含隱患土石堤壩三維電場特征分析及成像識別技術研究.pdf

1、土石堤壩在長期運行管理中，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、經濟、有效地探測到這些隱患，對病險土石堤壩的治理就顯得尤為重要。本文依托國家自然科學基金(51279219)，采用理論分析、數值模擬、模型試驗和現(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，為病險土石堤壩的治理提供了科學的依據。本文的主要研究內容及成果如下:
　　(1)通過建立三維有限差分模型，分

2、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，結果表明當土石堤壩含高、低阻隱患時，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性，結果表明壩項電勢差分布特征與隱患所在位置具有一定的對應關系。
　　(2)在電場數值模擬的基礎上，建立土石堤壩三維電阻率成像反演模型，分析了不

3、同隱患土石堤壩三維電阻率反演成像特征，結果表明當土石堤壩含高、低阻隱患時，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關系，驗證了電場數值模擬結果的可靠性，同時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，結果與電場數值模擬結果大致相同。對土石堤壩物理模型進行三