2020年, 第39卷, 第02期　
刊出日期：2020-04-15

  

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  西藏南部日喀则蛇绿岩中角闪岩的Sr-Nd同位素地球化学研究

  张艳成, 李旭平, 麻少婷, 杜龙, 王晓曼, 孔凡梅, 魏贵东, 张书凯, SCHERTL Hans-Peter

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 1-11. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.001

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  藏南雅江带中段蛇绿岩中产出的角闪岩是支撑蛇绿岩侵位的变质底板。追溯其源区特征有助于深刻解译雅江带蛇绿岩侵位过程。对雅江带中段日喀则白朗蛇绿岩中包裹的石榴石单斜辉石角闪岩与单斜辉石角闪岩地球化学特征进行了系统研究,并将其与邻区路曲和吉定基性岩进行对比,从而厘定白朗角闪岩的源区性质和形成过程。研究显示,两种角闪岩微量元素配分型式总体与N-MORB类似,但具有K、U、Pb正异常和Nb、Ta、Ti负异常等岛弧玄武岩特征,且其Sr同位素相对正常,N-MORB明显偏移向俯冲带岛弧相关环境。此外,白朗地区两种角闪岩与路曲和吉定基性岩的ε_Nd（t）=+7.95～+11.18,处于印度洋MORB范围内。综合以上地球化学特征认为,虽然两类角闪岩具有典型MORB型源区特征,但均遭受过俯冲带流体的改造。同时,日喀则蛇绿岩代表的特提斯地幔域与印度洋地幔域具有相似的地球化学特征,指示现今印度洋继承了特提斯地幔域特有的地球化学属性。该研究对进一步明确新特提斯洋俯冲特征提供了新的认识。
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  西藏雅鲁藏布江缝合带中段沉积混杂岩的变质特征及构造意义

  王晓曼, 李旭平, 孔凡梅, 张艳成, 孙光明, 王笑, 刘浩, WILLNER Arne

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 12-23. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.002

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  通过岩相学与矿物化学分析和视剖面图模拟计算对雅鲁藏布江缝合带中段地区沉积混杂岩带中多硅白云母石英片岩和黑硬绿泥石片岩的变质特征进行研究。多硅白云母石英片岩峰期矿物组合为多硅白云母+绿泥石+钠长石+石英+榍石,峰期条件为366℃/6.4 kbar;黑硬绿泥石片岩峰期矿物组合为阳起石+绿泥石+绿帘石+钠长石+石英+榍石+钛铁矿,峰期条件为363℃/6.1 kbar,黑硬绿泥石为峰后降温减压阶段的产物。雅鲁藏布江缝合带中段地区的沉积混杂岩变质温压条件达到了高压绿片岩相,指示俯冲深度21～23 km,地温梯度15～18℃/km,其变质特征与俯冲洋壳被上部地幔楔刮削进入增生楔系统经历变质作用形成的低级变质岩十分相似。结合前人年代学数据,研究认为雅鲁藏布江缝合带中段地区的沉积混杂岩在增生楔深部经历高压绿片岩相变质作用,形成于单一的特提斯洋洋壳向欧亚大陆南缘俯冲的构造体制之下印度-亚洲大陆初始碰撞时期。
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  华北中部造山带西望山超高温基性麻粒岩的变质演化

  魏贵东, 孔凡梅, 李旭平, JüRGEN Reinhardt, 刘晓寒, 张艳成, 王晓曼

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 24-35. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.003

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  华北中部造山带西望山地区基性麻粒岩的变质演化过程研究有助于揭示华北中部带前寒武纪变质基底的形成与演化历史。基于对宣化西望山地区基性麻粒岩的详细岩相学观察与矿物化学分析,识别出3期变质演化阶段:早期进变质阶段(M1)矿物组合为石榴石+单斜辉石+斜长石+金红石+石英;峰期变质阶段(M2)矿物组合为石榴石+单斜辉石+斜长石+角闪石+钛铁矿+熔体;晚期降压阶段(M3)矿物组合为石榴石+单斜辉石+角闪石+斜长石+钛铁矿+磁铁矿。对基性麻粒岩的相平衡模拟研究表明,峰期变质阶段(M2)的温压条件为940～1 000℃,12.4～14 kbar;峰期后降压阶段的温压条件为660～760℃,5～6.2 kbar;构成一条降压冷却的顺时针P-T轨迹。本次研究表明西望山基性麻粒岩经历了高压-超高温变质作用。
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  GNSS浮标导出多普勒速度测波应用研究

  刘会, 马鑫程, 辛明真, 张尧禹, 王晓明, 阳凡林

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 36-43. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.004

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  高精度的GNSS位置或速度是利用GNSS浮标研究海浪运动规律的关键。基于不同测速模型,GNSS浮标单站原始多普勒、单站导出多普勒速度和PPK载波位置差分速度精度展开对比分析;在此基础上对速度进行积分,提取波面位移,进行功率谱分析得到表面波浪的波高和周期。通过海上数据实测发现,单站导出多普勒相比于单站原始多普勒测速精度更高,以位置差分实测波面位移为参考,单站导出多普勒更能满足波浪观测的精度要求。该方法仅需一台GNSS接收机,不需要架设岸边基站,为GNSS浮标深远海观测应用提供一定的参考。
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  FRACOD模拟软件在岩石工程中的应用及案例分析

  沈宝堂, 张步初, 张士川, 陈兵

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 44-52. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.005

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  岩土工程领域中岩石作为力传播媒介在地下工程中起着至关重要的作用,掌握工程扰动过程中岩石裂纹扩展规律及破坏特征有助于揭示相关灾害发生机理,为防治灾难发生提供研究基础。为此,基于岩石断裂力学理论和位移不连续数值模拟理论,提出能够同时预测拉伸和剪切裂纹传播的F-准则,研发了能够模拟岩石混合裂纹扩展的FRACOD软件。首先从理论背景层面对FRACOD裂纹扩展模拟软件进行了详细的介绍,软件采用间接边界元-位移非连续法,并引入裂纹扩展F-准则及Mohr-Coulomb裂纹起裂准则用以模拟岩石混合裂纹扩展规律及应力场、位移场等物理场的分布规律。为验证该软件在众多工程领域的适用性,进行了地热开发钻孔破裂、岩石力学双轴压缩试验、水压致裂等三个模拟案例的对比分析。通过对模拟试验结果与室内试验或现场观测结果的对比发现,FRACOD不仅可以准确模拟岩石的裂纹扩展规律及岩体破坏特征,同时适用于涉及岩体断裂损伤的多个工程领域。因此,FRACOD研发与应用为岩石工程设计和研究提供了重要的研究工具,对岩体断裂损伤学科的发展具有重要的指导意义和参考价值。
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  天然气水合物分解-两相渗流数值模拟研究

  梁伟, 赵同彬, 陈中伟, 栾恒杰, 程先振, 张继成

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 53-60+68. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.006

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  为揭示天然气水合物试采工程中储层物理参数演化规律,建立了耦合化学分解和气、水两相渗流物理场的数学模型,并采用有限单元法进行求解,对不同降压幅度、初始绝对渗透率和含水饱和度等影响下的储层物理参数的时空演化规律进行研究。结果表明:井筒开始降压后,井周迅速形成压降漏斗,压降辐射范围随时间逐渐增大,且水合物分解范围和压降范围呈现明显的一致性;井筒降压后短时间内产气速率达到峰值,该峰值随降压幅度和初始绝对渗透率的增大而增大,随初始含水饱和度的增大而减小;水合物分解速率和渗透率增大速率与降压幅度和初始绝对渗透率成正相关,与初始含水饱和度成负相关。
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  断层活化过程及煤柱失稳机理的数值模拟研究

  曹明辉, 刘钒, 王同旭

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 61-68. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.007

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  为研究工作面沿断层走向推进时,断层煤柱宽度的大小对断层活化失稳与断层煤柱内部能量变化的影响,采用UDEC数值模拟软件建立平面应变模型。模拟研究了当逆断层下盘工作面的断层煤柱宽度减小时,断层煤柱内储存的能量与储能极限值的变化特征、断层活化过程与破坏趋势。研究结果表明:断层煤柱宽度减小时,煤柱支承压力峰值增大,弹性应变能增加,断层出现活化现象,并释放能量至煤柱,与弹性应变能叠加,同时断层煤柱的储能极限降低;当煤柱宽度为30 m时,煤柱中的弹性应变能首次超过储能极限值,当煤柱宽度为20 m时,煤柱中的弹性应变能量峰值为储能极限值的1.84倍。当断层煤柱宽度小于30 m时,煤柱易发生整体失稳和冲击危险,需要采取必要的灾害防治措施。
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  南海钙质砂的液化特性动三轴试验研究

  高运昌, 彭晓东, 高盟, 陈青生

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 69-76. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.008

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  随着南海岛礁建设的快速发展,确定钙质砂工程场地的液化特性是预防和减轻地基液化灾害的重要课题。为研究钙质砂在动力荷载作用下的液化特性,开展了钙质砂室内动三轴试验,考虑有效围压和动应力比两方面因素,对钙质砂动孔压的发展过程、动应变的累积特征以及滞回曲线的演变规律进行了分析。试验表明,随着围压的增大,钙质砂的抗液化能力增强,试样出现失稳时的累积塑性应变也随之增加;有效围压越大,钙质砂的孔压曲线波动幅度越大,循环活动强度增强。钙质砂累积塑性应变的变化趋势相似,开始稳定发展,累积到试样失稳位置后应变急剧增加,使试样变形破坏。钙质砂在液化破坏后,颗粒骨架结构仍然存在一定的残余强度。滞回曲线的面积呈现先增大后缩小的演变规律;滞回圈的形状在液化过程前期基本不变,中期会发生剧烈变化,后期又逐渐趋于稳定。
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  耦合发生概率不确定的复杂网络传感器故障估计

  董墕华, 刘洋, 钟麦英

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 77-85. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.009

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  通过引入一组满足伯努利分布的随机变量来描述节点之间是否发生耦合关系,研究一类节点之间耦合发生概率不确定的非线性复杂网络系统的传感器故障估计问题。将未知常值故障和缓变漂移型故障近似表征为一次函数的形式,为了估计传感器故障,将系统状态和故障进行增广,对增广系统构造基于观测器的估计器。通过数学归纳法得到估计误差协方差矩阵的一个上界,并设计合适的估计器增益矩阵使该上界取最小值。最后,通过仿真算例验证所设计估计方法的有效性。
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  基于多特征图像集成的高光谱图像分类方法

  崔宾阁, 钟利伟, 路燕

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 86-94. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.010

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  对于多波段、高维度的高光谱图像,不同的地物有着不同的特征表示,单独的一种特征可能无法全面覆盖所有的地物信息。因此,希望获得多特征以尽可能的覆盖所有地物信息,以期有效地选择和利用多种类型的特征。本研究提出了一种基于多特征图像的集成学习方法(MFI-EL)用于高光谱图像分类。首先,不同的特征提取方法获得反映不同地物信息的特征图像。其次,每一种特征图像采用支持向量机分类,选择其中最优的作为基本核之一。最后,利用自适应增强方式不断进行学习,获得多个最优的基本核,根据每个核的重要性将其集成为最终的分类结果。采用三幅真实的高光谱图像进行实验,实验结果表明,提出的方法优于其他的集成方法。
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  结合变异机制和量子PSO的关联规则挖掘算法

  吴嵘, 张姣玲, 刘小兰

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 95-104. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.011

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  针对数据集中的关联规则挖掘问题,提出一种基于改进量子粒子群优化(improved quantum particle swarm optimization,IQPSO)算法的关联规则挖掘方法。首先,将数据实例以量子比特形式表示,构建一个基于量子进化算法(quantum evolutionary algorithm,QEA)的关联规则挖掘基础框架。然后,在该基础框架上,采用新的量子角度更新公式,即使用QPSO代替QEA实现关联规则挖掘。最后,为了进一步提高QPSO算法的收敛性能,融入变异机制和动态惯性权重对其进行改进,加快其收敛速度和跳出局部最优的能力。在UCI和课程成绩数据集上的实验结果表明,提出的算法能够快速且有效地挖掘出关联规则,相比其他几种算法,挖掘到的关联规则价值更高。
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  基于最大最小爬山算法的肺癌预后模型

  王月, 赵茂先

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 105-110. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.012

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  利用最大最小爬山算法构建肺癌患者的预后模型,指导肺癌预后评价。以SEER(surveillance, epidemiology, and end results)数据库中2008年至2014年期间被确诊为肺癌的患者组成数据集,首先利用卡方检验、Logistic回归分析方法对数据集中的变量进行特征选择;然后,在训练集上利用最大最小爬山算法建立肺癌患者的预后模型,并在测试集上对患者进行5年后生存情况预测;最后,选择Logistic回归、人工神经网络、决策树、支持向量机方法和本研究模型在测试集上进行分类实验对比。最终结果显示本研究模型对肺癌患者5年后生存情况的预测准确率高于其他方法。
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  一种基于端对端深度卷积神经网络的验证码识别方法

  崔新, 白培瑞, 张策, 刘庆一, 傅颖霞, 刘嘉程, 祝璐璐

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 111-117. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.013

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  传统验证码识别方法对不同类型的验证码泛化能力和鲁棒性较差。为此,提出一种基于深度卷积神经网络的端对端验证码识别方法。首先,通过并行级联的卷积层构建简易Inception模块,替代Google-net的卷积层,在降低调整参数数量的同时,提高网络对于不同感受野尺度的适应性。同时,采用全局平均池化层替换原全连接层以防止过拟合,提高网络学习效率。其次,在训练过程中,直接利用深度网络的学习能力自动提取和识别验证码图像的字符特征信息,无须对验证码图像进行预分割,可以有效避免因字符分割引起的误差累积问题。通过对谷歌验证码、正方教务系统验证码和京东验证码的测试,结果表明本方法具有更好的泛化能力和鲁棒性,对三类验证码的识别率分别达到96.3%、98.9%和99%,比经典卷积神经网络分别提高3.14%、2.75%和1.14%。
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  非均匀光照条件下的水下图像增强算法

  邹立, 卢俊彦, 胡易, 赵猛, 高正中, 程学珍

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 118-125. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.014

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  自然水域非均匀光照环境中,针对图像存在模糊、对比度低、颜色失真等退化现象,提出一种视觉显著性分割和Retinex算法相结合的水下图像增强方法。首先,依据图像的亮度、色度和方向特征得到图像显著图,进而分割出前景区域和背景区域;然后,基于Retinex算法分别对两区域增强处理,并对背景区域进行二次增强;最后,采用泊松融合算法得到两区域增强后的合成图像。实验结果表明,提出的算法提高了水下非均匀光照条件下的图像清晰度,与其他算法相比,具有更好的性能。
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  一种优化的SLAM变电站复杂环境地图构建

  尹政, 吕英俊, 吕嘉男

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2020, 39(02): 126-132. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.015

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  针对变电站等复杂环境地图构建问题,分析对比了目前几种主流激光SLAM算法,以Cartographer SLAM作为研究基础,在此基础上提出了一种优化后的SLAM建图方案,该方法基于双2D激光雷达互相垂直的方法实现三维建图的新系统,具体实现是通过高精度校准方法标定两台2D激光仪的位姿关系,并对两组数据进行优化融合以获得高精度的三维数据,进而保证最终定位和建图的精度。用Ubuntu 16.04环境下进行了仿真和实验,实验结果表明上述方案具很好的有效性和可实施性。