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题名桩底溶洞探测中瞬时相位差强度计算方法的优化及应用
被引量：2
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作者
石振明
沈健
刘鎏
彭铭
王登一
杨沛权
何枭
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机构
同济大学地下建筑与工程系
同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室
中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室
广东建科交通工程质量检测中心有限公司
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出处
《工程地质学报》
CSCD
北大核心
2021年第5期1545-1554,共10页
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基金
国家自然科学基金(资助号:41731283,41877234,42071010,42061160480)。
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文摘
双通道桩底溶洞声呐探测方法是岩溶地区钻孔灌注桩特殊泥浆施工环境下一种有效的溶洞探测方法,其中所运用的瞬时相位差强度(IPDI)分析方法可以用于提取溶洞顶底板的微弱反射信号并揭示溶洞位置。但该溶洞探测方法中一些关键参数的取值对溶洞探测效果的影响规律不明确,可能导致计算所得溶洞顶底板位置及溶洞大小的精度发生损失。本文旨在得到IPDI计算中关键影响因素及其影响规律从而达到优化效果,并将其运用于模拟工况以及实测信号的IPDI分析验证其有效性。首先,采用二维黏弹性波方程和交叉网格时域有限差分建立了溶洞探测仿真数值模型。接着将其用于探索IPDI计算过程中采样率、总体平均经验模态分解(EEMD)中总体平均次数、标准差等关键参数的影响规律并进行优化,尝试运用灰色预测模型抑制探测结果的端点效应。最后,将优化方法运用于工程实测信号IPDI分析过程。结果表明,当采用0.5~1 MHz的采样率,并在EEMD过程中选取0.1作为标准差以及300~600作为总体平均次数能够使溶洞顶底板位置和溶洞大小的探测精度得到提升。当采用灰色预测模型抑制IPDI图像端点效应时,能够有效减缓其两端的异常"飞逸"现象。在进行实测信号优化分析时,发现针对实测信号的零漂现象采用将重构信号减去EEMD过程所得到的趋势项的优化方法,能够得到原先被掩盖的溶洞底板反射信号并计算出溶洞底板位置,并且经与钻孔柱状图对比,其计算结果准确可靠。相较任意选取参数时的探测结果,本文提出的优化方法的确能够帮助提升双通道溶洞声呐探测方法的精确度。
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关键词
钻孔灌注桩
溶洞探测
声呐反射波
瞬时相位差强度
优化方法
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Keywords
Bored pile
Karst cavity detection
Sonar reflection wave
Instantaneous phase difference intensity
Optimization method
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分类号
U443.154
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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