设备,研制了大盾构隧道成型质量巡检车,并提出一种基于数字图像的... 详细信息

针对因工业应用成本限制,中、小盾构隧道成型质量无损检测技术迁移至大直径盾构隧道时精度、速度折损严重的问题,以巡检车为载体,集成二维激光扫描仪、编码器和计算机等设备,研制了大盾构隧道成型质量巡检车,并提出一种基于数字图像的盾构质量非对称巡检方法.分析大直径盾构的施工环境,滤除地面、车体点云,并采用邻域向量法提取中轴线,建立隧道中心坐标系.偏心布置巡检路线,按照点云密度将采样点云分为稠密侧和稀疏侧点云,通过不同方法实现对管片接缝特征的拾取:将稠密侧点云绕中轴线展开为二维灰度图像,并通过缩放、归一化、梯度阈值分割等方法实现接缝图像分割;基于直线方程对接缝进行分类,结合管片结构、布置点位,推导出稀疏侧接缝与稠密侧接缝的线性分布公式,间接拾取稀疏侧接缝.根据接缝特征点计算两侧管片边缘点云簇,计算管片错台量;剔除接缝点云簇,使用最小二乘法拟合隧道点云,计算隧道椭圆度.最后在某大直径盾构隧道进行巡检试验,试验结果表明:成型质量巡检车在十四米盾构隧道中巡检速度为3 km·h-1,与传统方法的错台量检测偏差小于2 mm,椭圆度检测偏差小于0.1%,可以满足大直径盾构隧道成型质量巡检的高速度、高精度、低成本需求.

关键词：大直径盾构隧道激光扫描阈值分割错台检测变形检测

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基于径流事件的农业面源监测采样间隔分析

中国环境科学 2024年第2期44卷 1085-1093页

作者：王超王剑文立群秦赫柳根贾海燕尹炜长江水资源保护科学研究所湖北武汉430051 长江水利委员会湖库水源地面源污染生态调控重点实验室湖北武汉430051 华中农业大学资源与环境学院湖北武汉430070 水环境污染监测先进技术与装备国家工程研究中心湖南长沙410205 南水北调中线水源有限责任公司湖北丹江口442700

选择丹江口库区的五龙池小流域为对象,以典型降雨径流事件的水质水量加密监测数据作为径流过程真实值,通过不同时间间隔和水量间隔模拟采样,分析污染负荷通量估算误差,并确定有效采样间隔.结果显示,五龙池小流域降雨径流事件具有明显的... 详细信息

选择丹江口库区的五龙池小流域为对象,以典型降雨径流事件的水质水量加密监测数据作为径流过程真实值,通过不同时间间隔和水量间隔模拟采样,分析污染负荷通量估算误差,并确定有效采样间隔.结果显示,五龙池小流域降雨径流事件具有明显的峰值特征(初始流量55m^(3)/h,峰值流量977.3m^(3)/h),TP浓度与径流高度同步(初始浓度为0.05mg/L,峰值浓度为0.25mg/L),TN随径流达到峰值后下降不明显(初始浓度为2mg/L,峰值浓度为8mg/L).模拟采样表明,时间间隔5,10,15,20,30,60,120,240,480,720min,采样点数量从1957个减少到14个;水量间隔16,32,64,128,256,384,576,800,1600,3200m^(3),采样点数量从2893个减少到14个;水量间隔采样对径流峰值的捕捉能力明显高于时间间隔采样.负荷估算误差显示,TP误差波动大于TN;以±5%作为允许的误差范围,降雨径流事件采样监测的有效时间间隔为120min,有效水量间隔为1600m^(3).

关键词：降雨径流事件小流域农业面源自动监测采样间隔