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基于三维电阻层析成像的盾构机超前探测方法研究
| 论文题名： | 基于三维电阻层析成像的盾构机超前探测方法研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;盾构机;超前探测;三维电阻层析成像;地电模型;图像重建 |
| 摘要： | 在城市地铁施工中盾构机由于自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响等特点，已经成为隧道施工中最重要的工程机械。然而盾构机在地质情况复杂的地区施工时，由于施工前地质勘探的盲点无法避免，造成盾构机施工过程中突水、孤石、溶洞等地质灾害的事故并不少见。这类事故的发生导致盾构机被卡、甚至被埋等危险。不仅增加工程建设的费用而且很有可能导致整条地铁施工线路的改变，严重影响地铁施工的进展。若能够在盾构机服役中对盾构机前方的地质情况进行实时三维探测与显示，将有效避免上述问题，为此本文以三维电阻层析成像理论为出发点，研究基于层析成像的盾构机超前探测方法。本文的主要研究内容如下: (1)根据盾构机三维超前探测系统的原理，针对直流激励时电流线发散的问题，利用同性相斥的原理，改进了电极阵列的观测模式，解决了激励电流线发散的问题，有利于超前探测的实现。 (2)设计了盾构机超前探测的硬件，激励模式及测量模式。将盾构机超前探测的硬件设计科学地划分为电极模块、激励源模块、选通模块、数据测量模块，并设计了其相应的硬件电路。 (3)基于电阻层析成像原理分析并构建了盾构机三维电阻层析成像的正演模型，具体为利用有限元实现了三维电阻层析的正演计算，并以此为基础编写了盾构机超前探测反演程序。 (4)基于相似性原理设计了盾构机超前探测三维地电模型，搭建了模拟实验平台，通过改变实验条件进行盾构机超前探测模拟实验，并对实验数据进行分析，得到盾构机超前探测反演结果。 |
| 作者： | 王文波 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赵栓峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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