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白蚁筑巢危害水利土工堤坝,在我国是一个突出而且严重的问题。当水位上升,水流可能通过白蚁巢穴及遍布堤坝的蚁道流出堤外,造成堤坝渗漏、跌窝甚至垮坝等险情。要解决此隐患必须找到并清除白蚁筑成的巢穴及蚁道。因此如何在确保堤坝安全的情况下寻找到深埋在堤坝土壤里的白蚁巢穴,是解决堤坝安全问题的一项重要内容。随着地球物理勘探技术向高精度、高分辨的方向发展,使得地球物理方法有可能运用到堤坝白蚁巢隐患探测中去。本论文主要的研究是应用地球物理方法探测堤坝白蚁主巢隐患的原理、方法及技术问题。
本论文选择高密度电阻率法作为课题涉及到的主要地球物理方法。高密度电阻率法比常规电阻率法有更高的测点密度,更好的数据采集程序设计,更完善的数据处理手段,且运行成本较低,适合在堤坝上开展普查详查工作。
本论文选择位于土工堤坝内部的白蚁巢穴作为主要研究对象。土工堤坝内部由于分选碾压处理,在纵向上基本满足地球物理原理要求的均匀无限性。但是,堤坝横向上的特殊结构也对电阻率勘探产生一定的影响,论文就这个问题在理论上提出了一些认识与分析结果。
要实现对堤坝白蚁主巢隐患的探测,其数据处理的手段要完善。使用高密度电法采集数据时,观测数据往往包含一些错误或误差,有可能造成一些假象异常,影响对真正异常的识别判断。因此需要在反演之前进行预处理。人工预处理主要凭个人的知识与经验,有其实用意义。但是,如果使用计算机程序模拟人工判断经验,就可以减少人工处理的劳动强度及提高处理效率,同时,预处理程序可以对数据进行较复杂的数值运算,在一定程度上提高了数据处理的准确性,并对误差进行统一标准的判断与修正。其应用会更广。
本论文不仅在算法上进行研究,还对白蚁巢穴真实电阻率进行一定的研究分析。作者在对白蚁巢进行实际分析研究中,需要测量其真实电阻率值,但蚁巢的结构很特殊,不同于以往任何的岩石或土壤结构。蚁巢是一个由白蚁建造的松散易碎的砂质结构,使用常规的测量固体物质电阻率的方法难以运用到测量蚁巢真实电阻率上面去。因此作者自己研究了一种新的电阻率测量方案,取得一定的测量效果。
总的来说,作者在对此项课题进行研究的过程中,首先对高密度电法运用在堤坝白蚁巢隐患探测的原理进行了一定的探究,通过对白蚁巢穴深入细致的研究,开发出一种新的测量白蚁主巢电阻率的方法,并实际测量了的白蚁主巢较真实的电阻率,为后续对白蚁巢的研究做准各;并且指出其在堤坝白蚁巢隐患探测上理论可行性及其受堤坝特殊地形的影响;其次对国内外常用的两种高密度电法反演软件进行对比分析,研究它们在反演问题上的差别,并使用两种软件进行了蚁巢数值模型实验研究;然后对高密度电法采集数据进行分析,研究出一套预处理的算法,并编写了适合在PC机上运行的C语言程序,自动进行数据处理,减轻了处理数据的劳动强度及提高了处理的统一性,减少人为参与对数据处理的不稳定的影响;最后,作者并总结了自己在堤坝白蚁隐患探测中的一些经验,形成初步的探测堤坝白蚁主巢的方法技术。