基于小波时频分析的锚固缺陷诊断方法

锚固体系中存在不同大小和程度的缺陷时,声波在传播过程中将产生能量衰减、相位突变及频散现象.利用小波时频分析及能量集中特性,提取信号的相位特征,结合波阻抗能量分析方法,可以对锚固系统中的锚固缺陷进行准确定位.讨论了这种方法的实现过程,三峡工程实际应用验证了该方法是可行的.     

阵列声波测井信号的时频局域相关能量分析

提出了一种基于信号时、频局域相关能量的新的时-频信号分析方法——Rihaczek分布,对多极子阵列声波测井信号进行了分析。该方法有着比较明确的物理意义,对不同岩性、构造的响应具有很好的区分和识别能力。声波的Rihaczek分布对不同的岩性,以及由不同岩性组成的构造破碎带具有明显不同的表现特征。利用相应的模式识别方法,可以对这些岩性、构造进行有效的区分和识别。     

隧道锚杆锚固质量无损检测技术

采用声波检测仪,应用声频应力波在不同波阻抗面反射的能量和相位的变化原理,对隧道的锚杆锚固质量进行了无损检测试验研究,并对检测技术进行了探讨.结果表明,作为一种工程质量管理辅助手段,采用应力波对锚杆锚固质量进行无损检测,丰富了隧道围岩锚固质量检测方法,为隧道工程建设提供更好的质量保障.     

声波速度-频移衰减联合层析成像检测技术

混凝土构件中存在的诸如松散、空洞、缝隙夹层等缺陷,不仅造成声波速度的变化,而且对声波具有较强的吸收衰减作用,利用声波速度CT和衰减CT联合检测技术是检测混凝土构件工程质量的有效方法。介绍了声波速度CT检测原理和SIRT算法、接收波信号频移与介质衰减吸收系数的关系,导出了适用于CT成像反演算法的介质吸收因数沿射线路径的积分与频移参数的关系表达式。对存在松散和空洞缺陷的两种混凝土构件模型的声波检测结果,分别进行了速度CT和频移衰减CT处理,处理结果表明,声波速度和频移衰减联合层析成像检测技术能够获得更加准确可靠的检测效果。     

基于S变换的瑞利面波频散分析

提取面波频散曲线是面波资料处理中最关键的一步。由于时频分析方法的局限,提出了利用S变换进行瑞利面波频散分析的方法,并给出了具体算法。该方法在时间频率域中计算相邻两道面波记录同一频率的时间差,再利用道间距除以该时间差来得到该频率对应的相速度,这样避免了在道间距较大的情况下,传统的相位谱法可能造成相位差的缺陷。通过理论模型和实际资料对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够提高瑞利面波频散曲线的提取精度,而且算法简单,具有一定的实用性。     

锚杆锚固质量无损检测的研究

本文介绍了一种无损检测锚杆锚固质量的新技术。通过模型试验,分析了声频应力波在锚固体系中的反射相位特征和能量衰减变化规律,探讨了测定锚固力的无损拉拔试验,并将结果成功应用于潘一矿巷道锚杆锚固工程的施工质量检测。     

不同岩性及含水率的岩石声波传播规律试验研究

利用智能声波仪对红砂岩、大理岩和花岗岩试样在干燥及饱和条件下进行了声波纵波透射试验,研究声波在岩石中传播的速度特征,同时利用傅里叶变换及小波变换研究声波在岩石中传播的波形、波幅衰减规律、波谱特征。结果表明： （1）红砂岩、大理岩和花岗岩在饱和状态下的纵波波速比其在干燥状态下略高。（2）岩石纵波速度受到岩石的致密程度、孔隙度、密度及硬度的影响。（3）在同样的激发信号下,饱水的砂岩、大理岩、花岗岩岩样声波信号能量集中在低频部分较多,而干燥岩样声波信号能量集中在高频部分较多。（4）饱水的3种岩样声波信号能量衰减较快,尾波不发育;干燥的3种岩样声波信号能量衰减较慢,尾波较发育。（5）穿过岩石的声波信号的波速、波形的时域特征、频域特征及时-频域特征能在一定程度上反映出岩石内部的孔隙及微裂隙的发育情况和岩石含水情况等特征。     

时频分析在实测瞬态瑞雷波相速度提取中的应用

时频分析是近年发展起来的一个重要的、新的数学分支,目前已成为国际上极为活跃的研究领域。本文首先分析了瑞雷波的频散特性和传统的参数提取方法的缺陷,然后,利用时频分析的方法对实际资料进行了处理。处理结果表明,应用时频分析方法可以提高瑞雷波速提取的稳定性和可靠性。      

时频分析方法在薄储集层横向预测中的应用

时频分析是根据地震响应的时频变化规律研究薄互层结构的一种方法。本文应用时频分析方法的基本原理，总结出不同厚度、不同岩性组合的地层的时频响应特征，对连井地震剖面时频分析方法进行了处理和解释，得到了较为满意的解释结果。     

同步压缩小波变换在油气检测中的应用

地震波在穿过地下含油气区域时会表现为低频能量相对增强,高频能量相对衰减的特征,利用时频分析方法可以准确提取地震资料的低频能量和高频能量,进而据此确定油气分布范围。以东海某工区实际资料为例,进行目的层地震数据的小波变换和同步压缩小波变换,对比分析两种变换方法的频谱图。对比结果表明,同步压缩小波变换具有高时频分辨率的特征。利用同步压缩小波变换提取了该工区地震资料的低、高频能量并进行含气性检测,获得的结果与钻井数据高度吻合。     

超声应力波法检测锚杆的机理分析及应用

锚杆锚固质量的超声应力波法（USW）检测包括锚杆长度检测和灌浆密实度检测。依据一维杆件的粘弹性波理论,建立了锚杆锚固的数学-力学模型并分析求解,研究了应力波在已锚固锚杆中的传播机理,并对几种情况进行分析,对应用超声应力波法检测锚杆长度和灌浆密实度的理论基础和机理进行了探讨和分析。结合在大型水电工程中的实际应用,证明超声应力波法用于锚杆锚固质量检测具有良好效果。     

基于Choi-Williams时频分布的裂缝性地层时频特征

为验证Choi-Williams能量分布时频分析方法的有效性,将其引入阵列声波测井信号处理之中。结果表明,它对于裂缝性地层具有较好的区分和识别能力,并且可以有效地抑制多频率成分信号的交叉性干扰,清晰地得到声波测井信号的时频分布性能及其特征。对于致密性地层来说,声波测井信号的各组分波均无明显的衰减。对于裂缝性地层来说,斯通利波能量会有较大幅度的衰减;破碎度更好,渗透性越好的裂缝对斯通利波的衰减影响更大;横波的衰减在渗透性更好的裂缝中更加明显。     

注浆锚杆完整性检测方法研究

采用理论分析和实验室测试的方法对锚固锚杆和自由锚杆中的导波传播规律进行了研究,并在频率为20 kHz～ 3 MHz范围内对锚固锚杆和自由锚杆波的传播速度进行了测试,发现锚固锚杆内不同频率的导波传播速度对锚固介质具有不同的敏感性。低频率段（20～200 kHz）的导波传播速度对锚杆锚固质量较为敏感,自由锚杆和锚固锚杆中导波的传播速度相差较大,适合于检测锚杆的锚固质量。高频率段（1～3 MHz）的导波传播速度对锚杆锚固质量不敏感,导波的传播速度基本不变,适合于锚杆完整性检测。探索了利用高频段多频率导波检测锚固锚杆长度的方法。实验室检测结果显示,本检测方法具有很高的精度     

动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性

深部岩体工程中,锚杆在围岩变形后处于高承载应力状态,受到爆破振动、矿震等动载荷作用后极易失效,因此,亟待研究动力扰动下锚杆的力学响应机制。基于SHPB试验平台,自行研发了一套研究锚杆动力响应的试验装置,开展动力扰动下全长黏结锚杆的力学响应特性研究。结果表明：初始动载荷作用下锚杆滑移量随着入射能的增加而增加,锚杆中应力波的波峰值随着传播距离的增加而逐渐减小,当应力波传播至锚杆最里端时,应力波峰值衰减较大;第2次动载荷后锚杆SG1处与SG2处应力波峰值差明显比第1次减小,表明动载荷下锚固界面从锚杆外端开始损伤;锚杆失效与锚固界面损伤有关,锚杆承载后初次受到动载荷的影响导致锚固界面产生损伤,损伤锚固段又受到外部载荷（如二次冲击、岩体挤压）作用时会进一步劣化,其不能抵抗围岩的变形而失效。研究结果为揭示锚杆支护失效行为,采取合理的设计与施工提供新的思路。     

斯通利波在碳酸盐岩储层解释中的应用

在塔河油田碳酸特岩裂缝性储层中，采用声波全波列测井及偶极横波测井来获取丰富信息，主要成分波有纵波、横波、斯通利波，主要采用时域和频域2种信启、提取方法，来获得声波时差、频率和能量信息．其能量衰减和能量值的大小可以反映地层渗透性能，斯通利波能量的相对变化可用来定性划分渗透层，反射波能量反映渗透性地层的裂缝分布，为划分渗透层提供了良好的条件．     

影响隧道超前预报探测距离的因素探讨

这里通过生产试验数据,分析了震源能量的大小、地质情况差异、以及声波噪音是如何影响地震波信号质量从而影响探测距离的。通过生产实践总结,提出了较有效地提高探测距离的办法。首先可通过生产试验确定炸药用量,使激发能量既不对支护造成伤害,又能达到较远的探测距离;地质情况通过影响采集数据长度影响探测距离,该因素是客观因素无法控制的;声波噪音是最难控制也是对探测距离影响较大的因素,可以根据声波能量和叠加到有效信号的时间,计算出不受声波干扰的预报距离,为评价预报结果提供参考依据。减小声波的影响可通过增加偏移距和压制声波能量的方法,压制声波能量可通过控制炮孔深度和倾角,炮孔的封堵,接收器的合理安装来实现。在实践中控制好声波噪音的影响,是提高探测距离的较为有效的途径。     

定向延迟组合激发正演照明方法及应用

基于波动方程照明分析原理和组合震源激发理论,对二维声波波场进行规则网格有限差分正演模拟,并给出组合震源照明度的计算方法,对于多个震源组合激发,通过改变相邻两个震源之间的激发时间,激发所产生的地震波场会沿着某一确定的方向传播,可以增强地下特定的区域的地质体的照明分析。模型试验结果表明,震源数目越多,激发的地震波最大能量指向越集中,改变震源之间的延迟时间,可以调整波场的传播方向,该方法对于分析简单的二维模型以及复杂的逆冲推覆构造模型和marmousi模型的照明能量分布均适用,对于指导炮点的设计有借鉴意义。     

扭转导波在锚固锚杆中传播的数值模拟

采用有限元数值模拟的方法研究了扭转导波在锚固锚杆中的传播性质。建立了自由锚杆和锚固锚杆的有限元模型,在锚杆顶端激发20～60 kHz扭转导波信号,计算得到导波在自由锚杆和锚杆锚固段的传播速度值与理论值吻合很好,证明了扭转导波数值模拟方法的有效性。数值模拟结果表明：随着激发波频率的增大,扭转导波在自由锚杆和锚杆锚固段中的衰减值均呈线性递增趋势,导波在锚杆锚固段上界面的反射回波逐渐减弱;扭转导波在锚杆锚固段的衰减值较大,无法在锚杆顶端采集到锚杆底端反射回波信号,所以扭转导波不适用于锚杆长度的检测;随着锚固介质弹性模量的增大,同一频率扭转导波在锚杆锚固段上界面的反射波逐渐增强。通过检测扭转导波在锚杆锚固段上界面的反射回波,可以确定锚固介质弹性模量的大小。