【摘要】：土石堤壩在長期運(yùn)行管理中,常常會出現(xiàn)各種隱患,不僅影響其正常使用,而且極易造成潰壩等安全事故。因此,如何快速、經(jīng)濟(jì)、有效地探測到這些隱患,對病險(xiǎn)土石堤壩的治理就顯得尤為重要。本文依托國家自然科學(xué)基金(51279219),采用理論分析、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)和現(xiàn)場測試等研究方法,研究含隱患土石堤壩三維電場特征和電阻率成像識別方法,為病險(xiǎn)土石堤壩的治理提供了科學(xué)的依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)通過建立三維有限差分模型,分析了不同隱患土石堤壩的電場分布特征,以及電源條件改變對土石堤壩電場分布特征的影響規(guī)律,結(jié)果表明當(dāng)土石堤壩含高、低阻隱患時(shí),高、低阻隱患四周電場會發(fā)生明顯變化,在高、低阻隱患所在區(qū)域會形成電場異常區(qū),異常區(qū)范圍受到電源條件的影響。并進(jìn)一步分析了壩頂電場變化特征,與不同隱患和電源條件改變的相關(guān)性,結(jié)果表明壩頂電勢差分布特征與隱患所在位置具有一定的對應(yīng)關(guān)系。(2)在電場數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,建立土石堤壩三維電阻率成像反演模型,分析了不同隱患土石堤壩三維電阻率反演成像特征,結(jié)果表明當(dāng)土石堤壩含高、低阻隱患時(shí),三維電阻率反演圖像中會出現(xiàn)高、低阻電阻率異常區(qū),且與高、低阻隱患所在位置有良好的對應(yīng)關(guān)系,驗(yàn)證了電場數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性,同時(shí)為土石堤壩阻隱患在三維電阻率圖像中的識別提供了方法。通過圖像處理,可以直接觀察高、低阻隱患空間分布規(guī)律。(3)通過建立含隱患土石堤壩物理模型,分析了物理模型電勢差分布特征,結(jié)果與電場數(shù)值模擬結(jié)果大致相同。對土石堤壩物理模型進(jìn)行三維電阻率反演成像,發(fā)現(xiàn)隱患布置位置,與電阻率圖像上電阻率異常區(qū)所在位置基本一致,結(jié)果與反演成像數(shù)值模擬結(jié)果基本吻合。(4)結(jié)合工程應(yīng)用,利用三維電阻率成像技術(shù)探測到壩體內(nèi)的滲漏通道,通過圖像處理,大致推斷出滲漏發(fā)生原因和滲漏路徑。利用分析數(shù)值模擬和物理模型得到的結(jié)論和規(guī)律,對工程應(yīng)用進(jìn)行指導(dǎo),能夠進(jìn)一步提高含隱患土石堤壩三維電阻率成像識別技術(shù)的探測精度。
【圖文】：

目投資完成率 77.0%。當(dāng)年在建小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程 2413 處。在“十”期間，全國水利總投資預(yù)計(jì)達(dá) 1.8 萬億元。2011 年水利部開始實(shí)施新一輪《重點(diǎn)小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固規(guī)劃》工作，同時(shí)實(shí)施《全國大中型病險(xiǎn)水閘除固規(guī)劃》工作。按照規(guī)劃，“十二五”期間全國需完成 5000 多條中小河流重點(diǎn)治理，涉及項(xiàng)目 8000 多個(gè)，治理河長 6 萬多公里，并全面完成 5400 座重點(diǎn)1）型水庫、1.59 萬座重點(diǎn)�。�2）型水庫、2.5 萬座一般�。�2）型水庫的除固[2]。同時(shí)未來十年，水利行業(yè)固定資產(chǎn)投資總規(guī)模將達(dá) 4 萬億，平均每年 4左右的投資規(guī)模。這一系列措施對國民經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行和保證國家可持續(xù)發(fā)到了重要作用，也充分發(fā)揮了這些水利設(shè)施防洪、灌溉、發(fā)電等綜合效益。可見國家對水利工程除險(xiǎn)加固的重視。而土石堤壩因?yàn)槠涮钪牧腺M(fèi)用低，簡單，所以在實(shí)際水利工程中被大量采用。因此對土石堤壩的除險(xiǎn)加固屬于工程防護(hù)的重要環(huán)節(jié)。土石堤壩隱患分類主要包括各種裂縫、洞穴、松軟層等類型，，這些隱患的，容易使堤壩發(fā)生滲透，產(chǎn)生滲漏通道，嚴(yán)重時(shí)可造成潰壩。所以在土石堤險(xiǎn)加固過程中，探明這些隱患的空間位置和分布范圍，對整個(gè)治理過程起著

圖 2.1 均勻各向同性半空間點(diǎn)電源示意圖大的水平面，地下為均勻各向同性的導(dǎo)電介質(zhì)電極供電，M、N 做為測量電極測量電位為[51 1)AM BM 1 1 )AN BN 、AN、BN 分別為 A、B 與 M、N 間的距離。電位差：1 1 1 1( )2 NIUAM BM AN BNρπ = + 阻率的表達(dá)式為：2U Uπ
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;TV698.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 段長生;王緒本;呂玉增;李長偉;黃修保;;三維電場直流電阻率邊界單元法地形改正[J];物探化探計(jì)算技術(shù);2014年05期

2 段s

本文編號：2585388