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基于波速反演模型的HDPE膜渗漏检测方法研究

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基于波速反演模型的HDPE膜渗漏检测方法研究

作者：李文举河北工程大学

学位级别：硕士

随着我国城镇化建设不断推进,生活垃圾产量持续增多,卫生填埋成为垃圾处理的重要方式之一。为防止垃圾渗滤液对周围地下水资源造成污染,填埋场通常采用HDPE膜进行防渗处理。但在填埋场建设或运营阶段,受多种因素影响,HDPE膜易产生不同... 详细信息

随着我国城镇化建设不断推进,生活垃圾产量持续增多,卫生填埋成为垃圾处理的重要方式之一。为防止垃圾渗滤液对周围地下水资源造成污染,填埋场通常采用HDPE膜进行防渗处理。但在填埋场建设或运营阶段,受多种因素影响,HDPE膜易产生不同程度破损,造成渗滤液的持续渗漏。因此,如何对HDPE膜渗漏位置快速准确定位,并且及时修补,成为各国研究人员重点关注问题。目前,针对运营中填埋场防渗层渗漏定位的方法分为电学法与声学法。电学法是在防渗层下铺设检测电极或网格状导电纤维,根据渗漏区域电学参数畸变实现渗漏点定位,但电学法安全系数低且导电纤维容易发生错位现象;声学法是在防渗层下铺设多个应力波传感器,利用传感器接收HDPE膜瞬态破损信号实现定位,但其未考虑介质层波速反演问题,容易造成漏检。同时,以上方法均未实现HDPE膜破损形状识别。为解决上述问题,本文提出了基于弹性波波速反演的渗漏定位模型,主要应用于填埋场运营阶段,实时监测定位HDPE膜的完整性,同时对漏点形状进行识别,为后续精准修复提供位置信息。首先建立了HDPE膜渗漏定位模型,根据检测原理不同,将其区分为破损点与渗漏点定位。当HDPE膜发生破损时,利用传感器接收其瞬态信号进行频谱分析,信号发生器主动激发该信号进行定位波速反演,结合无源线性定位与Geiger算法实现破损点定位。当破损信号发生漏检时,根据渗漏区域弹性波波速畸变,采用BPT与SIRT联合算法对膜下检测层进行波速层析反演分析,实现渗漏点定位。其次对提高渗漏定位系统性能的方法进行了研究,利用EMD算法对弹性波信号进行了频谱分析与降噪处理;同时针对初至P波信号的识别与提取,在传统STA/LTA算法基础上进行改进,提出三时窗法模型,并联合AIC算法实现了对初至P波的精准拾取。最后对渗滤液运移进行了模拟仿真,并搭建试验平台对HDPE膜渗漏定位检测及渗漏点形状识别进行了试验验证。试验结果表明:HDPE膜渗漏与未渗漏状态,介质波速差异显著,波速畸变率为3.7%.6%,能为定位模型提供良好分辨率;实际破损点与定位坐标在XY平面距离偏差最大值为3.12cm,实际渗漏点与反演推测位置距离偏差最大值为9.26cm,均符合工程误差要求。波速反演区域对线形与圆形漏点均能有效识别。

关键词：垃圾填埋场渗漏检测弹性波波速反演

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基于波速反演微震监测系统的设计与应用

中国矿业 2021年第4期30卷 77-81页

作者：安赛邓楠秦凯舒龙勇煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

为了进一步提高微震监测系统的定位精度,提出并设计了一种基于波速反演的微震监测系统。通过频率可调、激振力可控的自激震源及配套的波速反演算法,实现微震定位前波速场的反演与校正,之后用校正后的波速场定位煤岩体破裂产生的微震事件... 详细信息

为了进一步提高微震监测系统的定位精度,提出并设计了一种基于波速反演的微震监测系统。通过频率可调、激振力可控的自激震源及配套的波速反演算法,实现微震定位前波速场的反演与校正,之后用校正后的波速场定位煤岩体破裂产生的微震事件,文中介绍了系统的组成,分站、传感器、自激震源的设计及波速反演的算法。通过煤矿井下定点爆破对比试验结论表明:基于波速反演的微震监测系统的三个方向的定位误差均小于10m,且均优于波兰ARAMIS微震监测系统与加拿大ESG无波速反演功能的传统微震监测系统,为进一步提高微震系统的定位精度提供了新的思路及实现方案。

关键词：微震监测系统自激震源波速反演震源定位

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利用波速反演定位桩底溶洞的方法研究

西部交通科技 2023年第7期 140-143页

作者：黄树荣广西路桥工程集团有限公司广西南宁530200

文章结合工程实例,依托JL-SONAR(A)声呐探测技术和PBCA信号分析软件,通过SIRT算法对波速进行反演研究,建立波速场,从而对桩底溶洞进行定位,旨在为今后同类型的地质条件下定位及处理桥梁桩基施工桩底溶洞提供可借鉴的经验。

关键词：桩底溶洞一维稳态波速反演 SIRT联合迭代重建算法

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用神经网络技术进行地震波速反演

有色金属 2001年第2期53卷 14-16,21页

作者：崔建军何继善吴燕清金尚柱中南大学长沙410083 辽河油田盘锦124010

研究了采用神经网络技术进行地震波速度反演的方法和实现细节 ,经过训练之后的神经网络输出结果基本和实际结果拟合。与传统的方法相比 ,本方法避免了对求解过程的简化和假设 ,使结果更接近于实际值。

关键词：地震勘探波速反演神经网络

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内部测量值反演一维波动方程波速的研究

内部测量值反演一维波动方程波速的研究

作者：许天启上海财经大学

学位级别：硕士

生物学和医学表明,肿瘤等病变组织同周围健康组织在硬度上有着较为明显的区别.临床医学中的触诊技术作为一项基本且有效的检查方法,可使医生通过触摸发现人体组织中硬度异常的病变组织.然而触诊是一种定性的检查方法,且很大程度上受医... 详细信息

生物学和医学表明,肿瘤等病变组织同周围健康组织在硬度上有着较为明显的区别.临床医学中的触诊技术作为一项基本且有效的检查方法,可使医生通过触摸发现人体组织中硬度异常的病变组织.然而触诊是一种定性的检查方法,且很大程度上受医生触觉敏感性的限制,应用范围较局限.随着科学技术的发展,出现了一种新型的医学影像技术—弹性成像法,它可以用来模拟实现触诊,对人体组织中的硬度异常部位进行发现诊断.弹性成像法的主要思想是先测量得到位于人体内部传播的弹性横波的位移量的信息,即内部测量值,再通过反演算法得到人体内部波速分布的信息,进而通过波速与硬度的对应物理关系得到人体组织的硬度分布,最后通过硬度的差异区分病变组织和非病变组织.本文基于简化后的一维弹性波模型,针对弹性成像法对应的正问题和反问题,进行了严谨的阐述.特别是对于反问题,即通过内部测量值反演波速的问题,进行了唯一可解性的证明.之后在数值反演部分,本文尝试采用一种统计反演算法—椭圆切片采样算法.该采样算法具有不依赖于初值,无需设定建议分布,拒绝率较低的优点.通过对波速为光滑函数形式和分片常数形式这两种情形下的数值反演算例,验证了该采样算法的有效性以及相较传统常用数值反演算法—Levenberg-Marquardt算法的优势.进一步,本文融合了这两种算法,提出了一种新的算法—混合算法.相关数值算例实验也显示该混合算法能够兼具椭圆切片采样算法不依赖初值和Levenberg-Marquardt算法反演速度快的优点,可用作弹性成像法的一种高效的数值反演算法.

关键词：弹性成像法波速反演唯一可解性椭圆切片采样算法混合算法

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超应力卸载作用下煤样冲击破坏试验研究

煤炭学报 2018年第5期43卷 1258-1271页

作者：朱广安窦林名丁自伟西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室江苏徐州221116

煤矿采深进入千米以后,采掘工作面围岩应力普遍超过煤体单轴抗压强度,呈现围岩应力超过煤体强度的超应力现象。基于调研分析,得到煤层单轴抗压强度的分布特征以及开采深度、原岩应力与煤层单轴抗压强度之间的关系,提出了超应力集中系数... 详细信息

煤矿采深进入千米以后,采掘工作面围岩应力普遍超过煤体单轴抗压强度,呈现围岩应力超过煤体强度的超应力现象。基于调研分析,得到煤层单轴抗压强度的分布特征以及开采深度、原岩应力与煤层单轴抗压强度之间的关系,提出了超应力集中系数的概念。采用声发射和被动CT成像技术相结合的研究方法,开展了煤样真三轴超应力卸载作用下冲击破坏试验研究,从而探究声发射波速演化与煤样宏、微观破裂的关系,揭示深地围岩对煤层的超应力加载作用及方式。试验结果表明:(1)不同的应力卸载路径下煤样冲击破坏具有显著的时间延迟效应,应力路径变化越大,其时间延迟越短;(2)三轴卸载状态下煤样的破坏形式复杂多变,多为剪切、拉伸等耦合破坏形式;总体破坏模式表现为首先沿着与轴压方向分布的主裂隙进行扩张破坏,其次在试样表面分布着许多沿轴压方向的小张拉裂隙;(3)在加载初期,煤样内部波速变化范围较小,出现少量高、低波速区;随着载荷初步增加,煤样内高波速区转移与扩展,同时波速异常区明显扩大;当载荷进一步增加,煤样内出现大面积低波速带,波速极小值不断降低,高波速区、波速异常区迅速变化转移;(4)试样宏观破裂面和波速异常丰富区、微观裂隙演化和低波速贯通区形成了较好的对应。

关键词：冲击矿压深地开采超应力效应真三轴卸荷试验波速反演

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龙岗岩溶场区地震波数值模拟及层析成像研究

龙岗岩溶场区地震波数值模拟及层析成像研究

作者：张伊飞西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,我国经济发展已经迈向更高台阶,地铁等基础设施的建设迎来新的发展窗口。修建地铁时,经常遇到线路所经区域有大量岩溶等地下洞穴的存在,随着时间不断溶蚀,易造成地表塌陷、洞室失稳等,严重影响了地面建筑物及地铁开挖施工的安全... 详细信息

近年来,我国经济发展已经迈向更高台阶,地铁等基础设施的建设迎来新的发展窗口。修建地铁时,经常遇到线路所经区域有大量岩溶等地下洞穴的存在,随着时间不断溶蚀,易造成地表塌陷、洞室失稳等,严重影响了地面建筑物及地铁开挖施工的安全,因此需要对地下岩溶进行详细勘察,获取尽可能详实可靠的地质资料。由于受场地条件的制约,一般的地面物探方法难以奏效,微动、地质雷达等技术也容易受到探测深度的限制,无法达到勘探要求。因此本文以龙岗区地铁工程项目岩溶勘察为背景,应用地震CT技术对该区域岩溶进行详细探测,并通过钻探方法进行验证,取得了较好的勘察效果。本文基于高阶交错网格有限差分法建立赋存有岩溶的地层模型并进行数值模拟。模型上部是依据应力镜像法设置的自由地表,两侧由钻孔进行边界约束,分层信息依据钻孔揭示特征设置。从岩溶尺寸的相对大小以及不同充填情况分析地震波的走时特征,研究发现:同一尺寸不同充填介质的岩溶,充水溶洞的地震波走时最快,半充填岩溶次之,空气溶洞最慢;相同充填介质,随着岩溶尺寸增大,走时异常的幅度也在增加,变化更加明显;随着尺寸增大,充填不同介质的岩溶之间的差异度也随之增加;水平串珠状岩溶比单一岩溶更容易被识别;当存在岩溶裂隙时,随着倾角增加,检波器检测出走时异常的地震道数增加。在研究区采用“一发双收”的勘探模式进行数据采集,运用最短路径的射线追踪正演方法与联合迭代重建(SIRT)的反演方法对实测的地震资料进行层析成像处理。研究表明:以初至波的第一起跳点位置进行拾取更加准确;选取应用性更好的层析软件进行反演能获得较好的岩溶场区波速结构;以克里金插值法进行最后的速度等值线插值处理效果更优。通过场内部分钻孔构成相邻剖面进行CT波速反演,钻孔揭露情况与CT反演的波速特征高度吻合。场区岩溶强烈发育,主要有“北东-南西”、“北西-南东”两种倾向,基岩面起伏,依据波速结构解释的溶蚀界线较为清晰。区内灰岩地层的波速相对较低,结合钻孔揭露的地质特征,推测该区域内灰岩大多是风化残留的块体,与正常的灰岩速度有较大区别。通过地震波数值模拟以及层析成像过程中不同影响因素分析,可为区内岩溶精准解译提供一定的保障。以上研究也证明了地震CT在精准识别岩溶方面的有效性。对该物探手段针对城市岩溶勘察的适用性进行了推广。

关键词：岩溶地震CT 数值模拟层析成像波速反演

断层构造区域煤岩应力分布数值模拟及微震监测

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现代矿业 2023年第8期39卷 92-97页

作者：闫宪洋孟圣师高振兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿山东能源集团鲁西矿业公司郭屯煤矿山东能源集团西北矿业公司巴彦高勒煤矿

针对断层与向斜构造叠加区煤层应力异常及巷道变形破坏等问题,首先基于有限元数值模拟,分析了断层与向斜构造叠加区煤体应力及位移分布演化规律。借助现场微震数据分析及震动波反演,分析了现场断层与向斜构造叠加赋存区微震活动规律、... 详细信息

针对断层与向斜构造叠加区煤层应力异常及巷道变形破坏等问题,首先基于有限元数值模拟,分析了断层与向斜构造叠加区煤体应力及位移分布演化规律。借助现场微震数据分析及震动波反演,分析了现场断层与向斜构造叠加赋存区微震活动规律、应力场分布特征及微震信号特征等,提出了断层与向斜构造叠加作用下煤体应力场分布及变形失稳特征。研究结果表明:工作面采掘活动前,断层及向斜轴部存在明显的应力集中,且受断层拉伸和向斜挤压叠加应力作用,断层与向斜轴部之间煤体应力水平较高;受正断层走向拉伸作用,采掘揭露断层时,煤体变形量、微震频次及能量均出现明显降低,但煤体应力值较高;断层与向斜构造叠加区水平应力受采掘扰动较垂直应力明显,且该区域煤岩体变形破坏最严重,主要以剪切破坏为主,这与正断层拉伸应力和向斜构造挤压应力叠加有关;受采空区、断层及向斜构造叠加影响,工作面集中应力及应力梯度高值主要分布在断层与向斜叠加区,造成煤岩体明显破坏,与数值模拟及现场观测结果吻合。

关键词：断层构造向斜构造叠加作用变形失稳波速反演

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弹性震动波CT透视技术现场应用与分析

中国煤炭 2018年第3期44卷 53-56页

作者：詹召伟沈建波蔡可强山东济宁运河煤矿有限责任公司山东省济宁市272155 山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿山东省济宁市272155 济宁市金桥煤矿山东省济宁市272155

为了探测3306回采工作面的应力分布情况,提高冲击地压预警效果,采用震动波主动CT技术对工作面内部应力分布情况进行探测,综合分析掘进扰动、构造、卸压工程等因素的复合影响,得到综合波速反演成果图,所得结果与微震监测系统监测数据比... 详细信息

为了探测3306回采工作面的应力分布情况,提高冲击地压预警效果,采用震动波主动CT技术对工作面内部应力分布情况进行探测,综合分析掘进扰动、构造、卸压工程等因素的复合影响,得到综合波速反演成果图,所得结果与微震监测系统监测数据比较吻合,为采取有针对性卸压措施提供理论依据,可以有效地保证矿井安全高效生产。

关键词：冲击地压 CT探测波速反演工作面应力分布