浅谈岩土工程中的小波(包)分析理论及其应用

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1、长沙理工大学硕士学位论文岩土工程中的小波（包）分析理论及其应用姓名：廖艳程申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：凌同华20100401摘要岩土工程建设正在向超大化、复杂化的方向飞速发展。其中一些大型构造物的修建往往长达数年之久，建成后的使用寿命要求又较长，有的要求半个世纪以上，有的甚至要求长达一个多世纪。在修建中对建筑物进行安全监控，在使用期对建筑物进行损伤检测已越来越引起人们的重视，大量的高科技仪器都应用到岩土工程中。岩土工程中高科技设备的引入也带来了一系列新的问题，如：有些仪器本身不带分析软件，采集后的数据

2、处理非常麻烦；有些仪器虽自带有分析软件，但必须由经验丰富的专业人员才能进行解释，且自带分析软件因采用传统的分析理论而存在诸多不足。针对上述问题，本文作者提出了岩土工程中的小波(包)分析理论及其应用的研究课题，并基于大量岩土工程监测资料，在已有研究工作基础上进行了深入系统地研究。首先，针对地质雷达信号具有非平稳性、非线性衰减的特点，利用小波变换时频局域性好，分辨率随尺度伸缩而不断改变的特点，采用小波分析降噪、小波多分辨分析、二维小波分析等手段，对钢筋埋置深度、衬砌结构脱空、衬砌厚度检测等进行分析，提高了分辨率，分析效

3、果得到了大大改善。首次采用小波模极大值法，探索了电磁波通过不同介质面的传播特点，并对地质雷达隧道地质超前预报与物探信号进行分析，较好地识别出了裂隙和空洞的具体位置。针对声发射信号具有瞬态性、多模式、非平稳的特点，作者首次采用小波包分析理论，从能量角度对冲击荷载作用下岩石声发射信号的频带能量分布特征进行分析，总结了不同岩石在动荷载作用下的声发射规律，为系统地探索岩石(体)在动载作用下的行为特点提供了有价值的分析方法。本文所作研究工作，立足于学科前沿，采用先进的数学计算方法和手段，对岩土工程中的小波(包)分析理论及其应

4、用进行了研究，具有较高的理论和应用价值，为系统研究岩土工程中快速而有效的信号分析方法奠定了理论和技术基础。关键词：小波(包)分析；非平稳性；奇异性；小波变换模极大值法；频带能量分布ABSTRACTGeotechnicalengineeringconstructionisdevelopingrapidly,especiallybeingusedatsuperlargebuildingsandcomplicatedstructures．Itoftenspendsmanyyearstobuildsuchlargestru

5、ctures，whicharerequiredtostandforarelativelongtimeafterbeenconstructed．Manylargestructuresarerequestedtostandformorethanhalfacenturyandsomeevenmorethanonecentury．So，safetymonitoringinbuildingconstructionsanddamagedetectingintheprocessofusehavecaughtmoreattenti

6、on，andlotsofhigh-techequipmentshavebeenappliedinthegeotechnicalengineering．Aseriesofnewproblemsarebroughtupintheintroducingofthehigh—techequipments．Forexample，manyinstrumentswhichdon，tequipanalysissoftwareareusedtocollectthedataandthedataprocessingisverytroubl

7、esome；Forsomeinstrumentswhichbringanalysissoftware，butonlyprofessionalexpertscanexplainit．Moreovertheownprofessionalsoftwarehavemanydefectsbecausethevusethetraditionalanalysistheory．Accordingtothementionedproblemsabove，“WaveletAnalysisTheoryandApplicationinGeo

8、technicalEngineering’’researchtopicisbroughtupinthispaper．Basedonvastmonitoringmaterialsofgeotechnicalengineeringandformerresearches，theauthorhadcarriedoutsystematicdeep．goingstudy