岩土随机介质中的超声波场及其相控阵检测关键技术

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41474122
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0410.工程和环境地球物理学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

As a typical concealed engineering, the Non-Destructive Testing(NDT) of underground structures has taken widely attentions. With the depth increase, the steel quantity and the thickness of the underground structures have also increased. Especially in the deep underground structure, the widely used multi-rebar reinforced concrete and steel-concrete structure in the deep underground engineering have limited the application of the Geophysical methods used in the the common underground engineering. It was needed to develop a new NDT method via ultrasonic wave. Ultrasonic Phased Array(UPA) has the characteristics of high precision, high detection rate, high efficiency, and can realize dynamic focusing. It was widely applied in medical diagnosis, metal structure detection et al. However, because of the significant stochastic vibration of the geotechnical media, frequency dispersion would be inevitable when the high frequency ultrasonic wave propogated in the stochastic geotechnical media, and the Signal to Noise Ratio (SNR) would be decreased largely. So,the conventional UPA device could not be applied directly in the NDT of geotechnical engineering. In this project,through the acoustic parameters testing of geotechnical media, geotechnical stochastic media model would be established ; Based on the stochastic model, through numerical simulation and exprimental test, the the ultrasonic wave field in geotechnical random medium would be studied ;Then,UPA with suitble lower frequency signalul would be developed,and the model experiment test and field exploration would be carried out to master the characteristics of typical defects in underground structure.In this project, geophysical methods would be developed to solve the major technical problems of deep underground engineering, and the interdisciplinarity and underground engineering characteristics are noticeable.
作为典型的隐蔽工程,地下结构健康检测广受重视。随深度增加,地下结构的用钢量增加、厚度增大。尤其在深部地下工程中,普遍采用多排钢筋或钢板混凝土等结构形式,浅部地下工程检测中中常用的物探方法不再适用。超声相控阵具有高精度、高检出率、高效率的特点,可实现动态聚焦,在医学诊断、金属结构检测等领域应用广泛。然而,岩土介质具有显著的随机性,高频率的超声波将在其中出现频散导致信噪比降低,常规的超声相控阵设备在岩土工程检测中并不适用。本项目拟从岩土介质的声学参数测试出发,建立岩土随机介质模型;通过数值模拟和模型试验,获得岩土随机介质中超声波场的传播规律,确定适与地下工程检测的超声波频带;进而,研发相对低频的、适于地下工程检测的超声相控阵设备,并通过模型试验和现场实测,获得地下结构中典型缺陷的相控阵图像特征。本项目采用物探手段解决深部地下工程的重大技术难题,有典型的学科交叉特点和深部地下特色。

结项摘要

深部地下结构作为典型的隐蔽工程,其无损检测广受重视。深部地下结构的无损检测,因其用钢量大、厚度大,在浅部地下结构检测中采用的探地雷达、冲击回波法等的应用效果不佳。究其原因,在于信噪比低、探测距离不敷使用。本项目提出从岩土介质赋存地质环境与内部结构特征出发,研究岩土随机介质的超声波场,进而掌握适用于岩土随机介质超声相控阵检测的关键技术。首先,设计了真三轴加载的超声波检测装置,测得了深部岩土和混凝土试样的波速,获得了混凝土强度、应力与声波速度的关系,并与数值模拟结果进行对比分析。其次,根据混凝土的二维图像,采用FFT变换生成一个具有较高计算效率的三维初始灰度随机分布模型,再利用随机优化算法对随机扰动进行改进,以加速模拟退火算法的收敛,提出了一种新的描述两相随机介质特性的统计函数——长方体函数,实现了三维混凝土结构的随机建模重建;对于结构损伤,采用随机裂隙介质模型,根据裂隙的统计信息建立形状、大小、倾向、倾角及分布位置的概率分布特征,采用等效介质理论计算其等效模量,建立了裂隙参数与时频相关的衰减剖面的关系。在此基础上,开展岩土随机介质超声波场的数值模拟,获得了超声信号的衰减响应和波场特征,进而根据相控阵的延迟定律及多源激励技术,研发了集信号激发、接收为一体的超声相控阵检测系统,该系统为16通道,延时精度1μs,激励电压500V,频率范围1—50KHz的声波信号可以解决混凝土结构和岩土体内部缺陷的检测问题。本项目在岩土随机介质建模、超声波场分析方面取得的科学进展,具有创新性,为复杂介质中的弹性波场数值模拟研究提供了可靠的模型基础和实现方法。本课题在装备研发方面,解决了(超)声信号频段选择、传感器阵列耦合一致、超声阵列精准调距、系统延时要求、震源激励方式等关键技术难题,获得了具有自主知识产权的技术与装备,上述岩土随机介质建模方法、超声波场模拟方法和自主装备在未来的深部地下结构无损检测中具有广泛的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(3)
专利数量(3)
Composite Advanced Detection for Coal Seam Thickness in Coal Roadway
煤巷煤层厚度综合先进检测
  • DOI:
    10.2174/1874834101508010153
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    Petroleum Engineering Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Bo;Zhang Xiayang;Liu Shengdong;Lu Tuo;Chen Mulan
  • 通讯作者:
    Chen Mulan
线性波浪加载下海底斜坡失稳机制的数值分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    地震工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘博;年廷凯;印萍;宋雷
  • 通讯作者:
    宋雷
发泡材料隔热条件下单管局部冻结温度场研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    采矿与安全工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨维好;韩涛;黄家会;张驰
  • 通讯作者:
    张驰
PolarizationMigration of Three-component Reflected Waves under Small Migration ApertureCondition
小偏移孔径条件下三分量反射波的偏振偏移
  • DOI:
    10.13168/agg.2015.0049
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Acta Geodynamica et Geomaterialia
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Wang Bo;Liu Shengdong;Zhou Fubao;Lu Tuo;Huang Lanying;Gao Yingjie
  • 通讯作者:
    Gao Yingjie
Modeling acoustic attenuation of discrete stochastic fractured media
离散随机裂缝介质的声衰减建模
  • DOI:
    10.1007/s40328-018-0237-9
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Acta Geodaetica et Geophysica
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Chen Guiwu;Song Lei;Zhang Ray Ruichong
  • 通讯作者:
    Zhang Ray Ruichong

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

心脏肌钙蛋白Ⅰ基因Arg162位点不同突变基因型与肥厚型心肌病临床表型研究
  • DOI:
    10.16563/j.cnki.1671-6272.2018.06.007
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国分子心脏病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨瑶瑶;张策;吴桂鑫;张禅那;惠汝太;王继征;宋雷;邹玉宝
  • 通讯作者:
    邹玉宝
细胞实验系统评价制作流程的构建
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国循证心血管医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵霏;赵晋;郭忠;宋雷;张婷;姜彦彪;邝心颖;马彬
  • 通讯作者:
    马彬
心脏肌球蛋白重链基因c.1273GA突变与肥厚型心肌病的关联分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    遗传
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高硕;宋晓东;王虎;邹玉宝;宋雷;王继征;惠汝太;孙凯;张禅那
  • 通讯作者:
    张禅那
2019年中国《单基因遗传性心血管疾病基因诊断指南》解读
  • DOI:
    10.16563/j.cnki.1671-6272.2019.04.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国分子心脏病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹玉宝;刘婕;宋雷;王继征
  • 通讯作者:
    王继征
上海冻结粉质黏土介电常数的实测及规律分析(0.1~1GHz)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小俊;李海鹏;宋雷
  • 通讯作者:
    宋雷

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

宋雷的其他基金

深部地下结构随机声场与结构损伤智能识别
  • 批准号:
    41974164
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目
人工冻结壁的电磁特性及地质雷达检测理论研究
  • 批准号:
    40604015
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码