In order to improve the reinforcement effect of microbially induced calcium carbonate precipitation (MICP) technology on sand, the test of MICP-treated sand reinforced by pozzolan was designed and carried out considering the porous structure and activity characteristics of pozzolan. The enhancement effect and enhancement mechanism of pozzolan on the MICP-treated sand were systematically analyzed by integrating macroscopic physical and mechanical tests and microscopic tests. The results showed that: 1) Pozzolan could significantly improve the bacteria fixation rate and cementation material production in the process of sand microbial reinforcement, and the optimal amount of pozzolan content was around 10%, which increased the bacteria fixation rate by 118.28% and the cementation substance production by 29.55% compared with the conventional MICP. 2) The addition of pozzolan greatly improved the compressive strength and resistance to deformation of bio-cemented soil. Under different confining pressures, the compressive strength of the bio-cemented sand increased by 52.26%−62.96%, and the strain at failure increased by 100.00%−112.58%. 3) After the addition of pozzolan, the pore size and void ratio of the bio-cemented sand were decreased obviously, and the overall compactness and impermeability performance were further improved, with the void ratio decreased from 20.12% to 14.17% and the permeability coefficient reduced by an order of magnitude. 4) The enhancement mechanism of pozzolan on MICP-treated sand mainly included three aspects: for one thing, the pozzolan played a good filling effect between the sand particles, which significantly reduced the large pores between the particles and increased the compactness of the sample; for another, the good adsorption of pozzolan effectively increased the content of bacteria in the sample, which increased the production of calcium carbonate and enhanced the uniformity of distribution; on the third hand, the active substances in pozzolan participate in the reaction to generate gelling substances and calcium carbonate crystals to form a composite gel, which could further enhanced the cementation properties and compactness of the bio-cemented sand.
为研究露天煤矿顺倾软岩复合边坡失稳机理,采用3Dmine-Rhino-FLAC3D耦合建模,分析了同时受到采场开挖卸载与排土场堆叠加载双重效应的顺倾软岩复合边坡的稳定性.研究结果表明:顺倾软岩复合边坡随采场开挖和排土场堆叠滑坡类型由推动式转为牵引式,滑坡模式由以第三系黏土层为底界面逐渐过渡到以弱层为底界面的切层-顺层滑动;顺倾软岩复合边坡稳定性系数与采场开挖和排土场堆叠近似呈负相关的线性关系.研究结论可为类似边坡的工程设计、治理及滑坡预测预报提供技术参考.
为探究加速疲劳试验方法在评价沥青砂浆疲劳性能方面的适用性与可行性,对水性环氧乳化沥青砂浆(AC5-WEREA)、改性沥青砂浆(AC5-SBS)和基质沥青砂浆(AC5-70#)在弯拉受力模式下分别进行频率扫描试验、动态力学分析切片试验、线性振幅扫描试验和四点弯曲疲劳试验,并对试验结果进行对比分析.试验结果表明:动态力学分析切片试验、线性振幅扫描试验和四点弯曲疲劳试验确定得到的沥青砂浆疲劳寿命结果变化趋势一致,进一步得到加速疲劳试验方法在评价沥青砂浆疲劳性能方面不仅具有可行性和适用性,而且动态力学分析切片试验所需试件尺寸较小,能有效降低试验结果的变异性.
针对瓦斯突出等级评判方法预测准确度低的问题,提出一种基于拉普拉斯特征映射算法(LE)和改进的乌鸦搜索算法(ICSA)优化核极限学习机(KELM)的瓦斯突出预测模型.利用LE算法对瓦斯突出数据进行非线性降维,消除变量间的相互重叠;引入Tent扰动序列、自适应步长和自适应感知概率改进传统的乌鸦搜索算法(CSA),有效避免算法陷入局部最优,提高算法的收敛性能;采用ICSA算法对KELM的相关参数进行寻优,建立基于LE和ICSA-KELM的瓦斯突出等级评判模型.经过对比试验表明,该模型能够有效提高预测准确率.
为研究土岩二元地层区域下深基坑复合型支护结构的支护效果以及最优桩间距问题,以大连地铁5号线虎滩公园站深基坑工程为研究对象,通过Midas GTS软件建立该基坑的数值模型,对比复合型支护结构与"混凝土排桩+内支撑"支护结构下结构内力与变形和基坑周边深层土位移,讨论复合型支护结构在不同桩间距下支护桩的变形及受力.研究结果表明:复合型支护结构能有效减小灌注桩的水平位移与弯矩;基坑竖向位移随开挖深度的增加而增加,复合型支护结构下基坑竖向位移更为连贯且位移较小;随着桩间距的增大,灌注桩和钢管桩的水平位移并不以固定的比例增大,在桩间距为2.6m时,灌注桩和钢管桩桩身水平位移相对变化量较小、弯矩最小.
为提高煤矿瓦斯浓度的预测精度,将瓦斯浓度序列变分模态分解后对各模态分量分别采用差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型和门控循环单元(GRU)模型进行预测,采用诱导广义有序加权函数平均(IGOWFA)算子组建变权组合预测模型的方法,对实验数据比较,结果表明:与采用单一预测方法或固定权值组合预测方法相比该方法的预测结果具有更高的预测精度,为煤矿判断瓦斯事故发生概率提供依据.
针对露天煤矿到界边坡形态优化问题,以塔尔煤田Ⅱ区块露天矿北帮到界边坡为工程背景,综合考虑安全、技术、经济三方面因素,在分析边坡断面形态效应的基础上,基于极限平衡法提出一种近水平露天煤矿边坡自下而上的分段优化方法.采用该方法对塔尔煤田Ⅱ区块露天矿北帮边坡形态进行优化,优化前后对比可见,整体边坡角提高3°,回收煤炭增加6.332 4×106t.研究结果表明:合理利用边坡的断面形态效应与三维效应,可在保证安全的前提下最大限度回收边坡压煤.研究结论可为类似的边坡形态优化提供借鉴.
针对矿山水环境中离子态抗生素污染物的潜在生态风险和特有毒性的问题,采用电增强吸附的方法提高离子态抗生素在活性炭纤维上的吸附去除效率.研究结果表明:吸附过程中在活性炭纤维上施加偏压(1.0V或-1.0 V),磺胺二甲氧嘧啶、环丙沙星和克拉霉素的吸附容量比开路条件下分别提高2.5倍、2.7倍和3.6倍,吸附初始速率分别提高2.1倍、5.0倍和4.9倍.吸附容量和吸附初始速率的提高得益于静电相互作用的增强.研究结论为电增强吸附应用于抗生素污染物去除提供了理论依据.
为研究干湿循环作用对沥青混合料抗裂性能的影响,利用数字图像处理技术建立沥青混合料细观数值模型,并测试得到不同温度下石料和沥青胶砂的水扩散系数.基于菲克定律分析温度和干湿循环耦合作用下沥青混凝土内部干湿状态.运用USDFLD场变量更新方法实现干湿状态与力学参数耦合,对干湿循环作用后沥青混合料弯曲破坏性能和裂纹发展情况进行模拟分析.结果表明:胶砂黏聚损伤对沥青混合料抗弯承载能力的影响最显著.在干湿循环过程中,混合料内部水分单调增加.干燥阶段,水亦会继续向内部扩散,从而引起混合料内部水损伤.干湿循环作用次数增多,混合料内部微裂纹萌生时刻提前,主裂缝扩展速率加快.
为解决Buck-Boost变换器Boost工作模式下变换器的暂态响应恶化的问题,采用双调制-单载波双模式控制方法确保变换器的高效率并自动平滑切换工作模式.在宽输入电压场合,为消除输出电压受输入电压扰动带来的波动,通过小信号模型的建立得出变换器的输入电压前馈函数,提出带输入电压前馈的双模式控制方法,进而保证变换器宽输入电压范围下的高效率以及良好的暂态响应.制作一台实验样机,通过实验对比引入电压前馈控制策略和未引入电压前馈控制策略的双模式控制方法下的变换器实验波形,验证所提电压前馈控制策略及控制方法的有效性.
为解决最大功率点跟踪算法扰动过程中的误判、功率损失,以及系统的振荡等问题,提出矿用光伏系统中最大功率点电压值的直接计算方法.以伏安特性公式作为计算的理论依据,通过电池板在标准状态下的参数推算伏安特性曲线的变化参数,得出当前短路电流、开路电压和温度.结合数值算法,计算当前最大功率点的电压.采用遗传算法求解过程参数,并结合实例验证理论的可靠性.
针对煤矿井下运输系统能耗大、生产成本高等问题,提出基于广义回归神经网络(GRNN)的带式输送机模型预测控制(MPC)策略.引入动态自适应权重和莱维飞行策略改进天牛须算法(BAS),并采用改进的天牛须算法对广义回归神经网络进行超参数寻优.建立了带式运输机模型,采用模型预测控制策略对带式输送机的运行进行优化与控制;优化过程采用了基于分时电价的控制策略.实验结果表明:与带式输送机传统的运行方式相比,所提出的控制策略不仅可以减少能源消耗,而且可以有效降低运行成本.
针对光伏功率预测没有充分利用历史数据的问题,提出一种改进随机森林算法与长短期记忆神经网络相结合的预测方法(IRF-LSTM).利用粒子群算法优化随机森林算法中的参数,并对原始气象数据进行特征选择.将特征选择后的结果作为输入,对预测模型输出的结果进行反归一化处理得到预测的功率序列.选用某光伏电站的实测数据对该算法模型进行预测,结果表明:该方法能充分利用预测时刻之前的气象时间序列,有效提高光伏功率预测精度,与RF-LSTM方法、单一LSTM方法相比具有更高的准确性,预测误差更小.
为探究在干湿环境中西安特殊黄土裂隙发展规律,对试样进行不同含水质量分数条件下的干湿循环试验,而后开展固结压缩试验,并结合CT扫描技术和核磁共振技术,观察西安特殊黄土的固结性质及其孔隙结构变化规律.研究结果表明:土体压缩性随含水质量分数的增加呈增长趋势,压缩系数增加,压缩模量减小.黄土压缩性受干湿环境影响较大,随着循环次数的增加压缩性明显增强.通过观察黄土表面裂缝可以发现,含水质量分数和循环次数对裂缝的扩展都起到积极作用.应用CT扫描技术对干湿环境下的黄土试样进行实时监测,发现循环次数越多,孔隙发育越快,最终导致土体结构发生破坏.通过核磁共振技术发现干湿循环对黄土内部孔隙裂隙扩展起到促进作用,小孔隙相对减少,中孔隙和大孔隙相对增多.通过宏-微-细观多尺度方向对黄土的干湿损伤机理进行分析,为季风性气候地区黄土裂隙发展的认知提供参考.
为提高福特全顺CLW5030XJHJ5救护车的行驶舒适度,建立整车多体动力学模型和路面模型进行仿真测试,对前悬架和后悬架进行优化.采用ADAMS软件对车辆悬架系统进行建模和计算,并对计算结果进行分析,得出行驶过程的舒适性指标.利用遗传算法对前悬架扭杆弹簧的直径、长度,以及后悬架钢板弹簧厚度进行多目标优化,得到优化方案.研究结论可为救护用车涉稳构件的优化提供理论参考.
针对半监督分类模型存在的模型复杂度高、构造正则化项难度大的问题,从丰富样本特征表示的角度出发,构造了自适应图结构的融合网络模型(AGSH).该模型在卷积神经网络模型(CNN)基础上引入了自适应图卷积神经网络(AGCN)提取CNN模型特征间的关系.对AGSH模型泛化性能的分析证明了该模型在解决半监督相关问题时的有效性.实验结果表明:融合模型在五种图像数据集上的分类精度相比于单一CNN模型分类精度均有提升.研究结论为解决小样本分类问题的建模方法提供了参考.
为比较对称四极与三极电测深装置在重金属污染场探测过程中的抗噪性能与灵敏度,基于电场理论推导两探测装置信号强度关系与灵敏度方程.建立层状重金属污染场地二维模型,正演模拟视电阻率和视极化率变化规律,分别在无噪声、平均值5 mV的扰动电压、5％随机噪声工况下,反演模拟两种探测装置视电阻率和视极化率误差.建立均匀大地介质和二层水平均匀介质模型,利用Comsol软件对两探测装置进行灵敏度仿真分析.研究结果表明:相同极距与隔离系数布极方式下,对称四极装置信号强度是三极装置的2倍;对称四极装置纵向灵敏度对称平行分布,纵向分辨率高,三极装置灵敏度横向包络大,横向分辨率高,且探测深度大于对称四极装置.
为制定科学合理的土地利用规划策略,对重金属污染水平和潜在风险进行评估.选取辽宁省6个主要城市(沈阳、鞍山、盘锦、锦州、营口、葫芦岛)为研究区域,调查分析9种重金属(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Co)的污染水平与潜在生态风险.研究表明:沈阳部分区域存在中等重金属污染,葫芦岛部分区域处于中等、强重金属污染;除葫芦岛部分区域处于中等重金属风险水平外,其他城市均暂无潜在生态风险.研究区域的土壤环境质量处于安全状态,局部区域存在重金属污染潜在风险问题.
针对一类压电复合材料纳米圆柱壳自由振动问题,提出一种新的解析求解方法.基于Eringen非局部理论和Reissner壳理论,建立压电复合材料纳米圆柱壳的基本方程.通过引入原变量及其对偶变量,将传统体系下的控制方程转换为哈密顿体系下的对偶方程,原问题转化为辛空间下的本征问题,压电复合材料纳米圆柱壳的固有频率及振型函数可以利用辛本征值和本征解表示.建立混合模型获得压电碳纳米管增强复合材料的等效材料参数.数值算例验证了该方法的正确性,并讨论了几何参数、材料参数、边界条件、非局部参数和外加电势对压电碳纳米管增强复合材料纳米圆柱壳自由振动特性的影响.研究结论可为该类结构的设计与评估提供参考.
为确定安达地区西部断裂密集带的特征,以及断裂密集带对油气运移、聚集的控制作用,运用三维地震方法结合断裂、构造特征分析,对松辽盆地北部安达地区西部扶余油层断裂密集带进行研究.研究结果表明:安达地区西部扶余油层断裂密集带主要走向近南北、北北西向,依据研究区断层断穿层位、断层活动性划分出4种断裂系统,以坳陷期断裂系统为主;安达地区西部扶余油层油气的运移路径、聚集部位均会受到断裂密集带的控制,在源储对接供油和平行于断裂密集带供油的条件下,反向断层下盘是油优势运移路径,当与断裂密集带垂直供油时,断裂密集带转换部位会控制油的运移路径;断裂密集带间的垒块和密集带转换部位是油有利聚集部位.
