矿井巷道-钻孔瞬变电磁二维拟地震反演方法及应用

采空巷道严重威胁煤矿安全和矿工生命,因其体积规模较小,常规物探对其探测精度较差,钻探手段也很难准确命中目标,为解决采空巷道的精细探测问题,提出一种煤矿井下巷道-钻孔瞬变电磁探测方法。该方法属于一种定源动接收的二维工作方法,通过在孔口布设一固定不动的发射线框,在孔内沿钻孔移动接收探头进行三分量观测,进而实现对钻孔径向低阻地质异常体的高精度探测。该装置观测曲线形态复杂,反演难度大。通过基于CPU+GPU异步并行的时域有限差分三维数值模拟分析了其数据特征,提出了结合分时段和全时段波场反变换算法2者优势的基于相关的滑动时窗波场反变换算法对数据进行高精度波场转换,研究了二维装置的虚拟波场时距曲线特征,得出了相应的动校正算法,采用等效导电平面法构建了初始速度模型,最终在虚拟声波介质假设下通过共轭梯度全波形反演技术实现了巷道-钻孔瞬变电磁数据的拟地震反演。计算了三维数值模拟、水槽物理模拟和井下现场模拟资料的反演结果,对钻孔径向的小规模异常体取得了良好的成像效果。结合山西煤矿井下的工程实践,对该方法精细探测积水采空巷道性质、形态和规模的实用性和有效性进行了检验。研究表明:巷道-钻孔瞬变电磁探测方法是井下物探与钻探的有机结合与相互补充,能够有效应用于积水采空巷道探测。     

波浪与冲刷作用后吸力式基础承载力分析

吸力式桶形基础是一种应用于海上风机的典型基础形式,波浪循环荷载与海流引起的冲刷会影响基础的承载力,进而危及结构的安全。采用模型试验手段和有限元软件数值方法,分析了基础的长径比（0.50、0.75和1.00）、冲刷和波浪荷载作用对基础的承载特性的影响。研究发现:随着长径比的增加,吸力式桶形基础承载力（水平和竖向抗拔）的增长速率明显加快而冲刷作用会降低其增长速率;静力荷载作用下分为弹性变形、塑性变形和失稳破坏3个阶段;试验中前期波浪作用扮演改变砂土密实度的角色,不同波浪作用下的砂土会发生剪胀和剪缩,结合数值计算结果说明了砂土剪胀角对基础承载力的影响;随着波浪荷载和冲刷深度的增加,吸力式基础的承载力呈下降趋势。     

地下管线及油污泄漏地质雷达正演模拟研究

在地下空间建设开发过程中,由于施工挖坏地下管线导致的工程事故频发,因此对地下管线及其泄漏物进行监测和评估具有重要意义。通过建立理想条件下地层结构模型,采用基于时域有限差分法（FDTD）的GPRMax程序,通过MATLAB编程对不同地下管线及油污泄漏情况进行地质雷达正演模拟,通过频谱分析得出管线及油污在雷达图像上的典型特征信号,给出了地下管线及油污泄漏的地质雷达探测信号分析基本原则。结合工程实例,验证了地下管线及油污泄漏地质雷达探测正演模拟和分析原则的可靠性。研究有助于对地下管线及油污泄漏实测雷达图像的解读,为相关工程应用提供参考。