2025年, 第44卷, 第02期　
刊出日期：2025-04-15

  

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  井下单自由面深孔爆破堵塞结构运动规律及长度确定

  王姝媛, 张昌锁, 韩秉呈

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 1-11. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.001

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  为确定井下单自由面深孔爆破合理堵塞长度，采用理论分析和数值计算的方法研究了堵塞结构运动规律，完善了堵塞结构运动的力学模型，计算中考虑了粉碎区扩腔作用和爆生裂纹扩展导致的爆生气体压力变化，并考虑了裂纹扩展中地应力的抑制作用。研究结果表明，岩石单轴抗压强度和地应力越大，堵塞结构越容易冲出炮孔，且堵塞长度与线装药密度之间有较强的相关性。同时，计算得到了线装药密度分别为1、3及9 kg/m时不同炮孔长度的合理堵塞长度，在工作面硬岩预弱化及预裂爆破切顶卸压工程实践中得到了验证，成功解决了井下单自由面深孔爆破关于堵塞的技术难题，研究成果为类似工程中堵塞长度的准确确定提供了借鉴。
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  基于滚动摩擦的输送机刮板优化设计与效果分析

  郝建, 陈琳, 宋旗, 李文昕, 王端一, 张晓峰, 贾顺, 马彪

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 12-20. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.002

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  刮板输送机作为综采工作面的核心装备之一，在煤炭生产中承担了巨大工作量。然而传统刮板因其自重过大导致磨损严重，在运行过程中存在高能耗、高载荷和难维护问题，严重影响工作面煤炭运输效率。为了降低刮板自重和磨损，提出了一种优化刮板局部结构的设计方案，旨在降低刮板的自重和刮板运行时的摩擦系数，从而减少传统刮板存在的问题。通过模拟实验和工程应用，验证其有效性。研究结果表明：通过改变刮板与中部槽之间的接触方式，使新型刮板的摩擦力比传统刮板减少约89.92%;使用新型刮板的输送机低载荷状态发生频率提升12.5%,中载荷、高载荷、超载荷状态发生频率均有所下降；每台电动机的年用电量降低约25%,内蒙古双欣煤矿年耗电量降低了约27%。本研究为刮板输送机的设计与改进提供了有益的参考，具有实际工程应用价值。
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  基于自模型曲线分辨方法的混源油定量分析及其在惠西南地区的应用

  杨兴业, 龙祖烈, 熊万林, 郑仰帝, 陈聪, 高翔

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 21-32. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.003

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  混源油研究涉及端元油的组成分析、组分贡献比率和来源的确定，是油气成藏机理研究的重要内容，已成为当前研究的热点和难点。本研究基于简单交互式自模型混合物分析法(SIMPLISMA)结合交替最小二乘法(ALS)对混源油生物标志化合物浓度数据进行分析，识别端元油并计算混源比例。通过该方法分析结果与混源油配比实验结果对比，验证了该方法的可靠性。利用该方法在珠江口盆地惠西南地区识别出来源于文昌组烃源岩3种2类端元油，端元油1主要来源于典型的半深湖-深湖相烃源岩，端元油2和端元油3为浅湖-半深湖相原油。半深湖-深湖相原油主要分布于远离烃源岩的凹陷外缘地带，浅湖-半深湖相原油主要分布在靠近烃源岩发育区的古近系深层油藏和新近系珠江组油藏，为惠西南地区油藏的成藏研究提供了地球化学依据。
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  准噶尔盆地莫西庄区块侏罗系三工河组原油地球化学及成藏特征

  潘志强, 何大祥, 吴珈仪, 曲彦胜, 向方一航, 李博偲

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 33-43. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.004

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  本研究选取莫西庄区块侏罗系三工河组原油样品，采用气相色谱-质谱技术进行地球化学实验分析。结果显示，研究区原油为低密度、低黏度、中低凝固点、低硫石蜡基原油。奇偶优势不明显，升藿烷及甾烷异构化指数特征均指示其处于成熟阶段；饱和烃特征及Pr/nC₁₇和Ph/nC₁₈参数指示研究区原油有机质具有低等水生生物及陆源高等植物双重生源特征；C₂₀、C₂₁、C₂₃三环萜烷含量高，以C₂₃三环萜烷为主，呈“上升型”分布，伽马蜡烷指数较高，指示研究区原油主要形成于咸水湖相环境中，水体盐度较高，还原性较强；研究区原油以风城组烃源岩贡献为主，含部分下乌尔禾组烃源岩贡献，结合包裹体均一温度特征，研究区主要成藏时间为古近纪至今，莫西庄油气主要充注时间晚于沙窝地和征沙村，且征沙村及莫西庄现今仍有油气充注。该结果可为准噶尔盆地腹部地区侏罗系三工河组油气勘探开发提供理论参考。
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  基于InSAR的加州中央山谷地下储水层存储结构变化反演

  张深沅, 孙玉, 王宝行, 张兴, 林飞

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 44-54. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.005

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  地下水的过度开采导致黏土颗粒的重新排列，削弱含水层的储水能力，引发地表沉降。为保证地下水资源的可持续发展，监测地下水的储量变化尤为重要。本研究以加州中央山谷农业种植区为例，利用合成孔径雷达干涉（InSAR）数据反演地下水的储量变化。通过结合升轨和降轨InSAR数据反演垂向和东西方向的形变，采用独立成分分析方法，从垂向形变信号中重构出与地下水相关的多孔形变信号，再根据该信号与地下水位信号之间的季节性振幅估计弹性骨架释水系数，从而反演地下水储量变化状态。结果显示，该地区在2017—2021年的总地下水储量损失超过1.26×10¹⁰ m³,其中95.7%是不可恢复的。本研究旨在通过InSAR数据快速评估过度开发引起的地下水储量变化，给地下水管理者提供参考依据。
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  基于CUDA的多波束测深数据海底地形模型并行构建算法

  李展鹏, 崔晓东, 云天宇, 李晓勇, 亓超, 阳凡林

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 55-64. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.006

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  多波束测深系统(MBES)具有探测范围广、测量效率高的特点，面向海量多波束测深数据的高效快速地形建模与表达成为亟待解决的技术难点。为此，本研究提出一种基于通用并行计算架构(CUDA)的自适应分辨率规则格网并行构建算法，首先对区域进行四叉树的构建，然后针对分割后的点云计算自适应最优分辨率，利用图形处理器(GPU)并行加速构建格网，最后通过光照阴影计算和高程渲染，构建海底地形模型。本研究以水下大规模多波束测深点云数据为研究对象，进行了GPU加速与中央处理单元(CPU)环境下构网任务的测试和对比分析。结果显示，基于CPU构网耗时22.753 s,本算法构网耗时缩短至9.023 s,加速2.52倍，实现了海底地形模型的快速构建。
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  考虑速率效应及应变软化效应的黏土中桩靴基础贯入特性研究

  何倩倩, 张雨坤, 李大勇, 王召龙, 黄勇, 宋启明

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 65-75. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.007

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  桩靴基础作为海洋平台的重要组成部分，在复杂的海洋环境中，准确评估桩靴贯入阻力可确保桩靴平稳贯入海床，以获得足够的承载力支撑上部结构。通过数值模拟分析了桩靴基础在黏土地基中的动态贯入特性。结果表明，桩靴基础贯入过程可分为3个阶段：不回流阶段、部分回流阶段及完全回流阶段。考虑应变速率效应及应变软化效应，修正桩靴基础贯入过程中极限孔洞深度H_cav计算方法。通过引入控制土体软化速度的参数η,对桩靴贯入阻力系数的解析解进行修正，提出新型桩靴基础贯入阻力系数计算方法。将新型计算方法所得结果与数值模拟结果对比，二者基本吻合，证明计算方法正确。
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  新建综合管廊下穿既有管道最小安全埋深解析解求解方法及工法优化

  王浩爽, 陈云娟, 李波, 段鸿杰, 高庆峰, 刘效智

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 76-85. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.008

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  为探索新建综合管廊下穿既有管道的施工风险范围，针对北京某新建管廊下穿既有管道工程，基于M-C准则和修正的鲁宾涅特方程提出了新建管廊下穿既有管道最小安全埋深解析解求解方法。基于该最小安全埋深建立FLAC^3D数值模型，模拟分析该管廊下穿既有管道的塑性区分布特征及管廊位移场、应力场分布规律，明确下穿施工风险段并对其进行工法优化。结果表明：以新建管廊和既有管道塑性区贯通临界值作为判断标准，得到的下穿既有管道最小安全埋深解析解理论值与数值模拟结果相吻合；下穿既有管道处2倍管道半径范围内为下穿风险段，相较于上下台阶法，该区段采用交叉中隔墙（CRD）法施工时，管廊拱顶最大沉降控制率可达65.3%;在工法转换段，CRD法临时支撑端部有应力集中现象，临时支撑可承受较大的形变压力从而有效控制地层沉降，施工时应加强保护，确保施工安全。
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  基于改进YOLOv5的道路裂缝目标检测方法

  牟宗磊, 赵明, 王彦, 杜厚林, 刘春晖

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 86-94. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.009

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  针对目前道路裂缝目标检测方法存在的对早期裂缝特征识别能力弱、目标检测精度低等问题，提出基于改进YOLOv5的道路裂缝目标检测方法。首先，设计融合注意力机制的轻量化DP-CBC3模块，提高主干网络特征提取能力；其次，采用去权重的双向特征金字塔网络(Dw-BiFPN)替代路径聚合网络(PANet),实现更高层次的网络特征的融合，提高网络双向特征融合能力；最后，采用α-IoU损失函数替代CIoU损失函数，提高目标预测框的回归精度。实验结果表明，相较于原模型，改进的YOLOv5检测模型精确率提升21.39%,召回率提升2.33%,平均精度均值提升6.54%。该方法提升了道路裂缝目标检测效果，可有效解决道路裂缝目标检测难、精度低等问题。
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  基于离群点检测的业务流程不频繁行为挖掘方法

  田银花, 武于皓, 张如月, 韩咚, 李昕燃

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 95-103. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.010

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  随着信息技术的快速发展和数字化转型的不断深入，企业积累了海量的业务数据，其中包含了丰富的业务流程信息。然而，现有过程挖掘方法侧重于频繁行为建模，忽略了事件日志中虽不频繁但具有重要价值的行为。针对上述问题，提出一种基于离群点检测的不频繁行为挖掘方法。从事件日志中提取事件轨迹、频率和标签等信息，借鉴机器翻译领域的以召回率为导向的摘要评价指标(ROUGE)度量轨迹之间的相似度，通过改进的局部离群因子(LOF)算法挖掘不频繁行为。综合考量局部密度、频率和轨迹相似度等信息，使用真实事件日志进行评估，并与现有算法进行对比。实验结果表明，该方法能够有效批量处理事件日志，准确识别其中的不频繁行为，从而提供可靠的挖掘结果。
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  应用于eFPGA的乘加运算单元设计

  李春锋, 卢丽珍, 余彬, 舒毅, 范迪

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 104-114. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.011

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  针对当前嵌入式可编程逻辑阵列(eFPGA)中实现神经网络模型时资源利用率低的问题，提出一种新型乘加运算单元设计结构，以提升乘加单元资源利用率，充分发挥eFPGA高空间并行性。乘加运算单元在保留传统eFPGA的数字信号处理单元核心乘加功能基础上，增加了对常用INT8/16/32量化位宽数据的单指令多数据SIMD运算结构支持，并对位宽扩展后的部分积生成器、压缩树分割方法及并行前缀加法器结构进行了优化，以降低核心乘加单元通路延迟。乘加运算单元采用UMC 28 nm工艺实现，仿真与实验结果表明，乘加单元满足功能正确性要求，在神经网络应用测试电路综合结果上的资源利用率提升1.37～3.05倍。
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  基于超级电容的稳压技术对变频器电压暂降耐受能力研究

  蔡春强, 周海勇, 宋俊毅, 王鑫, 吕常智

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 115-124. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.012

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  变频器是电压暂降敏感负荷之一，由于电力系统电压波动，导致变频器停运事故时有发生。为提高变频器电压暂降的耐受能力，提出以超级电容作为后备支撑，采用史密斯预估补偿算法与模糊控制算法相结合的控制策略，实现了Buck-Boost变换器参数的智能调节，使系统能够迅速响应直流母线变化，并实时保持变频器直流母线电压的稳定。仿真和实验验证结果表明，本研究所提方案原理直观、硬件简单、切换时间短、响应速度快，解决了电压暂降影响变频器平稳运行的问题，可以保证变频器长期平稳运行。
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  复杂环境下计及传输中继和乘性噪声影响的永磁同步电机远程状态估计

  张红光, 吴硕果, 孟尧, 赵广社, 杜鲁鲁, 于利群

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2025, 44(02): 125-132. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.0013

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  针对工业现场环境复杂、安全问题突出的情况，提出一种具有放大-转发中继策略和乘性噪声的永磁同步电机远程状态估计方法。该方法针对潮湿环境及粉尘等复杂因素对电机的影响，能对设备运行状态实时监控。利用乘性噪声表示永磁同步电机量测模型的不确定性，并引入放大-转发中继策略以解决电机量测信号在远程传输中的衰减问题。综合考虑中继传输和乘性噪声的影响，设计递推扩展卡尔曼滤波算法来保证状态估计性能。仿真结果表明，所提出的滤波算法能够在复杂环境下准确估计永磁同步电机运行状态。