首页期刊导航|应用基础与工程科学学报
期刊信息/Journal information
应用基础与工程科学学报
应用基础与工程科学学报

倪晋仁

双月刊

1005-0930

jbse@iee.pku.edu.cn;jbse@vip.163.com

010-62753153

100871

北京大学老地学楼110室

应用基础与工程科学学报/Journal Journal of Basic Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是经国家科技部和国家新闻出版署批准国内外公开发行的综合性学术期刊，1993年由北京大学、清华大学、中国科学院等单位的一些优秀青年学者共同创办。本刊编委全部是在国内外获得博士学位并具有高级职称的优秀中青年学者。本刊主反映国内外自然科学与工程科学，尤其是新兴与交叉学科领域研究的最新成果，为从事新兴学科及高技术领域研究的学者提供对外交流的窗口和发表研究论文的机会。读者对象为国内外从事自然科学特别是交叉学科研究的科研人员、管理人员和大专院校师生。
正式出版
收录年代

    基于介观岩石图像深度学习的便携式岩性智能识别

    马文李珊赵新鹏郑艳伟...
    911-925页
    查看更多>>摘要：针对传统岩性识别依赖人工经验、主观性强、耗时耗力的问题,提出了一种基于介观岩石图像深度学习的现场岩性智能识别方法.采用卷积神经网络并结合迁移学习方法,构建了岩性识别模型.采用身份采样器以多样化的方式选择样本构建训练批次,保证了模型不会偏向数据量较多的样本,提高了推理的准确性.将经过训练的Pytorch模型转换成ONNX模型部署到便携式设备上,设计和开发了 一款专用于岩性识别的软件.在此软件中,电子放大镜可用于拍摄介观岩石图像,实现了对岩石岩性的准确判识.研究结果表明,该方法的识别准确率最高可达99％,可满足地质调查人员在野外作业中快速获取岩石岩性的需求.

    岩性识别深度学习人工智能图像识别模型部署岩石图像

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于RPM方法的隧道开挖地层失稳模式及形成机理研究

    路德春张富军董宏宇林庆涛...
    926-943页
    查看更多>>摘要：基于材料破坏时邻近颗粒间相对运动的特征,提出了颗粒相对运动(RPM)指标描述材料的渐进破坏行为;考虑颗粒的平动和转动,建立了 RPM计算的方法;基于PFC2D平台实现了 RPM与离散元方法的结合,发展了颗粒材料破坏分析方法,并利用活动门试验结果验证了其描述岩土材料破坏过程的合理性.以北京地铁12号线暗挖隧道为背景建立数值模型,分析了隧道开挖时不同地层的破坏渐进过程和失稳模式.均质砂土和黏土地层最终都呈现椭圆形失稳模式,砂土地层表现为失稳区整体塌落,黏土地层中土体自拱顶至上分块逐渐掉落;黏土-砂土复合地层破坏区是否发展至地表和最终失稳模式与上层黏土厚度有关,黏土地层较厚时失稳模式接近于均质黏土地层,较薄时地层破坏区更易发展至地表,且呈现U型失稳模式;砂土-黏土复合地层上部地层厚度对破坏区是否发展至地表和最终失稳模式的影响较小,下部黏土地层破坏发展与均质黏土地层接近,上部砂土地层主要呈现整体失稳破坏的特征.

    隧道开挖复合地层失稳模式土拱效应颗粒相对运动(RPM)变形局部化离散元

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    软土地层下穿开挖引发上覆电缆隧道挠曲变形分析

    王小龙朱晶晶叶明鸽胡卓...
    944-956页
    查看更多>>摘要：软土地区电缆隧道埋深浅、结构刚度低,易受下穿隧道近接施工的扰动影响,严重时可能导致变形超限、破损或开裂等结构病害.然而,评估软土隧道开挖对上覆电缆隧道扰动影响的理论方法仍相对欠缺.基于此,提出一种隧道扰动下电缆隧道挠曲响应的有限差分理论分析方法,其中,假设电缆隧道符合Timoshenko梁,隧道周边地层简化为Winkler地基,采用有限差分法求解电缆隧道的变形和受力.计算结果与梁-弹簧法数值模拟结果吻合较好,验证了该方法的有效性.进一步对影响电缆隧道挠曲变形的主要因素进行了对比分析,结果表明:电缆隧道竖向位移随着隧道横截面宽度b和高度h的增加而减小,而弯矩随截面宽度b和高度h的增大而增大.相对而言,高度h对竖向位移和弯矩的影响更大.相较于高度为2.6m的电缆隧道,高度为4.4m的电缆隧道最大位移减小约30％,弯矩则增大约50％.当地层损失率V1为6％时,最大弯矩将超过混凝土极限抗拉弯矩,此时电缆隧道处于不安全状态.

    下穿开挖地层损失电缆隧道挠曲变形弹性地基梁有限差分法

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于XGBoost算法的公路隧道失稳风险评估模型及系统开发

    王迎超郭崟姜雯张政...
    957-971页
    查看更多>>摘要：为降低公路隧道建设过程中围岩掉块、塌方等灾害的发生,在充分发挥工程数据价值的基础上,建立了基于XGBoost算法的公路隧道失稳风险评估模型.选取岩体的风化程度、围岩级别、岩体完整程度、结构面结合程度、地下水出水情况和开挖方法共6个指标作为公路隧道失稳风险评估模型的指标,通过对各定性指标进行量化赋值来实现风险评估.引入混淆矩阵和准确率对失稳风险评估模型的测试集和预测集的训练效果进行检验.通过对比大华山隧道模型应用结果与实际工程结果,对所建立的风险评估模型进行了验证,验证结果二者呈现高度的一致性,成功预警了围岩失稳灾害的发生.基于Visual Basic自主开发了"公路隧道失稳风险评估系统",实现了公路隧道建设过程中准确快速的失稳风险评估.

    公路隧道失稳风险评估定性指标量化赋值机器学习XGBoost算法预警系统

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    黄土地基H-U组合荷载作用下扩底桩承载特性研究

    陈阳吴武强訾凡耿芳杰...
    972-983页
    查看更多>>摘要：为研究水平-上拔(H-U)组合荷载作用下荷载倾角和扩径比对扩底桩抗拔承载特性的影响,开展了黄土地基中4组荷载倾角θ(0°、15°、30°、60°)和2组扩径比λ(1.5、2.0)下的抗拔承载特性试验.对比分析了不同工况下的荷载位移曲线、桩身应变和桩侧土压力分布规律,探讨了扩底桩抗拔承载性能与荷载角度、扩径比之间的关系.进一步探究了荷载顺序、长径比和抗剪强度等因素对H-U组合荷载下破坏包络线的影响.研究结果表明:当θ=0°时,λ由1.5提高至2.0时,扩底桩的极限承载力Tλ=2较Tλ=1.5提高了 126％;随着荷载倾角的增加,当θ＞30°时,λ增大对扩底桩的极限承载力提高效果降低.H-U联合荷载作用下桩体承载力随着长径比(L/d)和土体抗剪强度的增加而增大,扩底桩主要通过扩大端克服桩周土体抗力,从而提高单桩抗拔承载性能.

    黄土扩底桩组合荷载承载特性包络线

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    近20年黄河下游宽滩区河槽糙率演变规律及影响因素分析

    牛超杰李东阳赵连军韩沙沙...
    984-999页
    查看更多>>摘要：河槽糙率是影响黄河下游宽滩区洪水演进过程和河床冲淤变化的主要参数,2002年小浪底水库实施蓄水拦沙后,改变了河槽糙率的分布规律,糙率变化对下游河道防洪工程布局及生态环境保护规划等造成一系列影响.利用黄河下游宽滩区2002～2020年典型水文站实测断面数据和水文数据,根据曼宁公式推求糙率,分析典型大断面汛前、汛后河槽糙率随时空的演变规律及影响因素.结果表明:(1)同一断面汛后糙率略大于汛前糙率,花园口和孙口断面汛后糙率较汛前糙率增幅明显,增幅分别为14.64％和19.37％;(2)游荡段糙率随时空变化呈下降趋势,过渡段糙率随时空变化呈略微上升趋势;(3)河槽糙率随Froude数的增大而减小,糙率与含沙量之间没有表现出明显的相关关系;(4)以花园口和高村站为例,河槽糙率与流量和断面平均流速呈反比,与过流面积呈正比,游荡段糙率与宽深比呈反比,过渡段与宽深比呈正比;其中,糙率与平均流速之间拟合关系最好,R2分别为0.62和0.78;(5)断面形态和水流条件是影响黄河下游宽滩区河槽糙率的关键因素.

    黄河下游小浪底水库宽滩区糙率弗劳德数断面形态水流条件

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    立式轴流泵装置流动损失及叶轮强度分析

    杨帆胡文竹汤方平张一祁...
    1000-1010页
    查看更多>>摘要：为了研究立式轴流泵装置的流动损失特征及叶轮疲劳可靠性,对立式轴流泵装置进行了全流道的三维数值模拟,并采用流动熵产理论分析了过流部件的流动损失特征,基于单向流固耦合理论求解了 nD值相等时几何相似、结构尺寸不同的叶轮的应力应变,并根据疲劳累计损伤理论对叶轮进行了疲劳可靠性的预测.研究结果表明,立式轴流泵装置内部流动损失主要与湍流流动增加的湍动耗散熵产有关,湍动耗散熵产远大于直接耗散熵产,导叶体的湍动耗散熵产最大.当nD值相等时,随着叶轮直径的增大,叶轮的最大应力及最大变形位移均逐渐减小,最大应力出现在叶片压力面与轮毂的连接位置,等效应力沿叶片展向从轮毂至轮缘逐渐减小,最大变形位移出现在叶片进水边的轮缘处.随着叶轮直径的增加,最小疲劳安全系数逐渐增大,从叶轮的疲劳安全系数角度考虑,应适当增大叶轮的直径,降低叶轮的转速.

    轴流泵泵装置叶轮熵产流动损失结构强度

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    低含沙量条件下黄河下游水流挟沙力公式及其应用

    程亦菲夏军强周美蓉鲁俊...
    1011-1023页
    查看更多>>摘要：水流挟沙力公式及其参数的选择,对泥沙输移过程计算有重要影响.小浪底水库运行后,黄河下游发生低含沙量洪水的频率增大,因此挟沙力计算关系的适应性需要重新研究.基于河床冲淤判别指标,筛选了小浪底水库运行前后黄河下游低含沙量条件下各水文断面处于冲淤相对平衡时的实测水沙要素,确定了挟沙力系指数与水沙综合参数的计算关系,并应用于黄河下游典型少沙年的水沙输移过程计算.结果表明:挟沙力系指数与水沙综合参数呈密切的函数关系,且随着水沙综合参数的增大逐渐减小并最终保持不变;对比了不同挟沙力模式下2017年黄河下游水沙输移过程的计算结果,当挟沙力系指数采用提出的计算式确定时,游荡段含沙量过程计算值与实测值符合较好,与挟沙力系指数取常数相比,各水文断面平均相对误差降低50％～67％.因此该计算式确定的挟沙力系指数能较好适应水沙条件的沿程变化,可以提高水沙数学模型的计算精度.

    低含沙量挟沙力计算输沙平衡悬移床沙质参数确定黄河下游

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于运动图像结构恢复算法的明渠床面粗糙高度测量研究

    王永强张鹏傅健娟牟勇...
    1024-1034页
    查看更多>>摘要：粗糙高度影响水流紊动特性变化和应力状态分布,明渠床面粗糙高度的精确测量对底栖生物多样性保护和泥沙间歇性输移预测具有重要作用.现光波干涉和激光扫描等方法抗干扰能力弱、操作复杂,为提高粗糙高度测量计算的效率和准确度,以明渠水槽试验卵石床面为研究对象,采用运动摄像恢复结构技术重建粗糙床面地形及计算粗糙高度,分析了粗糙床面的高程分布规律和时均流速变化特征.研究结果表明:卵石床面高程具有正态分布特征;流速分布符合该算法计算的粗糙高度拟合后的对数率;采用该算法计算粗糙高度可推广到试验操作和工程实际应用中.

    明渠卵石床面粗糙高度运动摄像恢复结构技术三维重构算法研究

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    黑龙江省水资源绿色效率时空演变及影响因素分析

    姜秋香隆睿睿王子龙王晋京...
    1035-1048页
    查看更多>>摘要：水资源绿色效率研究对于践行绿色发展观、实现水资源高效利用具有重要意义.利用SBM(slack based measure)模型测算了 2003-2018年黑龙江省水资源绿色效率并进行时空演变分析,同时利用空间自相关法进行水资源绿色效率的空间聚集性研究,最后进行投入和产出变量调整情景模拟和水资源绿色效率的影响因素分析.研究发现:黑龙江省平均水资源绿色效率处于较低水平,但总体呈波动上升的趋势;黑龙江省南部水资源绿色效率上升幅度较大,北部地区效率也有所提升,东部和西部地区效率相对较低且变化不大;黑龙江省水资源绿色效率具有空间聚集性特征,高高聚集和低低聚集分别位于南部和西部地区,低高聚集分布在东部地区;用水量、劳动力、固定资产投资和灰水足迹对水资源绿色效率为负向影响,GDP和社会综合指数则对水资源绿色效率提升具有积极作用,不同地区的主要影响因素也存在差异.通过研究水资源绿色效率对社会环境和相关政策变化的动态响应及其影响因素,有利于加强区域水资源管理和优化水资源利用方式,进一步推动黑龙江省可持续发展.

    SBM模型水资源绿色效率时空演变空间自相关分析空间聚集影响因素黑龙江省

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据