2024年, 第43卷, 第02期　
刊出日期：2024-04-15

  

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  锚杆岩体界面载荷传递规律及锚固长度设计

  赵同彬, 李龙飞, 邢明录, 张玉宝, 王学斌

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 1-12. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.001

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  为揭示巷道围岩锚固界面脱粘失效机理，量化锚杆支护设计参数，采用三线性粘结滑移模型进行理论分析，对轴向载荷作用下锚固脱粘失效全过程中，锚固段界面剪应力、锚杆轴力分布演化规律以及界面极限锚固力进行研究，根据锚固段长度不同，得到两种界面剪应力分布演化类型。研究结果表明：当锚固长度较短时，界面剪应力存在全长软化阶段；当锚固长度较长时，界面剪应力存在弹性-软化-滑移三段共存阶段。锚固粘结界面弹性段、软化段、摩擦段内的剪应力分别呈现双曲余弦函数衰减分布、余弦函数上升分布、均匀分布规律，锚杆轴力随界面剪应力分布演化呈现多种形态的衰减分布规律。根据锚固界面模型解析计算获得极限锚固力，当不考虑脱粘摩擦力时，极限锚固力随锚固长度的增加趋近于某一固定值；当考虑脱粘摩擦力时，增加锚固长度能够持续提高锚固界面安全系数。研究成果可为锚固机制分析、锚杆支护参数设计提供理论参考。
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  不同角度充填节理花岗岩剪切裂纹扩展规律及断裂机制研究

  韩学贤, 张士川, 沈宝堂, 柴顺杰, 张有成, 张伟强

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 13-21. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.002

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  增强型地热系统储层中岩体节理通常含有充填物，充填节理的剪切力学行为直接影响储层渗透性及连通性。基于不同角度充填节理花岗岩直剪试验，研究了充填节理花岗岩剪切破坏的力学特性、损伤变量演化及裂纹扩展规律。结果表明：充填物及节理角度影响花岗岩抗剪强度，表现为充填物改变裂纹扩展介质，节理角度影响花岗岩剪切时节理面的受力状态；充填节理花岗岩损伤破坏过程分为裂纹闭合、裂纹萌生发育、裂纹扩展破坏3个阶段，损伤变量随着损伤过程进行呈不断增大趋势；节理花岗岩剪切裂纹扩展方向可分为水平方向及平行节理方向，0°与90°节理试件剪切裂纹沿水平方向扩展直至贯通试件，30°、45°与60°节理试件剪切裂纹扩展方向与自身节理角度一致。
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  层间非均质含天然气水合物沉积物力学性质数值模拟研究

  叶瑞杰, 蒋宇静, 张瑞琪, 公彬, 张博文

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 22-29. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.003

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  为探究含天然气水合物夹层的砂岩储层的力学性质及剪切破坏机理，采用离散元法制备含天然气水合物夹层的砂岩储层试样，进行了一系列双轴剪切试验。研究结果表明：当天然气水合物夹层的饱和度低于15%,且夹层厚度小于1/5时，砂岩储层整体强度降低；当水合物夹层的饱和度超过35%,含水合物夹层厚度超过1/2时，水合物夹层才能增强整个试样的强度。含水合物夹层的失效形式与上覆层和下伏层的失效形式不同，含水合物夹层的破坏主要归因于水合物颗粒与周围颗粒的胶结作用的破坏。
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  循环荷载下深海能源含气土动力特性试验研究

  王滢, 李朋飞, 孔祥霄

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 30-39. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.004

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  以往对深海能源含气土的研究多以静荷载作用为主，且含气土的气泡尺寸多为不可控的离散小气泡。本研究提出一种能够控制含气量及气泡大小的制样方法，并对含有离散大气泡的深海能源含气土开展固结不排水循环加载动三轴试验，分析深海能源含气土在不同循环应力比(cyclic stress ratio, CSR)、有效围压、饱和度和黏土含量条件下的累积塑性应变、滞回曲线、动孔压和动强度发展规律。结果表明：累积塑性应变分为“稳定增长型”和“失稳破坏型”两类，累积塑性应变增长速率随着CSR增大、饱和度下降、围压增大和黏土含量增加而加快。含气土的滞回圈随振次增加、饱和度下降、围压增大及黏土含量增加，呈现出回弹模量降低、阻尼比增大的现象。含气土动孔压发展模式分为“缓慢增长型”和“孔压骤增型”,孔压增长速率随饱和度下降、CSR增大及黏土含量增加而加快，且在循环荷载作用下，动孔压均未达到有效应力水平，即在轴向应变达到5%前，试样未现液化破坏现象。动强度随饱和度降低而下降，且下降幅度随饱和度的降低，呈现出增大的趋势。
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  基于迁移学习的GOCI超分辨率重建与海洋漂浮藻类探测

  朱红春, 朱国灿, 李金宇, 张怡宁, 芦智伟, 杨延瑞, 刘海英

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 40-48. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.005

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  遥感技术是进行海洋漂浮藻类目标识别与变化监测的重要手段。GOCI遥感卫星影像具有高时间分辨率、低空间分辨率的特点，其低空间分辨率影响了海洋漂浮藻类遥感探测的效果。本研究通过对具有较高空间分辨率的Sentinel-2遥感卫星影像结构特征的迁移学习，应用ESRGAN超分辨率重建技术，将GOCI影像的空间分辨率提升至125 m;在此基础上，构建了基于超分辨率重建GOCI遥感影像的U-Net深度学习语义分割网络，实现了海洋漂浮藻类的较高精度探测。实验结果表明：超分辨率重建的GOCI影像显著提升了影像的空间细节清晰度，基于此实现的海洋漂浮藻类探测结果取得了较高的精度，其中面积相对误差下降了51.87%,F₁值提高了2.41%。本研究是应用GOCI遥感影像进行海洋漂浮藻类高精度探测的一次成功实践，为实现海洋目标的动态精细化监测提供有益的参考。
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  基于特征点位置约束的三维激光移动测量位姿改正方法

  王鑫林, 辛明真, 于孝林, 孔锁财, 任国贞, 宿殿鹏, 阳凡林

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 49-57. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.006

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  准确的导航定位信息是激光移动测量系统获取高精度点云的基础，但导航定位系统在短时段失效情况下会导致观测点位置信息不准确，从而无法获得准确的点云数据。为此，提出一种基于特征点位置约束的激光移动测量位姿改正方法，利用导航定位系统失效时段前后测量得到的少量特征点位置信息，构建基于不同时刻特征点配准的位姿改正模型，将导航定位系统失效时刻的观测点位置和姿态作为待估参数进行最小二乘解算，实现位姿参数恢复和点云重构。结果表明，采用基于特征点位置约束的位姿改正方法，导航定位系统短时段失效情况下的点云坐标中误差从米级改正到了分米级，对于提升组合导航系统稳定性和点云移动测量精度有重要的参考价值。
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  基于相位恢复的SBAS-InSAR技术与光学影像结合的攀枝花地区滑坡早期识别

  仲鹏宇, 张王菲, 戴可人, 郭世鹏, 许政勇

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 58-67. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.007

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  为克服传统SBAS-InSAR技术存在的相干性高估以及高相干点密度、质量低的问题，将相位恢复引入SBAS-InSAR中，采用改进的高相干点选取方法提高形变速率反演精度；同时利用GF-1号高分辨率光学影像辅助InSAR形变监测结果，以提高研究区滑坡体早期识别准确性及全面性。研究发现，经过相位恢复后，选取的高相干点密度及质量明显提高；共识别出隐患点28处，其中11处与已知隐患点完全匹配，新识别出17个滑坡隐患点，在随机选取的隐患点现场调查验证时均存在地表裂缝等滑坡隐患特征。因此，将相位恢复的思想引入SBAS-InSAR中，可以有效提高高相干点选取的密度和质量，使得相干性得到有效校正，从而提高形变监测的精度；此外，光学影像辅助获取形变信息，是对InSAR滑坡隐患点识别结果精度及可解释性的有效补充。
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  基于反射率法正演模拟的含气储层反射系数频变规律研究

  蒯正杨, 梁锴, 张世鑫, 韩文明, 曹丹平

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 68-78. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.008

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  振幅随偏移距/入射角的变化(AVO/AVA)技术已在油气勘探中广泛应用，其随频率的变化特征对岩性研究、储层预测和油气检测具有重要的指示作用。频变特征不仅与含气储层自身吸收衰减产生的速度频散有关，还与地震波在储层顶底之间发生的多次反射有关。本研究基于反射率法建立层状介质的频变反射系数递推公式，利用Chapman模型引入频散速度，提出一种充分考虑含气储层本身吸收衰减与层状结构的AVO精细模拟方法。并在此基础上深入分析了含气储层的厚度、含气饱和度、孔隙度及渗透率与频变反射系数之间的关系，为采用频变规律开展含气储层识别提供了依据。
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  基于异质信息对齐和重排序的跨模态行人重识别方法

  赵铁柱, 梁校伦, 杨秋鸿, 张国斌, 龚莨皓

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 79-89. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.009

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  可见光图像和红外图像成像原理不同，面向可见光和红外光的跨模态行人重识别面临较大的跨模态差异，行人异质信息对齐和挖掘异常困难。为此，提出基于异质信息对齐和重排序的跨模态行人重识别方法。在异质信息对齐方面，提出一种新的异质局部信息对齐算法，通过求取行人异质局部信息距离矩阵的最短路径，实现同一行人异质局部信息的动态匹配，解决行人异质信息对齐问题；在重排序方面，提出拓展k近邻重排序算法，通过动态地拓展查询图像k近邻异质信息，实现同一行人异质信息的融合，解决行人异质信息挖掘困难问题。实验结果表明，在SYSU数据集全场景查询模式上，所提方法与AGW模型结合k近邻重排序算法相比，在评价指标mAP和Rank-1上分别提升了10.12%和8.6%。
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  基于一类新型激活函数的递归神经网络的多稳定性分析

  闫维昕, 刘洋, 王震

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 90-101. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.0010

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  本研究基于一类新型连续锯齿型激活函数研究了递归神经网络（Hopfield神经网络）的多稳定性。首先，通过区间剖分法、Brouwer不动点定理证明了基于该激活函数的n维神经网络模型至少具有7~n个平衡点，并运用对角占优矩阵理论、局部稳定性判定定理等方法证明了其中4~n个平衡点是局部指数稳定的，剩余的平衡点是不稳定的。其次，通过增加锯齿型激活函数的峰值点将激活函数推广到更一般的情况，得到了n维神经网络在含有k个峰值点的连续锯齿型激活函数中至少具有（2k+1）~n个平衡点，其中（k+1）~n个平衡点为局部稳定的。本研究设计的激活函数相较于现有的一些激活函数会产生更多的稳定平衡点，并且在增加峰值点的过程中不会增加神经网络的计算复杂度。最后，通过两个具体的数值算例验证了本研究结果的有效性。
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  基于级联宽度学习与麻雀算法的非侵入式负荷分解方法

  白星振, 康家豪, 尚继伟, 郝春蕾, 王雪梅

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 102-111. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.0011

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  深度学习被广泛应用于非侵入式负荷分解中，其分解精度高但存在网络结构复杂、训练过程极度耗时等问题，并且对计算资源有一定要求，难以与嵌入式设备集成使用。对此，面向低频数据，提出一种基于级联宽度学习与麻雀算法的非侵入式负荷分解方法。首先，改进宽度学习特征节点的连接方式，构建各目标设备的级联宽度学习负荷分解网络。然后，通过麻雀搜索算法确定各目标设备分解网络的最优特征节点和增强节点数，实现负荷的高效分解。最后，基于实际数据集UK-DALE进行了仿真实验，通过与常用的非侵入式负荷分解方法进行比较，验证了所提方法的优越性。
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  基于固定时间一致性算法的孤岛微电网事件触发二次频率控制

  于永进, 吴健鹏, 孙国强, 樊英杰

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 112-120. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.0012

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  微电网传统一致性算法抗扰能力差、调节时间无法得到保证，控制器周期采样造成大量数据冗余，因此提出一种基于固定时间一致性算法的事件触发机制，实现了输出频率的恢复和有功功率按比例分配。所提出的控制策略提高了系统的收敛速度，实现了固定时间内系统稳定，减小了对系统初始状态的依赖。同时，引入事件触发机制，通过减少采样信息的传输节约了通信资源。利用Lyapunov理论证明了所提控制策略的稳定性。Matlab/Simulink仿真结果验证了本研究所提控制策略的有效性。
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  带辅助轮摆臂的履带式机器人越障能力分析

  安治国, 周志鸿

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(02): 121-132. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.02.0013

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  履带式移动机器人因具有良好的环境适应性被广泛应用于军事和安全领域。为了改善现有摆臂履带式机器人结构复杂、重量和体积较大等不足，进一步提高其越障能力，提出一种带辅助轮摆臂的履带式移动机器人，设计该机器人的几何模型，分析其越障机理，推导摆臂的正逆运动学方程，分别建立有/无滑移条件下机器人的运动学模型。采用柔性体有限段模型法建立履带的多体动力学仿真模型。通过履带滑转率、机器人主体质心高度，履带与地面接触力及摆轮受力的变化，综合分析该机器人越障时的动力性能。在越阶、爬坡和越沟壑不同工况下，提出的带辅助轮摆臂的履带式机器人表现出良好的越障性能。