發(fā)布時間：2021-06-14 04:13

　　輸水隧洞是我國隧道工程的重要組成部分,對實現(xiàn)跨流域調(diào)水以緩解水資源短缺問題發(fā)揮著舉足輕重的作用。在輸水隧道中,混凝土襯砌是防水的關鍵結構,而混凝土襯砌內(nèi)部缺陷及背后空洞是導致隧道結構問題的一個主要原因,因此進行襯砌檢測尤為關鍵。本文在前人研究基礎上,提出基于彈性波法的多方法綜合解釋技術,設計了一套以彈性波法為基礎的輸水隧洞質(zhì)量檢測系統(tǒng),以期實現(xiàn)快速普查與精確解釋,精準探測襯砌施工過程中的質(zhì)量問題以及襯砌后脫空區(qū)的位置。該系統(tǒng)包括彈性波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和綜合解釋軟件,數(shù)據(jù)處理方法采用共偏移距時間域分析法、頻率域分析法及二維瑞雷波法,系統(tǒng)具有“一次數(shù)據(jù)采集、多種方法聯(lián)合解釋的特點”。為了檢驗該方法的準確性,對不同結構類型的混凝土襯砌物理模型進行了檢測實驗,所得數(shù)據(jù)分析結果與物理模型預定的異常位置具有一致性,驗證了方法的可靠性及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時將該系統(tǒng)成功應用于中部供水吉林某段輸水隧道檢測,取得了較好的探測效果。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）基于彈性波法襯砌檢測系統(tǒng)研制。為了達到數(shù)據(jù)采集方便快捷,數(shù)據(jù)結果精準度高的目的,本文設計了彈性波信號接收系統(tǒng)、震源自動激發(fā)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理解釋系統(tǒng)。在彈性波信... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

共偏移距彈性波波形圖

第2章襯砌檢測的彈性波方法原理12()——()的傅里葉變換，又稱為()的頻譜密度函數(shù)；|()|——()的模，代表()的振幅頻譜，又稱頻譜；()——arg()，()的相位頻譜；——不同頻率正弦波信號的圓周率，=2。根據(jù)上述兩式，非周期函數(shù)()可以表示成()=∫()+∞∞（6）上式稱為()的傅里葉逆變換[35]。對內(nèi)部存在空洞缺陷的混凝土襯砌模型采集得到的彈性波數(shù)據(jù)（圖2.1）作進一步處理，經(jīng)過FFT變換后，就可以獲得上述數(shù)據(jù)每一道的頻譜圖，如圖2.2所示。圖2.2實測數(shù)據(jù)頻譜圖由圖2.3可見正常區(qū)域的主峰頻率如圖2.2藍色虛線所示，約在550Hz左右，而其中第3-5道的主峰頻率明顯偏低，如圖2.2藍色線框所示，約在370Hz左右。而此處恰與模型內(nèi)部的缺陷位置相對應，為預設的直徑18cm的空心球型缺陷。基于上述規(guī)律，將其余各道頻譜特征曲線的主峰頻率自動拾取出來，繪制成峰值頻率曲線，并將正常范圍的頻率用紅線標出，低于主頻的位置為缺陷所在，如圖2.3黃色圈所示，這與時間域分析法中缺陷的位置一致，兩種方法互相驗證可有效提高異常水平位置的準確定位。

第2章襯砌檢測的彈性波方法原理13圖2.3實測數(shù)據(jù)主頻曲線2.2二維瑞雷波速度分析法共偏移距彈性波法可以對混凝土襯砌缺陷進行水平位置的定位，但無法進行缺陷深度的計算。為了有效計算缺陷的深度，本文引入多點SASW瑞雷波二維速度譜法進行混凝土缺陷探測。該方法利用兩道記錄即可以計算瑞雷波的頻散曲線，因此對異常的水平定位相對多道瑞雷波法更準確。2.2.1瑞雷波法原理SASW瑞雷波檢測法是根據(jù)彈性波傳播原理，由沖擊錘敲擊混凝土襯砌表面獲得彈性波，然后做FFT變換，通過互相關函數(shù)對瑞雷波從頻率域進行分析，借助相位差循環(huán)來計算相位差角，從而繪制瑞雷波頻散曲線[32]。相關計算公式如下：設1()和2()分別是由兩道檢波器所獲得的瑞雷波信號，由于該信號是由相同震源在同一時刻激發(fā)而獲得的，所以可以將2()認為是1()經(jīng)過了Δt(Δ=/)延遲之后的重復信號。即經(jīng)過一段時間Δt的延時后，相同時刻下，1()和2()的波形特征是不相似的，但是將2()也進行一個Δt的時間延時后，兩道信號1()和2()就會出現(xiàn)較高的相似性。因此，將2()函數(shù)延時τ后，即得到兩道瑞雷波信號的互相關函數(shù):21()=∫2(+)1()+∞∞（7）接著對兩道信號進行傅里葉變換，通過計算上面的互相關函數(shù)可進一步得到兩道信號的互功率譜21()：21()=∫21()=∫(∫2(+)1()+∞∞)+∞∞+∞∞

【參考文獻】：
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本文編號：3229044