2024年, 第43卷, 第06期　
刊出日期：2024-12-15

  

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  反复冷却处理花岗岩的声发射特征及破坏机制研究

  朱鹏, 王振, 武文宾, 姚壮壮, 王婷, 李晓超, 陈亮

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 1-9. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.001

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  为探究反复冷却处理后花岗岩的声发射特征及破坏机制，使用岛津力学试验设备、声发射监测及扫描电子显微镜系统对不同温降等级、冷却循环次数等影响因素处理下的花岗岩试件进行单轴压缩力学试验研究。结果表明：经温降等级10、15和20℃处理后的花岗岩峰值应力分别降低了28.6%、12.9%和6.8%,温降等级越小，峰值应力降低幅值越大。不同冷却处理方式下的花岗岩声发射振铃计数均可划分为平静期和活跃期两个阶段，并随温降等级降低或冷却循环次数增加，花岗岩结构损伤加剧，平静期持续时间延长。花岗岩破坏模式受温降等级和冷却循环次数影响，温降等级10℃时以张拉破坏为主；温降等级15℃时，破坏模式随循环次数增加逐渐由拉剪混合破坏向张拉破坏转变；温降等级20℃时以拉剪混合破坏模式为主。
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  滕县煤田下组煤地应力特征与灰岩夹层顶板稳定性控制研究

  刘杰, 陈志峰, 高红星, 张进鹏, 马明, 吴星辉, 方庆河, 张琰岽, 吴继飞

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 10-23. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.002

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  滕县煤田锦丘煤矿16煤顶板灰岩存在弱面夹层，其厚度、破坏形态及下位坚硬岩层物理力学性质对巷道顶板整体的破裂形态产生影响，且地应力场不明，周边部分矿井存在支护设计中未考虑该因素引发的冒顶现象。本研究针对锦丘煤矿16煤162-206下轨道巷顶板破碎、两帮煤体大变形问题，通过地应力测量、顶底板力学测试、顶板钻孔窥视等综合研究方法，探究了滕县煤田16煤的地应力特征、灰层顶板力学特征及弱面位置，改进支护方案。通过数值模拟分析3种改进支护方案控制围岩的变形特征，优选最佳支护方案。通过工程监测评价最优支护方案的有效性。结果表明：16煤顶板灰岩夹层位于1～2 m深度内，特别是1.1～1.3 m和1.8～2.0 m范围；16煤最大主应力位于近水平方向，顶板受影响较两帮大，易发生较严重的剪切破坏，且顶板位移较两帮大。最大主应力以南东向为主，数值为16～20 MPa;综合控制效果、劳动强度和支护成本，选择方案2作为下轨道巷最优支护方案；工程中安装测点16～20天后，巷道围岩变形逐渐趋于稳定，顶底板和两帮的最大变形量为38和67 mm,验证了改进支护方案的有效性。
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  GNSS失锁下Tent-ASO-BP辅助GNSS/INS松组合导航算法

  柳絮, 王坚, 肖星星, 郭楠

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 24-33. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.003

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  GNSS/INS松组合导航是目前应用最广泛的车载导航系统之一，但在长隧道、地库等遮蔽区域，卫星信号长时间失锁导致定位精度显著下降。本研究提出一种Tent-ASO-BP辅助的GNSS/INS松组合导航算法。首先，结合混沌帐篷映射(Tent)改进的原子搜索算法(ASO)优化BP神经网络模型的权值及阈值，构建Tent-ASO-BP智能预测模型；然后，利用开阔环境下GNSS/INS导航数据训练Tent-ASO-BP智能模型，在GNSS隧道失锁环境下利用自主学习后的Tent-ASO-BP模型预测隧道内的位置参数；最后，利用车载实测数据进行验证。结果表明，Tent-ASO-BP预测模型总体精度明显高于GNSS/INS松组合模型精度，Tent-ASO-BP预测模型的水平方向误差为15.439 4 m; GNSS/INS松组合误差为20.429 2 m,水平精度提升了24.42%,预测模型能够有效解决卫星信号长时间失锁时GNSS/INS松组合导航连续高精度定位难题。
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  基于时序InSAR技术的山区高速公路挖方边坡监测

  李如仁, 苏宇祺

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 34-42. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.004

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  针对传统人工水准监测风险高、难度大的问题，以本桓高速公路挖方边坡为例，提出一种利用SBAS-InSAR与PS-InSAR相结合的技术对挖方边坡进行形变监测。首先，采用SBAS-InSAR技术处理2023年4月—2024年1月获取的22景Sentinel-1A数据，生成小基线差分干涉对，反演得出边坡形变值与形变趋势。然后，选取相同监测时间的水准点测量结果与PS点进行验证，并通过灰色关联度分析降雨量与边坡形变的关联度。监测结果显示，边坡沉降速率集中在10.15～30.27 mm/a,沉降分析结果显示此路堑边坡整体较为稳定，时序InSAR相对水准测量具有全天时、全天候、全维度的特点，并具有可回溯性，表明时序InSAR技术对山区高速公路挖方边坡监测具有可行性与可靠性，确保高速公路挖方边坡安全稳定。
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  基于主动学习的沿海区GDEM修正方法

  刘盼盼, 李艳艳, 刘妍, 刘雅婷, 陈传法

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 43-52. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.005

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  针对传统全球数字高程模型修正方法忽略训练样本质量等问题，提出一种基于主动学习的沿海区全球数字高程模型(GDEM)修正方法。该方法首先选择一定数量的代表性样本点作为初始训练集，然后通过聚类批处理模式采样算法，采用迭代方式选取高质量代表点进行模型训练，最后利用选取的代表点构建机器学习模型以实现GDEM修正。以美国克逊维尔为训练区、查尔斯顿为迁移实验区，选取中误差和平均绝对误差验证模型的精度。实验结果表明，与传统的GDEM修正方法相比，本研究方法仅需选择8.57%的采样点即可完成模型训练，且GDEM的中误差降低了3.31%～51.65%、平均绝对误差降低了4.76%～48.72%。在迁移实验区，修正后COPDEM30的中误差从6.52 m降至1.68 m。相比于传统方法，本研究方法的中误差和平均绝对误差分别降低了24.82%和30.28%,证明了模型具有一定的迁移性。
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  不同温度的干湿循环对纤维-石灰改良云南红土强度特性的影响

  刘星, 肖桂元, 殷乐, 王一鹏, 王浩鹏, 徐敬奎

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 53-64. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.006

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  本研究探讨了不同干湿循环条件下玻璃纤维和石灰复合改良云南红土的效果及作用机理。通过无侧限抗压强度试验、直接剪切试验、X射线衍射及扫描电镜分析，确定了最佳纤维和石灰掺量，并分析了干湿循环次数和脱湿温度对红土及复合土强度和矿物组成的影响。结果显示：复合改良显著提高了红土强度；干湿循环次数增加导致红土抗剪强度下降，而复合土抗剪强度则呈现先升高后降低的趋势；红土的抗剪强度在不同温度下表现出显著差异，复合土抗剪强度则随着脱湿温度升高而增加；随着脱湿温度升高，红土中石英含量先降后升，复合土中碳酸钙含量增加；扫描电镜分析结果显示，玻璃纤维和石灰通过增强胶结力、抑制裂隙发展，改善了土体微观结构，弱化干湿循环的侵蚀作用，从而提升红土强度和抗干湿循环能力。
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  铝合金型材嵌缝加固砖砌体压剪性能试验研究

  赵亚军, 滕利群

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 65-73. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.007

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  砌体结构在地震灾害下常因抗剪承载力不足而发生层间破坏，在灰缝中嵌入筋材可提高砖砌体结构的抗剪性能，但各层筋材之间缺少层间联系。为提高加固砌体结构整体性，提出采用角铝的一侧翼缘嵌缝，铝合金带连接两层角铝的另一侧翼缘，形成具有层间联系的嵌缝加固系统，通过压剪试验研究加固系统对砌体结构的抗剪加固机理。结果表明：铝合金型材嵌缝的加固形式能显著提高砌体结构的抗剪强度，不同加固形式试件的抗剪强度比未加固试件提高了28.72%～88.29%;角铝的抗弯截面系数较高，使嵌入的一侧翼缘能够保持直线，利于角铝嵌缝翼缘两侧砌体粘结；铝合金带受压稳定性较差，连接嵌缝角铝的铝合金带受拉时，加固效果优于铝合金带受压，且铝合金带与角铝之间的拉结作用能有效防止砌体墙的层间破坏，抑制裂缝扩展，提升砌体结构的整体性。
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  沥青混合料半圆弯曲试验疲劳剩余强度分析与预测

  李友云, 车翔宇, 申艳梅, 吕琰, 高英力

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 74-83+123. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.008

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  为揭示沥青混合料在弯拉作用下的疲劳剩余强度规律，基于半圆弯曲试验，对AC-13C型沥青混合料及含不同粒径集料的AC-9.5、AC-4.75、AC-2.36、AC-1.18型沥青混合料开展了疲劳试验、疲劳剩余强度试验等研究，结合多尺度算法建立的数值模型，预测了不同粒径沥青混合料在不同损伤程度下的抗弯拉剩余强度和剩余强度衰减规律。预测结果与沥青混合料半圆弯曲试验结果对比分析表明，利用多尺度算法建立的数值模型，能够较精确地预测沥青混合料的抗弯拉剩余强度，预测结果与半圆弯曲试验结果吻合良好。
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  电石渣-煤矸石粉稳定土在高速公路浸水路基中的应用

  韩延吉, 刘建树, 张永圣, 赵全满, 李皓, 简晓辉, 赵启琛

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 84-93. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.009

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  为解决明董高速公路浸水路基水稳定性不足问题，提高路基承载能力，将工业固废电石渣粉（CS）与煤矸石粉（CG）作为稳定材料用于浸水路基土稳定。对掺量分别为5%、10%和15%及CS-CG配比分别为0∶100、30∶70、50∶50、70∶30和100∶0的稳定土进行无侧限抗压强度试验、干湿循环试验、浸水试验、pH值试验、X射线衍射试验、扫描电子显微镜试验、压汞试验，分析CS-CG稳定土力学性能及水稳定性，研究水影响下稳定土的微观结构特征，揭示其强度形成机理。结果表明：CS-CG-10%-（70∶30）的28 d龄期稳定土强度较大为5.87 MPa, 6次干湿循环试验后的强度为4.77 MPa,对比4%水泥稳定土水稳定性占优，CS-CG稳定土具有良好的承载能力和水稳定性；浸水30 d后强度随着CS占比增大而增大，CS-CG-10%-（100∶0）和CS-CG-10%-（70∶30）强度分别为6.29和5.74 MPa,相比未浸水时分别增加了54.0%和48.5%,水稳定性良好；pH值随着CS-CG掺量及CS占比增加而增大，但随着干湿循环次数的增加pH值略微减小，CS-CG-10%-（70∶30）稳定土的pH值为9.71,呈弱碱性，对环境影响较小；掺加CS-CG后稳定土中产生了大量的C-（A）-S-H凝胶、Ca（OH）₂及钙矾石晶体等水化产物，改善了孔隙结构，稳定土强度增加，干湿循环作用下水化产物进一步增加但孔径有所增大。研究表明CS-CG稳定土具有良好的承载能力和水稳定性，考虑到环境因素pH值不宜过高，建议CS-CG最佳掺量为10%,最佳配比为70∶30。
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  食饵种群中具有时滞的分数阶生态流行病系统动力学分析

  张佳慧, 肖敏

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 94-102. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.010

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  本研究提出一个具有时滞的分数阶生态流行病系统，着重分析引入时滞对系统的动力学影响。以时滞作为分岔参数，利用线性化方法和Laplace变换法分析系统在正平衡点附近发生Hopf分岔的条件，推导出时滞临界值的计算式。研究表明，当时滞穿越相应的临界值时，系统将失去稳定性，并发生Hopf分岔。同时发现随着系统阶次的增加，系统分岔也会提前发生。最后，通过数值仿真验证理论分析的正确性，以及分数阶次的变化对系统稳定域的影响。
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  基于Transformer的业务流程剩余时间预测及编码方式评估方法

  刘聪, 张振, 郭娜, 孟晓亮, 徐兴荣, 王雷

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 103-112. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.011

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  业务流程剩余时间预测对于预防流程超时风险有着重要意义。深度学习模型的应用显著提高了剩余时间预测的准确率，但由于输入信息单一，难以发挥模型自身优势；此外，有效的活动编码包含丰富的上下文关系，有助于提升预测效果。针对上述问题，本研究提出一种基于Transformer的业务流程剩余时间预测方法。首先，基于Transformer网络架构构建剩余时间预测模型，选取活动和时间属性作为模型的输入特征。然后，为捕获业务流程活动间的时序关系，选取4种主流自然语言处理领域的编码方式训练活动的表示向量，以编码方式与剩余时间预测任务的匹配性、编码维度两个角度对4种编码方式进行评估。最后，采用6个真实事件日志进行实验测试，结果表明本研究所提方法与已有方法相比预测准确率显著提升，采用连续词袋模型方式训练的活动编码取得了更好的预测效果，并且基于不同规模的事件日志推荐了适用的编码维度。
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  基于CVaR-IGDT的含电动汽车微电网多时间尺度优化调度

  于永进, 贾国志, 张玉敏

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 113-123. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.012

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  电动汽车接入微电网在调度运行中存在多种不确定因素，给系统安全稳定造成一定影响。本研究将条件风险价值理论(CVaR)与信息间隙决策理论(IGDT)相结合，建立了含电动汽车微电网多时间尺度调度模型。在日前阶段，以微电网日运行成本最小为优化目标，首先采用蒙特卡洛模拟和吸引子传播聚类算法对电价和电动汽车行为的不确定性进行建模，并利用CVaR量化不确定风险；针对风光出力预测精度较低的问题，采用IGDT应对风光出力的不确定性，在保证优化目标满足期望的前提下最大化风光出力的波动范围。在日内阶段，以日前下发的调度计划为参考，基于模型预测控制对含电动汽车微电网进行日内滚动优化，并引入误差系数进行反馈校正，修正日前调度偏差。最后，通过算例验证了本研究模型的有效性，分析了收益偏差系数和风险偏好系数对优化结果的影响。
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  基于改进即时学习策略的非线性多模态过程故障检测方法

  张玉昊, 纪洪泉

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2024, 43(06): 124-134. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.013

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  针对即时学习(JITL)策略建模速度慢和模型利用效率不高等问题，提出一种改进的JITL策略。改进的JITL策略从两个角度出发：离线阶段使用K均值聚类算法对历史数据进行预分类，相似样本选择的范围由所有历史数据变为对应模态的历史数据；在线阶段结合模型更新策略，通过减少模型更新频率的方式提高模型利用效率，从而间接提高建模速度。把改进的JITL策略用于非线性多模态过程的故障检测，使用即时特征分析(JITFA)算法作为改进JITL策略中的模型计算统计量。将所提方法应用于一个数值例子和一个Benchmark案例，并与JITFA等五种不同方法进行对比，验证了所提策略和故障检测方法的优越性。