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土石坝渗漏的电阻率成像诊断试验研究

作　者: 余东
导　师: 赵明阶
学　校: 重庆交通大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 电阻率层析成像土石坝渗漏正反演模型渗漏通道模型试验
分类号: TV698.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文结合国家自然科学基金项目“土石坝渗漏的波-电耦合成像诊断技术研究”(合同编号50779081),采用物理模型试验,对土石坝渗漏的电阻率成像效果进行研究。通过采用不同的电极排列方式和不同电极间距对土石坝中几种形式常见的裂缝及渗漏通道进行探测,把不同的反演结果与渗漏模型进行对比,最终对探测的效果进行评价。试验结果可以为今后电阻率成像技术在实际土石坝渗漏探测中的电极排列方式的选择和电极间距的确定及探测误差评估提供一定的参考。论文的主要工作如下:(1)根据土石坝渗漏破坏类型,设计、制作出土石坝渗漏模型,并对筑坝材料的特性进行测试;通过筑坝材料的电阻率测试试验,绘制出电阻率随含水率变化曲线,并对试验数据进行分析。(2)基于现有土、石电阻率理论模型,建立了土石复合介质的电阻率模型,并推导出土石复合介质的电阻率计算公式;通过计算分析得出含水率、干密度及土石比对土石复合介质的电阻率影响规律。(3)采用电阻率成像诊断技术分别对五种渗漏模型进行诊断,得出诊断反演图像都能够较好的反应出渗漏通道、裂缝的位置及渗漏范围。(4)通过对偶极排列、微分排列、温纳排列三种电极排列方式结果的对比分析表明三种情况均能够反应出渗漏通道的位置及渗漏范围,其中温纳排列诊断效果最好,一次拟合方差最小。(6)通过对不同深度的渗漏通道的诊断结果对比分析表明渗漏通道的深浅对诊断结果影响较明显,浅层测量数据较多,反演结果较好,精度高,与实际情况接近,深层探测数据少,精度较差。(7)通过对不同隔离数的诊断结果对比分析,得出隔离数大小对诊断结果的影响较大,隔离数越小精度越高,反之隔离数越大,精度越低。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 问题的提出及意义  8-9
  1.2 研究现状  9-16
    1.2.1 土石坝渗漏诊断研究现状  9-11
    1.2.2 电阻率成像技术研究现状  11-16
第二章土石坝渗漏模型设计与制作  16-29
  2.1 土石坝渗漏模型设计与制作  16-22
    2.1.1 土石坝渗漏模型结构设计  16-17
    2.1.2 渗漏通道的设置  17-21
    2.1.3 测压管的设置  21-22
  2.2 筑坝材料参数试验  22-28
    2.2.1 土石料颗粒分析试验  22-23
    2.2.2 土石复合材料击实试验  23-25
    2.2.3 土石体的电阻率的测定试验  25-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章多相土石复合介质的电阻率特性的理论分析  29-45
  3.1 岩石的电阻率模型  29-31
  3.2 土的电阻率模型  31-36
    3.2.1 土的电阻率结构参数  32-33
    3.2.2 土的电阻率的主要影响因素  33-36
  3.3 土石复合介质电阻率公式推导  36-44
    3.3.1 土石复合介质的电阻率模型及计算公式推导  36-41
    3.3.2 土石复合介质电阻率的三种影响因素分析  41-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章土石坝渗漏的电阻率成像诊断的正反演理论  45-60
  4.1 稳定电流场的基本性质  45-48
    4.1.1 狄拉克δ函数  45
    4.1.2 稳定电流场的基本性质  45-46
    4.1.3 稳定电流场的定解问题  46-48
  4.2 电阻率成像正演理论  48-49
    4.2.1 有限元方法基本原理  48-49
  4.3 电阻率成像反演理论  49-53
    4.3.1 佐迪反演方法  49-51
    4.3.2 最小二乘反演法  51-53
  4.4 数据修饰  53-59
    4.4.1 地形改正  53-55
    4.4.2 数据拼接  55-57
    4.4.3 剔除数据突变值  57-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章土石坝渗漏模型的电阻率成像诊断与测试  60-76
  5.1 常用电流源的电场及空间分布规律  60-63
    5.1.1 单个点电流源的电场  61
    5.1.2 两个异性电流源的电场  61-63
  5.2 电极排列方式及视电阻率分析方法  63-70
    5.2.1 电极排列方式  63-67
    5.2.2 电阻率计算分析模式及视电阻率  67-70
  5.3 模型试验测试仪器简介  70-71
    5.3.1 仪器主要技术指标  70-71
  5.4 模型试验的测线布置与装置选择  71-74
    5.4.1 模型试验的测线布置  71-72
    5.4.2 测试装置的选择  72-74
  5.5 模型试验数据采集与分析  74-75
    5.5.1 数据采集步骤  74-75
    5.5.2 采集数据注意事项  75
  5.6 本章小结  75-76
第六章土石坝渗漏的电阻率成像诊断试验结果分析  76-97
  6.1 数据处理软件介绍  76-78
  6.2 土石坝渗漏模型探测结果分析  78-90
    6.2.1 1 号模型结果分析  79-81
    6.2.2 2 号模型结果分析  81-83
    6.2.3 3 号模型结果分析  83-86
    6.2.4 4 号模型结果分析  86-88
    6.2.5 5 号模型结果分析  88-90
  6.3 几种探测结果的比较分析  90-95
    6.3.1 三种不同排列方式下探测结果比较分析  90-92
    6.3.2 不同孔径的反演图像比较  92-93
    6.3.3 不同深度的反演图像比较  93-94
    6.3.4 不同隔离数对反演结果的影响  94-95
  6.4 本章小结  95-97
第七章结论与建议  97-99
  7.1 结论  97-98
  7.2 建议  98-99
参考文献  99-102
在学期间发表的论著及取得的科研成果  102-103
致谢  103

土石坝渗漏的电阻率成像诊断试验研究

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