تحقیق حاضر که به منظور مقایسه روش پردازش سیگنال در حوزه فرکانس (چهارطیفی) با روش توزیع زمان- فرکانس (TFD) و ارزیابی نقاط قوت روش TFD در پردازش رکوردهای نامانای ارتعاش انفجار ثبت شده در سدهای خاکی تعریف شده بود، با جمع‌آوری مبانی TFD و انواع روشهای مختلف پردازش سیگنال در حوزه زمان – فرکانس و همچنین سوابق استفاده از روش TFD در مهندسی زلزله آغاز شد. پس از شرح روشهای کلاسیک (حوزه فرکانس) و پیشرفته (حوزه زمان- فرکانس TFD) پردازش نگاشتها، نحوه پردازش نگاشتهای ثبت شده در آزمایش ارتعاش انفجار دو سد خاکی مسجدسلیمان و مارون بررسی شد و براساس تجارب کسب شده در این تحقیق، آلگوریتم پردازش نگاشتهای ثبت شده در آزمایش ارتعاش انفجار سدهای خاکی پیشنهاد گردید.
در ادامه، ابتدا مشخصات دو سد مذکور و آزمایشهای انفجار صورت گرفته در این دو سد ارائه شد و نگاشتهای آزمایش ارتعاش انفجار در آنها با دو روش چهار طیفی و TFD و بر اساس آلگوریتم پیشنهادی، مورد پردازش قرار گرفت. در انتها مشخصات مودی حاصل از این دو روش برای سدهای مسجدسلیمان و مارون ارائه شده و با نتایج حاصل از مطالعات قبلی انجام شده در پژوهشگاه بر روی این دو سد مقایسه گردید.
در این راستا با استفاده از آزمایشهای ارتعاش حاصل از ۱۲ انفجار سایتی (از ۵۵ الی ۱۲۵۰ کیلوگرم مواد ناریه) و آرایشهای مختلف حسگرها (نیمه راست، کل تاج و حداکثر مقطع) در سد مسجد سلیمان، ۲۰ فرکانس مودی اول بدنه سد در محدوده فرکانسهای ۶/۱۲-۵۵/۱ هرتز در سه جهت بالادست – پایین‌دست، قائم و طولی بدست آمد که برای ۱۰ مود اول، اشکال مودی نیز شناسایی شد. در برخی از فرکانسها نوع مود شناسایی شده با دو روش چهارطیفی و TFD متفاوت بود که با توجه به مقایسه صورت گرفته با مطالعات قبلی انجام شده در پژوهشگاه بر روی این سد، در نهایت نتایج حاصل از روش TFD مورد قبول واقع شد که این موضوع، دقت بالای این روش در تفسیر نتایج رکوردهای نامانای انفجار ثبت شده در سد خاکی مسجدسلیمان را نشان می‌دهد.
در سد مارون به دلیل تعداد کمتر انفجارهای انجام شده در سایت و با توجه به تعداد کم حسگرها ( تعداد سه حسگر در نیمه چپ بدنه سد) و ثبت نشدن ارتعاشات بدنه سد در کل طول تاج برای دو جهت طولی و قائم، امکان شناسایی مود در این دو جهت میسر نشد. با پردازش نگاشتهای ثبت شده بر روی سد مذکور در جهت بالادست-پائین‌دست، ۱۱ فرکانس مودی اول بدنه سد در محدوده فرکانسهای ۶/۸-۱۵/۲ هرتز بدست آمد که برای ۳ مود اول، اشکال مودی نیز شناسایی شد.
در محاسبات میرایی، به‌دلیل محدودیتهای موجود در روشهای کلاسیک پردازش سیگنال (همانند تبدیل سریع فوریه FFT و چگالی طیف توان PSD) برای مودهای نزدیک هم و یا روی هم افتاده، محاسبه پهنای منحنی چگالی طیفی در اطراف هر یک از فرکانسهای مودی و در نتیجه تخمین درصد میرایی از روش نیم توان با خطا همراه خواهد بود که در این تحقیق، نسبت میرایی مودهای مختلف ارتعاشی بدنه سدهای خاکی مارون و مسجدسلیمان با استفاده از سیگنالهای تک فرکانسی تجزیه شده در فرکانس تشدید، برآورد شده است. این روش تعریف خوبی از پیکهای PSD در هر فرکانس تشدید، بدون تداخل ناشی از مودهای نزدیک و یا پیکهای فرکانسی دیگر سیگنال ارائه می دهد. در مجموع، نتایج مطالعات صورت گرفته نشان می‌دهد که مقادیر میرایی بدنه سدهای مذکور در مودهای مختلف، در حدود ۲ الی ۵ درصد می‌باشد. مقادیر میرایی بدست آمده برای این دو سد در مودهای پایین بیش از مودهای بالا برآورد گردید. این نتایج نشان می‌دهد در مودهای پایین ارتعاشی، نسبت میرایی از مقادیر ۸۵/۴ % در سد مسجدسلیمان و ۲/۳ % در سد مارون شروع شده و در مودهای بالای شناسایی شده به‌ترتیب به مقادیر ۲۵/۱ % و ۴/۱ % می‌رسد.
در مجموع نتایج مطالعات انجام شده در این پایان‌نامه نشان می دهد که پردازش رکوردهای نامانای انفجار ثبت شده در سدهای خاکی مسجدسلیمان و مارون با روش TFD جهت شناسایی مشخصات دینامیکی (شامل فرکانسها، اشکال و میرائیهای مودی) سدهای مذکور از دقت بالاتری نسبت به روشهای کلاسیک پردازش سیگنال برخوردار است.
پردازش نگاشتهای نامانای ثبت شده در آزمایشهای ارتعاشی سدهای خاکی مسجد سلیمان و مارون با استفاده از روشهای پردازش سیگنال در حوزه زمان- فرکانس/خادمی مردق سعید
/توسط Arash Eslamiتحقیق حاضر که به منظور مقایسه روش پردازش سیگنال در حوزه فرکانس (چهارطیفی) با روش توزیع زمان- فرکانس (TFD) و ارزیابی نقاط قوت روش TFD در پردازش رکوردهای نامانای ارتعاش انفجار ثبت شده در سدهای خاکی تعریف شده بود، با جمع‌آوری مبانی TFD و انواع روشهای مختلف پردازش سیگنال در حوزه زمان – فرکانس و همچنین سوابق استفاده از روش TFD در مهندسی زلزله آغاز شد. پس از شرح روشهای کلاسیک (حوزه فرکانس) و پیشرفته (حوزه زمان- فرکانس TFD) پردازش نگاشتها، نحوه پردازش نگاشتهای ثبت شده در آزمایش ارتعاش انفجار دو سد خاکی مسجدسلیمان و مارون بررسی شد و براساس تجارب کسب شده در این تحقیق، آلگوریتم پردازش نگاشتهای ثبت شده در آزمایش ارتعاش انفجار سدهای خاکی پیشنهاد گردید.
در ادامه، ابتدا مشخصات دو سد مذکور و آزمایشهای انفجار صورت گرفته در این دو سد ارائه شد و نگاشتهای آزمایش ارتعاش انفجار در آنها با دو روش چهار طیفی و TFD و بر اساس آلگوریتم پیشنهادی، مورد پردازش قرار گرفت. در انتها مشخصات مودی حاصل از این دو روش برای سدهای مسجدسلیمان و مارون ارائه شده و با نتایج حاصل از مطالعات قبلی انجام شده در پژوهشگاه بر روی این دو سد مقایسه گردید.
در این راستا با استفاده از آزمایشهای ارتعاش حاصل از ۱۲ انفجار سایتی (از ۵۵ الی ۱۲۵۰ کیلوگرم مواد ناریه) و آرایشهای مختلف حسگرها (نیمه راست، کل تاج و حداکثر مقطع) در سد مسجد سلیمان، ۲۰ فرکانس مودی اول بدنه سد در محدوده فرکانسهای ۶/۱۲-۵۵/۱ هرتز در سه جهت بالادست – پایین‌دست، قائم و طولی بدست آمد که برای ۱۰ مود اول، اشکال مودی نیز شناسایی شد. در برخی از فرکانسها نوع مود شناسایی شده با دو روش چهارطیفی و TFD متفاوت بود که با توجه به مقایسه صورت گرفته با مطالعات قبلی انجام شده در پژوهشگاه بر روی این سد، در نهایت نتایج حاصل از روش TFD مورد قبول واقع شد که این موضوع، دقت بالای این روش در تفسیر نتایج رکوردهای نامانای انفجار ثبت شده در سد خاکی مسجدسلیمان را نشان می‌دهد.
در سد مارون به دلیل تعداد کمتر انفجارهای انجام شده در سایت و با توجه به تعداد کم حسگرها ( تعداد سه حسگر در نیمه چپ بدنه سد) و ثبت نشدن ارتعاشات بدنه سد در کل طول تاج برای دو جهت طولی و قائم، امکان شناسایی مود در این دو جهت میسر نشد. با پردازش نگاشتهای ثبت شده بر روی سد مذکور در جهت بالادست-پائین‌دست، ۱۱ فرکانس مودی اول بدنه سد در محدوده فرکانسهای ۶/۸-۱۵/۲ هرتز بدست آمد که برای ۳ مود اول، اشکال مودی نیز شناسایی شد.
در محاسبات میرایی، به‌دلیل محدودیتهای موجود در روشهای کلاسیک پردازش سیگنال (همانند تبدیل سریع فوریه FFT و چگالی طیف توان PSD) برای مودهای نزدیک هم و یا روی هم افتاده، محاسبه پهنای منحنی چگالی طیفی در اطراف هر یک از فرکانسهای مودی و در نتیجه تخمین درصد میرایی از روش نیم توان با خطا همراه خواهد بود که در این تحقیق، نسبت میرایی مودهای مختلف ارتعاشی بدنه سدهای خاکی مارون و مسجدسلیمان با استفاده از سیگنالهای تک فرکانسی تجزیه شده در فرکانس تشدید، برآورد شده است. این روش تعریف خوبی از پیکهای PSD در هر فرکانس تشدید، بدون تداخل ناشی از مودهای نزدیک و یا پیکهای فرکانسی دیگر سیگنال ارائه می دهد. در مجموع، نتایج مطالعات صورت گرفته نشان می‌دهد که مقادیر میرایی بدنه سدهای مذکور در مودهای مختلف، در حدود ۲ الی ۵ درصد می‌باشد. مقادیر میرایی بدست آمده برای این دو سد در مودهای پایین بیش از مودهای بالا برآورد گردید. این نتایج نشان می‌دهد در مودهای پایین ارتعاشی، نسبت میرایی از مقادیر ۸۵/۴ % در سد مسجدسلیمان و ۲/۳ % در سد مارون شروع شده و در مودهای بالای شناسایی شده به‌ترتیب به مقادیر ۲۵/۱ % و ۴/۱ % می‌رسد.
در مجموع نتایج مطالعات انجام شده در این پایان‌نامه نشان می دهد که پردازش رکوردهای نامانای انفجار ثبت شده در سدهای خاکی مسجدسلیمان و مارون با روش TFD جهت شناسایی مشخصات دینامیکی (شامل فرکانسها، اشکال و میرائیهای مودی) سدهای مذکور از دقت بالاتری نسبت به روشهای کلاسیک پردازش سیگنال برخوردار است.