碳酸盐岩酸蚀裂缝渗流-传热特性

充分认识流体在碳酸盐岩酸蚀裂隙面上的渗流传热特性,实现地热能的可持续开发利用是十分必要的。针对碳酸盐岩热储非均质性和缝洞发育的突出特点,采用自主研发的实时高温常规三轴试验系统,能够真实模拟岩石裂隙的真实对流换热过程。采用试验和模拟相结合的方法,进行了碳酸盐岩裂缝渗流传热耦合机理研究。结果显示,裂缝表面进行非均匀性溶蚀,形成一条具有导流能力的人工裂缝,达到改善流体渗流条件的目的;在温度一定的条件下,对流换热系数增幅与流量、压强呈正相关;采用COMSOL Multiphysics软件对碳酸盐岩单裂隙渗流传热过程进行了模拟计算,开展了实际热储层环境条件下对流换热仿真分析,实验结果验证了数值模拟的正确性与可靠性,获得了储层温度场的演化规律。     

山岭隧道衬砌外水压力公式解析研究

隧道衬砌外水压力问题,一直是人们关注的焦点。本文以甘肃木寨岭隧道为工程实例,考虑地下水渗流流速对于衬砌外水压力的影响,运用线性渗流定律及地下水动力学理论,推导出隧道衬砌外水压力及隧道毛洞涌水量的理论计算公式,并与其他经典、经验公式进行了对比验证分析。通过对推导公式的解析,得出了影响隧道衬砌外水压力大小的各因素主次关系,依次是：衬砌渗透系数>注浆圈渗透系数 >注浆圈厚度>渗流流速,其研究成果可对隧道设计施工和安全管理提供理论指导。     

降雨入渗对锚杆加固多级边坡稳定性分析

降雨入渗对多级锚杆支护边坡稳定性的影响尚不清晰,基于非饱和土渗流-应力耦合理论,采用Geo-studio软件建立了降雨入渗锚杆加固多级边坡的流固耦合有限元分析模型,研究不同降雨持时、雨强时锚杆加固多级边坡的渗流、应力、变形场稳定性变化规律,以及锚杆受力特性。研究表明：随着雨强和持时的增大,锚杆轴力及坡面位移均增大,边坡安全系数降低;第三级边坡的锚杆轴力提升幅度最大;同一级边坡内,坡脚处的锚杆轴力值大于坡顶处锚杆力。     

基于PSO_MP算法的电力线信道模型参数识别方法

针对低压电力线信道模型的多参数识别问题,提出了一种基于粒子群优化的匹配追踪算法(particle swarm optimization_ matching pursuit, PSO_MP)。匹配追踪算法(matching pursuit, MP)实现过程简单,但是计算复杂、计算量比较大;粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)具有全局搜索能力强、收敛快等优点;将两者结合使用不仅可以提高信道模型参数辨识精度,而且还可以提高系统收敛速度。针对传统的高斯原子数目较大的问题,设计了一种新的原子结构。仿真实验表明,基于PSO_MP的模型参数识别精度高,验证了该算法的可行性和优越性。     

基于颗粒流方法的碎石渗透系数分析

渗透系数是级配碎石渗流特性的重要参数,通过颗粒流数值方法建立碎石土渗流计算模型,利用流动方程和水压方程以及碎石之间的应力变形响应进行耦合计算,得到相应级配碎石的渗流系数,数值计算结果表明:颗粒流数值分析方法(PFC)适用于模拟任意形状、大小的单元集合体,允许单元在受力过程中发生开裂和运动.颗粒流不需要给出材料的宏观参数,只需给出材料的细观参数,通过细观结果的累加,PFC可以模拟材料在宏观状态下的表象.给出的9种级配碎石的渗透性远大于规范要求的级配集料的渗透系数,渗透系数均满足工程要求,但综合比较,孔隙率较大的碎石3类较优.     

基于Weibull统计分布的岩石损伤模型

基于岩石内部裂隙和孔隙分布的随机性,运用连续损伤力学理论,建立了围压与轴压共同作用下岩石的统计损伤模型;结合岩石应力应变曲线的特征参量确定了模型参数,增强了模型的适应性;探讨了岩石损伤的演化性态及其宏观表现,并通过试验对模型进行了验证.结果表明:岩石的宏观力学特性取决于内部微裂纹的细观力学响应,其损伤演化途径反映了岩石变形破坏的全过程;模型理论曲线与试验实测曲线具有较高的吻合度,验证了模型的合理性.     

基于车辆横向运行数据的遗传-支持向量机算法的分心驾驶状态判别模型

分心状态是造成交通事故的重要原因。当前侵入式与半侵入式检测多被应用于分心驾驶识别,此方法会对驾驶任务产生一定干扰,且成本相对较高。对此提出一种低成本的基于车辆横向运行数据的分心驾驶状态判别方法：实验选取手机通话作为分心影响因素,设计了正常驾驶、免提通话、手提通话三个维度。首先,基于驾驶模拟器采集的数据,对正常与分心状态下的车辆运行指标进行Man Whitney U检验,从时域及频域中提取出与分心驾驶显著相关的车辆横向控制指标;其次,构建支持向量机（support vector machine,SVM）分心状态判别模型,将径向基函数作为SVM的核函数,使用网格搜索算法（grid search algorithm,GSA）、粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）及遗传算法（genetic algorithm,GA）对SVM模型参数进行优化;最后,对比GSA-SVM、PSO-SVM与GA-SVM分心判别模型的分类效果,并运用ROC曲线对模型性能进行评估。研究结果表明：GA-SVM分心判别模型的最优交叉验证率、准确率及F_1值分别为87.9%、91.9%、94.05%,高于GSA-SVM（86.2%、87.2%、90.35%）与PSO-SVM（87.9%、91.2%、93.46%）;GA-SVM判别模型ROC曲线接近于（0,1）坐标,其AUC值为93.53%。所提出的GA-SVM分心判别模型获得了较好的分类效果,故认为此模型适合作为低成本条件下基于车辆横向控制的分心驾驶状态判别模型。     

岩石单结构面剪切变形渗透性演化规律

为了研究剪切作用下单裂隙渗透性的演化规律,在Comsol中采用Weierstrass随机分形函数来生成单裂隙,调整2个裂隙面的相对位移来模拟剪切作用,通过分析不同剪切位移条件下裂隙隙宽的变化以及不同流量下的非线性效应发生的界定范围,并绘制散点图与函数曲线拟合确定剪切过程影响裂隙渗透率的因素,给出定量关系。结果表明：未发生剪切时,隙宽的概率密度分布满足标准的高斯分布,而随着剪切过程的发生,隙宽的高斯分布被破坏,仅体现标准高斯分布的部分特征;发生剪切时,渗透率先有一个减小的过程,然后在一定范围内波动;当Re>9.6时,流体开始从线性向非线性发展。对岩石单结构面剪切变形过程中裂隙孔径变化对流体渗流特性的影响进行模拟,可为分析地质体中结构面变形对地热变化的影响提供参考。     

圆柱正弦活齿传动接触力影响因素分析

基于弹性小变形和变形协调方程假设建立了理论状态下的啮合副接触力分析模型,利用牛顿法求解了力学方程。对圆柱正弦活齿传动结构分析,发现了4个主要结构参数,分析了这4个参数单独变化时,啮合副接触力大小和周期的变化规律;总结这些变化规律,归纳出在一定传动比的条件下,圆柱正弦活齿传动结构设计的一般设计准则。利用分析结果可以设计出结构比较优化的圆柱正弦活齿传动机构。     

考虑孔渗变化的非稳态渗流煤储层压降传播规律

基于平面径向渗流理论及煤岩特殊性质,建立了内边界定产水、外边界无限大条件下,排采初期单相水非稳态渗流模型。应用Matlab软件模拟计算了韩城地区两类压降漏斗变化形态;并分析了储层压降传播规律及控制因素。研究表明:纵向压降与扩展半径及时间的比值λ可以用来表征煤储层压降能力强弱,λ越小,压降漏斗水平扩展越明显;λ越大,纵向加深越明显;控制压降漏斗形状、影响压降传播的主要因素分为工程和地质因素,包括排水速度、井网井距、煤层厚度、孔渗条件、水文地质条件等。