本文關(guān)鍵詞：土石堤壩三維波場數(shù)值模擬及其特征研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著國家對水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重視與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要,我國政府加快了對水利投資的部署,并重點對堤壩的病險檢測與加固做出了規(guī)范性規(guī)劃,如何快速有效地對土石堤壩的隱患進(jìn)行檢測是除險加固的前提。地震波檢測技術(shù)可以得到完整的運動學(xué)和動力學(xué)特征,信息豐富,安全度高,但在堤壩隱患診斷技術(shù)中還處于初步研究階段。鑒于此,論文依托國家自然科學(xué)基金項目(51279219)“基于三維波電場耦合全息成像的堤壩隱患診斷技術(shù)研究”,采用理論分析、數(shù)值模擬、信號處理、模型試驗等多種手段相結(jié)合的研究方法,圍繞土石堤壩壩體內(nèi)部存在的隱患體對土石堤壩三維波場特征的影響規(guī)律進(jìn)行了研究,同時基于研究成果提出了初步判斷隱患存在與位置的方法。主要研究內(nèi)容及成果如下:1、在分析土石堤壩基本特征及隱患類型的基礎(chǔ)上,將土石堤壩等效為均勻各向同性的彈性體,提出了土石堤壩概化模型,含滲漏通道的土石堤壩概化模型;2、基于彈性波基本原理,建立了土石堤壩波場特征分析的三維有限元模型。對影響波場特征分析的震源、網(wǎng)格劃分及吸收邊界條件進(jìn)行了研究,獲得了適合波動分析的激發(fā)方式和改進(jìn)后的粘彈性邊界條件最佳調(diào)節(jié)系數(shù);3、通過有無隱患土石堤壩波場的三維數(shù)值模擬,得到了有無隱患體存在時土石堤壩的波場特征。結(jié)果表明,無隱患體時,壩體表面質(zhì)點振動信號中無明顯散射波;存在隱患體時,直達(dá)波遇到隱患體會產(chǎn)生散射波,散射波由隱患位置向周圍傳播,到達(dá)壩體表面,壩體表面質(zhì)點振動信號表現(xiàn)出在直達(dá)波過后有強烈的散射波存在。通過分析有無隱患存在時的波場變化特征,提出了根據(jù)波場特征變化來分辨壩體內(nèi)部是否存在隱患體的方法;4、基于含隱患土石堤壩波場分析的三維有限元模型,研究了隱患體尺寸、材料及位置的變化對土石堤壩波場特征的影響,采用時頻分析方法對波場特征進(jìn)行了分析,得到了對應(yīng)的波場變化規(guī)律。結(jié)果表明,波場特征與隱患體的屬性具有密切相關(guān)性,并據(jù)此提出了根據(jù)波場信息初步確定隱患體位置的方法;5、通過理論與實踐相結(jié)合,建立了土石堤壩物理模型,對無隱患土石堤壩物理模型和存在隱患的土石堤壩物理模型進(jìn)行了波動測試試驗。分析結(jié)果表明,土石堤壩物理模型有、無隱患體存在時其波場特征與數(shù)值模擬基本吻合,利用數(shù)值模擬得到的基本結(jié)論和規(guī)律可以為現(xiàn)場測試得到的波動數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和結(jié)論推測,從而提高測試效率。
【關(guān)鍵詞】：土石堤壩 隱患診斷技術(shù) 波場特征 有限元分析 模型試驗
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV698.1;P631.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 問題的提出及研究意義10-11
• 1.2 土石堤壩隱患診斷技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-12
• 1.2.1 土石堤壩隱患診斷技術(shù)11
• 1.2.2 地震法11-12
• 1.2.3 存在的問題12
• 1.3 波場的數(shù)值模擬發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢12-15
• 1.3.1 有限差分法(FDM）13
• 1.3.2 有限元法(FEM)13
• 1.3.3 虛譜法(PSM)13-14
• 1.3.4 積分法14
• 1.3.5 存在的問題14-15
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線15-17
• 1.4.1 本文的主要內(nèi)容15
• 1.4.2 本文的技術(shù)路線15-17
• 第二章 土石堤壩三維波場分析基本理論及其概化模型17-32
• 2.1 引言17-18
• 2.2 波場分析基本理論18-20
• 2.2.1 波動理論18-19
• 2.2.2 基于有限元的波動理論19-20
• 2.3 土石堤壩的隱患類型20
• 2.4 土石堤壩波場分析的概化模型20-22
• 2.4.1 無隱患的土石堤壩概化模型21
• 2.4.2 含隱患的土石堤壩概化模型21-22
• 2.5 土石堤壩三維波場分析的有限元模型22-31
• 2.5.1 震源22-26
• 2.5.2 幾何劃分與數(shù)據(jù)采集26-27
• 2.5.3 吸收邊界條件27-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第三章 無隱患土石堤壩的三維波場模擬與特征分析32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 三維模型的建立32-33
• 3.2.1 模型幾何參數(shù)32-33
• 3.2.2 震源設(shè)置33
• 3.2.3 單元類型及尺寸33
• 3.2.4 計算過程擬定33
• 3.3 三維模型的邊界條件33-42
• 3.3.1 邊界條件的吸收效果33-38
• 3.3.2 改進(jìn)后的粘彈性邊界條件系數(shù)確定38-42
• 3.4 三維波場特征分析42-45
• 3.4.1 傳播特征42-44
• 3.4.2 壩頂表面接收信號特征44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 隱患材料對土石堤壩的三維波場特征影響分析47-64
• 4.1 引言47
• 4.2 含隱患土石堤壩三維波場特征分析47-54
• 4.2.1 含隱患土石堤壩的模型設(shè)計47-48
• 4.2.2 整體波場特征分析48-51
• 4.2.3 單通道波場特征分析51-54
• 4.3 隱患材料特性對土石堤壩三維波場的影響分析54-62
• 4.3.1 彈性模量及密度的影響分析54-60
• 4.3.2 泊松比的影響分析60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 隱患尺寸對土石堤壩的三維波場特征影響分析64-72
• 5.1 引言64
• 5.2 有限元模型的建立64
• 5.3 隱患尺寸對波場特征的影響分析64-70
• 5.3.1 整體波場特征分析64-67
• 5.3.2 單通道波場特征分析67-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 第六章 隱患位置對土石堤壩的三維波場特征影響分析72-98
• 6.1 引言72
• 6.2 隱患體形狀的確定72-76
• 6.3 隱患體沿壩軸線方向位置變化對波場的影響76-82
• 6.3.1 整體波場特征分析77-79
• 6.3.2 整體波場的F-K變換分析79-82
• 6.4 隱患體沿壩深度方向位置變化對波場的影響82-87
• 6.4.1 整體波場特征分析82-85
• 6.4.2 接收時間分析85-87
• 6.5 隱患體沿垂直壩軸線方向位置變化對波場的影響87-92
• 6.5.1 整體波場特征分析87-90
• 6.5.2 整體波場的F-K變換分析90-92
• 6.6 隱患體位置傾斜對波場的影響92-97
• 6.6.1 模型設(shè)計92-93
• 6.6.2 縱剖面整體波場特征分析93-95
• 6.6.3 橫剖面整體波場特征分析95-97
• 6.7 本章小結(jié)97-98
• 第七章 土石堤壩的波動測試模型試驗98-110
• 7.1 模型設(shè)計98-101
• 7.1.1 模型尺寸98-99
• 7.1.2 試驗材料99-101
• 7.2 模型隱患布置和制作101-103
• 7.2.1 隱患布置101-102
• 7.2.2 滲漏通道的制作102-103
• 7.3 波動檢測試驗設(shè)備103-104
• 7.4 測試方法以及觀測系統(tǒng)104-105
• 7.5 測試結(jié)果分析105-109
• 7.5.1 無隱患的土石堤壩實測信號分析106-107
• 7.5.2 含隱患的土石堤壩實測信號分析107-109
• 7.6 本章小結(jié)109-110
• 第八章 結(jié)論與建議110-113
• 8.1 主要結(jié)論110-111
• 8.2 下一步工作的建議111-113
• 致謝113-114
• 參考文獻(xiàn)114-118
• 在校期間發(fā)表的論文著作及取得的科研成果118

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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2 趙密;杜修力;劉晶波;;一種高階精度人工邊界條件:出平面外域波動問題[J];工程力學(xué);2012年04期

3 張輝;楊天春;;堤壩隱患無損探測研究應(yīng)用進(jìn)展[J];大壩與安全;2013年01期

4 趙明階;;根據(jù)波速計算多相土石地基壓實度的理論模型[J];水利學(xué)報;2007年05期

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1 宋平;加筋土擋墻仿真模擬分析[D];華南理工大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：土石堤壩三維波場數(shù)值模擬及其特征研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：324130