基于能量衰减系数的弹性波CT反演

为了解决弹性波计算机断层(Computed Tomography,CT)工程速度反演在地下孤石探测时效果较差的问题,借鉴电磁波CT能量衰减方式进行弹性波CT衰减系数反演,以直达波第一个波峰幅值平方作为波形能量值,进行距离校正后,作归一化处理,拟合出单炮震源与检波器间扇形区域的介质整体衰减系数。根据拟合相对误差,计算出震源到各检波器间介质直线衰减系数,反演出衰减系数剖面,作为异常判别依据。经过武汉地铁机场线孤石弹性波CT勘察工程实际应用,结果表明:衰减系数反演对于小缺陷的灵敏性高于速度反演;衰减系数反演得到的衰减系数相对极差大于速度反演得到的速度相对极差,更利于异常划分。研究成果可供弹性波CT工程技术人员参考。     

套管折射波对弹性波CT反演结果的影响探讨

在弹性波CT测试过程中,为保护钻孔孔壁及发射、接收探头,常常在钻孔中放置套管。根据理论,当弹性波在套管中的速度大于在周围介质中的速度时,会产生折射波,如果把折射波走时参与反演计算,则影响反演结果的准确性。通过在地铁线路勘探中利用钻孔间弹性波CT方法勘察孤石的实例,分析了在低速介质(黏土)中寻找高速异常体(孤石)的复杂情形。实例研究结果表明:当钻孔存在套管,且弹性波在套管中的传播速度大于在套管周围介质中的传播速度时,将会在套管中产生折射波,并且折射波会早于直达波到达检波器;如果以折射波初至时刻进行反演计算,会得到异常体移位、虚假异常体等结果。为此,依据初至起跳相位与正常直达波相反、初至走时为线性这2点来判定折射波,提取正确的直达波并进行反演计算。通过研究可知,该方法能准确判定异常体的位置、范围,效果良好。     

电磁波CT在水利水电工程岩溶探测中的应用

电磁波CT探测技术是利用无线电波(工作频率0.5～32 MHz)在两个钻孔或坑道中分别发射和接收电磁波,根据不同位置上接收的电磁波场强大小来确定地下介质分布特征的一种勘查方法,它已成功应用于水利水电工程勘察.针对我国水利水电工程大多分布在碳酸盐岩地区,这些地区的岩溶及溶蚀带比较发育的特征,采用电磁波CT技术在水利水电工程中进行岩溶探测.电磁波CT技术在高阻灰岩地区查找低阻岩溶效果较好并得到了普遍的应用,叙述了该方法的原理,然后简述其工作方法,最后以乌江构皮滩水电站岩溶探测为例说明该方法的有效性.     

截渗墙防渗效果常用的几种检测方法

一、探地雷达检测技术 探地雷达检测技术是利用高频脉冲电磁波探测地下介质分布的地球物理勘探方法,它是根据电磁波在不同介质中传播特性不同的原理进行工作的.由雷达仪发射天线将一定工作频率的电磁波送入地下,经地下介质层的传递或不同阻抗的目的体反射后由接收天线接收并被仪器记录下来,反射脉冲总是滞后于发射脉冲一段时间,这个时间是电磁脉冲通过地下介质层的传播速度和目的体埋深的函数.     

基于电磁波CT的岩溶地质异常探测

溶洞、洞穴、溶蚀破碎带和岩石裂隙区对水电工程建设具有潜在的威胁,为此使用跨孔电磁波层析成像技术准确地探明了清江水布垭水电工程左岸5个钻孔的地质异常情况.该方法是采用对称偶极天线在一孔中发射电磁波,使用鞭状天线在另一孔中接收电磁波场强,应用快速稳定的联合迭代重建算法反演重建地下介质的吸收系数分布.该典型实例测试结果表明,电磁波CT在碳酸岩和灰岩地区探测地下地质异常体是可行的.     

核磁共振移动扫描探测含水隐患的数值模拟与分析

核磁共振方法作为一种直接探测水的地球物理技术,目前在堤坝等涉水工程隐患探测上多有应用。为提高探测效率以及结果的准确性,提出移动扫描的探测方法,并对其主要技术问题开展数值分析研究。通过数值模拟分析在不同的线圈组合、含水模型下信号响应随接收线圈位置移动的变化关系;同时,提出基于有效含水率的相似性评价的方法,对比不同相对位置探测反演结果与原模型的相似度。数值分析表明,采用移动扫描的方法对含水隐患位置进行探测,接收线圈位于发射线圈中间一定区域内能够获得较稳定的信号响应,并且该特征不受发射线圈、接收线圈和地下含水模型变化的影响;接收线圈在此范围内获得响应信号的反演结果相似度较高。     

应用JL-SB自动全智能声波仪监测混凝土质量完整性技术

技术简介：JL-SB自动全智能声波仪是对混凝土质量完整性进行监测的设备，该设备内置高可靠性工业级计算机，通过在桩身（混凝土）中预埋几根导管，检测时一根导管中的发射换能器到达设定位置时，发射高频超声波信号．同时在另一根导管中的接收换能器接收到该高频超声波信号．量测并记录信号到达的时间和能量及两换能器的标高。     

孔间电磁波CT技术正演模型研究

孔间电磁波CT(Computerized Tomography层析成像)技术根据不同介质对电磁波吸收存在差异达到精确探测地质体的目的。正演是孔间电磁波CT技术的基础,但业内对电磁波CT正演方法的系统研究较少,缺少自主开发的正演模型构建软件。通过阐述孔间电磁波CT技术的原理,推导了正演模型的计算公式,并基于电磁波直射线传播理论和连续模型离散化处理方法开发了正演模型软件,最后,对此软件构建的几种典型的溶洞正演模型进行反演,验证了该正演软件的实用性。     

西南成品油管道工程鉴江定向钻穿越施工技术

定向钻是指利用导航仪的导向作用，使导向钻头沿着设计轨迹钻进，完成导向孔的施工，再利用反拉扩孔的施工方法将工作管道铺设在设计位置的一种非开挖管道施工的方式、该技术的关键是沿着设计的导向孔轨迹进行导向孔钻进施工．它是利用放置在钻头内的探头发射信号，地表导向仪测出钻头位置、深度、顶角、工具面向角等参数，在钻机的操纵下，实现有目标的引导式钻进．     

信息窗

一、堤防隐患探测技术 1.覆盖式高密度电测仪 利用高密度电阻率法可探测堤坝裂缝、洞穴和软弱层等。裂缝探测深度可达10m,并能确定其位置、埋深和产状。洞穴探测分辨率超过1:10(洞径与中心深度之比)。对不同隐患可进行二维电阻率成像。 2.多功能直流激电仪 利用电剖面法对堤防质量进行快速普查,确定隐患位置。利用自然电场法和充电法确定渗漏位置和管涌。 3.工程CT 利用人为设置的某种射线(弹性波、电磁波等)穿透工程探测对象,通过对射线走时和能量变化的观测,经计算反演     

基于有限元形函数的钻孔水头插值方法

水头观测数据对于水工渗流参数反演至关重要.针对观测点位置不在有限元网格节点上的水头插值问题,为了避免重新剖分有限元网格,提出了一套使用等参单元形函数作为插值函数的有限元插值函数法,用于插值计算插值点的水头值.为了确定插值点的归属单元,给出了确定点与平面单元和空间单元的拓扑关系判别法.采用改进的差分进化算法反求插值点对应...     

正反三极电阻率联合反演在水库渗漏检测中的应用

为改善高密度电阻率法对水库渗漏的检测效果,以球状模型为例,分析对比了三极和对称四极装置的视电阻率异常特征,结果显示,三极装置较对称四极装置的视电阻率异常幅度更高,对电性异常体捕捉能力更强,有利于水库渗漏通道的识别。同时指出,三极装置存在非对称性,对异常体位置的判定有偏差。为此,针对三极装置的非对称性影响,提出了正反三极电阻率联合反演方法。对球体模型的理论高密度正反三极视电阻率数据进行联合反演的结果表明,该方法可有效消除三极装置的非对称性,实现对异常体位置的准确判定。现场试验进一步证明,该方法可更准确地判定水库大坝渗漏隐患位置及大坝内部地质体电性分布特征,有力地提升了水库渗漏通道的识别能力,值得推广应用。     

高密度电法数据噪声改正的应用研究

高密度电法属于一门观测性的科学,数据采集中易受到外来噪声的干扰,造成电流线扭曲并产生非地质构造的虚假畸变。针对收录到的电阻率数据混杂了噪声的复合场叠加信号的问题,引入数据空间修正、模型空间修正以及稳健性反演3种处理方法对地电噪声数据体进行改正。结果表明:3种手段都能在一定程度上压制随机干扰噪声的影响,达到去伪求真的目的;较前二者,经稳健性反演得出的图像异常形态更为规则、收敛,低阻区域与周围介质的边界较清晰,成果可靠性更高。结合现场实例,验证了稳健性反演具有较好压制噪声的优势,且无需建立最优初始地电模型,为低信噪比数据的处理提供了新的解决途径。     

水位反推法在临界雨量计算中的应用

自2013年,开展了全国范围内山洪灾害调查评价项目。临界雨量计算是山洪灾害分析评价内容中的重要技术环节,目前主要采用统计归纳法和模型法来计算临界雨量,但这两类方法对水文气象资料要求较高,而河北省的历史山洪灾害记录较少,水文气象及下垫面资料匮乏,因此采用水位反推法计算无资料区的临界雨量。将水位反推法运用到河北省一个典型无资料区域,并将计算结果与历史洪水调查成果及相似地区成果对比,发现水位反推法的计算成果与已有资料基本吻合。但在实际运用中发现,还需要结合其他方法进行对比后,才能确定最终的临界雨量成果。     

基于温度场和电阻率成像的土石坝渗漏诊断试验研究

通过对3种不同类型的土石坝模型进行温度场试验和电阻率成像试验,把不同的反演结果同模型实际渗漏通道进行对比,对结果的精度进行评价,比较两种方法各自的优缺点,为实际土石坝渗漏隐患探测提供一定的参考。温度场试验能够比较准确的表示出渗漏方向但还不能准确表示出渗漏通道的位置。电阻率成像试验能够准确的表现出渗漏通道的位置,同时试验结果非常直观。通过对比分析表明,在土石坝渗漏诊断方面电阻率成像方法明显优于温度场法,电阻率成像法比温度场法试验过程更方便、精度更高。     

一种基于实测混凝土温度梯度获取表面散热系数的新方法

混凝土表面散热系数计算的准确与否,会对温度仿真计算的可靠性产生很大影响。通过现场试验研究了不同边界条件下温凝土表面附近点温度和温度梯度随距临空面距离和时间的变化规律,利用现场温度实测值对混凝土表面散热系数进行反演分析,得到不同边界下混凝土表面散热系数的反演值。然后通过混凝土第三类边界条件下表面散热系数与温度梯度的关系,发现可以选取混凝土表面0.03 m~0.09 m范围内的中点温度和温度梯度计算混凝土表面散热系数。几种不同表面覆盖条件下的验证计算结果表明,该方法对于不同的边界具有普适性和较好的准确性,可供科研人员和设计人员参考。     

堆石坝防渗土工膜界面力学特性的直剪试验方法探索

堆石坝的土工膜与面板联合防渗结构中,土工膜与相接触的垫层材料之间的界面力学特性是关系坝体稳定性的关键因素。首先介绍了传统的土工膜界面力学特性直剪试验设备、试验原理及方法,并指出其在界面接触摩擦真实应力计算过程中的不足之处;然后,对传统的试验设备进行了改进,并对比分析了多种不同工况条件下2种试验设备的测试结果;最后,通过理论推导给出了传统试验测试方法中土工膜与界面之间真实剪切应力的修正计算公式,并进行了试验验证。结果表明新的土工膜接触剪切应力计算公式,能够在不改变传统试验测试方法的基础上,给出土工膜界面剪切作用下的真实应力结果。     

基于孔内超声扫描技术的空区立体轮廓确定方法

深部地下空区探测环境极其复杂,往往只能获取有限的探测数据点,常规的拟合方法只能得到较为粗糙的轮廓形态。鉴于此,结合孔内超声扫描技术,开展了空区立体轮廓确定的方法研究。首先,提出了针对超声扫描数据的预处理方法,判断有效数据点,并平滑处理非有效探测点,实现超声数据的有效筛选。其次,引入二次Bezier曲线,并提出了适用于空区水平断面拟合特点的曲线拟合方法,使Bezier曲线能够通过每一个有效探测点,实现空区轮廓的高精度拟合;水平断面轮廓拟合之后,叠加深度信息,采用线性插值完成空区轮廓的纵向插值拟合,实现空区的立体轮廓确定,并通过MatLab软件进行数据的计算和图像生成。最后,通过具体数据进行分析,并与其他拟合方法进行对比。结果表明:①孔内超声扫描系统能够为空区建模提供有效数据;②改进的Bezier曲线能够适用于空区水平断面轮廓的拟合;③基于超声扫描的空区轮廓拟合方法具有可行性和准确性。研究成果可为解决地下空区立体轮廓的绘制和地下深部的空区探测提供参考。     

不同模型参数对面板堆石坝应力变形的影响研究

为探讨室内三轴压缩试验及大型现场压缩模量试验在研究面板堆石坝坝筑坝材料实际力学特性的科学合理性,结合某100 m级混凝土面板堆石坝工程,分别对各区筑坝材料进行上述两种试验研究,其中对现场压缩试验成果采用基于免疫遗传算法的反演方法计算得到材料的邓肯E-B模型参数,同时整理室内压缩试验成果得到另一组参数。基于以上两组参数,运用三维非线性有限元法进行数值计算。计算结果显示,室内三轴试验过程因为缩尺试验料与实际筑坝料之间较大的颗粒粒径差异,计算得到的坝体及面板变形协调性较差,试验成果难以客观反映材料实际的力学性质,建议加强对缩尺效应及颗粒破碎机理的进一步研究以及直接对原级配筑坝材料试验方法的探索。     

基于多波段遥感数据的库区水深反演研究

遥感反演是一种水深量测新方法,应用在库区水深量测对水库运行调度、库区淤积研究等均有着积极的作用。针对统计相关分析法中单点量测水深值代表遥感像元对应水深值这一缺陷,本文提出使用同像元多测点数据表征像元对应水深值的方法。以内蒙古海勃湾水库为研究区域,通过表征水深值与各波段组合的相关性选取水深反演因子,建立线性、二次、指数3种形式15组双波段模型与5组不同个数反演因子的多波段模型,从中遴选出较优的5个反演模型,使用未参与建模的检查点样本进行模型精度检验,通过检验结果进行模型比对。结果表明:海勃湾水库水深反演最优反演模型是由12个反演因子建立的多波段反演模型,其平均绝对误差为0.68 m,占平均水深的13.59%。结合遥感周期短、成本低的特点,该方法在一定程度上可以应用于实际,但泥沙含量大与靠近陆地的水域水深反演效果较差。