基于反射波成像的堤壩隱患診斷技術(shù)研究.pdf

1、隨著國家對于水利工程除險加固及病害整治的重視，堤壩隱患的診斷已經(jīng)越來越迫切的需要出現(xiàn)更好的技術(shù)。在此背景之下，本文依托國家自然科學基金項目“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”，試圖利用反射波這一特定波形對于堤壩隱患進行成像分析。分別就各向同性及橫觀各向同性兩種介質(zhì)類型對于堤壩隱患診斷技術(shù)進行研究: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，通過建立數(shù)值計算模型來驗證成像程序的準確性，并對其進行誤差分析;在橫

2、觀各向同性情況下，利用反射波程序?qū)τ诘虊坞[患進行正演模擬研究。
　　本文的主要工作如下:
　　(1)對于堤壩的隱患進行類型和成因分析，主要包括壩基隱患及壩體隱患，分析了含滲漏通道、含不密實區(qū)域兩種類型。通過對于土介質(zhì)和土石復合介質(zhì)兩種堤壩介質(zhì)類型來對于堤壩的波動傳播特性進行了研究。結(jié)合工程實際，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、費馬原理、互易原理及Radon變換，改

3、進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、反演理論計算模型，并給出了程序編制及實現(xiàn)的具體過程;
　　(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、含不密實區(qū)域）三種條件下進行數(shù)值模型計算，分析反演圖像與理論模型的差異，通過均質(zhì)壩與心墻壩的對比、同種壩型內(nèi)部不同隱患的對比、剖面與立面之間的對比、走時差異的對比，來對正、反演模

4、型的可行性及可靠性進行驗證;
　　(4)利用反射波基于射線追蹤原理及各向異性的波動理論對于橫觀各向同性介質(zhì)堤壩隱患進行正演分析，對于各向異性介質(zhì)的彈性波動方程，橫觀各向同性介質(zhì)的Thomsen參數(shù)表征進行分析。結(jié)合各向異性特征，利用非線性反演和聯(lián)合反演兩種方法對于橫觀各向同性介質(zhì)下的反演進行分析;
　　(5)利用基于橫觀各向同性介質(zhì)下的反射波成像技術(shù)建立理論模型進行計算，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