Study on risk control of water inrush in tunnel construction period considering uncertainty

Water inrush risk is a bottleneck problem affecting the safety and smooth construction of tunnel engineering works, so the risk control of water inrush is important, however, geological uncertainty and artificial uncertainty always accompany tunnel construction. Uncertainty will not only affect the accuracy of water inrush risk assessment results, but also affect the reliability of water inrush risk decision-making results. How to control the influence of uncertainty on water inrush risk is key to solving the problem of water inrush risk control. Based on the definition of improved risk, a risk analysis model of water inrush based on a fuzzy Bayesian network is constructed. The main factors affecting the risk of water inrush are determined by sensitivity analysis, and possible schemes in risk control of water inrush are proposed. Based on the characteristics of risk control of water inrush in a tunnel, a multi-attribute group decision-making model is constructed to determine the optimal water inrush risk control scheme, so that the optimal scheme for reducing uncertainty in risk control of water inrush is determined. Finally, this system is applied to Shiziyuan Tunnel. The results show that the proposed risk control system for reducing uncertainty of water inrush is efficacious. First published online 21 August 201

Mesoporous nitrogen-doped TiO2 sphere applied for quasi-solid-state dye-sensitized solar cell

A mesoscopic nitrogen-doped TiO2 sphere has been developed for a quasi-solid-state dye-sensitized solar cell [DSSC]. Compared with the undoped TiO2 sphere, the quasi-solid-state DSSC based on the nitrogen-doped TiO2 sphere shows more excellent photovoltaic performance. The photoelectrochemistry of electrodes based on nitrogen-doped and undoped TiO2 spheres was characterized with Mott-Schottky analysis, intensity modulated photocurrent spectroscopy, and electrochemical impedance spectroscopy, which indicated that both the quasi-Fermi level and the charge transport of the photoelectrode were improved after being doped with nitrogen. As a result, a photoelectric conversion efficiency of 6.01% was obtained for the quasi-solid-state DSSC

Persistent Infection and Promiscuous Recombination of Multiple Genotypes of an RNA Virus within a Single Host Generate Extensive Diversity

Recombination and reassortment of viral genomes are major processes contributing to the creation of new, emerging viruses. These processes are especially significant in long-term persistent infections where multiple viral genotypes co-replicate in a single host, generating abundant genotypic variants, some of which may possess novel host-colonizing and pathogenicity traits. In some plants, successive vegetative propagation of infected tissues and introduction of new genotypes of a virus by vector transmission allows for viral populations to increase in complexity for hundreds of years allowing co-replication and subsequent recombination of the multiple viral genotypes. Using a resequencing microarray, we examined a persistent infection by a Citrus tristeza virus (CTV) complex in citrus, a vegetatively propagated, globally important fruit crop, and found that the complex comprised three major and a number of minor genotypes. Subsequent deep sequencing analysis of the viral population confirmed the presence of the three major CTV genotypes and, in addition, revealed that the minor genotypes consisted of an extraordinarily large number of genetic variants generated by promiscuous recombination between the major genotypes. Further analysis provided evidence that some of the recombinants underwent subsequent divergence, further increasing the genotypic complexity. These data demonstrate that persistent infection of multiple viral genotypes within a host organism is sufficient to drive the large-scale production of viral genetic variants that may evolve into new and emerging viruses

Calcul de l’homogénéisation de la conductivité thermique des matériaux hétérogènes par la méthode des différences finies

Nowadays, heterogeneous materials are in-creasingly used for their superior overall properties, suchas porous media, which are widely used in the electronicsand biomedical industries, so determining the equivalentthermal conductivity (ETC) of heterogeneous materials isessential for the correct design of industrial equipment thatmay be subjected to severe thermal loads during use.The main objective of this thesis is to calculate the ho-mogenization of the thermal conductivity of heteroge-neous materials using the finite difference method. Voxelwas chosen for modeling heterogeneous materials and the Günter scheme will be employed as the primary tech-nique for anisotropic thermal diffusion problems. Thetwo-dimensional Günter system is re-demonstrated in thisthesis, along with an extension to the three-dimensionalmodel, as well as methods for loading periodic and mixeduniform boundary conditions. The three methods (FDM,FEM, and FEM+pixel(voxel)) are compared for 2D RVEssuch as crosses, circles, and ellipses and for 3D RVEs suchas spheres and cylinders. It is discovered that the devel-oped FDM produces results that are consistent with thoseof FEM and FEM+pixel(voxel) and that the FDM outper-forms FEM+pixel(voxel) in terms of convergence speed.This method has also been applied to sintered silver ma-terials for the study of equivalent thermal conductivity.Comparisons between the two methods (FDM and FEM)are carried out for the classical unit cells such as simple cu-bic, body-centered cubic, and face-centered cubic, as wellas the silver-based stochastic model. The developed finitedifference algorithm is valid, and consistent results are ob-tained. In addition to the Günter scheme, a 5-point modeland an integral model have also been developed inspiredby the Günter scheme.For high-performance computing, the Eigen library andthe Pardiso library are also detailed in the thesis. Both li-braries contain both direct and iterative solutions for solv-ing linear equations. However, while Eigen allows for parallel computation of only the iterative solution, Pardisoallows for parallel computation of both approaches, andthe parallelism is significantly superior than that of Eigen.While Eigen is more straightforward to construct and morepowerful, Pardiso is faster at tackling complex problems.De nos jours, les matériaux hétérogènes sont de plus en plus utilisés pour leurs propriétés générales supérieures, comme les milieux poreux, qui sont largement utilisés dans les industries électroniques et biomédicales. La détermination de la conductivité thermique équivalente(CTE) des matériaux hétérogènes est donc essentielle pour la conception correcte des équipements industriels qui peuvent être soumis à des charges thermiques sévères pendant leur utilisation. L’objectif principal de cette thèse est de calculer l’homogénéisation de la conductivité thermique de matériaux hétérogènes en utilisant la méthode des différences finies (FDM). Voxel a été choisi pour la modélisation des matériaux hétérogènes et le schéma de Günter sera employé comme technique principale pour les problèmes de diffusion thermique anisotrope. Le système de Günter bidimensionnel est redémontré dans cette thèse, ainsi qu’une extension au modèle tridimensionnel, de même que des méthodes pour charger des conditions aux limites périodiques et uniformes mixtes. Les trois méthodes (FDM, FEM, et FEM+pixel(voxel)) sont comparées pour des RVEs 2D tels que des croix, des cercles et des ellipses et pour des RVEs 3D tels que des sphères et des cylindres. On découvre que la méthode FDM développée produit des résultats qui sont cohérents avec ceux de FEM et FEM+pixel (voxel) et que la méthode FDM surpasse FEM+pixel(voxel) en termes de vitesse de convergence. Cette méthode a également été appliquée à des matériaux en argent fritté pour l’étude de la conductivité thermique équivalente. Des comparaisons entre les deux méthodes (FDM et FEM) sont effectuées pour les cellules unitaires classiques telles que le cubique simple, le cubique centré sur le corps et le cubique centré sur la face, ainsi que pour le modèle stochastique à base d’argent. L’algorithme de différences finies développé est valide, et des résultats cohérents sont obtenus. En plus du schéma de Günter, un modèle à 5 points et un modèle intégral ont également été développés en s’inspirant du schéma de Günter. Pour le calcul haute performance, la bibliothèque Eigen et la bibliothèque Pardiso sont également détaillées dans la thèse. Ces deux bibliothèques contiennent à la fois des solutions directes et itératives pour la résolution d’équations linéaires. Cependant, alors qu’Eigen ne permet le calcul parallèle que de la solution itérative, Pardiso permet le calcul parallèle des deux approches, et le parallélisme est nettement supérieur à celui d’Eigen. Alors que Eigen est plus simple à construire et plus puissant, Pardiso est plus rapide pour traiter les problèmes complexes

Calcul de l’homogénéisation de la conductivité thermique des matériaux hétérogènes par la méthode des différences finies

Nowadays, heterogeneous materials are in-creasingly used for their superior overall properties, suchas porous media, which are widely used in the electronicsand biomedical industries, so determining the equivalentthermal conductivity (ETC) of heterogeneous materials isessential for the correct design of industrial equipment thatmay be subjected to severe thermal loads during use.The main objective of this thesis is to calculate the ho-mogenization of the thermal conductivity of heteroge-neous materials using the finite difference method. Voxelwas chosen for modeling heterogeneous materials and the Günter scheme will be employed as the primary tech-nique for anisotropic thermal diffusion problems. Thetwo-dimensional Günter system is re-demonstrated in thisthesis, along with an extension to the three-dimensionalmodel, as well as methods for loading periodic and mixeduniform boundary conditions. The three methods (FDM,FEM, and FEM+pixel(voxel)) are compared for 2D RVEssuch as crosses, circles, and ellipses and for 3D RVEs suchas spheres and cylinders. It is discovered that the devel-oped FDM produces results that are consistent with thoseof FEM and FEM+pixel(voxel) and that the FDM outper-forms FEM+pixel(voxel) in terms of convergence speed.This method has also been applied to sintered silver ma-terials for the study of equivalent thermal conductivity.Comparisons between the two methods (FDM and FEM)are carried out for the classical unit cells such as simple cu-bic, body-centered cubic, and face-centered cubic, as wellas the silver-based stochastic model. The developed finitedifference algorithm is valid, and consistent results are ob-tained. In addition to the Günter scheme, a 5-point modeland an integral model have also been developed inspiredby the Günter scheme.For high-performance computing, the Eigen library andthe Pardiso library are also detailed in the thesis. Both li-braries contain both direct and iterative solutions for solv-ing linear equations. However, while Eigen allows for parallel computation of only the iterative solution, Pardisoallows for parallel computation of both approaches, andthe parallelism is significantly superior than that of Eigen.While Eigen is more straightforward to construct and morepowerful, Pardiso is faster at tackling complex problems.De nos jours, les matériaux hétérogènes sont de plus en plus utilisés pour leurs propriétés générales supérieures, comme les milieux poreux, qui sont largement utilisés dans les industries électroniques et biomédicales. La détermination de la conductivité thermique équivalente(CTE) des matériaux hétérogènes est donc essentielle pour la conception correcte des équipements industriels qui peuvent être soumis à des charges thermiques sévères pendant leur utilisation. L’objectif principal de cette thèse est de calculer l’homogénéisation de la conductivité thermique de matériaux hétérogènes en utilisant la méthode des différences finies (FDM). Voxel a été choisi pour la modélisation des matériaux hétérogènes et le schéma de Günter sera employé comme technique principale pour les problèmes de diffusion thermique anisotrope. Le système de Günter bidimensionnel est redémontré dans cette thèse, ainsi qu’une extension au modèle tridimensionnel, de même que des méthodes pour charger des conditions aux limites périodiques et uniformes mixtes. Les trois méthodes (FDM, FEM, et FEM+pixel(voxel)) sont comparées pour des RVEs 2D tels que des croix, des cercles et des ellipses et pour des RVEs 3D tels que des sphères et des cylindres. On découvre que la méthode FDM développée produit des résultats qui sont cohérents avec ceux de FEM et FEM+pixel (voxel) et que la méthode FDM surpasse FEM+pixel(voxel) en termes de vitesse de convergence. Cette méthode a également été appliquée à des matériaux en argent fritté pour l’étude de la conductivité thermique équivalente. Des comparaisons entre les deux méthodes (FDM et FEM) sont effectuées pour les cellules unitaires classiques telles que le cubique simple, le cubique centré sur le corps et le cubique centré sur la face, ainsi que pour le modèle stochastique à base d’argent. L’algorithme de différences finies développé est valide, et des résultats cohérents sont obtenus. En plus du schéma de Günter, un modèle à 5 points et un modèle intégral ont également été développés en s’inspirant du schéma de Günter. Pour le calcul haute performance, la bibliothèque Eigen et la bibliothèque Pardiso sont également détaillées dans la thèse. Ces deux bibliothèques contiennent à la fois des solutions directes et itératives pour la résolution d’équations linéaires. Cependant, alors qu’Eigen ne permet le calcul parallèle que de la solution itérative, Pardiso permet le calcul parallèle des deux approches, et le parallélisme est nettement supérieur à celui d’Eigen. Alors que Eigen est plus simple à construire et plus puissant, Pardiso est plus rapide pour traiter les problèmes complexes

Calcul de l’homogénéisation de la conductivité thermique des matériaux hétérogènes par la méthode des différences finies

De nos jours, les matériaux hétérogènes sont de plus en plus utilisés pour leurs propriétés générales supérieures, comme les milieux poreux, qui sont largement utilisés dans les industries électroniques et biomédicales. La détermination de la conductivité thermique équivalente(CTE) des matériaux hétérogènes est donc essentielle pour la conception correcte des équipements industriels qui peuvent être soumis à des charges thermiques sévères pendant leur utilisation. L’objectif principal de cette thèse est de calculer l’homogénéisation de la conductivité thermique de matériaux hétérogènes en utilisant la méthode des différences finies (FDM). Voxel a été choisi pour la modélisation des matériaux hétérogènes et le schéma de Günter sera employé comme technique principale pour les problèmes de diffusion thermique anisotrope. Le système de Günter bidimensionnel est redémontré dans cette thèse, ainsi qu’une extension au modèle tridimensionnel, de même que des méthodes pour charger des conditions aux limites périodiques et uniformes mixtes. Les trois méthodes (FDM, FEM, et FEM+pixel(voxel)) sont comparées pour des RVEs 2D tels que des croix, des cercles et des ellipses et pour des RVEs 3D tels que des sphères et des cylindres. On découvre que la méthode FDM développée produit des résultats qui sont cohérents avec ceux de FEM et FEM+pixel (voxel) et que la méthode FDM surpasse FEM+pixel(voxel) en termes de vitesse de convergence. Cette méthode a également été appliquée à des matériaux en argent fritté pour l’étude de la conductivité thermique équivalente. Des comparaisons entre les deux méthodes (FDM et FEM) sont effectuées pour les cellules unitaires classiques telles que le cubique simple, le cubique centré sur le corps et le cubique centré sur la face, ainsi que pour le modèle stochastique à base d’argent. L’algorithme de différences finies développé est valide, et des résultats cohérents sont obtenus. En plus du schéma de Günter, un modèle à 5 points et un modèle intégral ont également été développés en s’inspirant du schéma de Günter. Pour le calcul haute performance, la bibliothèque Eigen et la bibliothèque Pardiso sont également détaillées dans la thèse. Ces deux bibliothèques contiennent à la fois des solutions directes et itératives pour la résolution d’équations linéaires. Cependant, alors qu’Eigen ne permet le calcul parallèle que de la solution itérative, Pardiso permet le calcul parallèle des deux approches, et le parallélisme est nettement supérieur à celui d’Eigen. Alors que Eigen est plus simple à construire et plus puissant, Pardiso est plus rapide pour traiter les problèmes complexes.Nowadays, heterogeneous materials are in-creasingly used for their superior overall properties, suchas porous media, which are widely used in the electronicsand biomedical industries, so determining the equivalentthermal conductivity (ETC) of heterogeneous materials isessential for the correct design of industrial equipment thatmay be subjected to severe thermal loads during use.The main objective of this thesis is to calculate the ho-mogenization of the thermal conductivity of heteroge-neous materials using the finite difference method. Voxelwas chosen for modeling heterogeneous materials and the Günter scheme will be employed as the primary tech-nique for anisotropic thermal diffusion problems. Thetwo-dimensional Günter system is re-demonstrated in thisthesis, along with an extension to the three-dimensionalmodel, as well as methods for loading periodic and mixeduniform boundary conditions. The three methods (FDM,FEM, and FEM+pixel(voxel)) are compared for 2D RVEssuch as crosses, circles, and ellipses and for 3D RVEs suchas spheres and cylinders. It is discovered that the devel-oped FDM produces results that are consistent with thoseof FEM and FEM+pixel(voxel) and that the FDM outper-forms FEM+pixel(voxel) in terms of convergence speed.This method has also been applied to sintered silver ma-terials for the study of equivalent thermal conductivity.Comparisons between the two methods (FDM and FEM)are carried out for the classical unit cells such as simple cu-bic, body-centered cubic, and face-centered cubic, as wellas the silver-based stochastic model. The developed finitedifference algorithm is valid, and consistent results are ob-tained. In addition to the Günter scheme, a 5-point modeland an integral model have also been developed inspiredby the Günter scheme.For high-performance computing, the Eigen library andthe Pardiso library are also detailed in the thesis. Both li-braries contain both direct and iterative solutions for solv-ing linear equations. However, while Eigen allows for parallel computation of only the iterative solution, Pardisoallows for parallel computation of both approaches, andthe parallelism is significantly superior than that of Eigen.While Eigen is more straightforward to construct and morepowerful, Pardiso is faster at tackling complex problems

Three discontinuous loop nucleotides in the 3′ terminal stem-loop are required for Red clover necrotic mosaic virus RNA-2 replication

AbstractThe genome of Red clover necrotic mosaic virus (RCNMV) consists of positive-sense, single-stranded RNA-1 and RNA-2. The 29 nucleotides at the 3′ termini of both RNAs are nearly identical and are predicted to form a stable stem-loop (SL) structure, which is required for RCNMV RNA replication. Here we performed a systematic mutagenesis of the RNA-2 3′ SL to identify the nucleotides critical for replication. Infectivity and RNA replication assays indicated that the secondary structure of the 3′ SL and its loop sequence UAUAA were required for RNA replication. Single-nucleotide substitution analyses of the loop further pinpointed three discontinuous nucleotides (L1U, L2A, and L4A) that were vital for RNA replication. A 3-D model of the 3′ SL predicted the existence of a pocket formed by these three nucleotides that could be involved in RNA–protein interaction. The functional groups of the bases participating in this interaction at these positions are discussed

Cuckoo search algorithm based on cloud model and its application

Abstract Cuckoo search algorithm is an efficient random search method for numerical optimization. However, it is very sensitive to the setting of the step size factor. To address this issue, a new cuckoo search algorithm based on cloud model is developed to dynamically configure the step size factor. More specifically, the idea of giving consideration to both fuzziness and randomness of cloud model is innovatively introduced into cuckoo search algorithm, and the appropriate step size factor can be determined according to the membership degree and an exponential function, so as to realize the adaptive adjustment of the control parameter. After that, simulation experiments are conducted on 25 benchmark functions with different dimensions and two chaotic time series prediction problems to comprehensively evaluate the superiority of the proposed algorithm. Numerical results demonstrate that the developed method is more competitive than the other five CS and several non-CS algorithms

Risk Assessment and Decision-Making under Uncertainty in Tunnel and Underground Engineering

The impact of uncertainty on risk assessment and decision-making is increasingly being prioritized, especially for large geotechnical projects such as tunnels, where uncertainty is often the main source of risk. Epistemic uncertainty, which can be reduced, is the focus of attention. In this study, the existing entropy-risk decision model is first discussed and analyzed, and its deficiencies are improved upon and overcome. Then, this study addresses the fact that existing studies only consider parameter uncertainty and ignore the influence of the model uncertainty. Here, focus is on the issue of model uncertainty and differences in risk consciousness with different decision-makers. The utility theory is introduced in the model. Finally, a risk decision model is proposed based on the sensitivity analysis and the tolerance cost, which can improve decision-making efficiency. This research can provide guidance or reference for the evaluation and decision-making of complex systems engineering problems, and indicate a direction for further research of risk assessment and decision-making issues