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基于贵州某矿山边坡点云数据分析的结构面网络模拟研究

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基于贵州某矿山边坡点云数据分析的结构面网络模拟研究

作者：钟祯绍兴文理学院

学位级别：硕士

边坡岩体质量评估依赖于结构面的分布,对岩土工程边坡稳定性评价有重要参考意义。结构面网络模拟作为现场测量的逆过程,能通过统计方法对岩体内部的结构特征合理估计,能直观展现岩体内部的结构面分布情况,具有地面勘探、理论推导、模型... 详细信息

边坡岩体质量评估依赖于结构面的分布,对岩土工程边坡稳定性评价有重要参考意义。结构面网络模拟作为现场测量的逆过程,能通过统计方法对岩体内部的结构特征合理估计,能直观展现岩体内部的结构面分布情况,具有地面勘探、理论推导、模型试验等方法难以比拟的优势。然而传统的结构面网络模拟依赖于现场的人工采样统计,在面对高陡边坡、或其他人力难及的地形时,其结果将出现较大偏差。现今可以利用三维激光扫描等遥感技术获取比现场人工测量更高效,更准确地获取边坡表面具体信息,即边坡结构面三维点云数据。从点云数据中测量结构面统计分布信息并进行结构面网络模拟,将极大提高其可靠性,是未来工程地质的重要研究方向。本文以贵州某大型露天矿山稳定性评估项目为依托,设计了一套完全基于边坡三维点云数据提取结构面几何信息提取与统计分析,并进行结构面三维网络模拟计算RQD参数,实现对边坡岩体质量评估的方法,主要内容如下:(1)查阅并整理相关文献,对现有基于三维点云提取结构面倾向、倾角、迹长、间距等数据的方法及前人研发的各类软件等进行综述。(2)对该矿山东南帮与正南帮共计43个台阶边坡进行精细地质考察,共记录48处重要地质考察点。结合地质资料将研究区划分为8个分区,以地质考察点为基础设置了10组共计16个结构面测量点,并分别应用了测线法与三维激光扫描法获取了边坡结构面原始数据。(3)设计了结合使用Geomagic、CloudCompare、Polyworks等商用软件与结构面点云产状计算软件DSE的结构面三维点云精细化去噪处理流程。计算最终精简后的各组三维点云的优势产状,并将分组后的各组结构面点云分割并导出,得到各分组中各个独立结构面的数据集。对比了测线法与三维激光法测得各组结构面优势产状差异。(4)基于分组并分割后结构面点云数据集,提出了一种计算各组结构面迹长、间距、体密度的流程。通过Python初步编写了相适配的结构面迹长、间距、体密度半自动计算程序。应用SPSS和Origin软件对从结构面点云中计算得到的各组结构面倾向、倾角、半径、间距、体密度数据进行统计分析。(5)应用一种基于Excel和AutoCad交互实现的Monte-Carlo伪随机结构面网络模拟方法,结合实测边坡结构面三维点云中提取的结构面各项参数,对研究对象边坡各分区进行结构面三维网络模拟,截取对应测量点边坡主滑方向纵剖面并通过布置虚拟“钻孔”计算该剖面各方向RQD均值,用体积RQD法与测线等效钻探法验证其可靠性。

关键词：岩体结构面网络模拟三维点云结构面几何信息半自动计算

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网络模拟中高真实性拓扑折叠方法研究

计算机工程与设计 2014年第2期35卷 391-395页

作者：杨国玲王晓锋毛力江南大学物联网工程学院江苏无锡214122

针对大规模网络模拟中面临的高资源消耗问题,提出了一种基于拓扑折叠的高真实性网络模拟方法。对网络拓扑进行了折叠抽象以降低拓扑规模,从而降低模拟所需的资源开销;分析了拓扑折叠后模拟结果的失真情况并给出了相应的补偿方法,从而确... 详细信息

针对大规模网络模拟中面临的高资源消耗问题,提出了一种基于拓扑折叠的高真实性网络模拟方法。对网络拓扑进行了折叠抽象以降低拓扑规模,从而降低模拟所需的资源开销;分析了拓扑折叠后模拟结果的失真情况并给出了相应的补偿方法,从而确保模拟结果的真实性。基于NS2的网络蠕虫模拟实验结果表明,该方法可以有效的降低网络规模74%以上,减少模拟运行时间97%以上,而模拟结果仍具有很高的真实性。

关键词：网络模拟拓扑折叠模拟真实性蠕虫模拟资源消耗

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网络模拟中的动态连续计算

系统仿真学报 2009年第23期21卷 7439-7444页

作者：王晓锋张宏莉王风宇张兆心江南大学信息工程学院无锡214122 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院哈尔滨150001 山东大学计算机科学与技术学院济南250101

为降低网络模拟的计算开销,提出了数据包转发模拟的动态连续计算方法。依靠连续计算,该方法提高了数据包转发的模拟性能;依靠动态选择,该方法保证了模拟结果的真实性。通过在NS上的实验表明,与传统的离散事件模拟相比,该方法减少离散事... 详细信息

为降低网络模拟的计算开销,提出了数据包转发模拟的动态连续计算方法。依靠连续计算,该方法提高了数据包转发的模拟性能;依靠动态选择,该方法保证了模拟结果的真实性。通过在NS上的实验表明,与传统的离散事件模拟相比,该方法减少离散事件数80%以上,减少模拟运行时间55%左右,减少存储开销4.6%,而对模拟结果真实性造成的误差平均在0.3%以内。

关键词：离散事件模拟网络模拟连续计算动态

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聚焦关注区域的网络模拟方法

北京邮电大学学报 2013年第4期36卷 13-18页

作者：王晓锋王东滨江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 北京邮电大学计算机学院北京100876 北京邮电大学软件学院北京100876 北京邮电大学可信分布式计算与服务教育部重点实验室北京100876

为降低大规模网络模拟的计算开销并保证模拟的真实性,提出了一种聚焦关注区域的网络模拟方法.该方法将所要模拟的网络拓扑分为关注区域及非关注区域2个部分,并对关注区域采用离散事件模拟技术以保证真实性,对非关注区域采用"拓扑-流量"... 详细信息

为降低大规模网络模拟的计算开销并保证模拟的真实性,提出了一种聚焦关注区域的网络模拟方法.该方法将所要模拟的网络拓扑分为关注区域及非关注区域2个部分,并对关注区域采用离散事件模拟技术以保证真实性,对非关注区域采用"拓扑-流量"联合抽象模拟技术以降低计算开销.分析了"拓扑-流量"联合抽象模拟技术的模拟真实性.基于NS2的实验结果表明,当聚焦系数为4时,相对于传统的网络模拟技术,该方法能降低模拟计算开销85%以上,而关注区域模拟结果的平均误差在2%左右.

关键词：网络模拟关注区域抽象模拟模拟计算开销模拟真实性

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基于焦点折叠的网络模拟拓扑抽象模型

通信学报 2012年第7期33卷 9-21页

作者：张兆心杜跃进王克丁振全郝志宇哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001 中国科学院计算技术研究所北京100190 国家计算机网络应急技术处理协调中心北京100029

针对大规模网络模拟的高资源消耗问题提出基于焦点折叠的网络模拟拓扑抽象模型,采用终端节点抽象算法、树型收缩算法和切割边抽象算法,根据抽象系数对拓扑进行抽象。实验结果表明,该技术可减少路由器节点数约30%,减少路由器间链路数约13... 详细信息

针对大规模网络模拟的高资源消耗问题提出基于焦点折叠的网络模拟拓扑抽象模型,采用终端节点抽象算法、树型收缩算法和切割边抽象算法,根据抽象系数对拓扑进行抽象。实验结果表明,该技术可减少路由器节点数约30%,减少路由器间链路数约13.74%,总节点和总链路数分别减少约98.48%和96.1%;在250万节点规模的拓扑上进行DDoS攻击模拟仅需400s的时间和2 710MB的内存;以山东省拓扑为例,进行DDoS攻击实验,减少内存约75.34%,降低模拟时间约91.76%;以北京市拓扑为例,进行蠕虫传播实验,减少内存68.84%,减少模拟时间38.64%。可见,该模型可提高模拟的规模和效率,降低模拟的资源开销和模拟运行时间。

关键词：网络模拟焦点折叠终端节点抽象树型收缩切割边抽象

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Zone_Cut网络模拟本地路由策略

通信学报 2013年第7期34卷 14-23页

作者：张兆心杜跃进王克王轩春郝志宇哈尔滨工业大学网络与信息安全研究中心黑龙江哈尔滨150001 中国科学院计算技术研究所北京100190 国家计算机网络应急技术处理协调中心北京100029

提出并实现了Zone_Cut网络模拟本地路由策略,根据节点属性的不同将节点分为T区、LD区和HD区,对不同的区域采用不同的存储和查找策略,降低并更好地平衡了路由存储空间和查找时间。基于PDNS的实验结果表明,Zone_Cut路由策略比MTree_Nix路... 详细信息

提出并实现了Zone_Cut网络模拟本地路由策略,根据节点属性的不同将节点分为T区、LD区和HD区,对不同的区域采用不同的存储和查找策略,降低并更好地平衡了路由存储空间和查找时间。基于PDNS的实验结果表明,Zone_Cut路由策略比MTree_Nix路由策略综合性能有大幅提高。低频分组情况下,模拟时间平均减少18.08%,模拟空间平均减少51.23%;高频分组情况下,模拟时间平均减少55.29%,模拟空间平均减少74.4%。

关键词：网络模拟路由策略 Zone_Cut MTree_Nix

DDARF网络模拟新方法及其在公路隧道中的应用

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中南大学学报（自然科学版） 2013年第6期44卷 2494-2499页

作者：陈云娟李术才朱维申张磊柳刚山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

为提高DDARF(discontinuous deformation analysis for rock failure)的前处理效率,研究节理裂隙发育对公路工程的影响,基于Monte-Carlo原理编制网络模拟分析程序,与DDARF方法相融合建立计算模型;对单节理锚固试件进行单轴压缩模拟试验... 详细信息

为提高DDARF(discontinuous deformation analysis for rock failure)的前处理效率,研究节理裂隙发育对公路工程的影响,基于Monte-Carlo原理编制网络模拟分析程序,与DDARF方法相融合建立计算模型;对单节理锚固试件进行单轴压缩模拟试验,研究裂隙扩展过程;对某多节理双洞公路隧道进行稳定性分析,通过监测关键点位移对隧道开挖顺序进行对比优化,并分析DDARF中锚杆的锚固效应。研究结果表明:节理岩体网络模拟程序是可行的,极大地提高了DDARF的前处理效率,数值结果与室内试验结果相吻合;隧道分步开挖比一次性开挖能减少对围岩的扰动;DDARF是一种能很好模拟锚杆锚固作用以及岩体裂隙扩展过程的不连续变形分析方法。

关键词： DDARF 节理裂隙网络模拟压缩试验公路隧道

基于自适应time step算法的网络模拟流量模型研究

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高技术通讯 2013年第8期23卷 804-810页

作者：孙越郝志宇云晓春费海强中国科学院信息工程研究所北京100093 北京邮电大学电子工程学院北京100876

通过对网络模拟流量模型的分析,深入研究了基于时间驱动流量模型的流模拟方式,并针对目前基于时间驱动的流量模型time step选取方法存在的缺陷,提出一种根据网络行为的复杂程度不断修改time step的自适应time step选取策略。实验数据表... 详细信息

通过对网络模拟流量模型的分析,深入研究了基于时间驱动流量模型的流模拟方式,并针对目前基于时间驱动的流量模型time step选取方法存在的缺陷,提出一种根据网络行为的复杂程度不断修改time step的自适应time step选取策略。实验数据表明,相比于目前流量模型time step选取策略,这种新的选取策略大幅度降低了网络模拟的执行时间,同时提高了模拟的精确度,对大规模的网络模拟也具有很好的效果,为建设大规模高真实性的实时网络模拟平台奠定了基础。

关键词：网络模拟流量模型自适应龙格库塔算法 PRIME平台性能优化

基于结构面网络模拟的公路隧道掌子面前方岩体RQD_t指标求解

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公路 2016年第11期61卷 254-260页

作者：韩磊罗少云郭增陈相敏陈吉文张家口职业技术学院张家口市075000 张家口张垣项目管理有限公司张家口市075000 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京市100083

现有工程实践通过钻探并以10cm为阈值确定岩石质量指标RQD具有明显的局限性,针对此情况,以谷竹高速公路大坪山隧道为工程背景,采用现场测线调查法和结构面三维网络计算机模拟法,对隧道掌子面前方岩体的优化广义岩石质量指标进行求解。... 详细信息

现有工程实践通过钻探并以10cm为阈值确定岩石质量指标RQD具有明显的局限性,针对此情况,以谷竹高速公路大坪山隧道为工程背景,采用现场测线调查法和结构面三维网络计算机模拟法,对隧道掌子面前方岩体的优化广义岩石质量指标进行求解。以岩体结构面三维网络模拟为出发点,根据在隧道掌子面调查所得的结构面节理裂隙参数,对结构面分布规律进行分析;基于计算机C语言程序,模拟预测隧道掌子面前方岩体结构面发育及其三维空间分布延展情况,并根据模拟结果对广义岩石质量指标RQD_t进行求解;将三维网络模拟得到的结构密度代入他人文献进行验证,发现求解结果与他人成果吻合度高,表明结构面网络模拟计算准确性较好,能应用于具体工程实践。

关键词：公路隧道岩石质量指标结构面网络模拟程序