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基于非线性数学方法对额哈铁路K742-K745的沙源研究
| 论文题名： | 基于非线性数学方法对额哈铁路K742-K745的沙源研究 |
| 关键词： | 铁路路基;积沙来源;固阻结合治沙体系;神经网络模型;非线性数学方法 |
| 摘要： | 于2015年修建通车的额哈铁路的K742-K745段沙害严重，且两侧尚未布置尼龙网沙障、植被等防护措施，如不及时治理将对铁路的行车安全造成极大影响，所以探索该路段的路基积沙来源，并根据探索结果提出治理该路段的风沙灾害的措施，很有紧迫性和现实性。本文获取额哈铁路K742-K745路基附近和该铁路主风向上游近程沙丘沙样进行电镜扫描实验和能谱分析，在对实验数据进行了简单分析并提出猜想后，基于Photoshop软件和FracLab工具箱利用电镜图像进行了分形维数计算和对比分析;利用SPSS软件进行了基于样本间各元素含量的总距离为衡量指标的系统聚类分析;利用MATLAB软件进行神经网络训练建立了可用于预测沙样匹配情况的神经网络模型，并预测出了沙丘与铁路路基沙样的整体匹配情况;根据沙样中的主要元素的含量，对沙丘与路基的样本进行了匹配数据的统计，以此建立了模糊变换关系，用变异系数结合层次分析法确定了各元素权重，然后选取了映射关系并做出了沙丘与路基沙样相近程度的模糊综合评价。这四种非线性数学方法从考虑沙样轮廓形状、样本整体距离到训练模型预测和基于统计进行映射，分别从不同角度对沙源进行了判断，可以互相验证，并统一得出结论:路基处的积沙来源于沙丘，并基于该结论提出了固阻结合的综合治沙措施。本文主要研究成果有: (1)对沙丘和额哈铁路K742-K745路基两侧的沙样进行了能谱分析，分析得出沙样主要含有的元素为O、Si、Na、Al、Ca、Mg、Fe、C、K，并对这9种元素在沙粒中所占的的比例均进行了测定，统计得出，各元素含量比重中，O元素含量最高，达45％-60％，Si元素次之，20％-40％。 (2)沙丘与铁路路基处的沙粒规则程度总体一致，分形盒维数均在1.79-1.85之间，且两处同一粒径范围沙粒的分形维数相接近，而且与其他处所取沙样差别明显。 (3)沙丘与铁路路基处的沙样整体性很强，样本聚类时表现为交错聚类。 (4)模糊综合评判及神经网络预测显示，两处沙样的元素组成总体相似。 (5)针对沙丘和该段线路的情况，分部位制定了治沙措施，形成了固阻结合的综合治沙体系。 |
| 作者： | 彭孝南 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 刘世海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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