基于地质雷达探测的墙体裂缝原因分析

建筑外墙面裂缝是建筑施工中常见的质量通病,严重影响着建筑物的美观与使用。地质雷达法是近年来迅速发展起来的一种无损检测技术,运用该方法对散水下方土体进行地质雷达探测,探测结果表明其存在空洞缺陷,经开挖验证,雷达图像特征与空洞缺陷实际位置吻合较好。事实证明,该建筑外墙面裂缝与散水下方空洞缺陷有一定相关性,地质雷达法对分析建筑外墙面根部裂缝成因提供了一个好的解决途径。     

地质雷达在复杂公路探测热力管线的研究及应用

基于地质雷达探测原理,论证地质雷达用于复杂公路管线探测的可行性。针对北京望京地区复杂公路,采用SIR-20型地质雷达对施工面地质情况、管线平面位置和埋深进行实测,探测结果表明：相对介电常数较大的目标体吸收周围介质的电磁波信号;最大反射雷达波强度出现在管线顶部;底部产生的雷达波图像中“弧形”宽度大于顶部。基于以上研究,提出针对复杂公路管线探测的设计方案及事故处理措施,同时结合现场制定地质雷达测试热力管线方案。研究结果验证了利用地质雷达探测热力管线的可行性,为后续安全动态施工设计提供了依据,也为地质雷达在复杂公路管线探测方面积累一定的经验。     

地质雷达在顶管施工前隐患排查中的应用

介绍了地质雷达的工作原理、探测方法、结果处理方法以及如何识别异常雷达图像,并将地质雷达应用到城市热力管施工前地质隐患排查中,结合工程资料,对探测结果进行了分析,得出探测结果表明地表地下2.6m～4.0m深度范围内存在松散土层,地下存在管线,管道埋深约为2.8m,没有明显地下空洞等不良地质体,为下一步顶管施工的安全提供了有力的技术支撑,同时为类似工程的顶管施工前隐患排查提供了借鉴.     

地质雷达在高地应力区支护效果探测中的应用

针对高应力区隧道施工中经常出现的劈裂破坏现象以及存在的多种不同支护形式,采用地质雷达对劈裂破坏区域内部的裂隙分布及发展情况进行了探测,对比支护前和支护后的地质雷达图像,选取了经济且有效的支护方案.     

地质雷达在滑坡勘察分析中的应用

根据地质雷达对滑动体与滑坡面进行探测及与钻探勘察的成果结合,准确查明了本滑坡体的形态和滑面深度的判定,为今后滑坡勘察采用地质雷达综合物探手段判研提供了例证。     

地质雷达在隧道超前地质预报中的应用

首先,在简述地质雷达工作原理的基础上,对地质雷达超前预报的测线布置、探测方法和探测技术参数的确定原则进行介绍.其次,采用美国GSSI公司SIR-20型地质雷达在竹盖山隧道进行地质超前预报.通过对探测数据和地质雷达扫描图像的研究、分析、以及同隧道掌子面实际开挖地质情况的对照,说明地质雷达是隧道施工超前地质预报的一种安全、有效的方法,其实用性强,对隧道施工具有较好的指导作用.     

地质雷达在隧道超前地质预报中的应用

介绍了地质雷达的基本原理,总结了图像波的识别方法,以地质雷达在隆兴Ⅱ号隧道超前地质预报中的应用为例,说明地质雷达探测技术能够准确地指导隧道施工,最后对地质雷达探测技术进行展望并加以推广。     

地质雷达在隧道超前预报中的应用

通过对地质雷达的工作原理、测试方法和图像判读的介绍,结合SIR-20地质雷达探测的工程实例,说明采用地质雷达探测掌子面前方的岩溶情况是可行的,对隧道施工具有一定的现实意义。     

不良地质的探地雷达图像模拟与识别

在地铁隧道施工中常常遇到如地下空洞、暗河、建筑物桩等不良地质,不仅影响施工质量,而且存在重大安全隐患,因此需要对盾构掌子面开挖地质情况进行超前探测和预报.作者采用基于时域有限差分法FDTD(Finite-different time-domain)的雷达图像模拟软件GPRmax2D对盾构掌子面探地雷达探测过程中可能遇到的不良地质进行正演数值模拟,并对图像进行特征分析和规律总结,最后使用IDS-K2雷达对典型空洞和水泡进行实例分析,得到了有益结论,为盾构施工超前地质探测提供图像参考和依据.     

地质雷达在隧道超前预报中的实践应用

介绍了地质雷达探测技术的原理、特点,结合工程实例,从探测剖面选取、雷达参数设置、测量数据采集、图像分析等方面,阐述了地质雷达在隧道超前预报中的应用,指出地质雷达可以得到隧道掌子面前方地质的准确信息,为隧道安全施工提供了有力保障。     

唐家山滑坡后壁残留山体震后稳定性研究

 在对残留边坡现场地质调查基础上,根据坡体表部裂缝分布、延伸长度和贯入深度,结合唐家山高速滑坡形成机制,推测残留山体除表层零星塌滑外,仍存在较大规模滑坡的可能,其破坏模式以坡顶拉张裂缝贯穿下错→坡体中部沿顺层滑移→前缘切层剪切破坏的拉裂–滑移–剪断三段式为特点。根据该破坏模式,对残留山坡分别考虑在天然、持续暴雨以及地震等不同工况下,按二维和三维折线型潜在滑面进行稳定性计算和分析。结果表明,残留山坡整体稳定,但浅表部稳定性差。在此基础上,对残留山坡提出相应的整治措施建议。     

地质雷达在既有铁路线边坡病害检测中的应用

为探明既有铁路线路堑边坡可能出现的病害问题,以某既有铁路线工程路堑边坡病害检测为背景,介绍了地质雷达在边坡病害的原理及应用,通过实地测试和地质雷达图像分析,得出地质雷达可快速准确的检测出边坡内部压密不实、空洞等病害,为类似工程提供了借鉴。     

三峡永久船闸中隔墩岩石力学问题研究

永久船闸中隔墩找平混凝土面裂缝关系到边坡的稳定和运行安全,对永久船闸中隔墩裂缝的情况进行调查,结合地质条件、变形监测系统、裂缝理论分析和中隔墩三维有限元分析计算,分析了裂缝的成因,并提出了工程措施。     

Crack Detection from the Slope of the Mode Shape Using Complex Continuous Wavelet Transform

Abstract: A new method for cracks detection in beams is proposed by using the slope of the mode shape to detect cracks, and by introducing the angle coefficients of complex continuous wavelet transform. This study is aimed at detecting the location of the nonpropagating transverse crack. A series of beams with cracks that are simulated by rotational springs with equivalent stiffness are analyzed. The mode shape and the slope of this lumped crack model are calculated. Through complex continuous wavelet transform of the slope of the mode shape using Complex Gaus1 wavelet (CGau1), the locations of cracks are detected from the modulus line and the angle line of wavelet coefficients. By comparison, the singularity is much more apparent from the angle line of complex continuous wavelet transform. This demonstrates that the proposed method outperforms the existing method of wavelet transform of the mode shape with real wavelets. Also, this method can detect cracks in beams with different boundary conditions. The influence of crack locations and crack depth on crack detection is discussed. Finally, the noise effect is studied. Through the multiscale analysis, the locations of cracks may be detected from the angle of wavelet coefficients.     

某卸荷拉裂岸坡发展趋势三维有限元分析

在简述某典型卸荷拉裂岸坡基本地质特征及卸荷拉裂特征的基础上,通过三维有限元数值模拟,分析了拉裂缝形成前、后岸坡的应力状态,以及库区正常蓄水后岸坡应力场的发展趋势。数值模拟计算结果表明:岸坡拉裂缝的产生,是特殊地质条件下岸坡长期卸荷的结果;拉裂缝的产生,使岸坡应力场发生了变化,促使拉裂进一步扩展,但目前拉裂缝发展的深度,不致引起岸坡岩体发生贯通至坡面的剪切破坏;库区正常蓄水后,岸坡应力场进一步发生变化,促使拉裂缝进一步向下、向上发展,但向外发展的趋势减小。如对深拉裂缝进行合理有效的处治,在工程期内岸坡不会发生沿拉裂缝的整体剪切破坏。     

Image analysis method for crack distribution and width estimation for reinforced concrete structures

Crack observation is important for evaluating the structural performance and safety of reinforced concrete (RC) structures. Most of the existing image-based crack detection methods are based on edge detection algorithms, which detect cracks that are wide enough to present dark areas in the obtained images. Cracks initiate as thin cracks, generally having width less than the width of a pixel in images; such cracks are generally undetectable by edge detection-based methods.An image analysis method is proposed to observe the development and distribution of thin cracks on RC surfaces; it also allows estimation of crack widths. Image matching based on optical flow and subpixel is employed to analyze slight concrete surface displacements. Camera calibration is included to eliminate perspective effects and lens distortion. Geometric transformation is adopted so that cameras do not need to be perpendicular to the observed surface or specified positions. Formulas are proposed to estimate the width of shear crack opening. The proposed method was then applied to a cyclic test of an RC structure. The crack widths and their development analyzed by the image analysis were verified with human inspection in the test. In addition, concrete surface cracks that appeared at a very early stage of the test could be observed by the proposed method before they could be detected by the naked eye. The results thus demonstrate that the proposed image analysis method offers an efficient way applicable not only for structural tests but also for crack-based structural-health-monitoring applications.     

水力条件下具有张裂缝临河边坡稳定性分析

 临河边坡由于多种因素可引起坡顶面出现张裂缝,而在水力条件下坡体则变得越不稳定,以致可能发生失稳,因此对水力条件下张裂缝临河边坡的稳定性分析具有重要意义。基于直线滑动面方法、圆弧滑动面方法和滑动面搜索新方法,对此类边坡进行稳定性分析。在考虑渗流作用的情况下,将流网进行合理简化,且以土体、土骨架为研究对象及采用等效容重法对滑动体进行受力分析。直线滑动面时,推导出折线型和台阶型边坡的安全系数计算公式。通过算例分析,并分别研究坡外水位和张裂缝积水深度变化对边坡稳定性的影响,可得到如下结论：(1) 对于最小安全系数的计算,直线滑动面方法偏大,滑动面搜索新方法与圆弧滑动面方法相接近,但比圆弧滑动面方法小;(2) 采用相同类型滑动面搜索方法时,以土体与土骨架为研究对象分析得出的结果一致,以土骨架为研究对象和等效容重法分析得出的结果等效;(3) 坡外水位在一定高度及以下时,不同类型滑动面方法均表明边坡将处于不稳定状态;(4) 随张裂缝积水深度的升高,采用不同类型滑动面搜索方法计算得到的安全系数都将减小,说明张裂缝积水深度越高,边坡状态越不稳定。     

基于裂纹扩展模式的岩质斜坡阶梯状滑移破裂机制研究

阶梯状滑移破裂作为节理斜坡的一种典型破坏模式,裂隙间裂纹的扩展模式对其变形破裂机制及斜坡破裂面形态具有重要的意义。通过颗粒流程序研究了不同岩桥倾角(0°,45°,90°,135°)和围压条件下双裂隙间裂纹的贯通模式、基本特征与影响因素,揭示含双裂隙岩体在不同围压作用下裂纹扩展的细观力学机制,并推广到含多裂隙岩体裂纹扩展模式中。主要成果如下:(1)双裂隙的贯通主要通过次生共面裂纹、次生倾斜裂纹和翼裂纹;(2)裂纹扩展具有明显的围压效应,低围压条件下,裂隙的贯通主要通过翼裂纹和次生倾斜裂纹,高围压条件下,裂隙的贯通主要通过次生共面裂纹和次生倾斜裂纹;(3)裂隙的贯通应力受岩桥倾角影响较大,岩桥倾角为45°时,裂隙的贯通应力最小,裂隙最容易贯通。结合双裂隙贯通模式的研究,对多裂隙岩体贯通模式进行研究,多裂隙岩体贯通模式可以理解为多组双裂隙的贯通模式的不同组合,同时,在多裂隙贯通模式中,裂纹会寻找贯通应力最小路径扩展。最后,结合一实际斜坡案例,对阶梯状破坏斜坡的基本破裂特征进行了总结分析,并提出了相应的破裂模式分区。     

Analysis of crack propagation and crackinitiation due to corrosion of reinforcement

Stress analysis in concrete due to corrosion of reinforcement was carried out, based on the concept ofthe linear elastic fracture mechanics (LEFM) and the boundary element method (BEM). Initiation and propagation of five patterns of cracks which propagate from the reinforcement are in focus. Hydrostatic pressure distribution and vertical pressure to the surface crack were taken into consideration to simulate the expansion of corrosion products. From the theory of elasticity, under hydrostatic pressure it was concluded that other cracks than the surface crack could be nucleated either by following the surface crack or in the case of the surface crack being arrested by aggregate. During the propagation of either a surface crack or an internal crack, it was found in the BEM analysis that a spalling crack and/or a diagonal crack could be initiated. Under only vertical pressure, the stress distribution suggested a possible initiation of the internal crack only. In the case that the internal crack propagated after the surface crack was completed, a high tensile region suggested the initiation of a vertical crack.     

边坡破裂过程的断裂力学分析

该文采用线弹性断裂力学原理分析边坡的破坏机理,运用ansys软件模拟边坡在失稳破坏过程中裂缝的扩展过程,分析应力强度因子在裂纹扩展过程中的变化规律。首先在坡顶最易开裂位置假设第一条裂缝,利用断裂韧性确定该裂缝的临界缝长和扩展角,依次扩展直至贯通,所形成的边坡破裂面基本符合实际,分析表明了该方法的可行性。