最新刊期
2022年第54卷第2期
- 摘要：国家新时期世纪工程川藏铁路面临着全球最为复杂的工程地质条件。受深部环境和工程扰动影响，沿线深埋隧道围岩失稳灾变问题凸显；符合深部特征的围岩灾变分析研究，既是川藏铁路深埋长隧安全建设的重大现实需求，也是提升特殊地质条件下深部工程开发能力的关键。为此，以深部围岩灾变分析为核心，从深部围岩孕灾的原位地质环境与工程扰动效应入手，重点开展深部围岩质量分级、大变形判识和岩爆孕灾等方面的理论方法研究与思考。首先，概述了川藏铁路深部围岩孕灾的原位地质环境特征，并从试验模拟和理论分析两个层次揭示了深部围岩孕灾的工程扰动效应；进一步地，以修正的BQ法为基础，发展了可综合反映地应力、地温和地下水影响的围岩质量分级方法，初步应用于川藏铁路深部多场耦合环境下的隧道围岩分级修正研究；最后，针对川藏铁路深埋隧道围岩灾变的两种典型显现形式（大变形与岩爆），提出隧道围岩大变形分级多因素分步评估方法，以及深部围岩岩爆综合预测研究思路和预测模型与方法。相关研究成果和学术思想可为川藏铁路沿线深埋隧道围岩灾变分析与稳定性研究提供借鉴与参考。关键词：川藏铁路;深埋隧道;原位环境;工程扰动;围岩质量分级;大变形;岩爆78|218|11更新时间：2024-11-27
川藏铁路工程与环境 特约稿
- 摘要：针对川藏铁路沿线地形高差大，隧道工程顶部地形陡峻，隧道长、埋深大，交通条件极差，竖向深孔勘探无法实施等难题，以及现有定向勘探钻机在高山峡谷地区铁路勘察适应性差和定向勘探技术不能满足铁路隧道勘察对全孔地质岩心取心的技术要求等方面存在的不足，提出开展超长绳索取心定向钻探器具与装备研发、钻进技术与工艺研发、勘探模式研究及铁路超深定向勘探应用与示范工程。通过阐述超深定向钻探技术在川藏铁路隧道工程勘察中的应用现状，提出其发展建议。结论表明：1）通过超深水平定向勘探技术与装备研发，解决了川藏铁路水平深孔钻探装备难题，创新形成一套水平绳索定向钻进器具与工艺，形成一套超长绳索取心定向勘探工法。2）通过将自主研发的GXD–5S千米级全液压动力头定向钻机和超长绳索取心定向钻进技术成功应用于川藏铁路卡子拉山1号隧道，作为示范工程创造了目前国内水平绳索钻杆PQ（直径122 mm）深度588 m和HQ（直径96 mm）974 m两项最新纪录。3）基于水平钻探、斜向钻探和仰斜定向钻探3种勘察模式，构建了高山峡谷地区隧道勘察设计特殊地质因子获取地质模型。4）川藏铁路雅安至昌都段共完成超长绳索取心定向勘探钻探27孔，其中，最深水平定向钻孔深度达1 888.88 m，是国内采用NQ系列水平绳索取心最深钻孔，为超深定向钻探技术更好地服务铁路勘察设计和推广应用提供支撑。关键词：超深定向钻探技术;隧道勘察;水平定向钻机;超长绳索取心;川藏铁路53|285|2更新时间：2024-11-27
- “川藏铁路危岩稳定性研究取得进展，专家建立了快速评价方法，为铁路选线提供解决方案。”摘要：川藏铁路处于四川盆地向青藏高原过渡的地形跨越带，沿线活动构造、河谷卸荷及冻融风化等区域特色地质因素对危岩发育和稳定性具有较强的控制作用。开展沿线危岩落石调查及稳定性快速评价方法研究对早期阶段的铁路选线具有重要意义。基于遥感和无人机影像解译，结合地质调查验证，总结了川藏铁路雅安至昌都段隧道进出口危岩发育特征；考虑区域地质环境特点，提出高海拔危岩的致灾模式及快速评价方法。调查结果表明：1）该段隧道进出口共发育危岩141处，以小中型（<1 000 m3）为主，大渡河、雅砻江及金沙江等深切卸荷峡谷区发育最为密集；2）海拔3 000 m以上区域受冻融风化的三叠系砂板岩段危岩较多且稳定性较差；3）高地震烈度区域和活动断裂附近危岩发育相对集中；沿线危岩致灾模式表现为以卸荷为变形基础，持续冻融损伤和间歇性地震活动等因素相互耦合的特点。本文考虑了3个川藏铁路特色地质因素（冻融、卸荷和地震烈度），提取了5个危岩稳定性基本因素（地形坡度、岩体风化程度、凹腔、主控结构面及岩石类型）等8个指标；引入可拓学理论，将稳定性分为4级，判别各指标的权重和关联度，并进行综合评价，建立了高寒山区危岩稳定性快速评价方法；最后，运用该方法分别对7处危岩实例进行评价，其稳定性评价结果和主控因素与现场情况较符合，能满足川藏铁路高寒山区危岩稳定性的快速判别。关键词：川藏铁路;危岩发育特征;隧道洞口;致灾模式;快速评价方法;可拓学理论28|287|2更新时间：2024-11-27
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滑坡涌浪诱发冰湖溃决灾害链过程分析与模拟 AI导读
摘要：近年来，滑坡诱发冰湖溃决灾害链发生频率日趋增加，对下游居民及工程设施安全造成严重威胁。为定量描述滑坡诱发冰湖溃决灾害链危害，通过系统分析该灾害链的演化过程及阶段特征，将其划分为滑坡运动、涌浪传播、冰湖溃决和洪水传播4个子阶段；分别研究各子阶段演化的物理机理及关键因子，建立相应的数学模型与计算方法，如滑坡运动采用Savage–Hutter模型、涌浪及洪水传播采用浅水波方程等；通过确定各子阶段之间的衔接因子，如滑坡运动特征、涌浪传播特征、坝体溃决特征等，实现各子阶段的过程耦合与数据传递，建立滑坡—涌浪—冰湖溃决—洪水灾害链的全过程物理模型，最终完成该灾害链的过程模拟与危险分析。为验证所建立模型与计算方法的可行性，以四川省甘孜藏族自治州雅拉乡木格措冰湖潜在灾害链为案例，结合现场勘查与卫星影像数据，开展不同情境，如暴雨或上下游级联溃决等条件下灾害链的过程模拟与危险分析，且将模拟结果与经验公式计算数据进行对比。结果表明，本文所提方法可较好的完成滑坡诱发冰湖溃决灾害链过程模拟，模型模拟数据与经验公式计算数据较为吻合，且考虑暴雨或上下游级联溃决条件时，下游洪水流量呈显著增加趋势。本文研究成果提供了一种新的滑坡诱发冰湖溃决灾害链研究思路，对该灾害链的防灾减灾技术具有支撑作用。关键词：灾害链;滑坡涌浪;冰湖溃决;物理模型;数值模拟;过程分析1098|432|5更新时间：2024-01-10
川藏铁路工程与环境
- 摘要：针对传统智能合约漏洞检测方法检测精度较低、误报率较高，以及基于神经网络的方法对字节码级智能合约特征挖掘不足的问题，提出了一种基于语义感知图神经网络的智能合约字节码漏洞检测方法。首先，以智能合约字节码划分基本块作为节点，并从字节码中提取基本块间的调用关系作为边，以此生成控制流图（control flow graph，CFG），传入图卷积神经网络（graph convolutional network，GCN）中进行训练得到图节点的特征表示；其次，对合约字节码指令序列进行分词，再转化为词向量嵌入到低维空间，传入长短期记忆（long short-term memory，LSTM）网络进行训练，得到字节码语义信息的向量表示；最后，将生成的节点特征和语义特征进行拼接后传入全连接层进行降维，结合语义信息和节点特征对智能合约进行漏洞检测。利用公开数据集中的真实智能合约进行训练和测试，在通过传统方法和人工标签的两类漏洞分类数据集中进行验证。使用本文提出的方法与3种传统智能合约漏洞检测工具及1种基于神经网络的智能合约漏洞检测方法进行对比。实验结果表明本文提出的基于语义感知图神经网络智能合约字节码漏洞检测方法在各类指标上均有较大提升，能够检测出其余4种方法未检测出的具有漏洞的合约，说明在图神经网络中加入字节码语义信息能够有效提升检测精度，降低误报率。关键词：智能合约字节码;图卷积神经网络;语义感知;漏洞检测1201|467|4更新时间：2024-01-10
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基于生成对抗网络的对抗样本集成防御 AI导读
摘要：针对现有对抗样本防御方法防御能力不足、时间消耗过高等问题，参考生成对抗网络与集成学习在对抗样本研究中的优势，本文提出一种基于生成对抗网络的对抗样本集成防御方法。该方法使用生成对抗网络训练多个能够消除对抗样本表面对抗扰动的生成器，使用集成学习方法将多个生成器进行集成作为最终的防御。该方法的生成对抗网络由生成器和判别器组成。生成器以对抗样本作为输入，其目的是消除对抗样本表面的对抗扰动；判别器以良性样本与消除对抗扰动后的样本作为输入，其目的是区分输入的样本；生成器与判别器交替训练，当判别器无法对输入的样本做出区分时，生成器达到最佳状态。集成防御使用平均法作为集成策略，通过平均多个生成器的防御结果，取长补短，提升单个防御的能力；通过预训练生成器来降低防御的时间消耗，通过集成多个生成器来提升单个生成器的防御能力。分别在MNIST数据集与CIFAR10数据集上，用本文的集成防御方法与其他防御方法对常见的对抗样本进行防御，以分类准确率作为评价防御能力的指标，并记录防御的时间消耗。实验结果表明，本文方法能以较低的时间消耗防御多种对抗样本，并且防御能力比已有的防御方法更好。关键词：对抗样本;对抗样本防御;推理模型;生成对抗网络955|540|0更新时间：2024-01-10 -
基于图神经网络的P2P僵尸网络检测方法 AI导读
摘要：P2P僵尸网络因具有较高的隐蔽性和健壮性，已经成为新型的网络攻击平台，对网络空间安全造成的威胁越来越大，但现有基于规则分析或流量分析的检测方法不能有效检测。为了解决P2P僵尸网络隐蔽性强、难以识别等问题，提出了一种基于图神经网络（graph neural network，GNN）的P2P僵尸网络检测方法。该方法不依赖流量协议特征，而是基于P2P僵尸网络节点交互特征及网络拓扑结构信息实现检测。首先，该方法先提取P2P僵尸网络流量中的源IP、目的IP、出度、入度和节点介数中心性，构建成拓扑图、出入度图和介数中心性图；其次，通过元素积对3种特征图的邻接矩阵加权求和进行图融合，得到检测模型的输入；然后，利用基于注意力机制的图卷积神经网络提取节点间特征，使用神经协同过滤算法实现中心节点注意力概率分配，完成节点状态更新；最后，利用多层图卷积层之间的紧密连通性实现对交互特征的降维抽取和对高阶结构信息的挖掘，自动学习僵尸网络的内在特征，并通过节点分类模块判别分类，完成僵尸网络检测。使用ISCX–2014僵尸网络数据集对该方法进行对比验证，实验结果表明，在训练样本包含僵尸网络节点规模较大时本文提出的深层图神经网络方法的检测准确率和模型稳定性优于其他两类对比方法，所提方法能有效提高P2P僵尸网络检测能力和泛化能力，降低误报率。关键词：P2P僵尸网络;深度学习;图卷积神经网络;图融合;注意力机制1144|527|4更新时间：2024-01-10
人工智能安全
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废玻璃混凝土最优复掺方式及耐高温性能研究 AI导读
摘要：目前将废玻璃进行填埋处理不仅污染了环境，也是对资源的浪费。将固废物进行资源化利用，实现循环经济是可持续发展战略的重要内容。为提高废玻璃利用率，选取废玻璃粉作为辅助胶凝材料取代混凝土中的部分水泥，同时废玻璃作为粗、细集料取代混凝土中的部分石子、河砂，研究其复掺方式对再生混凝土抗压强度的影响，并确定最优掺加方式。在此基础上，进一步试验研究废玻璃再生混凝土的力学性能，进行劈裂抗拉、抗折、轴心抗压试验，并探讨废玻璃对混凝土耐高温性能的影响。研究表明，废玻璃粉、废玻璃粗集料、废玻璃细集料掺量（质量比）分别为0、25%、25%，再生混凝土抗压强度达到最大值53.43 MPa，劈裂抗拉强度较普通混凝土高8.52%，抗折强度较普通混凝土高1.47%，轴心抗压强度较普通混凝土低19.17%；再生混凝土强度保持率随受热温度的升高而降低，废玻璃的掺入对500～900 ℃高温后混凝土的强度保存有明显的改善作用。关键词：废玻璃;复掺;再生混凝土;力学性能;高温性能891|623|1更新时间：2024-01-10 - 摘要：水泥聚苯免拆模壳格构式混凝土墙是一种保温结构一体化复合墙体，设置斜向肋格水泥聚苯免拆模壳格构式混凝土墙是一种新模式。为研究该斜向肋格格构式混凝土墙体的抗震性能，进行3个格构式墙体原型试件的水平低周反复荷载试验，包括2个设置斜向肋格的新型和1个传统型格构式墙体，得到各试件承载力、滞回曲线、骨架曲线、延性和刚度退化等力学性能，以及破坏模式的试验结果。对比分析设置斜向肋格新型和传统型格构式墙体抗震性能的差异，同时探讨水泥聚苯模壳（EPSC）对设置斜向肋格的新型复合墙体抗震性能的影响。试验结果表明：设置斜向肋格的新型水泥聚苯免拆模壳格构式墙体较传统格构式墙体具有更高的承载力、弹塑性变形能力和耗能能力；EPSC和钢筋混凝土骨架协同工作，显著提高了墙体的耗能能力，一定程度提高了墙体的承载能力、刚度等力学性能。研究结果为其工程应用提供技术支撑。关键词：斜向肋格;格构式混凝土墙体;水泥聚苯模壳(EPSC);拟静力试验;抗震性能823|314|0更新时间：2024-01-10
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三轴循环加卸载下砂岩声发射分形特征试验 AI导读
摘要：为探究砂岩在三轴循环加卸载条件下的声发射特性及其分形特征，对砂岩进行不同围压等级下常规三轴试验和三轴循环加卸载声发射试验，通过分析砂岩在三轴循环加卸载条件下峰前与峰后全过程的声发射特性及其分形特征，探究岩石渐进破坏过程中试样裂纹开展和损伤演化规律。 采用MTS815 Flex Test GT岩石力学测试系统与PCI–Ⅱ型声发射3维定位实时监测系统，开展了在10、20和30 MPa不同围压下的三轴循环加卸载声发射试验，并研究了峰后残余阶段岩石试样的损伤演化规律。通过常规三轴和循环加卸载试验得到了砂岩变形破坏全过程的应力应变曲线、声发射振铃计数和撞击数等数据，并据此探讨了砂岩强度与变形、声发射与应力之间的关系，并运用声发射撞击率时间序列计算关联维数，分析不同循环阶段相空间维数对关联维数的影响。结果表明：1）围压对岩石破坏有抑制作用，围压的增大会提高岩石的强度。循环加卸载过程对砂岩有强化作用，三轴循环加卸载过程中岩石的峰值强度较常规三轴试验高，卸载模量的变化能较好地表征岩石内部结构演化，岩石内部的孔隙被压密会导致卸载模量上升，岩石内部损伤扩展则会导致卸载模量下降。2）不同围压下，岩石循环加卸载阶段的声发射振铃计数率与撞击率具有相同的变化规律。峰前阶段，声发射的产生基本与应力加载同步，卸载段几乎不产生声发射现象。峰后残余阶段，岩石承载力降低；峰后破坏阶段，应力降低后声发射振铃计数率与撞击率仍然在增加，显示出相对于应力加载的“滞后”现象；峰后卸载初期，声发射振铃计数率与撞击率急剧降低，但卸载末期次生裂隙的产生也会造成一定声发射现象。3）声发射撞击率具有分形特征，峰前循环加卸载过程中关联维数呈降低趋势，且从相空间维数对关联维数的影响可以看出，随着循环次数的增加，不同循环阶段内的声发射撞击率时间序列逐渐由随机序列转化为有序序列，表明宏观裂隙逐渐形成，岩石内部裂纹逐渐趋于有序；峰后残余阶段由于次生裂隙的开展与卸载末期的声发射现象，关联维数有所上升。关键词：砂岩;损伤;三轴循环加卸载;声发射;分形;关联维数1049|374|6更新时间：2024-01-10 - 摘要：针对圆形锚板及螺旋锚基础承载力问题，基于欧拉–拉格朗日单元耦合分析方法，采用可考虑应变软化的改进Mohr–Coulomb弹塑性本构模型，对砂土中圆锚拉拔过程进行数值模拟。在与单盘螺旋锚离心机试验结果对比验证数值模型有效性的基础上，探讨不同密实度砂土中锚板的拉拔破坏机理，并分析浅埋圆锚的破坏滑裂面形式，以及滑裂面上土体强度参数及侧压力分布规律等。数值结果表明，滑裂面上土压力系数及内摩擦角非常值，土压力系数从锚盘边缘开始直线上升，至0.2D（盘径）高度时达到峰值，而后呈指数衰减至某一稳定值；对于松及中密砂土，滑裂面上等效内摩擦角可采用Davis折减公式确定，对于密砂，Davis折减公式会高估等效内摩擦角（约3°）。基于分析结果，提出了浅埋圆形及螺旋形锚板的上拔承载力理论计算方法，并建议现有理论计算公式的适用条件，相关成果为工程应用提供一定参考。关键词：圆或螺旋形锚板;上拔承载力;应变软化;破坏机理848|436|2更新时间：2024-01-10
- 摘要：地面雨量站是降水数据最直接的来源，合理的雨量站点密度与空间布局能准确反映流域面雨量，对于构建流域水文模型至关重要。以黄土高原岔巴沟流域为研究对象，采用2001—2010年流域内11个地面雨量站的日、周、15 d时间尺度降雨量序列，以信息熵理论为基础，基于最大信息最小冗余准则（MIMR），分析11个地面雨量站之间降雨的信息相互关系和信息传递规律，并结合流域多年降雨时空分布特征，对岔巴沟流域雨量站网进行优化。结果表明:岔巴沟流域降雨量在2001—2010年间无明显变化趋势，降雨空间分布呈由西南到东北递减趋势；不同时间尺度降雨序列的联合熵、互信息、冗余信息变化总体相同；总体信息随站点增多趋向稳定，站点之间传递的信息越来越少，冗余信息越来越多；另外，随着时间尺度变大，联合熵稳定越快，冗余信息越多。依据流域雨量站点间信息熵变化规律，对岔巴沟流域雨量站网进行了优化，确定不同时间尺度下的流域最佳雨量站密度和分布，优化后的流域雨量站网能较好的反映流域降雨信息。研究结果可为今后流域雨量站网的优化布局提供理论依据。关键词：信息熵理论;雨量站网优化;最大信息最小冗余准则;岔巴沟小流域850|439|1更新时间：2024-01-10
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明渠瞬时床面切应力粒子图像测量技术 AI导读
摘要：床面切应力瞬时值的实验测量极为重要但富有挑战。为了利用粒子图像技术准确测量瞬时床面切应力，采用模拟不同图像和流动参数的合成粒子图片对粒子图像测速技术（PIV）、粒子图像示踪技术（PTV）和直线相关PIV技术（LCPIV）的测量精度进行分析，发现各技术在床面附近的测量精度均因床面影响而变差，其中，PIV技术受影响的范围距床面不小于判读窗口高度，PTV及LCPIV技术受影响的范围等于粒子图像半径；在床面影响范围外，PTV技术可实现无偏差测量，并在粒子图像密度较小且粒径适中时拥有高于PIV和LCPIV的精度。比较而言，PTV技术更适于测量瞬时床面切应力。将PTV技术用于雷诺数分别为8 007和11 462的明渠均匀紊流瞬时床面切应力试验测量，进一步验证了该技术无偏差、高精度测量的能力；发现了明渠紊流瞬时床面切应力不符合高斯分布，离散系数约为0.4，偏度系数和峰度系数随雷诺数增大而逐渐变大。研究结论为明渠紊流瞬时床面切应力的实验测量提供理论依据和实践参考。关键词：瞬时床面切应力;粒子图像测量技术;统计特性;明渠紊流770|352|0更新时间：2024-01-10 - 摘要：钢–混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异，使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出。以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板–波形腹板钢箱简支组合梁为背景，考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应，建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法；通过精细有限元数值模拟验证了其可靠性。研究结果表明：组合箱梁在竖向温度梯度作用下，子梁弯矩、应力和界面剪力沿梁轴向呈双曲余弦分布，层间相对滑移则呈双曲正弦分布；是否考虑腹板剪切变形对组合箱梁梁端温度响应影响较大，沿梁轴向的影响范围主要与层间滑移刚度相关；忽略波形钢腹板剪切变形效应易导致对梁中部层间相对滑移计算结果偏小、对梁端附近界面剪力和相对滑移值过大等问题，在结构设计中应予以重视；组合桥面板与腹板交界面温差和混凝土线膨胀系数对结构温度响应的影响不容忽视，设计中可通过优化布置剪力连接件来削弱或消除不利因素对结构的影响。关键词：波形钢腹板;组合桥面板;压型钢板;组合箱梁;温度效应;剪切变形1132|330|0更新时间：2024-01-10
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单排水孔轴对称填充流场解析解 AI导读
摘要：工程中通常布置排水孔以降低岩体内部渗流压力。在运行过程中，充填物堵塞排水孔会限制排水能力，威胁工程安全。目前，对于填充排水孔的分析，主要考虑非填充区域的纯流体运动，却鲜有同时考虑填充区域和非填充区域的水流运动。鉴于此，建立自由流–渗流耦合理论模型，分析岩体内轴对称填充排水孔的流速分布，该理论模型中，排水孔中非填充区域纯水流运动遵循Navier−Stokes方程，填充介质中渗流运动可由Darcy−Brinkman方程描述；结合速度连续和应力跳跃的界面边界条件，推导出流场流速分布和泄流量解析解；流速理论解与4阶Runge−Kutta方法数值解结果吻合良好。参数敏感性分析结果表明：流场流速与达西数和空隙相对开度呈正相关，与黏度比和应力跳跃系数呈负相关；当应力跳跃系数小于0时，上述参数变化对流速分布的影响更为显著，此时黏度比对模型计算结果的影响不能忽略。随着空隙相对开度增加，当达西数等于1时，界面速度逐渐减小；当达西数等于0.1时，界面速度先增大后减小；当达西数小于0.1时，界面速度逐渐增大。研究成果可为部分堵塞排水孔泄流能力计算提供理论依据，对于完善和发展排水孔自由流–渗流耦合理论具有重要意义，可为后续排水孔加压清淤提供参考。关键词：轴对称填充排水孔;自由流–渗流耦合模型;流场解析解;应力跳跃系数867|366|0更新时间：2024-01-10 - 摘要：寒区危岩体常因温度起伏而受到冻融循环作用，使其力学性能劣化；而危岩体失稳破坏的实质是主控结构面的起裂和扩展问题，建立考虑断裂韧度劣化的危岩体稳定性分析方法能为寒区危岩体工程的长期稳定性评价提供理论依据。首先，根据断裂力学及冰冻结分离压力理论，考虑冻融循环作用对岩石Ⅰ型断裂韧度的劣化和结构面冻胀力，构建冻融循环作用下危岩体稳定性评价模型；其次，基于圆孔扩张理论分析冰的冻胀力作用对岩石内部微孔洞的细观劣化机制，建立冻融循环作用下抗拉强度的细观劣化模型；再次，通过理论分析Ⅰ型断裂韧度与抗拉强度、断裂过程区扩展半径的关系，得到Ⅰ型断裂韧度在冻融循环作用下的演化方程；最后，通过危岩体工程算例，分析冻融循环作用下危岩体稳定性的劣化规律，同时利用算例讨论了敏感参数对危岩体稳定性系数和冻胀力的影响规律。结果表明：危岩体在冻融环境下的稳定性与岩石的抗拉强度、弹性模量、孔隙率、岩屑流失比等因素相关；在冻融循环作用下，半径较小的孔洞产生的冻胀力更大，对危岩体稳定的劣化作用更显著；岩石的弹性模量与冻胀力呈正相关关系，岩石抗拉强度越小更易发生冻胀破坏；当岩屑流失比大于0.8时，冻融循环作用对危岩体的长期劣化作用较强，控制冻胀破坏产生的岩屑流失对寒区危岩体长期稳定至关重要。关键词：危岩体;冻融循环;断裂韧度;冻胀力743|494|2更新时间：2024-01-10
- 摘要：为研究碳纤维增强树脂复合材料（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）约束钢管高强混凝土短柱在轴心受压作用下的极限承载力，对CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱破坏过程工作机制进行探讨，分析CFRP约束钢管高强混凝土与CFRP约束钢管混凝土构件的主要区别与联系，为CFRP约束钢管高强混凝土短柱承载力的极限分析奠定基础。基于极限平衡法，对高强混凝土、钢管和CFRP进行应力分析，推导得到CFRP约束钢管高强混凝土短柱的理论计算公式，将理论计算结果与试验实测值相比较，验证理论公式的正确性。最后将理论计算结果随CFRP层数和钢管壁厚的变化规律进行分析，研究表明：与CFRP约束钢管混凝土相比，CFRP约束钢管高强混凝土中CFRP约束效果较差，而对于CFRP约束钢管高强混凝土轴压短柱承载力的提高，厚壁钢管有较大优势。关键词：CFRP约束钢管高强混凝土;极限平衡法;极限承载力;侧压效应系数778|398|0更新时间：2024-01-10
- 摘要：实际地基处理中，电渗与堆载预压常常联合使用。为了解决目前综合考虑堆载和电渗作用的成层地基固结解答理论的不足，假定土体中的渗透流速可由水力坡降引起的渗透流速与电势差引起渗透流速的进行叠加，建立考虑堆载和电渗联合作用的双层地基1维固结方程；利用特征函数法获得瞬时堆载和线性堆载下双层地基1维电渗固结解析解；通过与现有解析解和电渗固结试验结果对比，验证了本文解答的可靠性。基于该解答，详细讨论了土层参数及荷载参数对双层地基固结特性的影响。结果表明：当下层土的渗透性高于上层土的渗透性时，由于电渗作用导致地基中间土层在固结初期流入的水量大于流出的水量，造成超静孔隙水压力在固结初期上升及有效应力在固结初期下降的现象；降低下层土的压缩性能够提高双层地基的沉降速率和超静孔隙水压力消散速率；与单纯电渗固结相比，电渗联合堆载作用不仅能提高地基沉降速率，还能提高固结后的地基强度，更有利于减小工后沉降和加快地基处理速率。关键词：双层地基;1维固结;电渗;堆载;解析解866|429|0更新时间：2024-01-10
水利与土木工程
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加性频域分解的生成对抗网络语音去混响 AI导读
摘要：混响语音信号包括由路径延迟效应引起的不同频率分量，这些频率分量在频域中进行相关调制。为了降低混响语音在频谱中的高相关性，提出了一种基于加性频域分解的改进生成对抗网络（generative adversarial network，GAN）算法。首先，对混响语音的短时幅度谱进行对数运算，将调制的混响语音幅度谱转换为线性幅度谱，从而对卷积的语音分量进行分解；然后，通过sigmoid非线性函数进行归一化以平衡数据分布，再将解调后的幅度谱应用于深度全卷积网络以训练GAN模型；最后，基于生成模型和判别模型的对抗性学习机制，可以有效学习混响语音和声源语音的分布多样性，指导生成模型更精确地重构增强语音。采用Aishell中文语音数据集进行算法性能验证，分别比较了GAN、FCN和DNN模型有（或无）加性频域分解的去混响性能，并通过语谱图的差异来证明所提方法的有效性。实验结果表明，在4种不同的混响时间参数下，采用加性频域分解的GAN、FCN和DNN模型的PESQ、STOI、LSD评价分数比没有加性频域分解的提高了10%左右。因此，加性频域分解在用于语音去混响时可以有效提高GAN的性能。同时，在非同源测试集下也具有较好的泛化能力。关键词：语音去混响;对数运算;加性频域分解;生成对抗网络1022|425|0更新时间：2024-01-10 - 摘要：针对商用中央处理单元（central processing unit，CPU）的专用许可证授权费用高和卷积神经网络性能待提升等问题，设计了一种基于多视图并行且具有可配置性的卷积神经网络加速器，同时结合第五代精简指令集（reduced instruction set computing, RISC−V）构建该加速器的片上系统。首先，扩展一组适用高速协加速器的控制访问接口和数据访问接口。其次，以多视图并行与结构复用的方式实现卷积神经网络各运算单元：视图并行的不同组合将影响卷积单元硬件电路结构，因此多视图并行可通过复用基本运算结构来完成；池化单元由行池化和列池化子单元构成，且共享行池化的运算结构；对于全连接单元，采用调整全连接运算参数的方法来适应卷积单元的硬件结构，从而完成模型间的复用。然后，针对不同运算单元的硬件结构设计不同寄存器组，并结合开源RISC−V处理器实现多种网络模型。最后，在不同平台分别部署卷积、池化和全连接模型，计算运算时间、吞吐量和速度等。实验结果表明，对于相同卷积结构，本文设计的加速器和CPU平台的速度比是189。在本文设计的加速器中部署视觉几何组（visual geometry group，VGG）的卷积运算，其吞吐量可达178.6 GOPS。综上所述，利用多视图并行能够达到加速效果，且以配置寄存器方式可实现不同网络模型。关键词：卷积神经网络;多视图并行;可配置;片上系统;复用;第五代精简指令集759|321|0更新时间：2024-01-10
信息工程
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焊接机器人焊缝跟踪方法及路径规划研究 AI导读
摘要：焊缝自主跟踪是机器人焊接智能化的关键，其精度是评价焊接质量的重要指标。焊接对象或条件的改变对精度的影响最为直接，尤其当焊件表面存在缺陷时会产生较大的跟踪误差。为此，开展焊接机器人焊缝跟踪方法及路径规划研究，提出焊缝跟踪的4步法：1）利用激光传感器扫描坡口，获取轮廓数据。2）接着通过组合滤波算法，运用限幅滤波和高斯滤波处理数据以平滑噪声。3）采用导数法初步定位特征点，通过寻找第1阶和第2导数极值点以定位第1类和第2类特征点；以初步定位获得的特征点为分界点，分段拟合坡口轮廓数据，计算各拟合线段的交点进而得到精确定位的特征点。4）通过传感器位姿标定，确定其相对末端坐标系的位置，借助转换矩阵将传感器检测到的焊缝特征点转化到基座标系下，得到机器人的空间定位点；运用3次样条插值法生成焊枪末端轨迹，并驱动机器人按照预定轨迹运行，进而实现焊缝的有效跟踪。通过实验验证直线与曲线焊缝的跟踪效果，结果表明：初步定位时，跟踪误差约为0.628 mm、0.736 mm，经精确定位后，误差降为0.387 mm、0.429 mm，提升幅度分别超过38.4%、41.7%；且焊枪的抖动现象得到减弱，达到自动焊接误差≤0.5 mm的精度要求，表明了文中所提出跟踪方法的有效性，可为焊缝的高精度跟踪和自动焊接研究提供有益参考。关键词：焊接机器人;激光测量;特征点提取;焊缝跟踪1175|917|3更新时间：2024-01-10 -
一种双稳态减速带振动俘能装置发电性能研究 AI导读
摘要：本文提出一种双稳态减速带振动能量俘能装置，将屈曲梁和单向离合器引入到减速带中，分析屈曲梁产生双稳态振动的条件；根据非线性恢复力与势能方程，推导出平衡点位置、势阱深度与屈曲梁参数的关系式。建立车辆−减速带振动能量俘能装置力学模型及动力学方程，将该减速带振动俘能装置与单稳态线性俘能装置、无单向离合器的单稳态俘能装置的发电电压进行对比。结果表明：引入双稳态屈曲梁的减速带俘能装置大幅度提高了减速带振动能量的俘能效率，提升了近42%发电量；单向离合器的引入不仅实现了减速带上下两个方向的振动能量俘获，而且保证了发电机轴的单向旋转，提升了近30%发电量。分别选取常见的4种车型和5种减速带类型进行对比，结果表明：车辆越重，减速带振幅与受压激励越大，更有利于减速带振动能量的收集；增大减速带高度有助于增大俘能装置输出的发电量，相反，增大减速带宽度使发电量减小。对比装有两种转动惯量飞轮的俘能装置发电性能发现，装有小转动惯量飞轮的俘能装置输出电压大于装有大转动惯量飞轮的俘能装置输出电压。此外，发电量随着负载阻值的增大呈现先增后减的趋势，1 Ω的负载电阻可使俘能装置产生最大的发电量。当增速比小于40时，系统输出功率随增速比的增加增长较快；当增速比位于40到50时，输出功率增长缓慢。关键词：减速带;双稳态;单向离合器;车辆;发电性能705|330|0更新时间：2024-01-10
机械工程
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