混凝土质量检测的探地雷达方法技术研究与应用

发布时间：2017-09-17 12:33

  本文关键词：混凝土质量检测的探地雷达方法技术研究与应用

  更多相关文章： 探地雷达 数值模拟 混凝土质量检测 单层钢筋 双层钢筋 空洞 无损检测

【摘要】：近年来,我国社会主义市场经济发展迅猛,工程建设也得到了空前的发展,其中混凝土作为工程建设的主要原料之一被广泛的使用,混凝土施工质量直接影响到整个工程的质量,混凝土经常出现的问题有空洞、裂隙、不密实、厚度不够、钢筋缺失等。这些问题的原因有一部分是施工期间的还有一部分是后期使用中出现的。但是这些问题对工程会造成很大的隐患,危及人民的生命和财产安全,因此为保证施工质量,需要对这些隐患进行检查和治理。传统的混凝土检测方法包括单孔及跨孔声波、钻孔电视、钻孔取芯等,但是传统方法大多为有损检测,且存在采样点有限,漏检可能性大,许多隐伏问题不易被发现。而探地雷达作为一种无损检测的方法,已有十多年的历史,其理论基础牢固,方法相对成熟,具有采集方便、分辨率高、无损、高效等优点,在铁路、公路、水电、市政等领域得到广泛的应用。探地雷达在做混凝土检测时,仍有许多问题没有系统的解决,例如钢筋直径、单层及双层钢筋下空洞的检测等。本文主要的研究内容为混凝土内钢筋及空洞的检测,针对钢筋的直径、间距、埋深以及空洞的填充、宽度、埋深等不同情况进行数值模拟,模拟中采用不同的天线中心频率和收发距,并对模拟后的结果进行去直达波、FK偏移处理,通过分析对比研究发现:当探测不同间距和埋深的钢筋网时,增大探地雷达的天线中心频率和收发距可以提高钢筋网的横向分辨率;当探测钢筋网下不同大小和不同填充物的空洞时,影响空洞判识的主要因素是钢筋网与空洞间的多次波,钢筋对于空洞反射波波形和振幅影响不大,可通过增加天线中心频率和收发距,FK滤波和分析单道回波曲线来提高钢筋网下空洞的辨识。最后通过实例验证了研究成果的正确性。本文通过研究得到的主要成果有:探地雷达天线中心频率与钢筋网的横向分辨率呈正比,影响钢筋网及空洞的辨识的主要因素为它们之间的多次波,在检测中可通过增加天线中心频率和收发距来提高检测精度,并通过去直达波和FK滤波来提高雷达图像的辨识度。本文的研究成果对于混凝土内钢筋及钢筋网下空洞的检测具有指导意义,对于双层钢筋网和钢筋网格下的空洞,可通过调整雷达探地雷达测量参数提高检测的精度和效果,加强了探地雷达的应用能力。
【关键词】：探地雷达 数值模拟 混凝土质量检测 单层钢筋 双层钢筋 空洞 无损检测
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU755.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题依据10
• 1.2 国内外探地雷达检测混凝土质量应用研究现状10-12
• 1.3 研究思路12
• 1.4 研究内容和研究成果12-14
• 第2章 探地雷达基本原理及方法研究14-25
• 2.1 探地雷达的基本原理14-16
• 2.1.1 麦克斯韦方程组14-15
• 2.1.2 电磁波的波动性15-16
• 2.2 平面电磁波16-18
• 2.2.1 理想介质中的平面电磁波16
• 2.2.2 导电介质中的平面电磁波16-17
• 2.2.3 平面电磁波的反射和透射17-18
• 2.3 探地雷达的工作原理与测量方式18-22
• 2.3.1 探地雷达的工作原理18
• 2.3.2 电偶极子源18-20
• 2.3.3 电磁波在介质中的传播速度20-21
• 2.3.4 电磁波在介质中的吸收特性21-22
• 2.4 探地雷达测量方式22-23
• 2.4.1 剖面法22-23
• 2.4.2 宽角法23
• 2.5 本章小结23-25
• 第3章 探地雷达数值模拟分析验证25-34
• 3.1 激励源25-26
• 3.2 探地雷达场源数值模拟验证分析26-27
• 3.2.1 均匀介质中的电磁场数值模拟26
• 3.2.2 分界面上水平电偶极子电磁场数值模拟26-27
• 3.3 探地雷达波场数值模拟验证分析27-33
• 3.3.1 钢筋模型27-29
• 3.3.2 空洞模型29-31
• 3.3.3 层状模型31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 混凝土及其空洞的探地雷达数值模拟研究34-75
• 4.1 探地雷达分辨率34-36
• 4.1.1 垂向分辨率34
• 4.1.2 横向分辨率34-36
• 4.2 探地雷达的探测深度36-37
• 4.3 混凝土内单层钢筋网的探测研究37-55
• 4.3.1 钢筋埋深对探测结果的影响37-39
• 4.3.2 钢筋直径对探测结果的影响39-41
• 4.3.3 天线中心频率对单层钢筋探测结果的影响41-44
• 4.3.4 单层钢筋网对空洞探测结果的影响44-50
• 4.3.5 单层钢筋网对充水空洞探测结果的影响50-54
• 4.3.6 单层钢筋混凝土模拟成果54-55
• 4.4 混凝土内双层钢筋网的探测研究55-73
• 4.4.1 天线中心频率对双层钢筋探测结果的影响55-59
• 4.4.2 天线收发距对双层钢筋及空洞探测结果的影响59-62
• 4.4.3 层钢筋网对空洞探测结果的影响62-67
• 4.4.4 双层钢筋网对充水空洞探测结果的影响67-71
• 4.4.5 层钢筋混凝土模拟成果71-73
• 4.5 本章小结73-75
• 第5章 应用实例75-81
• 5.1 单层钢筋网探测75-76
• 5.2 层钢筋网探测76-78
• 5.3 空洞的探测78-80
• 5.3.1 层间空洞78-79
• 5.3.2 层钢筋网下空洞79-80
• 5.4 本章小结80-81
• 结论与建议81-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-87
• 攻读学位期间取得学术成果87

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