浅表地层缺陷的动力响应分析

为了研究空洞大小、位置、埋深及作用力位置偏移等因素对路基动力特性的影响,本文基于有限元动力分析原理,采用Fortran90语言编程对浅层地表下空洞缺陷模型在动荷载作用下动力反应进行了数值模拟,分别分析了空洞大小、位置、埋深及不同及作用力位置等因素对落锤式弯沉仪时程曲线的影响.研究表明:该方法具有一定的精度,可以为地层缺陷检测提供技术支持与参考.     

基于主被动源频散曲线拼接策略的面波频散曲线反演研究

面波勘探是浅地表勘查的主要方法之一,传统的主动源面波方法探测深度通常在30 m以浅,且在噪声干扰复杂的城市环境中作用严重受限;被动源面波正是利用背景噪声为信号源,探测深度大,但对浅层介质分辨能力较差。为此,提出一种主动源、被动源面波数据处理方法,兼顾勘探深度和浅层分辨率。首先对主动源和被动源数据的频散曲线进行拼接,从而获得更宽频带的多阶频散曲线。然后采用数值模拟并反演处理,验证主被动面波频散曲线拼接策略的有效性。通过实测数据处理,对比分析了主动源方法和拼接策略的反演效果,证明了主被动源频散曲线拼接策略能有效提高反演结果精确度。该策略解决了单一震源能量频带有限对反演结果造成的影响,为面波勘探提供了新的手段。     

天然气管道的震磁联合探测

在工程物探中,浅层异常体的探测通常采用单一方法,这就有可能导致勘探失误。为了避免由于单一物探方法可能造成的失误,利用地震映像、浅层反射波法、浅层折射波法和磁法勘探,对铺设在山东桃村中国海洋大学应用地球物理野外教学实习基地地表附近的天然气管道进行探测。并且通过对地震数据和磁法勘探数据的采集、处理以及联合分析,大致确定了天然气管道的位置,表明利用震磁联合的方法探测天然气管道是行之有效的。     

混凝土构件深浅埋钢筋模拟检测试验与偏移分析

应用地质雷达进行混凝土构件缺陷检测时,浅埋钢筋会对层下钢筋及目标物的探测造成干扰,对其原因进行分析并采取有效的手段去除干扰具有重要意义。通过理论计算设计了检测试验方案,在沙槽中埋设不同埋深钢筋模拟混凝土中钢筋的检测,运用多种偏移手段对检测信号进行处理。结果表明：浅层钢筋对深层钢筋检测的干扰,与地质雷达探测区域覆盖的浅层钢筋的长度有关;相较于绕射叠加偏移、Kirchoff偏移、F-K域偏移等方法,Tau-p域偏移能够更好地对钢筋检测信号进行偏移处理,钢筋的位置被更为准确地识别,偏移后的地质雷达三维图像变得平坦、干净。结合工程实例,对地质雷达数据进行了偏移分析,取得了良好的效果。     

利用交错网格有限差分方法对场地进行动力反应分析

本文提出利用交错网格差分技术对浅层场地进行动力反应分析.通过模拟地震波在场地中的传播达到对场地的动力分析,场地动力性能通过计算得到的应力和速度表现出来.并用此方法研究了某一非线性场地,将一维场地的计算结果与现有的集中质量法和著名的SHAKE程序得到的结果进行了比较验证,结果表明利用此差分技术对浅层场地进行动力分析的可行性,而且此法还能反应地震波的频率特性.     

ZK60合金单向拉伸过程中空洞行为的数值模拟

对ZK60合金超塑性单向拉伸过程中空洞生长进行了数值模拟和实验研究.分析了ZK60合金单向拉伸过程中空洞生长机理,并提出相应的模型.运用三维刚粘塑性有限元程序,模拟预报空洞半径和体积分数在单向拉伸过程中的变化规律.通过图像分析软件对材料微观组织进行观察,确定了实际空洞半径和体积分数.对模拟结果和实验进行了对比分析,得到模拟的空洞半径和体积分数与实验结果吻合良好,模拟的空洞长大规律呈指数增长模型.     

反射波层析成像探测地铁上覆地层空洞及不密实区的数值模拟研究

反射波层析成像技术是反射波方法与CT单元化方法的结合,它同时兼有反射波方法及CT方法的长处,但目前在工程领域的应用极少,因此利用数值模拟手段研究了该技术用于探测地铁上覆地层空洞及不密实区的可行性。首先介绍了该方法的原理,然后设计实例探测方案。在地铁隧道中心轴线的上覆地面进行地震波的激发与接收,由于已知隧道埋深等先验信息,能够准确地识别出地震记录数据中来自于隧道衬砌上界面的反射波,得出初始模型,在此基础上进行旅行时反演成像,获得高精度的地铁隧道上覆地层速度分布图,据此对不良地质体进行判释。数值模拟结果显示,反射波层析成像方法能够准确有效地探测地铁隧道上覆地层内空洞及不密实区的位置分布及规模大小,且相比于传统跨孔透射波CT法,该技术能降低施工成本及缩短工期,具有良好的应用前景。     

探地雷达三维物理模型试验及信号处理

为了研究探地雷达对三维物理模型的探测数据的信号处理问题,本文首先通过三维物理模型试验模拟隧道衬砌空洞病害;其次采用探地雷达对模型进行探测;最后使用RADAN7软件和MATLAB软件编辑小波软阈值滤波程序对探测数据进行对比处理。通过RADAN7及小波分析阈值滤波对探地雷达探测数据进行分析比较发现:小波变换去噪相对彻底,有用信号保留相对完整,图像更加清晰,目标体空洞的特征得到了显著的加强;小波变换能够很好地表现信号非平稳性,如边缘、尖峰和断点等。因此小波分析阈值滤波对于探地雷达的信号的滤波效果更加有效,能够为实际工程提供有效的解释依据。     

Landsat 8数据地表温度反演算法对比研究——以南京市为例

为了对比研究针对Landsat 8数据的地表温度反演算法,选择南京市为研究区,采用Jiménez-Muoz等提出的SC和SW算法对地表温度进行反演,结果表明,SC算法比SW算法反演的地表温度平均高3.67 K.然后采用模拟数据法来验证两种算法的反演精度,结果表明,基于TIRS 10波段数据的SC算法平均反演误差在1K以内,与基于TIRS 10,11波段数据的SW算法相比结果更为可靠.     

超浅层三维地震勘探技术应用

为了检验超浅层三维地震勘探技术对城市复杂环境下工程勘察目标的探测能力,在上海市某公路上对地下隧道进行超浅层三维地震探测试验.设计具有较高施工效率的密集炮点排列的超浅层三维地震数据采集观测系统,利用omega地震数据处理软件对超浅层三维地震数据进行带通滤波、FX线性干扰压制、振幅补偿、反褶积、速度分析和叠加等处理,最后对超浅层三维地震叠加数据体进行三维可视化解释.结果表明,在地震叠加剖面上可以清晰看到超浅层地层界面的反射,由超浅层地震三维数据体能够推断出地下隧道的分布范围.     

钻孔瞬变电磁拟地震反演方法在露天煤矿采空区精细探测中的应用

露天开采煤矿地下存在大量小煤窑采空区,严重威胁煤矿生产安全和人员生命安全。受露天煤矿地表工作环境影响,常规物探手段探测采空区精度较差,而钻孔瞬变电磁探测是一种精度较高的探测方法,属于一种动源动接收的工作方法。为提高资料处理精度,应用滑动时窗波场反变换算法对数据进行高精度波场转换,采用共轭梯度法研究了针对瞬变电磁虚拟波场数据的拟声波介质全波形反演算法,实现了钻孔瞬变电磁数据的拟地震反演,计算了三维数值模型数据的反演结果,并对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好的成像效果。结合山西朔州地区某露天煤矿的工程实践,对该方法精细探测积水采空巷道形态、性质和规模的实用性和有效性进行了检验。结果表明:钻孔瞬变电磁探测方法是矿井物探与钻探的有机结合与相互补充,拟地震反演方法能够有效应用于露天煤矿采空区的精细解释。     

浅部地下洞穴的瑞利波散射数值分析

均匀半无限体中表面源激发的浅部波场由瑞利波主导且能量主要分布于一个波长深度,当瑞利波遇浅部洞穴时,瑞利波不能保持原有传播特性,波会在洞穴边界发生散射。为了分析这一现象,本文采用轴对称模型,数值模拟均匀半空间中洞穴散射波场响应。由偏移距-波长域表面波能量（振幅）谱变化,研究洞穴埋深及几何参数对散射波影响。对表面波场谱扰动特征分析,建立洞穴上方能量分界面对应特征波长与埋深的关系。结果表明:洞穴埋深是影响表面波场谱扰动一个重要参数,埋深约是特征波长1.5倍,波在洞穴边界面绕射会导致洞穴周围表面波场形成能量分界面,由表面波谱这些扰动特征可预测洞穴方位及埋深。     

单水听器浅海匹配场定位研究

声波在水中是一种良好的信息载体,在海洋的开发和军事领域应用十分广阔。利用声波的特性,可以进行水下探测、定位、反演,以及导航等用途。本文研究了利用单个水听器的匹配定位问题和利用匹配场进行海底参数的反演方法,使用计算机模拟仿真理想状况下的声场,通过匹配场获得声源位置。仿真结果显示通过匹配场定位和海底参数反演是可行的。     

SH波入射时浅埋结构的动力分析

建立了求解浅埋圆形孔洞对稳态SH波散射以及浅埋结构动力分析的解析方法。利用SH波散射的对称性和多极坐标的方法,构造出了一个可以预先满足水平地面上应力自由边界条件的圆形孔洞对稳态SH波散射的波函数。利用这一波函数,可将该问题转化成对一个圆形孔洞散射的求解问题。该问题的解答,最终又可归结为对一组无穷代数方程组的求解问题,并可利用截断有限项的方法对其进行计算。最后给出了当稳态SH波入射时有关浅埋圆形孔洞附近的动应力集中问题的算例和数值结果,并讨论了波数与浅埋圆形孔洞孔心至自由边界距离变化对动应力集中的影响。     

基于并行遗传算法的场地浅层剪切波速度结构反演

目的针对传统遗传算法容易陷于极值,计算时间长的问题,设计基于计算机集群的一种新的粗粒度并行遗传算法反演场地浅层剪切波速度结构．方法采用遗传模拟退火算法和MPI并行计算技术,实现多进程的粗粒度集群计算,通过个体迁移策略协调优化子种群,运用计算效率判断计算负载状态,采用动态种群进行负载平衡,构建了4节点的PC集群,对算例和实际场地的浅层剪切波速度结构进行了反演计算．结果简单模型收敛于最优解,实际场地的反演结果与钻孔资料的平均误差均在20％以内,计算速度明显提高,并行遗传算法的反演结果好于串行遗传算法反演的结果．结论笔者设计的粗粒度并行遗传算法有效地加快了进化速度,并行效率高,加强了局部搜索能力,反演结果较好,适合应用于反演实际工程场地的浅层剪切波速度结构．     

碾压混凝土非绝热温升参数反演分析

混凝土边界传热过程的确定是进行温度场和应力场仿真分析的关键,是研究混凝土结构温控防裂问题的重要方面之一.依托某工程,进行碾压混凝土在非绝热状态下的温度试验,并获得实测数据.采用改进遗传算法作为数值反演方法,对实测数据进行了温度场的反演计算,并将计算值与实测值进行了比较,分析反演结果的合理性,同时获得了与工程条件相符的不...     

基于正反问题的滚动轴承损伤程度评估

为了量化辨识深沟球轴承局部缺陷,提出正反问题相结合的评估方法.正问题建模时采用“先独立,后集成”的策略,结合有限元法与多自由度振动理论,考虑外圈结构弹性变形、滚动体-内圈动态接触关系,建立深沟球轴承柔性多体接触动力学分析模型.应用非线性Hertz理论描述接触力,通过轮廓变化对表面损伤进行有效模拟.为了表征轴承-轴承座传递路径的作用,将轴承座同时计入有限元模型,并对相关参数进行修正使得该模型具有精确的损伤预测能力.将反问题计算转化为空间距离的比较,以实测信号特征量作为输入,进而测出损伤位置和尺寸.为了减小相对误差,提出损伤区间的概念,用区间代码表征损伤程度.实验数据验证表明,该方法能够高效量化轴承损伤,具有良好的预测精度.     

高密度电法与音频大地电磁法在城市输水隧洞勘察中的应用

为避免在建造浙江省某大型输水隧洞时发生地质灾害,通过高密度电法与音频大地电磁法相结合以查明浅部覆盖层厚度、基岩风化厚度及断裂破碎带构造。采用高密度电法探测浅层地下含水裂隙带的异常形态及岩体的稳定性,部分区域通过音频大地电磁法推断出深部地质断裂构造位置。依据前期地质资料,建立了相应地电模型,通过对模型响应数据进行反演试算,发现这两种方法相结合具有可行性,能精确反映地下不同深度的地质情况,探测结果能为后期设计和施工提供参考依据。实测数据反演结果显示:地层上部杂填土、含砾粉质黏土、碎石夹黏土等厚1～15 m; 高密度电法识别出6条断裂发育带的位置,倾角为56°～75°,影响宽度为10～15 m; 音频大地电磁法识别出一处断裂发育带,影响宽度约为15 m; 裂隙发育带、构造破碎带对岩体完整性破坏较大,强度受软弱结构面控制,易受地下水作用影响,浅部岩体稳定性较差,电阻率表现为低阻特征并向下延伸。     

Hamilton系统的鲁棒自适应控制及在航天器中的应用

针对带有参数不确定性和受外干扰影响的多输入多输出Hamilton系统的跟踪控制问题,提出一种基于动态逆和扩张状态观测器的鲁棒自适应控制方法,保证系统具有良好的控制性能和较强的鲁棒性。首先,针对标称模型设计了基于动态逆方法的控制器,然后采用基于投影算子的自适应律和扩张状态观测器,分别对系统中的不确定参数和外干扰进行估计和补偿,同时,采取动态补偿器降低执行器饱和对控制性能的影响。最后,将控制方案应用于航天器姿态控制系统中,仿真实验结果表明了方法的有效性。     

Quantitative Interpretation for the Magnetic Flux Leakage Testing Data Based on Neural Network

In order to interpret the magnetic flux leakage (MFL) testing data quantitatively and size the defects accurately, some defect profiles inversion methods from the MFL signals are studied on the basis of the neural network.Because the wavelet ba- sis function neural network (WBFNN) has good accuracy in the forward calculation and the radial basis function neural network (RBFNN) has reliable precision in the inversion modeling respectively,a new neural network scheme combining WBFNN and RBFNN is presented to solve the nonlinear inversion problem for the MFL data and reconstruct the defect shapes.And such details as the choice of wavelet basis function,the initialization of the weight value and the input normalization are analyzed,the train- ing and testing algorithm for the network are also studied.The inversion results demonstrate that the proposed network scheme has good reliability to interpret the MFL data for some defects.