基于反射波成像的堤壩隱患診斷技術(shù)研究.pdf

1、隨著國(guó)家對(duì)于水利工程除險(xiǎn)加固及病害整治的重視，堤壩隱患的診斷已經(jīng)越來(lái)越迫切的需要出現(xiàn)更好的技術(shù)。在此背景之下，本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于三維波電場(chǎng)耦合全息成像的堤壩隱患診斷技術(shù)研究”，試圖利用反射波這一特定波形對(duì)于堤壩隱患進(jìn)行成像分析。分別就各向同性及橫觀各向同性兩種介質(zhì)類型對(duì)于堤壩隱患診斷技術(shù)進(jìn)行研究:在各向同性的情況下，基于波速成像的原理開發(fā)出波速成像程序，通過(guò)建立數(shù)值計(jì)算模型來(lái)驗(yàn)證成像程序的準(zhǔn)確性，并對(duì)其進(jìn)行誤差分析;在橫

2、觀各向同性情況下，利用反射波程序?qū)τ诘虊坞[患進(jìn)行正演模擬研究。
　　本文的主要工作如下:
　　(1)對(duì)于堤壩的隱患進(jìn)行類型和成因分析，主要包括壩基隱患及壩體隱患，分析了含滲漏通道、含不密實(shí)區(qū)域兩種類型。通過(guò)對(duì)于土介質(zhì)和土石復(fù)合介質(zhì)兩種堤壩介質(zhì)類型來(lái)對(duì)于堤壩的波動(dòng)傳播特性進(jìn)行了研究。結(jié)合工程實(shí)際，基于均質(zhì)和心墻兩種壩型提出了堤壩隱患的概化模型;
　　(2)根據(jù)惠更斯原理、斯奈爾定律、費(fèi)馬原理、互易原理及Radon變換，改

3、進(jìn)后的最短路徑射線追蹤算法等正演理論，結(jié)合最小二乘正交分解法求解線性方程組的反演理論，利用反射波建立了各向同性介質(zhì)堤壩隱患診斷的正、反演理論計(jì)算模型，并給出了程序編制及實(shí)現(xiàn)的具體過(guò)程;
　　(3)利用所編程序?qū)τ诰|(zhì)和心墻兩種壩型在（不含隱患、含滲漏通道、含不密實(shí)區(qū)域）三種條件下進(jìn)行數(shù)值模型計(jì)算，分析反演圖像與理論模型的差異，通過(guò)均質(zhì)壩與心墻壩的對(duì)比、同種壩型內(nèi)部不同隱患的對(duì)比、剖面與立面之間的對(duì)比、走時(shí)差異的對(duì)比，來(lái)對(duì)正、反演模

4、型的可行性及可靠性進(jìn)行驗(yàn)證;
　　(4)利用反射波基于射線追蹤原理及各向異性的波動(dòng)理論對(duì)于橫觀各向同性介質(zhì)堤壩隱患進(jìn)行正演分析，對(duì)于各向異性介質(zhì)的彈性波動(dòng)方程，橫觀各向同性介質(zhì)的Thomsen參數(shù)表征進(jìn)行分析。結(jié)合各向異性特征，利用非線性反演和聯(lián)合反演兩種方法對(duì)于橫觀各向同性介質(zhì)下的反演進(jìn)行分析;
　　(5)利用基于橫觀各向同性介質(zhì)下的反射波成像技術(shù)建立理論模型進(jìn)行計(jì)算，分別從同種波形在不同入射角度情況下、不同波形在同種入射