用于灾害救助的声光一体探生仪的研制

设计了用于灾害救助的声光一体探生仪,包括纵、横探测头及音频信号采集电路,系统将探测头采集到的图像和声音信号通过杆体传送到终端监视器,以便营救人员采取营救措施。对杆体、小型监视器、照明光源等模块的主要性能进行了剖析,确立了符合系统整体工作的一系列参数。分析了研制过程中存在的问题、应用范围以及进一步改进的方向。     

危害近岸工程的海洋地质灾害现象及其探测方法

在近岸工程的调查及评价过程中，回声测深仪、旁扫声呐和浅地层剖面仪是用于水下底床稳定性勘测的主要仪器。浅埋岩石及露头、滑坡、沙波、浅层气、古河道、浅断层等一系列的海底地质灾害现象是威胁近岸工程实施和日后防护的重要因素     

城市浅埋暗挖隧道施工诱发地面塌陷的预测模型

以城市浅埋暗挖隧道上覆地层为状态量,隧道埋深、开挖直径、地下水位、上覆地层厚度等为控制量,基于突变理论建立城市浅埋暗挖隧道塌方的突变模型,揭示浅埋暗挖隧道地面塌方与各个影响因素之间的关系(比如随着地下水位的升高,浅埋隧道发生塌方的几率会大大增加)。利用该模型可得到城市浅埋暗挖隧道发生坍塌时,上覆地层地面沉降的临界值。以此上覆地层地面沉降临界值为隧道是否发生塌方的判定依据,结合广东莞惠城际铁路城市浅埋暗挖隧道工程的现场情况以及FLAC3D数值模拟,得出该模型预测沉降临界值与现场实测数据以及数值模拟结果相吻合,验证了该模型的准确性和合理性。     

生命探测信号在强震作用下的波动特性分离

地震灾害严重影响着人们的生命财产安全,在震后的恶劣环境下抗震救灾的难度也更大,这对救援技术和生命探测设备方面提出了更高的要求。当前抗震救援设备尤其是生命信号探索设备存在体积庞大、探测范围较小、操作复杂、抗干扰能力较差等问题,常常难以对生命信号的有效性以及生命信号的精确范围进行判断。针对以上问题,基于强震下的波动特性分离方法提出更精准探测生命信号的微型声波生命探测系统,以便快速完成震后救援和清理工作。通过试验对该系统进行验证,证实微型声波生命探测系统对生命信号的探测范围广、抗干扰能强、对生命信号定位判断十分精准,对更好的完成抗震救灾工作具有十分重要的意义。     

基于多装备协同观测的烤烟气象减灾系统分析

现有高山新一代天气雷达受遮挡存在探测盲区,加之每次6 min的VCP模式时效限制,观测局地强对流天气常难以满足人影业务系统的作业需求。为此以罗平县为试点建设基于多装备协同观测指挥的新型烤烟气象减灾系统,由1部YW-X1-B型数字化天气雷达、6部大气电场仪和地面自动气象站与曲靖新一代天气雷达组成多装备协同人影作业指挥系统,重点针对强对流天气开展烤烟种植防灾减灾探索。经过一年多的检验,取得了较好的效果。该文以X波段双偏振天气雷达为基础,主要介绍其基本原理,功能、技术指标和探测模式,简单对比了该雷达同新一代天气雷达的回波特征及典型冰雹天气系统雷达回波指标差别,初步提出了回波之间的差异判据以及提高人影作业效果实现减灾的方法。利用个例分析表明：该雷达能在增雨防雹作业指挥和气象保障服务中具有良好辅助作用;同时对0°层亮带探测情况说明该雷达也具有较好的暴雨天气探测能力。通过对该雷达的业务能力和应用分析,探讨了该雷达在防灾减灾中发挥的作用,对发展X波段天气雷达建设有一点参考价值。     

用台阵微振动方法探测城区地壳浅部介质结构

为获取城区浅部介质结构,利用台阵微振动观测技术对城区不同环境下的2个场地进行了微振动观测试验。研究设计了嵌套三角形观测系统,采用修正空间自相关法和频率波数法提取Rayleigh波频散曲线,选用邻域算法反演台阵下方各层埋深及其纵、横波速度结构,并对反演结果与现场钻孔勘察结果进行了对比分析。结果表明,台阵微振动观测技术是获取地壳浅部介质结构的一种有效方法,其对主要地层界面的深度解释误差约为3%~8%,该误差大小与界面的波阻抗差异有关,波阻抗越大,其解释精度相对越高;该方法可以直接获取台阵下方S波速度结构,且具有较高的精度。微振动方法不需要专门震源,施工经济方便,结果可靠,可作为复杂地震地质环境下获取城区地壳浅部介质结构的有效方法。     

越江公路盾构隧道浅埋段地温场演化趋势模拟分析

越江公路盾构隧道浅埋段地温场演化将影响隧道穿越的江滩区域的工程地质条件。基于有限差分法建立了南京长江隧道的数值模型,分别将实测地表温度和管片内侧温度作为地层外部交变热源与内部交变热源,对隧道浅埋段典型断面地温场的演化过程进行了模拟分析。结果表明:隧道与土体间的热交换作用使隧道周围的初始恒温地层转变为年变温地层。在高温期,隧道向周围土体传热;在低温期传热方向相反。隧道周围及两孔间存在显著变温区,其最大温升值达7.14℃,年波动最大峰谷值接近10℃。该显著变温区位于距隧道外壁5m以及两孔之间的区域。其地温场在隧道运营20a后可达到初步稳定。建立了该显著变温区内地温场的年际波动模型,据此可估算出隧道周围土体不同距离处的年际温度值,该模型可为火灾等极端传热条件下估算隧道浅埋段地温场提供初始值。     

云南鲁甸5.1、5.0级地震震害分析

通过对鲁甸5.1、5.0级两次地震后112个居民点的震害调查,分别给出了5.1级地震等烈度分布图及5.1、5.0级地震等烈度综合分布图;分析了场地条件及其震害、各类房屋的震害特征、典型结构房屋的震害原因以及生命线工程震害。结果表明,两次地震形成较大范围的7度破坏区和少数调查点有8度破坏现象的主要原因是:震源浅,地表振动强烈;盆地区广泛分布有煤层、膨胀土、淤泥土和松散的粉砂、粉土等不良影响地层,且埋藏浅;震区建筑结构简易,抗震能力极差;两次地震震害叠加。最后对灾区恢复重建提出了4条建议。     

上海市全雷电探测系统及其应用

上海市气象局TS7/8000全雷电探测系统是在原SAFIR3000基础上,新增了1个LS8000传感器和3个LS7000传感器,组成了上海TS7/8000全雷电探测系统。该系统的建成扩大了市气象部门对上海及周边地区闪电的探测范围,也提高了对云闪和地闪的探测效率和探测精度。上海市全雷电探测系统获取的闪电数据,已在上海地区的雷电监测预警、短时天气预报、雷击风险评估业务和雷灾事故调查等方面取得了广泛的应用。作为中国地区第一套TS7/8000全雷电探测系统,上海市全雷电探测系统将为防御气象灾害,保护人民群众生命财产安全起到重要作用。     

由微振动记录用剥层法研究浅层S波速度结构

根据江苏华电句容发电一期2×1000 MW发电机组场地情况,布设了三角形嵌套和同心圆台阵进行微振动观测,采用空间自相关法计算频散曲线,并用剥层法反演得到该工程场地浅部的S波速度结构。反演结果与钻孔探测结果吻合较好,表明用微振动台阵记录反演浅部地壳S波速度结构在工程上是可行的。该方法具有不需要人工源,对避开噪声要求不苛刻、成本低且精度可满足工程要求等优点,故有良好的应用前景。     

电力电缆XLPE绝缘上的声波衰减实验研究

为了探究声波在交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘上的衰减特性,制备了220 kV电力电缆横向XLPE绝缘环状切片,搭建了声波衰减研究实验系统,进行了正弦声波衰减实验和声脉冲信号衰减实验,研究了正弦声波信号和声脉冲信号在XLPE绝缘中的衰减与频率的关系。在进行频率分析时,还提出了抵消锆钛酸铅后电陶瓷传感器(PZT)多点测量时PZT和绝缘切片之间难以计算的耦合误差的数学方法。研究结果表明,当声源是正弦信号时,频率在155~350 kHz之间的声波幅值衰减速度依次大于频率在355~500 kHz之间和1~150 kHz之间的声波幅值衰减速度,而1~150 kHz之间的声波幅值几乎不衰减。频率在155~350 kHz之间和355~500 kHz之间的声波幅值在检测位置为45°~90°之间衰减速度最快,90°~315°之间趋于平缓。当声源是声脉冲信号时,声波幅值的衰减也呈现出了高频快速衰减的规律,同时随着传播距离的增加,频谱的主频主要分布在1~50 kHz。     

基于可听声的变压器故障诊断技术综述

针对变压器故障类型判断及故障预警问题,从信号采集、信号消噪、特征量提取、故障诊断4个方面综述了基于可听声的变压器故障诊断技术研究的新进展,对其诊断效果及研究动向进行分析和展望。研究结果表明:该技术在(1)变压器可听声产生机理研究及故障原因与趋势预测;(2)变压器声信号的消噪技术及频谱分析;(3)振动声信号的专家智能分析系统的研究方面具有广阔的发展前景。     

单圆双线地铁隧道基底粉细砂层动力响应分析

以南京地铁10号线过江段江北大堤附近典型截面为例,分别考虑了单线通行工况与会车8s、会车12s及会车16s3种典型会车工况,建立了隧道-土体有限元模型,分析了单圆双线隧道基底粉细砂层动力响应。结果表明,隧道基底粉细砂层加速度峰值随垂直深度增加而呈指数型衰减,到达23m深度时,4种工况加速度峰值已非常接近。基底下卧层土体最大位移随深度呈线性减小趋势,考虑各工况下各深度位置最大竖向位移,会车8s工况会车16s工况会车12s工况单车8s工况。列车动荷载所激发的粉细砂超静孔隙水压力约为静水压力的1%。粉细砂层最大超孔压随基底深度呈指数型衰减趋势。粉细砂层内最大孔隙水压力与总应力比值小于1,隧道基底粉细砂层不会发生液化。该结果可用于调控隧道控制截面位置基底粉细砂层动力响应与可液化性研究。     

浅层人工地震在长春市断层探测中的应用

国内外大量地震震例研究表明，巨大的城市地震灾害主要是由隐伏于城市地域之下的活动断裂上发生的地震造成的，因此，探测城市地域内的活断层是十分必要和紧迫的一项工作。浅层人工地震是一种分辨率高、探测结果可靠的断层探测方法。通过试验，确定了用浅层人工地震探测长春市地域内断层的探测方法和采集参数等。在长春市的断层探测中，大量采用了浅层人工地震方法，并取得了较好的效果。     

云南普洱6.4级地震震害分析

2007年6月3日云南普洱发生6.4级地震,震源深度仅5km。地震对当地各类建筑物和构筑物造成不同程度的破坏。本文根据此次地震现场调研,介绍了地震烈度分布与震区破坏等级划分,归纳了土木、砖木、砖混、框架结构房屋等建筑结构的震害情况,同时对供排水、交通、电力、通讯系统及水利工程等基础设施的破坏状况加以概括,并对各类结构的破坏原因进行了分类分析。总结了此次地震的震害特点,提出了未来村镇防震减灾工作的若干建议。     

黄土水分场光纤原位监测及非饱和渗透系数估算

土壤含水率和渗透系数的原位测定是研究黄土高原地区各类地质灾害机理的重点和难点。应用基于AHFO的含水率测量方法,对降雨条件下黄土地基的水分场动态分布进行原位监测;以含水率监测结果和土水特征曲线为基础改进传统瞬态剖面法,估算蒸发条件下黄土的非饱和渗透系数。结果表明:①土壤中的水分运移受重力、吸力梯度和大气蒸发力的综合控制;降雨后黄土中的水分循环主要发生在浅层,降雨量较大时,土壤剖面呈现出干湿交替的现象;降雨量较小时,水分入渗到一定深度即向上部运移排泄;②改进的瞬态剖面法可以避免含水率分布函数和吸力未知所带来的计算误差,实现蒸发作用下黄土的非饱和渗透系数估算;③非饱和渗透系数计算值与平均含水率成正相关关系,但离散性较大,其误差主要来源于土壤性质的空间变异性和蒸发作用的滞后性;④该研究成果为降雨入渗模型的建立提供了精确的含水率和渗透系数,可广泛应用于黄土高原地区的原位试验研究。     

不同水力条件下圆柱桥墩局部冲刷试验研究∗

桥墩冲刷是导致桥梁水毁的主要原因,研究不同水力条件下局部冲刷对桥梁的影响具有重要意义。通过开展不同流速和水深下圆柱桥墩模型冲刷试验,研究了圆柱桥墩周围泥沙的局部冲刷发展规律,特别是流速和水深对桥墩局部冲刷的影响。试验研究表明:随着时间的发展,最大冲刷深度与冲刷坑范围在前期急剧发展,随后发展逐渐缓慢,直到冲刷处于近似平衡阶段。最大冲刷深度最开始出现在墩前侧方,随后始终出现在墩正前方附近,最小冲刷深度出现在墩的正后方附近,墩后的冲刷深度不足墩前深度的50%。流速和水深是影响桥墩的局部冲刷的关键因素,最大冲刷深度和冲刷坑的范围随着流速和水深增大而增大,相比于水深,冲刷深度和冲刷坑范围受流速的影响较大。     

基于FBG的电缆XLPE绝缘局部放电检测研究

光纤布拉格光栅(fiber bragg grating, FBG)的波长编码特性适用于电力电缆中间接头局部放电的准分布式检测。但是电缆主绝缘材料交联聚乙烯(XLPE)的弹性模量很低,利用FBG检测其局部放电声信号还存在可行性及灵敏度等问题。以XLPE为研究对象,对比了XLPE中尖刺-气隙放电和油中针-板放电所产生的声信号强度,分析了FBG传感器检测XLPE中尖刺-气隙放电声信号的灵敏度及衰减特性。实验表明:XLPE中尖刺-气隙放电产生的声信号强度远小于油中针-板放电;FBG传感器可测得最小300 pC的放电信号;XLPE中声信号衰减严重,FBG传感器测得的局部放电声信号幅值符合一阶指数衰减规律,衰减系数为0.07 Np/mm。     

大气作用下膨胀土地基的水分迁移与胀缩变形分析

运用土体渗流和蒸发理论,建立了大气-非饱和土相互作用模型;以现场观测的气象数据作为边界条件,进行了地基土中水分迁移的数值模拟,得到了大气作用下地基土体含水量的动态分布规律.计算结果表明,地基土中含水量变化幅度随深度增加而递减,3.5m深度以下土体的体积含水量基本不变,从而确定了南宁地区膨胀土地基的大气影响层深度为3.5...     

基于对象的高分辨率遥感图像滑坡检测方法

滑坡遥感检测对于灾害调查和制图具有重要意义,面向对象是高分辨率遥感图像信息提取的重要思路。以高植被覆盖的热带雨林地区为例,在对试验区滑坡遥感图像特征进行分析的基础上,提出了基于对象的高分辨率遥感图像滑坡检测方法。通过多期遥感图像的多尺度、多层次分割,确定了图像对象变化检测的基本单元,构建了滑坡检测多级对象层次网络;依靠图像对象特征、上下文关系和拓扑关系等,构建了适于该实验区的滑坡检测知识规则,从而将滑坡检测整个过程包含在图像对象分析之中,并最后实现了高分辨率遥感图像的滑坡检测。实例证明,基于对象的滑坡检测方法适于热带雨林地区的信息提取,这对于其它地理环境类似地区的灾害调查与制图工作具有一定的参考价值。