土石堤壩滲漏診斷：基于電阻率圖像對(duì)比識(shí)別技術(shù)

第1 章　緒論 1
1.1 國(guó)內(nèi)土石堤壩現(xiàn)狀 2
1.2 電阻率成像技術(shù) 2
1.3 土石堤壩壩體材料電阻率特性 5
1.4 土石堤壩滲流和滲漏診斷方法 6
1.5 土石堤壩電場(chǎng)分布規(guī)律 9

第2 章　土石堤壩三維電場(chǎng)隱患分析 11
2.1 土石堤壩主要隱患類型 12
2.1.1 壩體貫通型滲漏通道隱患 12
2.1.2 動(dòng)物洞穴及植物根系形成壩體隱患 13
2.1.3 壩體護(hù)坡老化破壞隱患 13
2.2 土石堤壩典型隱患的概化模型 14
2.2.1 壩體滲漏通道簡(jiǎn)化模型 14
2.2.2 壩體洞穴及裂縫簡(jiǎn)化模型 16
2.3 含隱患土石堤壩三維電場(chǎng)分析模型 16
2.3.1 點(diǎn)源場(chǎng)中均質(zhì)堤壩三維電場(chǎng) 16
2.3.2 點(diǎn)源場(chǎng)中堤壩裂縫三維電場(chǎng) 18
2.3.3 點(diǎn)源場(chǎng)中堤壩洞穴三維電場(chǎng) 21
2.3.4 點(diǎn)源場(chǎng)中堤壩滲漏通道三維電場(chǎng) 27

第3 章　土石堤壩三維電場(chǎng)分布規(guī)律的數(shù)值模擬 31
3.1 三維點(diǎn)源電場(chǎng)的邊值及變分問(wèn)題 32
3.1.1 總電位的邊值問(wèn)題 32
3.1.2 異常電位的邊值問(wèn)題 34
3.1.3 總電位的變分問(wèn)題 36
3.1.4 異常電位的變分問(wèn)題 37
3.2 三維電場(chǎng)分布的有限元求解 37
3.2.1 總電位的計(jì)算 38
3.2.2 異常電位的計(jì)算 39
3.3 三維電場(chǎng)分布的有限元模擬實(shí)現(xiàn) 41
3.3.1 Delphi語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境 41
3.3.2 三維電場(chǎng)模擬分析的實(shí)現(xiàn)過(guò)程 42
3.3.3 三維電場(chǎng)模擬分析的加速優(yōu)化 43
3.3.4 三維電場(chǎng)模擬分析算例 46
3.4 三維電場(chǎng)分布規(guī)律的數(shù)值計(jì)算與分析 49
3.4.1 土石壩體材料電阻率變化規(guī)律 49
3.4.2 均質(zhì)堤壩三維電場(chǎng)分布數(shù)值模擬 51
3.4.3 含裂縫堤壩三維電場(chǎng)數(shù)值模擬 54
3.4.4 含洞穴堤壩三維電場(chǎng)數(shù)值模擬 57
3.4.5 含滲漏通道堤壩三維電場(chǎng)數(shù)值模擬 62

第4 章　土石堤壩滲流場(chǎng)演變過(guò)程中三維電場(chǎng)變化規(guī)律研究 67
4.1 土石介質(zhì)吸水飽和過(guò)程中的電阻率變化特性試驗(yàn) 68
4.1.1 試驗(yàn)材料及模型制作 69
4.1.2 試驗(yàn)原理與方法 71
4.1.3 試驗(yàn)測(cè)試步驟與程序 72
4.1.4 土石介質(zhì)飽水過(guò)程中的電阻率響應(yīng)特征分析 73
4.1.5 土石復(fù)合介質(zhì)電阻率隨飽和度變化規(guī)律 78
4.2 均質(zhì)土石堤壩滲流場(chǎng)演變與三維電場(chǎng)數(shù)值模擬 81
4.2.1 均質(zhì)堤壩滲流水頭與電阻率關(guān)聯(lián)模型的建立 81
4.2.2 均質(zhì)堤壩壩體模型生成 83
4.2.3 均質(zhì)堤壩壩體滲透演變過(guò)程模擬分析 85
4.2.4 均質(zhì)堤壩滲流場(chǎng)演變與電場(chǎng)變化規(guī)律分析 87
4.3 含不同隱患類型堤壩滲流場(chǎng)及三維電場(chǎng)數(shù)值模擬 98
4.3.1 基于滲漏通道滲流場(chǎng)分布的三維電場(chǎng)響應(yīng)特征分析 98
4.3.2 基于孔洞隱患滲流場(chǎng)分布的三維電場(chǎng)響應(yīng)特征分析 101
4.4 基于滲流場(chǎng)演變的土石堤壩三維電場(chǎng)變化規(guī)律分析 105

第5 章　土石堤壩電阻率圖像處理與識(shí)別方法 109
5.1 土石堤壩電阻率圖像的特征及基本要求 110
5.2 土石堤壩電阻率圖像的預(yù)處理方法 111
5.2.1 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景標(biāo)注 111
5.2.2 土石堤壩電阻率圖像灰度化處理 116
5.3 土石堤壩電阻率圖像的識(shí)別方法研究 118
5.3.1 基于Canny邊緣檢測(cè)算法的圖像邊界確立 118
5.3.2 土石堤壩電阻率圖像的霍夫直線檢測(cè)算法 122
5.3.3 土石堤壩電阻率圖像色彩空間轉(zhuǎn)換及色彩分離 124
5.3.4 土石堤壩電阻率圖像對(duì)比的實(shí)現(xiàn)流程 124

第6 章　基于土石堤壩三維電場(chǎng)分布的滲漏診斷方法及工程應(yīng)用 127
6.1 基于土石堤壩三維電場(chǎng)分布的滲漏診斷方法 128
6.1.1 基于土石堤壩三維電場(chǎng)分布的滲漏診斷流程 128
6.1.2 土石堤壩三維電場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)與技術(shù)要求 128
6.1.3 土石堤壩三維電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與分析 130
6.1.4 土石堤壩三維電阻率圖像處理與識(shí)別 130
6.1.5 土石堤壩滲漏診斷與評(píng)價(jià) 133
6.2 工程應(yīng)用 134
6.2.1 工程概況 134
6.2.2 現(xiàn)場(chǎng)電法測(cè)試 134
6.2.3 測(cè)試數(shù)據(jù)處理 136
6.2.4 電阻率圖像識(shí)別 140
6.2.5 滲漏診斷與結(jié)果評(píng)判 147

附錄 149
附錄1 有限元正演模擬節(jié)點(diǎn)編號(hào)代碼 150
附錄2 土石復(fù)合介質(zhì)生成代碼 153
附錄3 電阻率圖像對(duì)比識(shí)別算法核心代碼 157

參考文獻(xiàn) 161