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。

利用线性调频声呐及波束角调节技术的海底管缆探测

针对海底管缆铺设及掩埋情况复杂、细小掩埋管缆定位及埋深探测困难等情况,本文介绍了线性调频声呐及波束角调节技术在海底管缆探测中的优势,结合EdgeTech3400 OTS浅地层剖面仪在海上风电场小管径电缆探测和沿海航道掩埋输气管探测中的应用案例,针对浅地层剖面仪在海底埋深管缆探测识别中的技术难点,分析了管缆探测影响因素与优化措施,对航道通航安全管理、港航工程项目建设及海上风电场建设运维等具有积极意义。

基于多波束三维扫测的长江大桥水下基础检测技术

该文依托某长江大桥水下基础检测项目,采用基于多波束三维扫测的水下基础检测方法对桥梁水下基础开展全面检测:采用多波束测深声呐进行河床三维地形扫测;采用多波束三维图像声呐进行桥墩局部冲刷检测;采用双频图像声呐进行桥墩水下外观检测。结果表明:桥址附近河床高程在5.03~-14.50 m之间;长江大桥4^(#)墩-6^(#)墩之间的河床冲刷明显,冲刷最严重区域高程在-14 m左右;5^(#)墩水下基础相较于设计值冲刷深度为2.32 m;长江大桥桥墩基础存在局部变形、局部缺损等情况;经验证,以上与常规方法检测结果一致。文章采用的检测方法可以获得高精度的三维河床地形图,并精确掌握桥墩局部冲刷及外观病害,为桥梁水下基础的养护及维修工作提供数据支撑,可为其他相关工程实践提供参考。

市政排水管道检测中的声纳成像系统设计

声纳成像技术是市政排水管道病症检测中的一种重要检测技术。研制了基于脉冲回波法的排水管道声纳成像系统,介绍了声纳连续旋转扫描管壁成像的原理,给出了声纳成像仪的整体设计方案,详细阐述了主控制器和探头的实现方法,最后进行了室内模拟管道和工程现场排水管道的测试实验。实验表明,研制的声纳成像系统能实时测量显示排水管道的轮廓,准确定位并量化管道的缺陷,具有误差率低、便携、低功耗、稳定等优异的性能和良好的市场应用前景。

多波束技术在淮河流域水下地形测量中的应用探析

由于水下地形测量在河湖管理、采砂监管、岸线利用及河道治理等方面起着十分重要的作用,为利于河道生态的持续稳定发展,将多波束技术应用在淮河流域水下地形测量中。通过对水下多波束、侧扫声呐等测量技术工作原理的研究和分析,提出无人船水下多波束三维测量的应用模式。根据水域面积、深度及水中实际情况,合理划分测区,结合无人机的正射影像,利用多波束无人船测深系统进行水下扫描,再通过软件合成获得水下三维影像,直观反映河道区域地形地貌,与设计数据进行对比,得出是否符合设计文件的结论,并将多波束技术应用在淮河流域河段养护项目和疑似偷采、盗采情况的水下三维测绘中。实际应用表明:多波束技术应用于水下地形测量,可获得精确的水下地形数据和水底地貌影像,解决水下地形地貌无法实景还原展示的难题,提高水下地形测量工作的效率与质量,为相关河道治理和采砂监管工作提供有价值的参考。

声纳探测技术在工程勘察中的应用

结合西气东输三线东段工程勘察实际情况,根据地下含水层的渗流分布绘制了各种水文地质参数图表的勘察要求,并采用声纳探测技术,对工程实际进行了勘察,实践证明,声纳探测技术在工程勘察应用中切实可行,可以为工程设计与施工提供相关地质水文参数。

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。

应用合成孔径声纳水下探测技术维护海洋权益的研究

介绍了维护海洋权益的意义及当今国内外维护海洋权益的现状,提出应用合成孔径声纳水下探测技术维护海洋权益的方法,从而提高海洋权益维护的处理质量和效率,达到应用高尖端科技技术维护海洋权益的目的。

无人平台自主探测声呐的发展现状和展望

无人平台已成为各国海军竞相发展的领域,而自主探测声呐作为无人平台的“耳目”,是其完成水下作战任务的前提。本文概述了国内外无人平台自主探测声呐的发展现状,对国外主要的无人水面平台、水下平台的自主探测声呐系统进行了介绍,并以“基于矢量水听器阵的无人平台远程主被动自主探测系统”为例,给出了具体应用,介绍了静态目标、运动目标以及主动工作模式下的外场试验结果。最后从智能化、模块化、协同化、编队化4个方面展望了无人平台自主探测声呐的未来发展趋势。

CCTV内窥仪与声纳联合的排洪涵探测与评估

四会市城区排洪涵淤积导致的浸水街问题,严重影响了人们正常工作生活以及城市整体形象,准确探明排洪涵功能性与结构性缺陷是有效开展水浸街整治的前提。四会市城区排洪涵淤积深度大,常规探测手段难以实施,为此提出了一种能应用于淤积管道的探测方法。基于探测结果进行了结构性和功能性评估,并根据评估结果针对性地开展了水浸街整治工作,有效地解决了浸水街问题,验证了CCTV内窥仪与声纳联合排洪涵探测方法的有效性及可靠性。

基于卷积神经网络的彩色图像声呐目标检测

随着人工智能和声呐成像技术的日益发展,利用卷积神经网络算法对声呐图像水下目标进行自动检测逐渐成为水声探测领域的重要研究方向之一。在公开数据集中,声呐的成像数据集比较稀少,于是采用本实验室开发的专利产品TKIS-I头盔式彩色图像声呐作为数据采集工具。为了保证检测的效果,采用了2018年在目标检测领域最佳效果的YOLOv3网络,并且通过目标预测框维度聚类、不同分辨率数据预训练网络、多尺度训练、多尺度预测与细微粒度特征结合等方法改进YOLOv3网络,使其能更好地进行声呐图像目标检测。除此之外,对声呐图像的预处理加入双线性插值算法,使得圆扫声呐对目标的表现更加清晰,易于检测,为以后水下机器人自动目标检测奠定基础。

蛙人水下声信号特征研究综述

蛙人由于体积小、噪声强度低,探测十分困难,并且蛙人可秘密潜入重点水域实施侦察或破坏,对水下区域安全提出了挑战。文章首先指出了水下蛙人的探测难点,然后介绍了反蛙人声呐装备的技术现状,对蛙人水下目标主被动声学信号特征的国内外研究情况进行了综述,提出了反蛙人声呐装备系统发展的关键技术,为我国反蛙人声呐系统的发展提供了参考。

拖线阵声纳探测技术研究现状及发展趋势

对水面/下目标探测的需求促进了拖线阵声纳探测技术的发展,拖线阵声纳探测技术的快速发展,使其成为现代水面/下目标探测、反潜战中不可或缺的技术。因此,由必要追踪了解拖线阵纳探测技术中水听器技术、成阵技术、信号处理技术的研究现状,并从流噪声抑制、信号处理技术、多平台协同探测方面预测拖线阵声纳探测技术的发展趋势。

采用声纳技术检测隧道管片壁后渗流的试验研究

地下水渗流检测一直是地铁隧道工程领域的难题。文章以佛山地铁2号线南-湖区间盾构隧道施工为背景,采用三维流速矢量声纳技术,首次开展了国内管片壁后渗流声纳检测现场试验。通过对不同泥水舱压下不同点位进行检测,并对管片壁后渗流场分布形态进行拟合成像和数据分析,确定了壁后渗流位置;通过对比注浆前后地表沉降量及沉降速率变化情况,验证了采用声纳技术检测隧道管片壁后渗流的可行性及可靠性。

基于Rand模型的隐身水雷抗探效能分析

针对隐身水雷效能评估中存在的抗探能力难以量化问题,分析了猎雷声纳工作模式及隐身水雷对猎雷作战的主要影响。引入了美国Rand公司提出的目标探测模型的概念,并分别对常规水雷、外形隐身水雷、吸声材料水雷以及透声材料水雷被声纳探测的概率进行计算。研究表明,目标强度并不是评估隐身水雷作战效能的唯一标准,相同目标强度的隐身水雷,抗探效能可能各不相同,其中透声材料水雷对猎雷作战的影响最为显著。仿真计算结果对我国隐身水雷的研究设计具有一定的参考价值。

三维声纳渗流探测技术在深基坑工程中的应用——以湖北宜昌庙嘴长江大桥锚碇基坑工程为例

为了在深基坑开挖前提前判断基坑侧壁渗漏点的具体位置,以紧邻长江边的深基坑为工程背景,简要介绍了三维声纳渗流探测的原理,侧重论述了声纳探测技术的实施方法及具体施工布置要求。通过对基坑地连墙外各观测孔声纳渗流检测数据的计算分析、类比和评估,较为全面掌握了基坑在内外水头作用下的渗流情况。在实际开挖过程中,通过现场观测,声纳探测的渗漏点与现场情况基本一致。总结了声纳探测技术的优缺点,从应用需求上指出了下步应探索的领域。

基于渗流场变化的基坑止水帷幕缺陷判别研究与实践

止水帷幕存在缺陷一直是基坑工程中的重大风险,若能在基坑开挖前判断出止水帷幕缺陷的位置,便能预先采取加固堵漏措施,可避免基坑开挖时的风险。局部渗漏必然会引起附近渗流场的变化,利用有限元软件ABAQUS分别对缺陷的长度、深度以及土体渗透性与帷幕外侧渗流场分布规律的关系进行研究,得出不同工况下缺陷对渗流场分布的横向和竖向影响范围变化规律,证明了根据流速变化判别缺陷存在及位置、规模的可行性。提出采用声纳法可对土体中渗流场分布进行检测,进而可根据渗流场分布判别出缺陷的规模与位置。通过工程实践,验证了研究结论及声纳法检测技术的准确性,为轨道交通深基坑工程止水帷幕缺陷判别提供指导和借鉴方法。

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。

浅谈大型水电站反恐技防设计

系统阐述了脉冲电子围栏、视频监控系统、出入口控制系统、入侵报警系统、无人机截获系统、水下蛙人探测声纳系统等技防设计方案,提出了关于人脸识别技术、行为分析技术在水电站安防系统中的应用前景,研究成果对大型水电站的反恐防范设计具有借鉴和指导作用。

基于改进ROV技术的水工建筑物水下检测应用

针对传统水工建筑物水下检测技术效率低、成像分辨率差等问题,该研究通过改进水下机器人(ROV)实现对水工建筑物损坏的高效检测。通过水下机器人集成采样器检测,经过无线传输将测量的参数数值显示在云平台上。采用声纳成像技术改进水下机器人成像系统,通过声学原理成像以实现在浑浊的水下获得高分辨率的图像效果,将声纳成像与GPS结合使用,以实现水下探测目标图像的定位。经过测试,声纳成像能有效地探测困难空间和难于探索的潜水零件,具有很高的工作效率和较低的检测成本,充分验证了ROV的实用性与可靠性。