發(fā)布時(shí)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(duì)實(shí)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(guān)鍵結(jié)構(gòu),而混凝土襯砌內(nèi)部缺陷及背后空洞是導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)問題的一個(gè)主要原因,因此進(jìn)行襯砌檢測尤為關(guān)鍵。本文在前人研究基礎(chǔ)上,提出基于彈性波法的多方法綜合解釋技術(shù),設(shè)計(jì)了一套以彈性波法為基礎(chǔ)的輸水隧洞質(zhì)量檢測系統(tǒng),以期實(shí)現(xiàn)快速普查與精確解釋,精準(zhǔn)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(shí)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(diǎn)”。為了檢驗(yàn)該方法的準(zhǔn)確性,對(duì)不同結(jié)構(gòu)類型的混凝土襯砌物理模型進(jìn)行了檢測實(shí)驗(yàn),所得數(shù)據(jù)分析結(jié)果與物理模型預(yù)定的異常位置具有一致性,驗(yàn)證了方法的可靠性及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)將該系統(tǒng)成功應(yīng)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(dá)到數(shù)據(jù)采集方便快捷,數(shù)據(jù)結(jié)果精準(zhǔn)度高的目的,本文設(shè)計(jì)了彈性波信號(hào)接收系統(tǒng)、震源自動(dòng)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(xué)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(xué)位級(jí)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(hào)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(duì)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(jìn)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(shí)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(lán)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(lán)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(duì)應(yīng)，為預(yù)設(shè)的直徑18cm的空心球型缺陷�；谏鲜鲆�(guī)律，將其余各道頻譜特征曲線的主峰頻率自動(dòng)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(biāo)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(shí)間域分析法中缺陷的位置一致，兩種方法互相驗(yàn)證可有效提高異常水平位置的準(zhǔn)確定位。

第2章襯砌檢測的彈性波方法原理13圖2.3實(shí)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(duì)混凝土襯砌缺陷進(jìn)行水平位置的定位，但無法進(jìn)行缺陷深度的計(jì)算。為了有效計(jì)算缺陷的深度，本文引入多點(diǎn)SASW瑞雷波二維速度譜法進(jìn)行混凝土缺陷探測。該方法利用兩道記錄即可以計(jì)算瑞雷波的頻散曲線，因此對(duì)異常的水平定位相對(duì)多道瑞雷波法更準(zhǔn)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(guān)函數(shù)對(duì)瑞雷波從頻率域進(jìn)行分析，借助相位差循環(huán)來計(jì)算相位差角，從而繪制瑞雷波頻散曲線[32]。相關(guān)計(jì)算公式如下：設(shè)1()和2()分別是由兩道檢波器所獲得的瑞雷波信號(hào)，由于該信號(hào)是由相同震源在同一時(shí)刻激發(fā)而獲得的，所以可以將2()認(rèn)為是1()經(jīng)過了Δt(Δ=/)延遲之后的重復(fù)信號(hào)。即經(jīng)過一段時(shí)間Δt的延時(shí)后，相同時(shí)刻下，1()和2()的波形特征是不相似的，但是將2()也進(jìn)行一個(gè)Δt的時(shí)間延時(shí)后，兩道信號(hào)1()和2()就會(huì)出現(xiàn)較高的相似性。因此，將2()函數(shù)延時(shí)τ后，即得到兩道瑞雷波信號(hào)的互相關(guān)函數(shù):21()=∫2(+)1()+∞∞（7）接著對(duì)兩道信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，通過計(jì)算上面的互相關(guān)函數(shù)可進(jìn)一步得到兩道信號(hào)的互功率譜21()：21()=∫21()=∫(∫2(+)1()+∞∞)+∞∞+∞∞

【參考文獻(xiàn)】：
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