偏移成像与希尔伯特变换在地质雷达探测隧道裂隙流水通道中的应用

隧道施工容易破坏岩溶裂隙水流通通道,导致局部性的地下水位急剧下降和地表水的干涸,严重影响隧道周围居民生活.地质雷达是隧道工程中常用的地球物理仪器,当应用该仪器进行勘探时,如果勘探表层存在密集钢筋干扰就会导致深部病害难以识别.工程中应用地质雷达在隧道内探测隧道路面地下水分布时,由于隧道路面表层存在的钢筋网的影响,导致雷达数据剖面深部振幅较小,异常难以识别.本文首先进行了地质雷达二维有限差分数值模拟方法,研究了表层密集钢筋对深部含水裂隙通道识别造成的影响情况,并通过对模拟数据进行偏移成像和希尔伯特振幅变换处理,压制了表层强反射的干扰,研究了含水裂隙通道的典型异常特征;最后以郴宁高速公路某隧道为例,应用本文提出的方法,压制了隧底路面下密集钢筋的影响,准确探测出了含水裂隙通道的空间分布情况,证明本文提出的方法的可行性.     

TSP在公路隧道超前地质预报中的应用研究

根据TSP技术的特点,将TSP技术应用于掌子面前方不良地质对象的预报工作中,同时比较了基于地质雷达和基于TSP的预报结果。水平地质钻探与现场开挖的实际情况表明,基于TSP技术的隧道超前预报,在预报距离,预报的准确性,以及对围岩的判别等方面,均明显优于传统的地质雷达。文章最后还指出了该技术存在的一些待进一步研究的问题。     

EDA介质中地震波的传播特征

对Christoffel公式进行Bond变换得到EDA介质的Christoffel方程,并由其非零解推导出EDA介质中视横波(qSV)、横波(SH)、视纵波(qP)的相速度、群速度、偏振向量(质点的振动方向)的三维计算公式.通过模型计算分析了具有水平对称轴的各向异性(HTI)介质和EDA介质中介质对称轴的极角和方位角对相速度、群速度及偏振向量的影响,对其随极角、方位角的变化特征进行了分析,并采用Matlab进行了数值计算,对其特征采用三维显示.通过取极角或方位角为零简化得到HTI介质和具有垂直对称轴的各向异性(VTI)介质中地震波的相速度、群速度,对EDA介质中的三维计算结果进行退化验证. 通过数值计算进一步验证了地震波相速度与EDA介质对称轴的相互关系. 结果表明,通过广角地震勘探可探明地下介质的裂隙走向及密度,从而确定灾害体产状.     

页岩发育区浅埋隧道超前地质预报方法研究

以页岩的不良工程性质和围岩分级依据为基础,探讨公路隧道页岩浅埋段的超前地质预报方法的优化组合.通过比较国内外现有的各种超前地质预报方法的优缺点,提出了以TSP法和双频激电法为主、根据工程项目的等级适当考虑采用探地雷达作为补充的一套组合方案.而在某些特别复杂地段建议采用水平钻探加以验证.应用这套方案在常（德）—张（家界）高速公路第十合同段的关口垭隧道进行了一次科研试验,对预报结果进行详细的处理和分析后,给施工单位提出了相应的施工建议.后期的跟踪调查结果表明,试验成果与实际情况基本吻合,给予了施工正确的指导,达到了试验目的.     

基于粒子群算法的重力张量反演研究

重力梯度张量的定义是对重力位求二阶导数,相比于传统的布格重力异常,它在反映地下密度异常分布上有着更高的灵敏度,且能够进一步准确直接地反映目标体的边界.但对单个张量分量作反演时,可能会丢失一部份有用的信息,从而造成反演结果的误差.而全张量反演是将重力的五个梯度张量联合起来进行反演,这样做可以综合更丰富的场源信息.相比于传统做法中的布格重力异常反演和单重力张量分量反演,得到的反演结果不仅有了更高的分辨率,在识别目标体特征上也有更好的效果.粒子群算法是一种基于群体智能的优化迭代算法,这里利用粒子群算法对重力张量单分量、布格重力异常和全张量分别进行反演,并对结果进行简要分析.     

瞬变电磁法对低阻薄层的分辨能力研究

从垂直磁偶极源激发的频率域电场出发,采用回线源瞬变电磁法一维正演方法,分别计算了低阻薄层随埋深厚度比和电阻率差异比变化时的感应电动势。依据电磁法探测的体积效应,对传统二分法进行了改进并定义了全区视电阻率的计算方法,并在此基础上分别绘制了低阻薄层埋深厚度比为1∶1.2、1∶1.5、1∶2及1∶4,电阻率差异比为1∶5、1∶10及1∶20的视电阻率曲线。通过对比不同地电模型视电阻率曲线的特征,指出了不同电阻率差异比时,瞬变电磁法对低阻薄层的分辨极限,归纳了瞬变电磁法对低阻薄层的识别及分辨能力,这对于研究地下水平层状介质的垂直电性变化具有重要意义。     

基于图像处理技术的聚合物水基钻井液微观结构分形研究

为了探索聚合物水基钻井液微观结构中的传质传热机理,需要对聚合物水基钻井液的微观结构进行研究。通过液氮快速冷冻干燥技术和扫描电镜技术获得了聚合物水基钻井液微观结构的SEM图像,发现钻井液微观孔隙结构具有一定的分形特征,利用Image-Pro Plus(IPP)图像处理软件对SEM图像进行了二值化处理,提取了钻井液微观结构孔隙参数信息,探讨了阈值选择方法。基于多孔介质分形理论,分析了聚合物水基钻井液微观孔隙结构的分形特征。结果表明:IPP软件可作为处理聚合物钻井液微观结构图像定量分析的手段,在保证完整反映微观结构的前提下,尽可能选择合适的阈值,一般在50~120之间;聚合物水基钻井液微观结构孔隙形态分布具有分形特征,可利用等效周长与等效面积的双对数关系确定钻井液微观结构的分形维数,分维数在1~2之间;钻井液微观结构孔隙形态分布分形维数与孔隙发育复杂程度有关,孔隙发育越复杂,孔隙轮廓越不规则,分形维数越大,反之越小。这为钻井液中传质传热的分形研究奠定了理论与试验基础。     

基于GIS,RS的岩溶地区公路建设土地规划利用探讨

分析了路线规划设计阶段土地占用的特点,提出了基于3S技术的路线设计流程,探讨了施工过程中的土地合理利用方法.     

基于二维小波变换的随机噪声压制方法在GPR数据中的应用

在探地雷达探测工作中,为了尽可能多的获取回波信息,通常采用宽频带记录,这就不可避免地将各种干扰波也记录下来,其中随机噪声由于其频带较宽,分布于整个数据剖面,常规滤波方法对随机噪声的压制效果往往不佳。由于小波变换具有较强的分频和局部分析能力,根据需要选择合适的小波基函数和去噪方法,可较好地压制随机噪声,提高信噪比。基于二维小波变换理论,提出了采用自适应分层阈值法对探地雷达数据进行压制随机噪声的方法。通过不同模型、不同信噪比下正演模拟数据的验证以及对实测数据的处理,并与中值滤波法和全局阈值法的去噪效果进行了对比分析,结果表明自适应分层阈值法去噪效果更好,实用性更强。     

水位涨落对库岸滑坡孔隙水压力影响的非饱和渗流分析

以某水库库岸滑坡为工程背景,根据饱和-非饱和渗流控制方程,针对不同滑坡体渗透性和库水位升降速率,研究库水位变化条件下滑坡体内孔隙水压力的动态响应,得到：(1) 水位升降时,在相同的入渗条件下,饱和渗透系数对初始地下水位有明显的影响;增大饱和渗透系数能降低地下水位,使地下水位线变得平缓,滑坡体的动、静水压力减小,有利于稳定;(2) 增加库水位升降速率,地下水位响应滞后变得显著,地下水位线形态整体变陡,滑坡体的动水压力增大,不利于边坡稳定性。