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基于深度学习的隧道不良地质体超前预报图像智能预测算法

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现代隧道技术 2024年第3期61卷 148-156页

作者：蒋源王海林陈兆湖南省交通规划勘察设计院有限公司长沙410075

针对隧道不良地质体超前预报图像分析方法中存在的主观性大、效率低下等问题,构建一种名为IRTAG的隧道不良地质体超前预报图像智能预测算法。该算法包括一种基于多重交叉注意力的特征编码结构,能有效弥补卷积神经网络固有局部性的归纳... 详细信息

针对隧道不良地质体超前预报图像分析方法中存在的主观性大、效率低下等问题,构建一种名为IRTAG的隧道不良地质体超前预报图像智能预测算法。该算法包括一种基于多重交叉注意力的特征编码结构,能有效弥补卷积神经网络固有局部性的归纳偏置导致难以充分提取全局上下文信息的不足,然后引入具有良好分类性能和效率的EffcinetNet-v2作为骨干网络,提升模型对于不良地质体特征的提取能力。结果表明:在检测精度方面,IR-TAG的mAP和F_(1)分别为84.09%和83.63%,高于其他常用深度学习模型;在检测效率方面,IR-TAG具有更小的模型大小(73.5 MB)以及更快的图像处理速度(38.87 f/s),适用于隧道施工中的不良地质体超前预报图像智能、快速检测任务。

关键词：隧道工程超前地质预报深度学习智能预测

开口断面钢-混结合梁悬索桥颤振特性及颤振形态研究

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桥梁建设 2024年第1期54卷 23-30页

作者：华旭刚陈鲁深李瑜王甜陈政清湖南大学风工程试验研究中心湖南长沙410082 湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410200

为准确评估开口断面双边箱钢-混结合梁悬索桥颤振性能和多模态参与效应,以典型的钢-混结合梁悬索桥——怀化洞庭溪沅水特大桥为背景,开展风洞模型试验及数值分析。制作加劲梁节段缩尺模型并进行风洞试验,测试原桥梁结构的颤振性能,分析... 详细信息

为准确评估开口断面双边箱钢-混结合梁悬索桥颤振性能和多模态参与效应,以典型的钢-混结合梁悬索桥——怀化洞庭溪沅水特大桥为背景,开展风洞模型试验及数值分析。制作加劲梁节段缩尺模型并进行风洞试验,测试原桥梁结构的颤振性能,分析调整阻尼比、采用气动措施及结构措施对结构颤振特性的影响,采用三维和二维两种颤振分析方法分析设置中央扣结构的颤振模态及多模态参与效应。结果表明:该钢-混结合梁悬索桥存在较明显的颤振起振点,且颤振是以扭转为主的弯扭耦合振动,同时其扭转和竖向振动存在较大的相位差(相差近180°);节段模型风洞试验与三维和二维颤振分析一致得到设置中央扣后,频率较高的正对称扭转模态先于反对称模态发生颤振,且三维与二维颤振分析结果相差不大。

关键词：悬索桥钢-混结合梁开口断面中央扣颤振性能颤振形态风洞试验数值分析

新建并行道路对高铁桥墩位移响应的可靠性研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 162-171页

作者：唐冕徐伟宸宋旭明李思佳中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410219

为了研究软土地区新建并行道路对既有高铁桥墩位移的时变影响,以沪宁杭高速铁路某工程为背景,构建三维有限元模型并进行桥墩位移的参数敏感性分析,利用时变响应面法得到桥墩位移与敏感系数较大的土体参数的相关关系,根据响应面函数进行... 详细信息

为了研究软土地区新建并行道路对既有高铁桥墩位移的时变影响,以沪宁杭高速铁路某工程为背景,构建三维有限元模型并进行桥墩位移的参数敏感性分析,利用时变响应面法得到桥墩位移与敏感系数较大的土体参数的相关关系,根据响应面函数进行桥墩位移的概率分布计算,并评估桥墩位移的可靠概率。研究结果表明:桥墩位移对土体泊松比、回弹曲线斜率、临界状态斜率的敏感性系数较大;高铁桥墩位移响应面函数预测值与有限元模型计算值的相对误差在5%以内,响应面函数预测结果可靠;随着土体固结时间延长,桥墩最大横向位移不断减小,稳定后大部分桥墩的横向位移保持在2 mm以内;通过时变响应面函数拟合有限元计算结果,可以提高计算效率,获得考虑软土固结效应时既有高铁桥墩位移的可靠概率,为类似桥墩位移的预测提供一种较实用的方法。

关键词：软土时变响应可靠度高铁桥梁

动态公交专用道分区控制方法设计及适用性分析

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公路交通科技 2024年第2期41卷 166-172页

作者：周锦强王海林杨雄曹峰湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410008

针对公交专用道利用率较低的问题,提出了一种公交专用道路权动态分配策略,实现公交专用道精细化管理,提升道路通行效率。在公交优先的基础上,基于道路分区控制思想,将公交停靠站间道路划分成一定数量的清空区域,通过检测器获取当前通过... 详细信息

针对公交专用道利用率较低的问题,提出了一种公交专用道路权动态分配策略,实现公交专用道精细化管理,提升道路通行效率。在公交优先的基础上,基于道路分区控制思想,将公交停靠站间道路划分成一定数量的清空区域,通过检测器获取当前通过车辆的类型,利用可变情报板提示公交专用道的使用状态,当检测到公交车时,可变情报板提示公交专用道对外关闭。反之,当公交车未使用专用道时,可变情报板将提示其对外开放。进一步通过数值仿真与模拟对不同清空区域长度、车辆饱和度及公交发车间隔组合条件下公交车辆和其他车辆运营效果进行对比分析,最终得到能取得最佳运营效果的清空区域长度、车辆饱和度及公交发车间隔组合条件。最后以兰州市BRT为例,采用C++与Vissim-COM进行了联合仿真试验,验证分区控制方法的有效性。结果表明:车辆饱和度大于0.4时,清空区域长度在50~200 m时,其他车辆车均明显降低,动态公交专用道分区控制运营效果良好;饱和度在0.4~0.6,清空间距100 m时,其他车辆受益较大,公交车所受影响较小,实行动态公交专用道分区控制策略综合运营效益最佳。该结论对于公交专用道分时段灵活使用具有一定的现实意义,为优化道路资源利用提供了重要的理论支撑与实践参考。

关键词：交通工程动态公交专用道联合仿真分区控制清空区域

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金刚石串珠绳锯切割煤层卸压增透效应研究

煤炭学报 2024年第2期49卷 785-800页

作者：李树清吕晨辉黄飞钱运来黄向韬赵天哲汤铸杨凤玲王晨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 六盘水师范学院矿业与土木工程学院贵州六盘水553004

为探讨金刚石串珠绳锯割缝对缝槽周围煤层的卸压增透效应,首先建立基于缝槽顶板受力的两端固支梁力学模型,分析顶板梁的受力特征及缝槽顶板下沉接触底板(简称触底)特性,然后采用自行设计的物理相似模拟试验平台开展相似模拟试验,分析不... 详细信息

为探讨金刚石串珠绳锯割缝对缝槽周围煤层的卸压增透效应,首先建立基于缝槽顶板受力的两端固支梁力学模型,分析顶板梁的受力特征及缝槽顶板下沉接触底板(简称触底)特性,然后采用自行设计的物理相似模拟试验平台开展相似模拟试验,分析不同工艺参数绳锯割缝后缝槽上下方煤岩层应力、位移变化规律,基于FLAC^(3D)数值模拟和开发的煤层瓦斯渗透率计算程序,分析随割煤工作面推进缝槽周围煤岩体的应力和渗透率分布特征和周期演化规律。研究表明:绳锯割缝使缝槽周围应力重新分布,缝槽顶板随着割缝工作面的推进经过顶板悬露、顶板触底,连续缓沉3种演化形态;顶板未触底时,缝槽上下方形成“U”形卸压区,最大挠度在顶板中心位置,也是最先触底部位,顶板触底之后,缝槽中间位置出现应力恢复,减弱绳锯割缝的卸压增透效果;串珠绳锯的直径越大,顶板发生触底的极限跨度越大,缝槽触底越晚,卸压效果越好;相同割缝直径增加第2条割缝,两缝槽卸压区连成一起,卸压效果相互促进,减弱两缝作用下的应力恢复现象,增大了卸压范围;缝槽推进距离足够长时,由于顶板触底,缝槽两边的卸压增透效果更好,割缝卸压的影响范围从左到右划分为应力集中区、卸压区、应力恢复区、卸压区、应力集中区,对应的卸压区和应力恢复区都有较好的增透效果。

关键词：绳锯割缝顶板触底金刚石串珠渗透率卸压增透

榆神矿区中深煤层开采松散含水层地下连续墙侧向截水帷幕可行性分析

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煤炭学报 2024年

作者：赵春虎王世东姬中奎朱开鹏梁向阳中煤科工西安研究院(集团)有限公司煤矿灾害防控全国重点实验室陕西省煤矿水害防治技术重点实验室

榆神矿区是陕北煤炭基地的主力矿区，高强度煤炭资源开发过程中煤层顶板水害与地下水资源流失问题突出，随着黄河流域生态环境保护战略的全面推进，对矿井水防治与水资源保护提出了超前化、主动化、源头化的地质保障要求。文章针对陕北... 详细信息

榆神矿区是陕北煤炭基地的主力矿区，高强度煤炭资源开发过程中煤层顶板水害与地下水资源流失问题突出，随着黄河流域生态环境保护战略的全面推进，对矿井水防治与水资源保护提出了超前化、主动化、源头化的地质保障要求。文章针对陕北榆神矿区井工煤矿煤层开采影响下近地表富水松散含水层涌（失）水问题，借鉴露天大水矿区地下连续墙的帷幕减渗成功经验，从稳定的补给水源、相对集中补给通道，以及防绕流托底三个方面总结了煤矿区开展地下水连续墙截水帷幕的基本条件；通过建立井工煤矿开采与松散富水含水层帷幕条件下矿井涌水量理论计算模型，得出截水帷幕墙体渗透能力越弱、厚度越大，以及距离采掘范围越近是减少煤层顶板近地表松散含水层涌（失）水的基本原理。以榆神矿区某矿工作面集中涌水问题对研究对象，依据井工煤矿地下水连续墙帷幕减渗基本原理，分析得出工作面集中涌水区段主要水源以近地表松散含水层地下水为主，且具备稳定可观的动态补给，煤层开采形成的导水裂隙突破顶板隔水土层揭露松散层内条带状古河道（古河道内隔水土层变薄、松散层增厚），形成了相对集中的涌水通道，以及在“上含下隔”（上为富水松散含水层，下为相对隔水土层）的防绕流托底组合结构下，认为该区段具有建造侧向截水帷幕墙的可行性。并建立了案例矿井正常开采与侧向帷幕墙建设条件下地下水系统数值模型，模拟结果显示，在工作面外围局部侧向帷幕工况下（侧向帷幕墙体长度600m），帷幕墙体内外松散含水层地下水水位梯度显著加剧，但由于松散含水层良好的渗透性，以及井田地面东高西低地形地貌控水条件，帷幕墙体外围近地表松散层地下水水位整体未发生明显抬升，原来通过薄基岩区、松散层增厚带进入工作面采空区的地下水径流量沿帷幕墙体外围导流至下游，600m长侧向截水帷幕整体减水效率28.43%。文章研究成果为榆神矿区井工煤矿开展基于侧向截水帷幕的顶板水害防治与地下水资源保护可行性分析提供了科学依据。

关键词：顶板水害导水裂隙充水条件截水帷幕保水开采

等效非均匀荷载条件下梯形截面岩石力学特性试验研究

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采矿与岩层控制工程学报 2024年第3期6卷 104-113页

作者：余伟健潘豹吴根水郭涵潇湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省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

基于巷道开挖过程中围岩应力转移分布特点,着重探究非均匀荷载下岩体变形规律。提出了新的岩石力学试验方法,该方法根据岩石应力–应变曲线,加工出特定的梯形截面试件及相应的刚性垫片,以实现单轴压缩时的轴向荷载非均匀分布。计算了梯... 详细信息

基于巷道开挖过程中围岩应力转移分布特点,着重探究非均匀荷载下岩体变形规律。提出了新的岩石力学试验方法,该方法根据岩石应力–应变曲线,加工出特定的梯形截面试件及相应的刚性垫片,以实现单轴压缩时的轴向荷载非均匀分布。计算了梯形截面试件压缩时荷载分布与截面高度的关系,并对试验条件下的试件应力分布与岩石状态分区进行讨论,在右侧面高度为75 mm时试件破坏前左侧面处于塑性变形阶段,在右侧面高度为85 mm时试件破坏前左侧面仍处于弹性变形阶段。得到了非均匀荷载压缩条件下单一完整岩体的变形特性;梯形截面砂岩破坏前有明显的分区,各点位塑性硬化程度不一致,S85试件点位3右侧处塑性硬化程度最大,S75试件点位2右侧处塑性硬化程度最大。试验结果表明,非均匀荷载压缩条件下的岩石呈非线性变形特征;同时,岩石局部的损伤会加快附近岩石的塑性软化。提出了非均匀荷载条件下不同竖向截面内轴向应变差会引起附加切应力,附加切应力在中性面上、下方向相反,大小与应变变化率成正相关。在附加切应力作用下,岩石单元最大剪应力平面角度增大,试件破坏形态由原本对“核”形态转变为沿着斜面倾向拉长的相对棱台状。

关键词：岩石力学非均匀荷载单轴压缩 CT扫描变形与破坏

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市政污水处理厂改扩建工程BIM技术应用研究

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中国给水排水 2024年第14期40卷 79-84页

作者：张宁邓京楠湖南省建筑设计院集团股份有限公司湖南长沙410000

长沙市某污水处理厂一期(现状)规模为10×10^(4)m^(3)/d,二期改扩建工程建成后规模将扩大至19×10^(4)m^(3)/d,采用新型高浓度复合粉末载体生物流化床(HPB)+加砂高效沉淀工艺。针对改扩建工程存在的建设用地紧张、厂区地下管线复杂且迁... 详细信息

长沙市某污水处理厂一期(现状)规模为10×10^(4)m^(3)/d,二期改扩建工程建成后规模将扩大至19×10^(4)m^(3)/d,采用新型高浓度复合粉末载体生物流化床(HPB)+加砂高效沉淀工艺。针对改扩建工程存在的建设用地紧张、厂区地下管线复杂且迁改工程量大、单体数量多且结构形式复杂、工期紧张需合理排布时序等重难点问题,发挥BIM技术的可视性、优化性、模拟性等优势,制定全过程BIM实施规划。设计阶段通过Revit软件和二次开发工具完成厂区现状管线、三维地质以及BIM数据创建,基于模型校核多专业设计方案,提前发现问题,减少后期设计变更;并重点探究了Revit二次开发系统架构、代码调用方式和功能控制逻辑等,研究对比了不同格式实景模型与BIM模型的融合效果,以提高实景模型的材质稳定性,验证了Revit模型与计算流体力学(CFD)分析软件的数据交互可行性。施工阶段以BIM协同管理平台为核心,实现全厂多源模型数据集成、轻量化展示、云端更新,并集成场地布置模拟、管线迁改方案模拟、建设时序计划模拟分析等专项BIM应用成果,通过三维现场交底提高参建方协作效率,有效把控施工现场进度并辅助质量管理。

关键词： BIM技术污水处理厂改扩建工程

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真空充He法测定吸附罐剩余体积试验研究

煤炭科学技术 2024年第S1期52卷 86-93页

作者：雷红艳煤矿灾害防控全国实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司瓦斯研究分院重庆400037

为研究真空充He法测定吸附罐剩余体积对瓦斯吸附量的影响,以10个煤样为研究对象,采用容量法在低压及高压下进行真空充He测定、瓦斯吸附常数测定、真密度测定等试验。研究表明:①高压下煤几乎不吸附He,负压状态下由于He分子动力学直径小... 详细信息

为研究真空充He法测定吸附罐剩余体积对瓦斯吸附量的影响,以10个煤样为研究对象,采用容量法在低压及高压下进行真空充He测定、瓦斯吸附常数测定、真密度测定等试验。研究表明:①高压下煤几乎不吸附He,负压状态下由于He分子动力学直径小于CH4分子动力学直径,容易持续不断地被负压差吸入更小的纳米级煤孔隙内,导致剩余体积随着充入He时间延长而不断增大,形成一种煤吸附He的假象。②相对于真密度计算法,真空充He法在5、30、60、90、120 min读数时的吸附罐剩余体积基本偏大,5 min读数时绝对值误差最大为9.58%,最小为1.52%;采用真空充He法读数时间可设定为5 min,与吸附罐空罐体积读数时间相同。③采用真空充He法计算的瓦斯吸附常数a值一般偏小,b值一般偏大。5 min读数时a值绝对值误差最大为17.69%,最小为4.24%,b值绝对值误差最大为33.59%,最小为7.51%,远大于低压瓦斯吸附量误差0.45%~5.64%。真空充He法对0.1 MPa压力下瓦斯吸附量影响较小,对高压吸附量影响较大,剩余体积误差是煤样出现“负吸附”的根本原因,吸附罐剩余体积是影响煤的气体吸附量的主控因素。④通过试验得出煤吸附不同气体采用真空充He法“一刀切”测定剩余体积不科学,理论上应采用与被测气体分子动力学直径相等的惰性气体标定,而实际上很难选择到与被测气体分子直径相等的惰性气体。⑤建立剩余体积偏差量与瓦斯吸附常数偏差量的修正模型,通过此模型可对采用真空充He法测定的a、b值进行修正,提高a、b值的准确性和可靠性,对矿井瓦斯灾害精准防治及煤层注CO_(2)驱替CH_(4)等科学研究提供参考与指导。

关键词：真空充He法真密度计算法剩余体积吸附量瓦斯吸附常数