沿海省份水闸数量较多,由于特殊的地理位置和自然条件,较多的水闸不得不建于软基或砂基上,使得水闸病害更容易发生,尤其是由于不均匀沉降、泥沙掏空等导致的水闸底板脱空病害问题更为突出;目前还没有完善的检测方法和手段能对水闸底板脱空这类水下部分的病害进行有效的诊断;因此,研究水闸底板脱空的机理并对水闸底板脱空范围进行反演识别能为水闸的安全检测提供一种新的无损动态检测方法,全面提高水闸运行的安全性和可靠性。(1)为建立符合工程实际的单孔水闸模型,需充分调研软土地基上所建水闸的结构特点,并收集某一实际水闸的相关资料为建立有限元模型提供依据。本文先分析导致脱空的原因,对水闸底板脱空的区域进行参数化控制和分类。再对底板无脱空和部分脱空情况下的模态进行分析,总结出底板脱空对结构振型的影响,能为后续判断脱空类型提供指导。(2)本文借助响应面理论拟合水闸的模态数据与底板的脱空参数间的关系,即为解决有限元模型计算效率低的不足而用拟合好的响应面模型取代有限元模型。借助改进的以水闸模态信息为目标函数的遗传算法对不考虑地基处理的单孔水闸底板单侧脱空和多侧脱空的脱空范围进行反演。(3)考虑到在软土地基上建闸对地基处理的要求,通过调研发现桩基础处理最常见、最通用;本文基于ANSYS软件建立桩基础水闸模型,对桩基础水闸在底板无脱空和部分脱空的情况下进行模态分析,并和不考虑桩基础水闸的模态进行对比,分析模态差异的原因。同样借助响应面理论拟合出桩基础水闸的模态数据和底板的脱空参数之间的关系,即建立响应面模型以取代有限元模型,借助改进的以水闸模态信息为目标函数的遗传算对桩基础实体水闸底板单侧脱空和多侧脱空的脱空区域进行反演识别研究,并简单分析测点位置对识别结果的影响。数值模拟分析表明,遗传算法目标函数中信息量的多少对识别结果产生决定性的影响;对于无桩基础水闸的单侧和多侧脱空,本文方法能很好的指示闸基脱空区域。对于桩基础水闸的脱空区域识别,亦能识别大致脱空区域,但精度较无桩基水闸偏低,可通过测点位置优化提高识别精度。