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基于坐标转换和ICP算法的水利点云配准方法

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山东大学学报(工学版) 2024年

作者：张子毅孙焘王琦张宏博程之恒山东大学齐鲁交通学院中国水利水电第十四工程局有限公司

提出一种基于激光雷达的水利点云建图方法。通过采集河段和闸口地形点云数据,选取适当的源点云和目标点云,利用坐标转换的粗配准和优化的迭代最近点的精配准算法,基于最小二乘法求解最优变换矩阵,实现数据转换和点云配准。经试验验证,... 详细信息

提出一种基于激光雷达的水利点云建图方法。通过采集河段和闸口地形点云数据,选取适当的源点云和目标点云,利用坐标转换的粗配准和优化的迭代最近点的精配准算法,基于最小二乘法求解最优变换矩阵,实现数据转换和点云配准。经试验验证,本研究的配准方法能够完善点云信息,实现点云信息的互补,配准后的点云数量相对目标点云集增加39 807个,探测距离相对目标点云集扩大20.87 m;在精配准方面,对比传统的迭代最近点和正态分布变换2种算法,配准时间分别降低31.63%和3.21%,配准精度误差较迭代最近点算法增加4.30%,较正态分布变换算法减小21.08%。本研究为智慧水利方面的高精度地图绘制提供了新的思路。

关键词：智慧水利激光雷达坐标转换最小二乘法迭代最近点

盾构下穿建筑物变形分析与控制措施——以济南地铁4号线隧道为例

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科技和产业 2024年第13期24卷 271-278页

作者：刘禹许振翔李世堂李辉任相利张合鑫山东省路桥集团有限公司济南250014 山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 山东大学土建与水利学院济南250100

随着我国地铁的大力建设,其施工过程也受到越来越多复杂因素的影响,因此需要掌握每种因素的影响规律,并针对不同工况研究不同的加固措施。以济南轨道交通4号线邢村站至唐冶南站区间盾构施工为工程背景,利用ABAQUS有限元软件构建三维数... 详细信息

随着我国地铁的大力建设,其施工过程也受到越来越多复杂因素的影响,因此需要掌握每种因素的影响规律,并针对不同工况研究不同的加固措施。以济南轨道交通4号线邢村站至唐冶南站区间盾构施工为工程背景,利用ABAQUS有限元软件构建三维数值计算模型,分别对盾构隧道正下方穿越建筑物与侧下方穿越建筑物进行分析,并采取不同的加固措施进行研究。结果表明:在盾构隧道开挖正下方穿越建筑物的情况下,对于地表以及建筑物基础的沉降差,采用基础下注浆加固控制效果约为24%,隔离桩加固控制效果约为15%,拱顶注浆加固控制效果约为47%,拱顶注浆加固控制效果最好,但采用隔离桩加固控制效果较差,因此在正穿时不建议采用;在盾构隧道开挖侧下方穿越建筑物的情况下,对于地表以及建筑物基础的沉降差,采用基础下注浆加固控制效果约为24%,隔离桩加固控制效果约为33%,拱顶注浆加固控制效果约为49%,拱顶注浆加固控制效果最好,隔离桩次之,基础下注浆加固控制效果较差。

关键词：盾构隧道变形控制数值模拟地铁隧道上部建筑物

盾构下穿河道地层沉降分析与支护力优化确定方法——以济南地铁4号线下穿刘公河为例

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科技和产业 2024年第11期24卷 261-268页

作者：赵虎张合鑫孔令威王瑞任相利孙尚渠李辉山东省路桥集团有限公司济南250014 山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 山东大学土建与水利学院济南250100

随着我国地铁的大力建设,施工中难免会面临下穿建筑物、桩基、管线、河流等情况的出现,因此对盾构施工的参数要求越来越高,施工难度逐渐增加。以济南轨道交通4号线邢村站至唐冶南站区间盾构施工为工程背景,利用ABAQUS有限元软件构建三... 详细信息

随着我国地铁的大力建设,施工中难免会面临下穿建筑物、桩基、管线、河流等情况的出现,因此对盾构施工的参数要求越来越高,施工难度逐渐增加。以济南轨道交通4号线邢村站至唐冶南站区间盾构施工为工程背景,利用ABAQUS有限元软件构建三维数值计算模型,对下穿河道高差过程中的不同开挖面支护力设定以及沉降位移变化进行研究。研究结果表明:全覆土理论下计算所得开挖面支护力对地表及河道的沉降控制效果最好;在不同支护力下,地层水平位移最大值均出现在隧道开挖面附近;隧道中心线上方的地层分层沉降量随着埋深的增加而增大。研究结论在盾构下穿高差地层的工程实际中具有指导意义。

关键词：盾构隧道下穿河道数值模拟地铁隧道开挖面支护力

土与强风化岩双元边坡圆弧-平面破坏模式与支护设计方法

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重庆大学学报 2024年第2期47卷 1-13页

作者：李连祥贾斌赵忠杨韩志霄李胜群山东大学基坑与深基础工程技术研究中心济南250061 山东大学土建与水利学院济南250061 中建八局第一建设有限公司济南250014

为了探究土与强风化岩边坡中强风化岩不破坏的临界坡率及稳定性判断方法,基于济南地层,得出适用于数值模拟的土层参数,并利用强度折减法求出边坡的临界坡率,为施工提供参考。针对强风化岩不破坏的边坡,运用改进的瑞典条分法求出边坡安... 详细信息

为了探究土与强风化岩边坡中强风化岩不破坏的临界坡率及稳定性判断方法,基于济南地层,得出适用于数值模拟的土层参数,并利用强度折减法求出边坡的临界坡率,为施工提供参考。针对强风化岩不破坏的边坡,运用改进的瑞典条分法求出边坡安全系数解析解,并利用滑移线场法求出滑移线,为安全系数解析解的应用提供依据。结果表明,岩层厚度超过边坡高度1/2或坡率大于1:0.5时,强风化岩一定破坏;解析解得出的安全系数偏小,有利于工程安全;针对土与强风化岩边坡,文中结果可确定边坡破坏区域,设计支护方案。

关键词：边坡稳定安全系数土岩双元边坡瑞典条分法滑移线场法解析解

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基于电磁感应法的固废填埋区探测研究

环境生态学 2024年第7期6卷 143-150页

作者：李婧韩春媚郑传鹏曹晗霖刘士亮毛德强山东大学土建与水利学院山东济南250061 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012 山东省水利科学研究院山东济南250014

以疑似存在固废填埋区的农业用地为例,采用电磁感应法快速实现填埋区定位,结合高密度电阻率法对数据进行校准,并利用钻探结果进行验证。本研究以小于3.76Ω·m的电阻率值作为填埋区的判定准则,对于疑似塌陷填埋位置,电磁感应法的探测结... 详细信息

以疑似存在固废填埋区的农业用地为例,采用电磁感应法快速实现填埋区定位,结合高密度电阻率法对数据进行校准,并利用钻探结果进行验证。本研究以小于3.76Ω·m的电阻率值作为填埋区的判定准则,对于疑似塌陷填埋位置,电磁感应法的探测结果与其实际情况吻合较好,且发现了一处地表尚在种植作物的填埋区,疑似填埋区在整个地块的空间覆盖率为30.55%。根据探测结果选择12处钻孔点位验证了地块填埋有生活垃圾、污泥等。本次探测耗时12 h,获取数据量105 600个,数据有效率99.78%。通过电磁感应方法,实现了对填埋区的污染探测及定位,对于指导后期地块填埋物的污染修复具有现实意义。

关键词：固废填埋区电磁感应法快速探测校准

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基于岸基激光雷达的水位智能监测技术

山东大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 90-95,102页

作者：陈晓燕齐明杰程之恒张昱庄绪彩陈亮田源济南市水利工程服务中心山东济南250099 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东省交通科学研究院山东济南250000

针对传统水位监测方法耗费人力物力极大且难以满足夜间、雨天等恶劣环境下实时监测的难题,基于激光雷达研发水位智能监测技术,通过在岸基搭建激光雷达数据采集平台,以相对水平角和垂直方位角为参数选择感兴趣区域;研发算法分析用户数据... 详细信息

针对传统水位监测方法耗费人力物力极大且难以满足夜间、雨天等恶劣环境下实时监测的难题,基于激光雷达研发水位智能监测技术,通过在岸基搭建激光雷达数据采集平台,以相对水平角和垂直方位角为参数选择感兴趣区域;研发算法分析用户数据报协议(user datagram protocol, UDP),自行解析雷达数据,提取水面有效点云信息;拟合离散点云,构造水面方程,计算水位高度,并修正。对该算法进行实地试验,试验结果表明,本研究提出的水位智能监测技术可有效进行水位监测,平均绝对误差为0.057 m,均方根误差为0.073 5 m,平均百分比误差为7.588%。

关键词：水位监测激光雷达 UDP 最小二乘法点云

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纤维增强环氧/乙烯基树脂复合材料性能优化与劣化机制研究进展

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1179-1191页

作者：曹银龙于桢琪冯鹏李荣张鹏张少杰鲍玖文青岛理工大学土木工程学院青岛266000 清华大学土木水利学院北京100084 中冶建筑研究总院有限公司北京100000

纤维增强聚合物(FRP)复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、经济效益高的优势,在基础建设施设中表现出巨大潜力,但在复杂环境下长期服役后,FRP复合材料的力学性能下降超过50%,限制了其在工程中的应用。基于此,针对FRP复合材料各组分优化设计... 详细信息

纤维增强聚合物(FRP)复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、经济效益高的优势,在基础建设施设中表现出巨大潜力,但在复杂环境下长期服役后,FRP复合材料的力学性能下降超过50%,限制了其在工程中的应用。基于此,针对FRP复合材料各组分优化设计方法进行了总结,并分析了热氧、紫外线、腐蚀介质环境中FRP复合材料的长期性能演化规律;根据化学结构及微观形貌分析,阐述了FRP复合材料在复杂环境中的劣化机制,进一步归纳了其在复杂环境下的长期性能预测模型,可为保证FRP复合材料在复杂环境中的长期使用性能提供理论依据,促进其在实际工程中的应用。

关键词： FRP复合材料材料组分优化劣化机制长期性能预测模型

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大汶河流域2001—2022年暴雨洪水特征及其关系分析

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水利水运工程学报 2024年

作者：贾本有黎东洲杨帆孙晓明高瑾瑾苏琨毕峥峥范子武南京水利科学研究院山东黄河河务局东平湖管理局华北水利水电大学水利学院

科学认识流域实际发生暴雨洪水特性，总结洪水特征及其对致洪暴雨特征响应关系和产汇流规律，对流域洪水精准精细模拟与预报具有重要意义。以大汶河流域为研究区域，基于2001—2022年实测降雨洪水时间序列资料，整理了场次暴雨洪水，选... 详细信息

科学认识流域实际发生暴雨洪水特性，总结洪水特征及其对致洪暴雨特征响应关系和产汇流规律，对流域洪水精准精细模拟与预报具有重要意义。以大汶河流域为研究区域，基于2001—2022年实测降雨洪水时间序列资料，整理了场次暴雨洪水，选取降水空间矩、洪水集中度等指标表征暴雨洪水特征，采用Kendall秩相关分析研究暴雨洪水响应关系，并对流域降水-径流关系进行统计分析。结果表明：（1）大汶河洪水的流域降雨量呈东多西少特征，洪水相应的暴雨事件常覆盖全流域1/3～1/2的面积，暴雨中心多集中在上游大中型水库附近；（2）北支牟汶河子流域洪水总量统计均值大，是大汶河洪水的主要来源，其洪水特征值与致洪暴雨强度呈弱正相关，但与一阶降水空间矩呈负相关，表明子流域内部具有较强的调蓄能力，而南支柴汶河子流域则相反；（3）大汶河流域洪水产流表现为蓄满产流为主、兼有超渗产流的特点，其中大戴区间近22年降雨事件中产流很少，这与其区间特殊的富水性地质条件及灌区引水密切相关，需在流域水文模拟与洪水预报时特别关注。

关键词：场次暴雨洪水 Kendall秩相关分析降雨径流关系产流机制大汶河流域

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渐变附着式起重机风致响应及疲劳分析

山东建筑大学学报 2024年第4期39卷 25-31,38页

作者：刘金樟王有志周磊烟台黄金职业学院资源与土木工程系山东烟台265401 山东大学土建与水利学院山东济南250061 杭州市钱江新城开发集团有限公司浙江杭州310016

起重机风载特性的研究有助于确定起重机的薄弱环节、制定附着杆的附着方案,从而提高其安全性。文章以SP7525型平头式起重机为原型,建立ABAQUS有限元模型,通过自回归Auto Regressive改进模型模拟了风速时程,采用雨流计数法并引入应力-寿... 详细信息

起重机风载特性的研究有助于确定起重机的薄弱环节、制定附着杆的附着方案,从而提高其安全性。文章以SP7525型平头式起重机为原型,建立ABAQUS有限元模型,通过自回归Auto Regressive改进模型模拟了风速时程,采用雨流计数法并引入应力-寿命曲线处理应力时程,探索了渐变附着式起重机的风致动力响应及疲劳损伤规律。结果表明:塔吊附着杆的风致应力数值随塔吊高度的增加而增大,不等长附着状态下,FZG7-1、FZG7-2、FZG7-3的风致应力值分别降低了5.70%、5.17%、7.78%;平衡臂、起重臂以及接近塔顶处塔身的疲劳损伤度量级为10^(-9)~10^(-8);FZG n-1、FZG n-3相对FZG n-2的风致应力值分别增大了10.10%、23.15%,且疲劳损伤度增加了1~2个数量级;塔吊采用不等长附着形式具有更高的安全性。

关键词：渐变附着式起重机 Auto Regressive模型风致响应疲劳分析