非均质机场水泥道面板底脱空雷达波响应

为研究机场刚性道面配筋与非均质材料对板底脱空探地雷达波响应的影响规律,采用PFC3D离散元模拟和gprMax电磁仿真构建道面多相非均质电磁差分模型,进而建立板底脱空长度与脱空顶部反射波幅值的函数关系.研究结果表明：雷达波信号在非均质中的波场快照和剖面图呈现随机扰动特征,含水脱空回波信号受非均质材料衰减作用影响显著;脱空与钢筋层间形成能量团,增强了脱空回波信号,空气脱空回波信号受能量团增强作用显著.脱空长度小于第一临界点时,回波信号振幅强度与脱空长度呈二次函数相关;脱空长度大于第一临界点时,随脱空长度的增长,振幅先下降,后在第二临界点保持不变.该研究为探地雷达定量估算水泥道面板底脱空的长度发展提供了理论依据.     

道路路基脱空病害雷达波场数值模拟与瞬时属性分析

针对道路路基脱空病害的快速识别,采用时间域有限差分法进行病害的雷达波长数值模拟,模拟了脱空病害不同大小、长度、位置及填充的差异,并通过图像增益和复信号分析技术提取雷达波场的振幅、相位和频率等瞬时属性特征,分析了不同脱空地质的雷达波场响应特征。研究结果表明：根据路基脱空病害的地质雷达瞬时振幅图像和单道波归一化幅值可推算出脱空病害上界面信息和脱空区域介质类型;根据充气脱空病害和充水脱空病害瞬时相位图像特征,可判断出路基结构层间信息和脱空病害区域和边界位置;根据充水脱空病害和充气脱空病害瞬时频率图像,可判断出高频和低频电磁波存在位置。此外,根据充水脱空病害单道波瞬时频率图,可得到正向电磁波存在位置,并作为脱空病害下界面位置判断依据。研究成果可为道路病害的智能识别和快速判识提供理论依据。     

隧道壁后注浆缺陷的雷达波场模拟及信息提取

采用适于有耗介质的完美匹配层(PML)吸收边界条件的二维时域有限差分算法,对隧道壁后注浆缺陷的典型类型进行电磁波传播的数值模拟.模拟结果表明,自由表面的观测场包含着极强的钢筋散射波,影响了目标体反射波的识别.在此基础上,提出了一种新的基于一致性信息相消的钢筋散射波场去除方法,将自由表面观测的总场减去事先计算得到的钢筋散射场,可从强散射背景中恢复并提取出隧道壁后注浆缺陷目标体的反射波,数值计算结果体现出了该方法的有效性和准确性.     

基于脉冲响应法识别混凝土面板与土体界面脱空试验

研究了脉冲响应法在识别混凝土面板脱空中的应用.介绍了混凝土面板脱空危害,分析了现有检测方法的局限性;阐述利用脉冲响应法进行混凝土面板脱空无损检测的基本原理和优点;利用该法进行混凝土面板脱空检测的模型试验研究.试验中采用在模型土体上现浇的混凝土板,并在板上布置传感器,通过力锤敲击混凝土板产生应力波,利用传感器采集混凝土板的动态响应且进行相应的数据处理和分析,进而得到混凝土板下方的脱空情况.检测结果与板下实际脱空情况的对比表明,运用脉冲响应法检测板下脱空在实践中是可行的,且效率较高,操作简便.为今后检测混凝土面板脱空和评价脱空修复效果提供了一种新途径.     

基于探地雷达的城市道路地下空洞探测研究

地下空洞是道路常见病害之一,为了提高空洞识别的水平,对城市地铁沿线道路下方不同充填介质的空洞进行探地雷达反射波响应特征的研究,假设空洞形状为矩形,以探地雷达理论为基础,运用时间域有限差分法进行波场的数值模拟,并与现场实测结果进行对比,结果表明:探地雷达可以探测到矩形空洞的存在,并能准确识别出充水空洞,但并不能通过反射波中双曲线的弧长来判定空洞的水平范围。应用效果表明探地雷达可有效应用于城市地铁沿线道路空洞的探测。     

模型桩多波检测的对比研究

文章给出了瞬态激振力下完整桩与浅部缺陷桩的纵波、扭转波及横波实测的桩顶速度响应与数值模拟结果;分析多波检测曲线的特征,结果表明扭转波和纵波桩底反射波相位特征一致,但横波桩底反射波会同时出现同相位和反相位;根据纵波、扭转波及横波在桩土系统传播的定解问题,利用有限差分方法分别求解了3种波的桩顶速度响应,计算结果表明扭转波对浅部缺陷反射更为敏感,但是横波测试的横向尺寸效应受激振力作用时间和桩径比(桩长与桩身直径的比值)的影响要比纵波和扭转波明显。     

某水库大坝混凝土面板检测及裂缝处理

根据混凝土面板坝施工的特点并综合考虑某引水工程坝址处的自然环境等因素,分别运用回弹仪、裂缝测宽仪、超声波探伤仪与地质雷达对面板混凝土强度、面板裂缝宽度、裂缝深度及堆石与面板间是否存在脱空进行了检测.根据检测结果对大坝面板混凝土表面产生裂缝的原因进行了分析,并提出了混凝土面板坝表面裂缝在不同情况下的处理方法.     

隧道反射波超前探测有限差分正演模拟与偏移处理

针对地下工程领域隧道不良地质灾害超前探测问题,构建断层、倾斜软弱夹层等地质灾害体的隧道介质模型,研究隧道反射波超前探测的波场传播机理与偏移成像问题。利用一阶速度-应力弹性波方程和高阶交错网格差分计算方法,导出隧道工程反射波探测数值模拟的差分计算格式、数值稳定性条件以及边界条件,对上述模型进行正演模拟,得到相应模型不同时刻的波场快照与地震合成记录;通过对这些模拟结果进行分析,验证高阶交错网格差分法在隧道波场正演中的有效性。在导出弹性波方程逆时延拓交错网格差分计算格式基础上,通过求解程函数方程,获取激发时间成像条件,进而得到隧道全波场逆时偏移算法及偏移处理程序,并应用于隧道波场偏移成像中。研究结果表明:采用高阶交错网格有限差分逆时偏移算法能使反射波归位,绕射波收敛,从而大大提高了隧道工程反射波探测的分辨率,为隧道超前探测资料的解释提供理论依据。     

高面板堆石坝面板脱空影响因素分析

目前对于在实际施工过程中高面板堆石坝出现的面板脱空现象的影响因素仍缺乏较全面的研究.以云南某高面板堆石坝为例,给出了影响面板脱空问题的3种因素,同时对这3种因素进行了详细的三维非线性有限元计算分析.计算结果表明,通过增加已填筑坝体超高、延长坝体预留沉降时间、坝体临时断面充水预压等措施可以在一定程度上防止或减小面板脱空现象.同时结合实际工程对如何防止或减小面板脱空提出了一些建议.     

脱空对刚性道面板应力分布的影响及临界脱空状态

基于层间弹簧模型提出支承状态模拟方法,构建刚性道面板数值仿真模型。考虑不同飞机荷载和接缝状态,分析脱空影响下的道面板荷载应力增幅、位置偏移及重分布规律。结果表明:层间弹簧模型可准确地模拟脱空导致的刚性道面板支承损失以及不同脱空状态;随着脱空加剧,脱空区边缘的荷载应力增大,最大荷载应力在板厚方向上的位置由板底转移至板顶;当脱空区内最大荷载应力超过健康状态(即无脱空)下临界荷位的峰值应力时,该脱空状态即为临界脱空状态。相比传统弯沉指标,临界脱空状态能够更准确地反映脱空对道面结构的影响。     

CFS-PML在探地雷达FDTD法模拟中应用

探地雷达(GPR)数值模拟中,为了使截断边界处不产生人为的反射波,需要加载边界条件.目前常用的完全匹配层(PML)边界对隐失波、低频波、掠角波等不能很好地吸收.为此,在时域有限差分(FDTD)法中引入复频移卷积完全匹配层(CFS-PML).从二维TM波的Maxwell方程组出发,阐述了CFS-PML边界条件的原理,推导了CFS-PML边界加载的离散差分公式,给出了CFS-PML边界条件的参数选取原则.应用均匀介质中GPR波场快照,对比了截断处没有加载边界条件、加载3种不同边界条件的边界处反射波的强弱,实例说明单轴各向异性完全匹配层(UPML)、CFS-PML边界条件具有较好的吸收效果.为了进一步对比UPML与CFS-PML的吸收效果,设置了双层介质狭长模型,通过波场快照与全局反射误差证明了CFS-PML对隐失波、低频波、掠角波的吸收较UPML效果更佳.     

高面板堆石坝面板脱空效应

针对面板堆石坝的脱空问题,以三板溪水电站面板堆石坝为工程背景,基于FLAC 3D软件的内嵌语言,二次开发模拟面板堆石坝填筑施工和蓄水过程模拟的计算程序。通过在面板和垫层之间设置接触面来模拟面板与垫层的脱空效应,进而深入研究面板在施工和运行阶段的脱空机理。研究成果表明,施工期面板脱空的主要原因源自坝体自重,蓄水期面板脱空的主控因素是蓄水引起的应力重分布以及堆石料流变变形。     

路基检测图像方向性增强算法

针对传统离散小波变换图像分解不能完全解读探地雷达图像中路基脱空和裂隙的缺陷,采用基于映射的二维离散小波变换增强路基检测图像方向性的方法,实现了对探地雷达路基检测图像的6个方位的分解.试验结果表明,采用这种小波变换技术处理探地雷达图像数据,具有良好的方向增强性、平移近似不变性和明显的相位信息,提高了路基检测成像的精度,更容易发现路基检测中的脱空和裂隙.     

海底电缆采集地震数据多次波压制处理

波动方程数值模拟与分析表明,浅海多次波与有效反射波耦合在一起,海平面强反射多次波改变了有效波波形与相位,降低了地震资料频率.针对海底电缆双检采集地震数据,在地震上行波波场与下行波波场分析和实际地震资料处理试验基础上,提出在对水检记录地震数据和陆检记录地震数据能量均衡后,进行地震数据合并压制多次波的便捷方法.并利用该方法对某浅海海域地震资料进行处理,叠前炮集对比和叠后偏移剖面对比分析都表明多次波得到有效压制,地震资料品质有较大程度提高,证明了方法的有效性.     

脱空对机场水泥混凝土道面荷载应力的影响

提出了通过建立ABAQUS三维有限元模型,将计算弯沉盆与实测弯沉盆对比,得到较为精确的计算脱空参数的方法,并计算了机场水泥混凝土道面板底不同脱空程度对道面板荷载应力的影响.计算结果表明:有限元软件计算道面弯沉中,以静载代替脉冲荷载对计算结果影响很小;脱空区域基础与面层并非完全脱离,其反应模量较原值有一定折减;在严重脱空区域,道面荷载应力较未脱空时可增大80%.     

机场水泥混凝土道面板底脱空对荷载应力的影响

提出了通过建立ABAQUS三维有限元模型,将计算弯沉盆与实测弯沉盆对比,得到较为精确的脱空参数的方法,并计算了机场水泥混凝土道面板底不同脱空程度对道面板荷载应力的影响。计算结果表明：有限元软件计算道面弯沉中,以静载代替脉冲荷载对计算结果影响很小;脱空区域基础与面层并非完全脱离,其反应模量较原值有一定折减;在严重脱空区域,道面荷载应力较未脱空时可增大80%。     

冲击弹性波在衬砌脱空检测中的应用

隧道作为现代工程典型的结构形式,在交通、水利、国防等领域都发挥着极其重要的作用。各行业针对隧道衬砌施工质量,尤其对衬砌脱空状况检测的需求,显得日益突出,衬砌背后部是否存在脱空将直接影响隧道的安全性能。在综合了常用混凝土检测技术的基础上,对电磁波雷达与冲击弹性波测试系统的差异进行了分析研究,认为弹性波在一定条件下用于衬砌脱空检测更具有优越性,因此提出了采用冲击弹性波的振动特性和反射特性对隧道衬砌脱空进行检测的方法,对振动法和反射法理论进行了深入研究,结合实际工程应用实践,与电磁波雷达系统进行了应用对比,其效果显著,值得推广。     

椭圆余弦波对薄物体的透射与反射的解析研究

应用渐近匹配法得到椭圆余弦波在二维薄浮体上透射与反射的解析解,给出了透射波波高和相位变化的规律以及反射波的特性,并探讨了浮体与水底间间隙及波长对椭圆余弦波透射与反射的影响.     

刚性路面板下地基脱空判定方法综述

论述了刚性路面板下地基脱空产生的机理;探讨了目前广泛使用的脱空判定方法,即FWD落锤式弯沉仪检测法和探地雷达等方法的工作原理及应用;介绍了简便有效的声振法和智能神经网络等识别法;最后对各种方法进行了总结,供养护管理部门参考.     

介质界面极化电磁波的传播特性研究

利用电磁场边界条件得到极化波在界面的反射系数和透射系数,并进行数值计算和模拟.模拟结果表明,媒质的电容率与反射系数和透射系数关系密切,当透射媒质的电容率增大时,反射系数和折射系数一般会变小,反之则变大;对斜滑投射,垂直极化波和平行极化波均出现入射波全被反射的情况,且反射波与入射波相位相反.模拟结果还显示,无论是光密媒质还是光疏媒质,平行极化波均出现"无反射"现象,而垂直极化波则没有;垂直极化的反射系数和透射系数曲线是两条平行曲线.