土石堤壩滲漏診斷：基于電阻率圖像對比識別技術

第1 章　緒論 1
1.1 國內(nèi)土石堤壩現(xiàn)狀 2
1.2 電阻率成像技術 2
1.3 土石堤壩壩體材料電阻率特性 5
1.4 土石堤壩滲流和滲漏診斷方法 6
1.5 土石堤壩電場分布規(guī)律 9

第2 章　土石堤壩三維電場隱患分析 11
2.1 土石堤壩主要隱患類型 12
2.1.1 壩體貫通型滲漏通道隱患 12
2.1.2 動物洞穴及植物根系形成壩體隱患 13
2.1.3 壩體護坡老化破壞隱患 13
2.2 土石堤壩典型隱患的概化模型 14
2.2.1 壩體滲漏通道簡化模型 14
2.2.2 壩體洞穴及裂縫簡化模型 16
2.3 含隱患土石堤壩三維電場分析模型 16
2.3.1 點源場中均質(zhì)堤壩三維電場 16
2.3.2 點源場中堤壩裂縫三維電場 18
2.3.3 點源場中堤壩洞穴三維電場 21
2.3.4 點源場中堤壩滲漏通道三維電場 27

第3 章　土石堤壩三維電場分布規(guī)律的數(shù)值模擬 31
3.1 三維點源電場的邊值及變分問題 32
3.1.1 總電位的邊值問題 32
3.1.2 異常電位的邊值問題 34
3.1.3 總電位的變分問題 36
3.1.4 異常電位的變分問題 37
3.2 三維電場分布的有限元求解 37
3.2.1 總電位的計算 38
3.2.2 異常電位的計算 39
3.3 三維電場分布的有限元模擬實現(xiàn) 41
3.3.1 Delphi語言開發(fā)環(huán)境 41
3.3.2 三維電場模擬分析的實現(xiàn)過程 42
3.3.3 三維電場模擬分析的加速優(yōu)化 43
3.3.4 三維電場模擬分析算例 46
3.4 三維電場分布規(guī)律的數(shù)值計算與分析 49
3.4.1 土石壩體材料電阻率變化規(guī)律 49
3.4.2 均質(zhì)堤壩三維電場分布數(shù)值模擬 51
3.4.3 含裂縫堤壩三維電場數(shù)值模擬 54
3.4.4 含洞穴堤壩三維電場數(shù)值模擬 57
3.4.5 含滲漏通道堤壩三維電場數(shù)值模擬 62

第4 章　土石堤壩滲流場演變過程中三維電場變化規(guī)律研究 67
4.1 土石介質(zhì)吸水飽和過程中的電阻率變化特性試驗 68
4.1.1 試驗材料及模型制作 69
4.1.2 試驗原理與方法 71
4.1.3 試驗測試步驟與程序 72
4.1.4 土石介質(zhì)飽水過程中的電阻率響應特征分析 73
4.1.5 土石復合介質(zhì)電阻率隨飽和度變化規(guī)律 78
4.2 均質(zhì)土石堤壩滲流場演變與三維電場數(shù)值模擬 81
4.2.1 均質(zhì)堤壩滲流水頭與電阻率關聯(lián)模型的建立 81
4.2.2 均質(zhì)堤壩壩體模型生成 83
4.2.3 均質(zhì)堤壩壩體滲透演變過程模擬分析 85
4.2.4 均質(zhì)堤壩滲流場演變與電場變化規(guī)律分析 87
4.3 含不同隱患類型堤壩滲流場及三維電場數(shù)值模擬 98
4.3.1 基于滲漏通道滲流場分布的三維電場響應特征分析 98
4.3.2 基于孔洞隱患滲流場分布的三維電場響應特征分析 101
4.4 基于滲流場演變的土石堤壩三維電場變化規(guī)律分析 105

第5 章　土石堤壩電阻率圖像處理與識別方法 109
5.1 土石堤壩電阻率圖像的特征及基本要求 110
5.2 土石堤壩電阻率圖像的預處理方法 111
5.2.1 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡場景標注 111
5.2.2 土石堤壩電阻率圖像灰度化處理 116
5.3 土石堤壩電阻率圖像的識別方法研究 118
5.3.1 基于Canny邊緣檢測算法的圖像邊界確立 118
5.3.2 土石堤壩電阻率圖像的霍夫直線檢測算法 122
5.3.3 土石堤壩電阻率圖像色彩空間轉(zhuǎn)換及色彩分離 124
5.3.4 土石堤壩電阻率圖像對比的實現(xiàn)流程 124

第6 章　基于土石堤壩三維電場分布的滲漏診斷方法及工程應用 127
6.1 基于土石堤壩三維電場分布的滲漏診斷方法 128
6.1.1 基于土石堤壩三維電場分布的滲漏診斷流程 128
6.1.2 土石堤壩三維電場測試系統(tǒng)與技術要求 128
6.1.3 土石堤壩三維電場現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與分析 130
6.1.4 土石堤壩三維電阻率圖像處理與識別 130
6.1.5 土石堤壩滲漏診斷與評價 133
6.2 工程應用 134
6.2.1 工程概況 134
6.2.2 現(xiàn)場電法測試 134
6.2.3 測試數(shù)據(jù)處理 136
6.2.4 電阻率圖像識別 140
6.2.5 滲漏診斷與結(jié)果評判 147

附錄 149
附錄1 有限元正演模擬節(jié)點編號代碼 150
附錄2 土石復合介質(zhì)生成代碼 153
附錄3 電阻率圖像對比識別算法核心代碼 157

參考文獻 161