2022年, 第41卷, 第04期　
刊出日期：2022-08-15

  

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  山东省汶上县石头墩金矿黄铁矿微区元素组成及对矿床成因的指示

  江书龙, 张侠, 李敬波, 牛晓, 孙建文, 姜炳田, 姜文鹏

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 1-9. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.001

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  为揭示汶上县石头墩金矿成矿作用条件，明确矿床成因及成矿流体性质，利用电子探针及LA-ICP-MS对石头墩金矿中黄铁矿的主、微量元素组成进行系统分析测试。结果表明，石头墩金矿的成矿作用经历了多期次的热液叠加成矿过程，具体包括三个阶段：低温黄铁矿(PyI)化阶段(I)、高温黄铁矿(PyII)化阶段(II)和硅化阶段(III),相对于第一世代黄铁矿，第二世代黄铁矿具有更高的Co含量及S/Fe原子数比值，表明其形成于更高的流体温度条件下。综合多种元素判别图可知，该区矿床类型为浅成低温热液型金矿，成矿流体主要为燕山后期岩浆活动形成的浅成低温热液流体。石头墩段复杂的地质构造背景及成矿作用过程为金的活化及迁移提供了理想条件，是该区矿床中金富集的重要原因。研究结果为明确该区金矿床成因机制提供了重要的矿物学支撑。
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  晚中生代滦平盆地古气候环境演化——基于化学风化强度重建

  殷艺天, 张来明, 顾雪, 余晨旻, 吴培衍

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 10-18+29. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.002

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  气候变化是影响生物群演化的关键驱动因素，因此研究陆地生态系统所处的古气候环境背景具有十分重要的意义。滦平盆地作为典型的晚中生代陆相沉积盆地，出露燕辽生物群和热河生物群的代表性化石，是开展古气候演化与生物群更替关系研究的理想场所。然而，前人研究主要聚焦于热河生物群演化中晚期阶段，这限制了对热河生物群早期演化的理解。本研究对滦平盆地晚中生代地层开展沉积学和元素地球化学研究，重建化学风化强度、古温度和古降水等多个古气候环境记录。研究结果表明，滦平盆地在侏罗纪和白垩纪之交为相对干旱的气候，可能驱动了该地区燕辽生物群与热河生物群的交替。基于火山灰层位与热河生物群生物多样性联系，研究发现白垩纪火山活动的增强与古气候逐渐转向暖湿导致湖泊古生产力显著提高，推测热河生物群的早期演化可能受到火山活动与气候演化的双重驱动。
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  基于全球大气模型的日本关东平原InSAR对流层延迟改正研究

  焦广棋, 孙玉, 杨琰

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 19-29. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.003

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  对流层延迟影响了InSAR技术监测地壳形变的精度。近年来，全球大气模型(GAM)以及通用大气改正在线服务(GACOS)成为有效改正对流层延迟的重要数据集。本研究以日本关东平原为例，采用MERRA2和ERA5这2种GAM以及GACOS改正时序InSAR干涉图的对流层延迟，通过考虑距离变化的相位标准差和半变异函数2种度量方法评估其改正效果。研究结果表明，2种方法评估结果一致，3种数据集所计算的对流层延迟差异较大且对于不同干涉图改正效果不同。对于整体时序InSAR干涉图来说，在0～30 km的空间尺度上，3种数据集在研究区域内改正效果均不明显，而在30～100 km的空间尺度上，ERA5和GACOS具有较好的改正效果，但MERRA2表现较差。经ERA5改正后时序InSAR干涉图相位标准差的均值削减量可达17.5%,略高于GACOS的13.3%,可为国内外沿海平原地区开展InSAR技术监测地壳形变提供支持。
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  坚硬顶板断裂释放能量及其对煤层扰动影响研究

  王同旭, 周永晖, 江东海

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 30-38. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.004

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  估算和评价坚硬顶板断裂对采煤工作面煤壁稳定性的影响，是煤矿开采中亟需研究解决的课题。引用坚硬顶板断裂震源函数，获得坚硬顶板断裂应力波速度时程曲线，估算顶板断裂震源能量，分析顶板厚度及顶板强度的影响特征；在FLAC^3D数值模型中设置结构面，模拟基本顶破断及下方直接顶受迫断裂，在此基础上引入顶板断裂应力波速度时程曲线，从扰动能量角度对采煤工作面煤壁稳定性进行动力学模拟分析。研究结果表明：顶板断裂震源应力波主要受断裂顶板厚度和顶板强度的影响，且随着断裂顶板厚度和强度的增大，应力波最大振幅增大、震源释放能量增加；坚硬顶板断裂对下方采煤工作面的影响主要集中在煤壁前方0～6 m,特别是0～2 m范围内。回归出了断裂震源能量对煤壁前方0～2 m范围扰动能量传递率表达式。分析表明，断裂扰动后煤壁前方发生岩爆的剧烈程度等级增加，且扰动后煤壁前方极限平衡区能量增幅达26%～32%,易发生煤壁失稳甚至冲击性破坏。
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  充填料浆对变径管的冲蚀磨损分析

  王忠昶, 陈阳, 孙剑, 夏洪春

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 39-46. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.005

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  为研究充填料浆对变径管道的冲蚀磨损规律，以不同结构的变径弯管为研究对象，采用Fluent软件建立料浆在变径弯管中的流动模型，分析出入口管径比、变径段长度、弯管弯曲角度3个参数对管道磨损的影响规律。研究结果表明：出入口管径比对管道的冲蚀影响最严重，冲蚀面积与磨损率随着管径比增大改变明显；变径管长度在80 mm以下时磨损状况随管道因素变化波动幅度大；弯曲角度对管道的磨损影响仅体现在入口段与弯管段，其他区域磨损状况基本类似。
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  巷道围岩锚固结构面剪切特性与破坏特征研究

  李国锋, 王九红, 刘建荣, 陈建刚, 赵慧, 栾恒杰, 董庆宝, 张孙豪

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 47-55. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.006

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  为研究锚固巷道围岩结构面的剪切特性与破坏特征，采用FLAC^3D软件建立粗糙锚固结构面数值模型开展剪切试验，对锚固系统的剪切特性以及受力变形和破坏特征进行了系统研究。结果表明：锚杆能够有效提高结构面的抗剪能力，锚固系统的剪切应力在峰值位移处提升了0.33 MPa,在剪切结束时提升了0.93 MPa。锚杆所受剪切应力集中在结构面附近，锚杆所受的轴力在结构面两侧呈两组对称分布的压应力区和拉应力区。锚杆在结构面处的剪切应变较大，拉应变次之。锚固剂-围岩界面和锚杆-锚固剂界面的剪切应力在结构面处最大，锚杆-锚固剂界面所受剪切应力和受力范围更大。塑性破坏主要产生在锚杆与结构面相交处和结构面凸起处，锚固剂多是发生拉伸破坏，围岩则多是发生剪切破坏。锚杆-锚固剂界面更容易发生脱离，导致锚固系统失效。
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  高应力巷帮阶梯型卸压孔合理参数研究

  宋代福, 马志涛, 崔永强, 卢可玉

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 56-64. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.007

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  为减少常规大直径卸压孔对巷帮稳定性扰动，针对阶梯型钻孔卸压方法，利用ABAQUS建立数值模型，综合考虑巷道围岩变形、垂直应力降低和应力峰值转移等因素，对比分析相同条件下常规大直径钻孔卸压和阶梯型钻孔卸压效果，讨论了阶梯型卸压孔不同组合长度、直径和钻孔间距等合理钻孔布置参数。结果表明：阶梯型钻孔卸压能很好降低巷帮附近围岩垂直应力，将应力峰值向深部转移，还能有效降低钻孔对围岩变形的影响，提高巷道结构稳定性。采用阶梯型钻孔卸压时，靠近巷帮小直径段的孔径不宜大于0.10 m,钻孔长度应小于应力降低区宽度；而深部大直径段的孔径宜大于0.30 m,且钻孔长度不小于围岩应力集中区宽度。卸压孔单排布置时，孔间距小于1.00 m时卸压效果明显。
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  利用碱渣和金尾矿协同制备多孔陶瓷中孔结构和晶相的影响因素研究

  王志明, 渠美云, 姚耿, 王强, 赵伟, 夏传波, 刘庆, 孙绍康, 贾珍, 吕宪俊

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 65-74. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.008

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  以双固废（金尾矿和碱渣）制备的保温型泡沫陶瓷为基础，考察了温度、发泡剂、助熔剂、稳泡剂的含量对Ca-Mg-Al-Si体系多孔陶瓷孔结构和晶相的影响，采用Image-Pro Plus 6.0软件对多孔产品的孔径分布进行了统计学分析，讨论了烧结过程中原料基本组成对微观结构的影响。研究发现：升高温度，会破坏硅酸盐聚合度，改变非晶态物质含量，通过影响熔体黏度改变孔结构；发泡剂SiC对孔结构的调节主要通过改变添加量来控制孔内气体压力P_g,从而调节孔结构；Al对孔结构的影响存在两面性，当Al含量低时(n_Al2O3/n_MO<1,M=Ca, Mg, K,Na),Al—O配位体为四面体，当Al含量高(n_Al2O3/n_MO>1)时，Al—O配位体为八面体，配位变化会引起黏度的复杂变化；Ca对孔结构的影响分两个阶段，Ca含量低时，主要参与打破硅酸盐网络结构，Ca含量高时，其参与生成少量辉石晶体；Mg通过生成辉石晶体，对孔结构进行调控，但Mg含量过高时，生成的大量针状晶体会对气孔产生过度抑制，导致气孔不能正常发育。
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  随机时滞马尔可夫跳跃系统的有限时间H_∞控制

  刘西奎, 刘文成, 李艳, 庄继晶

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 75-84. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.009

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  研究了一类具有时滞和外部扰动的线性随机马尔可夫跳跃系统的有限时间H_∞控制问题，由通用控制器实现系统有限时间H_∞有界。首先，构造Lyapunov函数并结合线性矩阵不等式理论，给出随机系统有限时间H_∞有界的充分条件；然后，设计一种部分依赖时滞的通用控制器，使得闭环系统有限时间H_∞有界；最后，通过一个数值算例验证所提方法的有效性。
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  基于线性谱聚类超像素分割和联合稀疏表示的高光谱图像分类算法

  魏宏超, 王永丽, 丁晓云, 陶菊亮

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 85-97. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.010

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  为了克服高光谱图像中存在的同类异谱和异类同谱现象对分类精度的影响，减少类间干扰，本研究提出基于线性谱聚类超像素分割和谱聚类的联合稀疏表示分类算法。首先，通过主成分分析对高光谱图像进行降维，利用线性谱聚类超像素分割算法对降维后的图像进行超像素分割，并将分割后的超像素块分成标签样本与训练样本。然后，利用谱聚类算法将训练样本分为两类，按规则选取其中一类作为测试样本，利用联合稀疏表示算法获取其表示残差，并将其作为所有训练样本的表示残差，同时计算测试样本与标签样本之间的相关系数。最后，用基于表示残差和相关系数的决策函数对像素进行分类。数值实验结果表明，新算法具有较高的分类精度和鲁棒性。
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  基于熵理论的电网安全局面评估函数的构建及应用

  于群, 王文山, 杨学涛

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 98-107. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.011

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  随着我国电力事业的快速发展，电力系统的规模不断扩大，针对电网安全运行的研究变得尤为重要。本研究基于熵理论，利用网络结构熵、有功裕度熵和电压裕度熵构建了一种评估电网安全性的局面评估函数模型，从结构特性和实际运行特征评估系统的运行状态。其次，对IEEE39节点系统进行算例仿真，得到电网的局面评估函数值及其相应变化曲线，并由此确定电网运行的风险等级。同时，利用线路负载率验证局面评估函数的有效性。最后，对HN电网进行局面评估，所得结果符合局面评估函数值曲线变化规律，满足电网运行的风险等级。利用此方法，电网的运行调度人员可以及时对电网的运行状态进行评估，并采取相应的措施提高系统的安全性，从而有效预防电网的大面积停电事故。
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  眨眼反射习惯化的忆阻桥突触实现与特性分析

  王晨, 杜天一, 常辉, 李玉霞

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 108-120. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.012

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  基于个人集成电路专用模拟程序(PSPICE),设计了六忆阻桥突触电路。通过三角脉冲电压刺激信号，对忆阻桥突触的眨眼反射特性进行了仿真与分析，实现了眨眼反射的短暂习惯化、长期习惯化、恢复习惯化等特性。仿真结果表明，六忆阻桥突触电路能够模拟实现眨眼反射的习惯化，具有快速学习、记忆和抗遗忘等特点，可以模拟生物学习、记忆和对环境的适应性。基于人工突触电路的眨眼反射习惯化的探索对于将生物学习引入神经态系统具有一定的现实意义。
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  基于互信息与核熵成分分析的故障检测算法

  郭金玉, 王哲, 李元

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2022, 41(04): 121-128. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.013

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  现有故障诊断方法对样本数据分布要求过于苛刻且难以提取高阶的统计信息，故本研究提出一种基于互信息与核熵成分分析的故障检测算法(MIKECA)。首先根据训练样本建立核熵成分分析(KECA)模型，然后通过其残差矩阵与互信息求得一种新型统计量—基于互信息的平方预测误差(MISPE),利用核密度估计计算统计量的控制限；最后把测试样本投影在KECA模型上，计算测试样本的统计量并与控制限对比，统计量超出控制限的样本即被识别为故障样本。将这种方法用于TE(Tennessee Eastman)过程的故障检测，对比传统核主成分分析、传统核熵成分分析算法，具有比较明显的优势。