小波分析理论应用于岩石松动圈声波测试的研究.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
小波分析理论应用于岩石松动圈声波测试的研究
姓名:孙亚飞
申请学位级别:硕士
专业:岩土工程
指导教师:程康
20080401
摘要隧道在公路、铁路、引水式发电站等基础工程建设中广泛应用,我们知道在隧道开挖过程中不可避免产生岩石松动圈。声波测试技术是在松动圈测试中应用最广泛的测试方法,然而声波测试技术的信号处理方面还存在很多的不足。声波测试信号本质上是一个非平稳的随机信号,与传统的傅立叶变换建立的理论基础并不一致;而且声波信号经过复杂的岩土介质传播后,往往存在着各种频率成分的干扰波,由于干扰波的叠加,给判断信号的首波时间带来种种困难。因此,降低噪声信号对声波测试的影响至关重要,而小波分析在降低噪声方面有本文在介绍了傅立叶分析和小波分析理论的基础上,对实测信号进行了小波永砺凵喜隽诵〔ǚ治龅幕驹砑笆Щ。唤〔ū浠挥敫盗⒁变换、短时傅立叶变换,进行对比分析,从理论上说明小波变换在信号处理方面是优于傅立叶变换。允挡馍ㄐ藕欧直鸾辛瞬闶笛楹托〔ɑ笛椋ü幌盗械降噪评价指标确定了〔ɑ陆层分解是最优组合。院性肷氖挡庑藕牛岢隽嘶谛〔ɡ砺鄣哪<ù笾到翟敕椒ǎ且基于多尺度分析的原理,阐述了离散小波的实现方法;从理论上分析了小波分解和小波包分解的差异,并对实测信号进行了小波分解与重构,重构后声波测试异,得出了在实际分解过程中小波包分解更优。运拇ㄊㄗ悠旱缯疽矶囱沂啥ιú馐孕藕沤辛私翟氪恚可以看到降噪后松动圈判别的范围基本上接近人工判断的范围,远远好于声波仪自动判断的范围,说明小波降噪和小波包降噪完全可以替代人工判断。文章中采用小波模极大值降噪方法对实测声波测试信号进行降噪处理,同时也应用小波包分解方法对实测信号进行降噪处理,都取得了不错的效果。研究表明了小波分析方法在分析声波测试信号方面具有很大的优越性,相信在声波测试傅立叶变换无法企及的优势。降噪处理,主要完成了以下工作:信号的干扰成分明显降低,比较了小波分解和小波包分解信号获取首波时间的差信号分析领域具有很好的应用前景。关键词:傅立叶分析,小波分析,小波包分析,信号分解和重构,松动圈判别武汉理笱妒垦宦畚
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签名:≥盈毫导师签名:日期:,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
,爆破掘进技术在水利水电、道路交通、地下空间的开发利用、核电站建设、地下军事掩体防护等众多基础设施的兴建中,发挥着越来越重要的作用。它加快了工程建设的速度,节省了建造成本,技术与经济效果明显。但是爆炸作用使周围岩石发生破碎从而形成岩石松动圈,对隧道施工产生不利的影响。因此,准确确定松动圈的范围可以设置合理的锚杆长度,采用合适的支护方法,对于节约工程建设时间、保证工程的安全稳定有很大的实际从年开始,中国矿大支护研究小组,从研究开巷后围岩的状态入手,做了大量现场和实验研究上作,在几经工程验证的基础上,提出了围岩破裂过程中的岩石碎胀变形檎土是支护的对象,并把在围岩中发展的这个破裂区定义为岩石松动圈。又在大量实测松动圈的基础上,提出了以松动圈厚度为指标的巷道支护岩石分类方法、支护机理解释和支护参数确定方法,称之为松动圈巷道支护理论【。从年至年,这一理论先后在徐州、淮北、淮南、鸡西、平项山、开滦、永夏、梅河口等多个矿区的各类围岩中,进行了工业性试验,试验巷道总长达以上【。实践证明,松动圈支护理论抓住了支护的主要对象,其分类方法和所确定的支护形式与参数符合现场实际,取得了显著的技术经济与社会效益,深受现场欢迎。谱饔貌摹在爆破过程中,爆炸能量中的%部分以震动波的形式传播,引起附近岩石的意义。岩石松动圈的形成一般有以下两个原因:震动,从而使周围岩石产生动力响应,形成岩石松动圈。а矣ακ头乓鸬摹隧道开挖后,周围围岩丌挖卸荷引围岩应力重新分布,周边一定范围内会产生应力集中现象,其应力大于岩体的极限应力时,巷道周边一定范罔的岩体会发生变形破坏,此范围应力会有所降低,应力得到释放,围岩破碎产生裂隙从而形成松动圈