矿业工程

• 围岩-水压耦合作用下煤岩渗流特性演化规律

  李伟;张博成;康健;杨逾;

  为探究煤体在不同围压及水力荷载下渗流规律，利用SEM微观扫描图像及二值化分析系统，基于孔裂隙分形特征模型，模拟计算煤岩内部孔隙度及静态渗透率，并通过GDS-DYNTTS型软岩流变仪，开展不同水压-围压耦合场下动态渗流试验。研究结果表明：基于微观结构图像及渗透率模型，利用合理分形维度，可得到较真实的静态渗透率；双场耦合中固定水压不同围压条件下，煤体具备3个不同的渗流阶段：孔隙受压闭合期、孔隙变形缓释期及孔隙变形快速恢复期，当围压高于6 MPa时，渗透率对水压敏感度较低，低于4 MPa时，渗透率随着水压增大呈指数增长；双场动态耦合下，煤体渗透率整体变化趋势出现平台期及急增期2个明显特征。研究结果可为开采卸压后煤层涌水路径、水量估算及突水风险预测提供参考。

  2025年01期 v.44;No.275 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1179K]
  

• 细煤泥电渗、振动挤压脱水试验研究及主控因素分析

  林雪松;李梦凡;王东;赵龙;刘晟楠;李沈玲;桑雨;王来贵;

  为探寻高效、快速促进细煤泥脱水的有效途径，采用改装的空心圆柱扭剪仪进行多组平行试验，对比3载荷连续作用、2载荷同时作用、3载荷同时作用下细煤泥脱水过程与效果。研究结果表明：连续作用最佳脱水方案为挤压-振动-电渗；振动在挤压压力较小或脱水早期效果较好，振动脱水所需时间较短，频率接近固体固有频率时振动脱水效果最佳；电渗在挤压压力较大或脱水后期效果较好，单独挤压基础上每增加一种脱水措施均会产生新增的脱水量，同时缩短脱水时间；在相同载荷水平下，多种脱水措施同时作用的脱水效果优于连续作用。

  2025年01期 v.44;No.275 8-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K]
  

土木工程

• 半柔性填充对装配式连接挤塑板填充墙-框架抗震性能的影响

  谢军;赵国帆;黄久鹏;王小东;贾吉龙;

  为改善预制挤塑板夹心填充墙与钢筋混凝土框架间的相互作用，开展了缩尺比为1∶2的柔性、半柔性填充摩擦耗能装配式连接填充墙框架和纯框架的低周反复加载试验，分析了预制挤塑板夹心填充墙在新型装配式连接节点下不同填充方式对框架破坏形态、滞回特性、变形等抗震性能的影响。研究结果表明：预制墙-框架间采用半柔性或柔性填充装配式连接与空框架相比，抗震性能有所提升；预制墙-框架间采用半柔性与柔性填充装配式连接相比，在延性、承载力退化方面相差无几，而在框架裂缝开展、刚度、承载力等方面前者表现得更加优越。因此在预制挤塑板夹心填充墙框架间应采用半柔性填充装配式连接构造方式。

  2025年01期 v.44;No.275 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1606K]
  

• 负刚度NES减震器抗震性能有限元分析

  庞森;姜子航;刘可宁;吴圆圆;

  为拓宽非线性能量阱（nonlinear energy sink,NES）的频率变化范围，基于负刚度原理，通过预压弹簧构造负刚度系统，设计水平向的负刚度NES减震器。利用ABAQUS有限元软件对负刚度NES减震器进行数值模拟，在导杆无摩擦且弹簧不发生侧向屈曲的状态下，分析弹簧行程长宽比、预压缩量、刚度和阻尼比对负刚度NES减震器抗震性能的影响。研究结果表明：在固定弹簧行程长宽比的条件下，增加弹簧的预压缩量，可提高减震器的抗震性能；在固定弹簧预压缩量的条件下，随着弹簧行程长宽比的增大，减震器的承载力逐渐减小，抗震性能下降；弹簧刚度和阻尼比的增加可显著增大减震器的承载力，提高抗震性能。研究结果为负刚度NES减震器的工程应用提供参考。

  2025年01期 v.44;No.275 25-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1906K]
  

• 悬臂式钢板桩弹性地基梁模型修正及嵌固深度算法优化

  陈瑞生;侯向阳;周小勇;

  为研究考虑桩底被动抗力条件下悬臂式钢板桩的变形及嵌固深度，通过查阅文献对大量悬臂式钢板桩基坑支护开展计算，发现在悬臂式钢板桩底部存在一个反向变形弯曲点，根据桩体所受土压力对反弯点的弯矩平衡方程求解反弯点位置，以基坑底面和反弯点将支护结构分为三部分并进行变形受力分析，根据边界条件及连续性条件求解各部分桩体的挠曲方程，计算得到悬臂式钢板桩的嵌固深度。研究结果表明：不同土层、深度的基坑反弯点位置具有一定的规律性，修正方法考虑了反弯点以下土体的被动抗力，更符合悬臂式钢板桩的实际受力情况，计算结果安全性更高。

  2025年01期 v.44;No.275 35-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1361K]
  

• 煅烧纳米凹凸棒土对再生混凝土钢筋锈蚀及黏结特性的影响

  阎杰;庄永程;杨博;翁维素;谢军;李鸿伟;

  为提高再生混凝土中钢筋的抗锈蚀能力，采用煅烧纳米凹凸棒土（CNAT）改善再生混凝土性能，通过电化学加速锈蚀试验和钢筋拉拔试验，研究不同锈蚀时间下CNAT掺量和再生骨料替代率对钢筋锈蚀率、黏结特性及氯离子迁移系数的影响规律，并结合孔径测量结果及扫描电镜表征工具分析再生混凝土的微观结构。研究结果表明：钢筋锈蚀率随再生骨料替代率的增加而增大，随CNAT掺量的增加先减小后趋于稳定；钢筋-混凝土之间的黏结强度和氯离子迁移系数随CNAT掺量的增加呈先增大后减小的变化趋势；CNAT掺量为6%时，再生混凝土的各项性能最佳；掺入适量的CNAT可改善再生混凝土内部孔隙、裂缝及钢筋-再生混凝土之间的黏结滑移性能。研究结果为提高再生混凝土结构性能提供理论参考。

  2025年01期 v.44;No.275 43-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1959K]
  

• 上软下硬地层大跨暗挖地铁车站拱盖法施工力学效应研究

  麻凤海;张雨;

  为研究上软下硬地层大跨暗挖地铁车站拱盖法施工的力学效应，以大连地铁4号线东南山站为研究背景，采用数值模拟和现场监测相结合的方法，运用MIDAS-GTS/NX有限元软件，研究地铁车站拱盖法施工全程的围岩变形及稳定性并与现场实测数据对比分析。研究结果表明：地表沉降由车站中线向两侧逐渐递减，影响区域约为车站开挖跨度的2倍；围岩变形和应力具有明显对称性，拱部围岩以沉降为主，高边墙以隆起为主，拱部跨中向隧道净空入侵，大拱脚向围岩入侵；围岩最大主应力均为压应力，拱脚尖角部位存在应力集中现象；围岩塑性区作用位置随车站施工不断变化，最终集中作用于高边墙位置处；通过Peck公式预测地表沉降，验证在上软下硬地层中采用拱盖法施工的可行性，为实际工程施工提供参考。

  2025年01期 v.44;No.275 52-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1949K]
  

力学

• 不同配合比下砂泥岩填料蠕变力学模型

  尚亚琼;杨柯红;蔺国骞;曹利军;

  为揭示砂泥岩填料在不同配合比下的蠕变力学特性，开展不同配合比下的砂泥岩填料剪切蠕变试验。试验发现填料等时应力-应变曲线具有明显的非线性特征，由此定义反映不同配合比及载荷时间的黏弹性模量，以此描述填料黏弹性变形，建立非定常弹性体来描述瞬时弹性变形，引入SP元件构建表征黏塑性变形的非定常黏塑性体，得到不同配合比下的砂泥岩填料非线性蠕变力学模型。同时采用新建模型和基础模型模拟填料蠕变试验数据，验证了新建模型的合理性和可行性。研究结论为码头砂泥岩混合填料地基长期稳定性评价提供参考。

  2025年01期 v.44;No.275 62-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1708K]
  

• 膨胀岩地层盾构壁后混杂纤维注浆浆液性能研究

  郭天宇;李慎刚;刘晋宁;蒋琛;籍湛;

  为解决穿越膨胀岩地层的盾构隧道管片受到特殊围岩吸水膨胀变形不利影响的问题，以钠基膨润土、水泥、粉煤灰、河砂、水为原材料配制的盾构壁后注浆浆液作为基体，混掺加入聚丙烯纤维（PPF）和玄武岩纤维（BF），提高注浆结石体的缓冲能力、变形能力和韧性。通过设定不同水平的纤维体积掺量和纤维体积混掺比，探究混杂纤维对注浆浆液性能的影响规律，分析了作用机理，最后建立力学性能预测模型。研究结果表明：混杂纤维的加入对注浆浆液的性能影响显著，特别是对注浆结石体的力学性能有明显的改良增韧效果。研究结论可为混杂纤维在盾构壁后注浆工程的应用提供参考依据。

  2025年01期 v.44;No.275 71-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1703K]
  

• 超长悬挑钢支架锚固螺栓变参数力学分析及优化

  张洪涛;方三陵;郭佳佳;刘明周;谢向东;张衡;杜国锋;

  为分析和优化超长悬挑钢支架锚固螺栓的设计方案，建立变参数条件下各锚固螺栓横截面应力计算模型，模拟两种超长悬挑钢支架所有锚固螺栓横截面应力的连续变化过程，分析参数变化对螺栓横截面应力的影响机理。以各个螺栓横截面应力最小为原则，优化悬挑钢支架设计方案，并将其用于实际工程。比较各锚固装置螺栓计算应力与COMSOL模拟应力，得出应力分布云图。数值计算结果表明：超长悬挑钢支架固定在柱上或梁上，当斜撑梁固定于外伸梁3/4长度位置时，所有锚固螺栓横截面所受最大正应力组合和平均切应力组合均最小，水平梁固定段螺栓横截面的平均切应力最大，斜撑梁螺栓横截面的最大正应力最大。研究成果可为超长悬挑钢支架及其锚固装置的设计提供指导。

  2025年01期 v.44;No.275 83-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1934K]
  

• 基于PFC的抗浮锚杆上拔群锚效应研究

  乔建刚;李娟;张勇;李景文;

  为探究抗浮锚杆上拔群锚效应机理，提高抗浮锚杆的抗拔承载力，借助接触力学方法建立了抗浮锚杆抗拔承载力的细观力学模型，并利用颗粒流理论建立离散元模型，分析不同工况条件下抗浮锚杆与岩土体之间的力学性能。研究结果表明：基于颗粒流模型的分析方法，能有效分析抗浮锚杆的群锚效应；当锚杆桩距为4D、6D和8D时，轴向应力与剪应力均表现为先增大后减小，最后趋于稳定的趋势；随着桩距不断增加，抗浮锚杆之间的轴向应力呈现先增加后减少的趋势；随着计算时步增加，不同位置处孔隙率呈现先增大后稳定的趋势。研究结论为地下结构工程建设及安全管理提供技术手段。

  2025年01期 v.44;No.275 93-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 2861K]
  

图像识别与处理

• 改进YOLOv5的复杂场景下水泥路面病害检测

  张在岩;宋伟东;邬嘉晨;

  针对国内水泥路面病害检测数据集缺乏、规模小、场景单一，以及深度学习算法在复杂场景下泛化能力不足的问题，提出一种基于改进YOLOv5的路面病害检测算法。收集并构建包含11 862张图像的水泥路面病害检测数据集，覆盖9类场景下的3类最常见病害类型；通过融合以IoU度量的K-Means聚类算法和遗传算法获取模型训练的先验锚框；在特征增强阶段，引入轻量级上采样模块（CARAFE），减少特征重组过程中的信息损失；引入顾及通道、高度和宽度维度的多维协同注意力模块（MCA），增强多尺度病害特征的辨别力。实验结果表明：所提算法在保持较快推理速度的前提下，F_1分数和平均精确率（mAP）分别达到75.5%和81.6%，优于5种主流的目标检测算法。实例分析表明：基于改进YOLOv5的路面病害检测算法能够满足大规模水泥路面病害智能检测与破损状况评价的实际需求。

  2025年01期 v.44;No.275 102-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2115K]
  

• 基于改进YOLOv8模型的树线接地故障识别

  王洪江;刘金圣;赵宏;赵婷婷;代钦;高英才;

  为提升电力系统中树线接地故障检测的识别效果，提出一种改进YOLOv8模型。该模型通过插入SimAM注意力机制增强特征表示能力，采用GIoU损失函数提升边界框预测的准确性，提高模型在复杂环境下的故障识别性能。为验证改进YOLOv8模型的性能进行消融实验、SimAM注意力机制模块的插入位置变化实验、损失函数选择实验，以及与其他识别模型的对比实验。实验结果表明：改进YOLOv8模型的识别精确度、召回率、平均精度均最高。该模型有效提高了树线接地故障检测图像的识别精度，为输电线路的智能化运维提供技术支持。

  2025年01期 v.44;No.275 113-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K]
  

• 基于视频帧间局部相关信息的光流估计网络

  徐煦;马鹏飞;司建军;高国军;

  为解决光流估计网络在目标边缘分割、运动速度和运动方向不准确的问题，提出基于视频帧间局部相关信息的光流估计网络。运用特征编码器从图像中提取出编码特征，通过上下文网络获取图像的上下文特征。采用下采样处理减小特征尺寸提高计算效率。根据连续两帧光流图像位移较小的特性，提出一种分区计算视觉相似度的方法，构建更为精细的4D相关体。采用残差滤波器和相似卷积块的方法，分别针对相关体和光流信息进行操作，更有效地保留局部微小位移信息。研究结果表明：采用基于视频帧间局部相关信息的光流估计网络进行计算，端点误差分别实现了8.0%和5.7%的优化，显著提升了光流估计的准确性，对复杂场景下光流信息提取更准确。研究结果可为自动驾驶、智能安防等领域提供参考。

  2025年01期 v.44;No.275 120-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1401K]
  
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