堤坝缺陷瞬变电磁检测技术研究

摘要

由于堤坝的复杂结构及其特殊应用，对坝体实施无损检测一直以来都是国内外的重要研究课题。坝体结构通常复杂多变，因此对其探测技术的研究难度很大，本文根据堤坝坝体为高阻空间而隐患为低阻的特点，同时结合瞬变电磁检测具有无需深入地下、对坝身没有破坏的优势，确定采用瞬变电磁技术对堤坝缺陷进行实时无损检测，并对相关的数据处理方法（采样信号预处理、一维空间下视电阻率计算以及视深度反演）进行了研究。
　　本文主要研究工作如下：
　　1、通过对目前堤坝检测的几种常规方法和瞬变电磁法的比较分析，选用瞬变电磁法进行堤坝隐患检测。根据瞬变电磁法的基本原理，结合堤坝的结构特点，提出堤坝瞬变电磁检测的基本工作原理，同时以采样信号最佳耦合方式和信号分辨率为主要指标，讨论了瞬变电磁检测工作装置的选取问题。
　　2、根据瞬变电磁响应的特点以及检测过程中的噪声情况，提出了信号的“综合滤波处理”，并同时采用斜阶跃波效应后沿校正和微弱信号增强处理等数据处理方法，解决了检测过程中存在的信噪比偏低、一次场影响以及采样信号幅值偏小等问题。
　　3、采用将瞬变感应电动势转化到瞬变磁场中来计算全区视电阻率的方法，很好地解决了早、晚期电阻率在全区时间段内的不连续性，以及通过感应电动式计算的全区视电阻率与晚期电阻率存在α5/3差异的问题。利用最简化反演方法对视深度进行一维反演，得到了堤坝的视电阻率断面图。
　　4、制作了两组堤坝模型来验证算法的合理性，在其中分别预埋同深度不同大小和同大小不同深度的缺陷以模拟实际缺陷情况，利用WTEM-1QⅡ/GPS双道浅部瞬变电磁检测系统对模型进行了仿真实验，最后计算得到的缺陷位置基本反映了实际模型中缺陷的分布情况，由此证明将文中算法应用于实际堤坝检测的数据的处理是可行的。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3现有方法存在的问题及拟开展的工作

1.4章节安排及其研究内容

第2章 堤坝瞬变电磁法探测基本原理

2.1堤坝瞬变电磁法探测原理

2.2均匀半空间中的瞬变电磁场表达式

2.3瞬变电磁视电阻率的计算

2.4瞬变电磁时深转换

2.5本章小结

第3章 瞬变电磁信号预处理

3.1瞬变电磁噪声滤波处理

3.2斜阶跃波效应的后沿校正

3.3信号的增强处理

3.4本章小结

第4章 全区视电阻率及视深度计算方法的研究

4.1全区视电阻率的计算

4.2视深度的计算

4.3本章小结

第5章 堤坝模型的瞬变电磁检测

5.1瞬变电磁检测系统介绍

5.2检测装置布局

5.3试验数据的处理

5.4本章小结

第6章 结论与展望

6.1主要结论

6.2待研究的问题

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

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