复杂岩溶地层地铁车站深基坑涌水灾害的声呐探测及综合治理

[目的]在佛山地区,复杂岩溶地层具有特殊性,其钙质粉砂岩地层及其破碎带极易引发地铁车站基坑涌水灾害。因而有必要采用声呐技术进行探测,并通过综合治理解决涌水问题。[方法]以佛山地铁3号线中山公园站为研究对象,从涌水险情出发,介绍了该站声呐探测方案,并基于探测结果分析了该站深基坑地下水的渗漏特性,判定了渗漏点的空间分布及其涌水灾害类型。结合基坑底部超前钻勘察成果及基坑内涌点分布特征,提出了坑外后退式双液注浆止水帷幕+坑内咬合旋喷桩基坑渗漏联合封堵方案。着重阐述了方案中后退式双液注浆、双管旋喷咬合桩以及MJS(全方位高压喷射)桩等技术的施工要点。对采用综合治理前后的代表性测孔处地下水渗流速度进行对比,以验证治理效果。[结果及结论]声呐探测技术能精准探查岩溶地层深基坑渗漏点的具体位置及其渗流场相关参量。采用后退式双液注浆、双管旋喷咬合桩及MJS桩相结合的联合封堵方案可有效解决复杂岩溶地段深基坑开挖大面积涌水渗漏技术难题。

基于BTR的雷达声呐探测目标匹配融合技术

为了解决被动声呐无法有效分辨水面和水下目标的问题,将雷达探测目标航迹映射到被动声呐探测目标的时间方位历程图(BTR),通过将雷达和声呐探测目标航迹进行匹配融合处理,实现了不同维度目标信息的关联融合,从而准确分辨是水面目标,还是水下目标。试验结果表明,该技术能够有效实现雷达声呐共同探测目标的匹配关联,能够对水下目标的准确分辨提供理论指导。

声呐探测法在桩底岩溶探测中的应用分析

昆明至倘甸高速公路多段穿越岩溶发育区,在建设阶段,岩溶是桩基工程的主要工程地质问题.岩溶区桩基施工中采用声呐探测法对桩底岩体完整程度及岩溶进行探测,声呐探测法将声呐技术应用于地质勘探中,利用桩孔中的泥浆作为声波传播和耦合的介质,探测桩底的溶洞发育情况,能有效地判断桩底以下10 m范围内岩溶发育情况,分析判断溶洞顶板的稳定性,并针对性的对桩长进行调整,可确保桩基的稳定.通过施工验证表明,该探测方法的准确性较高,具有检测周期较短、成本低的优点,可在岩溶发育地区桩基施工中发挥重要的作用,具有推广应用的价值.

桩底溶洞声呐探测法在桥梁施工阶段的应用研究

广西石灰岩分布广泛,石灰岩的主要成分是碳酸钙,碳酸钙受雨水中二氧化碳的长期侵蚀后,形成了千姿百态,宏伟壮丽的喀斯特地貌。喀斯特岩溶发育区,犹如带刺的玫瑰一样,在给人赏心悦目的观感后,给工程施工却带来灾难性的后果。本文针对公路桥梁施工过程中,岩溶发育导致的桩基持力层承载力问题,尝试采用桩底溶洞声呐探测法作为解决广西崇左大凭高速桥梁桩端持力层判别的有效手段,通过现场桥梁实际探测结果表明:该方法在桩孔孔底平整、干净的良好条件下,对桩底溶洞的发育情况有较好的效果,可以作为施工阶段,判别溶洞的有效手段。

舰艇声呐探测下敷设黏弹性阻尼层目标的声隐身性能分析

综合考虑海战场对抗环境,计算了水下球形壳体目标的声散射特性和在壳体外敷设黏弹性材料阻尼层后的声散射特性.利用被敌发现概率评估水下航行器的隐身性能,给出了一种基于舰艇声呐探测的水下航行器水声对抗特性评价方法.结果表明:敷设黏弹性阻尼层后目标强度在大半部分分析频段上均有降低,特别是低频段的水下目标声对抗特性有了较大的提高.敷设黏弹性阻尼层可以降低水下目标声散射强度,改善水下目标的声隐身性能.

浅海倾斜海底对声呐探测影响研究

我国周边海域存在大面积的大陆架和大陆坡,倾斜海底对于声传播有一定影响。根据作战实际需要,论文采用抛物方程RAM算法对声源位置确定时浅海斜坡海底声传播进行了计算,并与传统海底斜坡定义下的声传播进行了比较,进一步仿真分析了声源位置确定时倾斜海底对声呐作用距离的影响。仿真结果表明:在声源位置确定时,下坡海底方向是更为有利的声呐探测方向,论文的计算结果可以为实际声呐在斜坡海域的作战使用提供有益参考。

基于OTPA声源级估计的被动声呐探测距离评估方法

[目的]基于水下结构体自身振动数据及被动声呐方程,提出对自身被探测状态及最大被探测距离评估的方法,以解决水下结构体难以快速估计声源级和评估被探测状态的问题。[方法]采用传递路径分析(OTPA)方法并结合水下目标自噪声数据对自身声源级进行实时预报,利用奇异值分解(SVD)和主分量分析方法(PCA)消除测量数据串扰导致的误差,以及结合声波水下传播特性和传播环境,在探测模型中对当前环境下水下结构体的被探测状态和最大被探测距离进行评估。[结果]所提探测模型经湖上试验得到了验证。结果表明水下结构体声源级的平均估计误差小于2 dB,被探测状态及最大被探测距离的评估值在绝大部分频段内与实测结果吻合。[结论]研究结果可为掌握水下结构体自身声隐身态势提供依据。

新工科教育改革背景下声呐探测技术课程的教学改革实践

结合海洋技术专业人才培养的特点和要求,以工程应用为展开背景,引导学生建立本专业宏观思维体系为目的,对声呐探测技术课程的教学模式进行了研究,包括工程背景化课程教学内容、自由命题化实验内容、平衡平时/课上成绩的考核方式等方面。教学改革后的课程有效提高了学生的设计能力和分析解决实际问题的能力。

海洋侧扫声呐探测技术的现状及发展

海洋侧扫声呐探测技术是探测海洋底部形貌的一种主要技术手段,具有经济效益高、分辨率高的特点,经常应用于近岸海洋工程测量、港口河道测量等工作中,同时也能够对海底的沉船、礁石、电缆、管道以及其他水下目标等进行有效的探测。基于此,论文主要对海洋侧扫声呐探测技术的测扫声呐结构和原理进行简单的介绍,分析现阶段国内外侧扫声呐的发展现状,最后展望海洋侧扫声呐的未来发展趋势,希望能够为相关人士提供帮助。

基于人因工程的声呐探测显控软件设计方法

针对声呐探测显控软件人机交互频次高、交互信息时空密集的特点,为提高声呐探测系统效能,基于人因工程理论,对用户需求和用户特征进行分析。以作业任务为导向,对声呐探测显控软件的信息可视化和人机交互进行了研究,以提升操作效率,降低人员在复杂作业环境中认知决策的困难,使整个系统在实际使用操作中达到最优性能。

桩底溶洞声呐探测法的应用研究

我国碳酸盐型岩溶占地面积广,常选用桩基础作为下部持力结构,但桩底发育岩溶会造成桩底稳定性差,易发生工程事故,故对桩底岩溶探测显得尤为重要。通过对几种岩溶探测方法进行比对,选取声呐探测法对研究区37根桩基进行了探测,根据探测结果分析,得出研究区桩底基岩的三种状态。总结了研究过程中遇到的各种问题,经过分析研究后得出了解决的办法。

基于目标运动建模的声呐探测性能分析方法

声呐设备的探测性能除了与海洋环境的水文条件密切有关外,还与水下目标的战术行为密切相关。文章从复杂水文条件对声呐参数的影响和目标战术行为出发,分析海洋环境和水下目标位置分布情况对声呐探测性能的影响。首先,建立与水声环境和目标分布相关的声呐探测性能模型,分析目标均匀分布时的声呐探测性能,并利用Fokker-Planck方程和布朗运动(FP空间滤波器)对水下目标运动进行建模;然后,根据搜索任务中目标实际的战术行为,分析目标位置分布的改变对声呐探测性能的影响。文章提出的使用FP空间滤波器对目标运动进行建模的声呐探测性能分析方法,充分考虑了复杂海洋环境、目标运动模型对声呐探测性能的影响,对提高声呐的环境适应性、稳定性以及与作战任务的匹配性具有重要的参考意义。

基于主动识别声呐的养殖塘南美白对虾探测与初步分析

为实现高效、快速和准确的虾类识别和行为观测,提出一种基于主动识别声呐(DIDSON)的养殖塘南美白对虾探测和行为分析方法。该方法利用无人艇搭载主动识别声呐(DIDSON)对养殖塘设置的8个观测点进行连续定点观测,利用基于ECHOVIEW构建的虾类识别计数模型对采集的图像数据进行识别提取,通过目标识别、目标提取、通量分析以及方向分析等方法获得养殖塘南美白对虾的初步行为特征。试验在8个观测点观测的虾群数量极值分别为251只和208只,均值为234只,单位时间内的虾群通量区间为[108,131]只/(min·m^(2)),不同点位虾群正向游塘的占比均大于85%,通量变化较小。结果显示,该方法可以观测到养殖塘内虾群存在规律性的游塘行为,相较于传统的水下视觉观察和被动声呐调查,有效解决了养殖塘中虾群行为观测的难题,为制定更加高效的虾塘饲养和管理方案提供科学的数据支持。

浅海动态环境下蛙人探测声呐布放深度优化技术

蛙人探测声呐的探测性能及作用距离不仅与目标海区的声速剖面和自身性能参数有关,还与其布放深度有关,其布放深度的选择对于水下目标探测具有重要意义。以射线跟踪理论为基础,建立了基于探测概率感知的声呐性能评估模型;提出了一种声呐布放深度自适应优化算法,该算法以不同准则进行两次筛选优化后可得到声呐最佳布放深度。仿真结果表明:在不同水文情况下,所提优化算法可以有效选择最优布放深度,进而提高声呐对目标的探测性能。

水下探测声呐在半潜式平台水下安防系统中的应用

将水下探测声呐应用于半潜式采油平台对非法入侵的水下蛙人、潜行器和水下外来人员等目标进行实时探测预警,必要时采用防卫机制人工将目标驱离限定水域。从声呐图像预处理、运动目标检测和轨迹跟踪等3个方面详细设计水下声呐探测方案,并对探测方案进行应用试验。结果表明该方案可有效检测目标并进行轨迹跟踪,验证了水下探测声呐应用于半潜式平台水下安防系统中的有效性。

基于HMG法的被动声呐浅海探测距离预报

基于HMG法并将实测数据与模型仿真相结合,以评估海洋"水声环境效应"对声呐探测距离的影响。文章首先基于声呐方程阐述HMG法预报原理,给出其声呐参数组合表达式;然后结合东海浅水区域水声调查构建海洋环境背景场,分析其水体及边界声学参数分布;最后,利用实测数据验证Kraken水声传播数值模型及风生噪声经验模型,并根据HMG法模拟预报海面风速、声速剖面对被动声呐探测距离的影响。研究结果表明:HMG法可较好模拟"水声环境效应"对声呐探测距离的影响;传播损失和环境噪声随海面风速增加而增大,从而降低了声呐探测距离;声速剖面通过影响声能边界损失作用于探测距离,垂向均匀的声速剖面环境中探测距离最大。文中研究可为被动声呐水下探测及水下航行器的隐蔽航行研究提供参考。

桥梁桩底溶洞声呐探测法的应用研究

在我国喀斯特地貌分布地区,溶洞极为发育,对工程建设产生较大影响。在未探明桩底岩溶发育情况下进行桩基施工和终孔,易发生溶洞漏浆、溶洞顶板承载能力不足的问题。由于桩基自重较大且承担桥梁上、下部结构传下来的荷载,若处理不当,将引起塌孔、地面沉降、埋钻等严重事故。钻孔灌注桩在掘进过程中需要泥浆护壁,但现行的物探方法难以透过钻孔灌注桩的泥浆对桩底基岩溶洞发育情况进行有效勘查。本研究结合3个工程实例,运用现有桩底溶洞声呐探测技术,通过汇总、整理、分析喀斯特地貌广泛分布地区的3个项目的桩底探溶声呐实测数据,总结了该探测技术的应用效果和方法,验证了探测方法的探测精度和可靠性,并提出了该方法的不足之处和改进建议。

虚拟仿真技术在水声工程国防特色专业中的应用——以复杂海洋环境中的声呐被动探测性能分析实验为例

复杂海洋环境中的声呐被动探测性能分析实验是国防特色专业水声工程人才培养中的重要一环,通过虚拟仿真实验教学平台对声呐探测性能进行实验,可培训学生掌握开展水声技术研究所需的理论与技能,实现虚拟实验资源的共享。该虚拟仿真实验教学平台实现了人才培养与科学研究的紧密结合,进而推动水声技术的发展。

某海域典型水文环境下主动声呐布放深度研究

声呐的探测能力与水文条件密切相关。同一部声呐在不同的海洋环境中的探测性能往往相差悬殊。针对某海域典型水文环境,利用射线模型进行声传播仿真研究,提出了主动声呐工作深度的建议,对如何运用主动声呐发挥其最大效能具有实际指导意义。

声呐区域探测效能评估技术研究

区域探测效能评估技术对探测预警体系的探测资源配置部署、探测平台路径规划以及反探测部署都具有重要意义,为此提出了声呐区域探测概率函数的概念及数学模型,用于量化评估声呐区域探测效能分布。理论和实际计算表明,该方法可宏观反映声呐环境效应,正确表征水下海洋环境对声呐性能的影响趋势。