应用探地雷达测定浅表土体含水率的机理与实验研究

发布时间：2017-10-01 09:36

  本文关键词：应用探地雷达测定浅表土体含水率的机理与实验研究

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【摘要】：土体含水率是土体力学特性的重要参数之一,在工程实际应用中,土体含水率与土体质量、土体成分、评价地基基础压实度质量、边坡土体强度,支护稳定性等密切相关。因此,准确测得工程土体的含水率对保障工程安全施工非常重要。在查阅了大量的相关研究文献后,发现传统的土体含水率测定方法存在随机性大、效率低、有损性、探测点单一及费用高昂等缺点,难以适应复杂地质条件下探测的多样化需求。而探地雷达法在测定土体含水率时具有高效、便捷、采样体积大、分辨率高、可连续测量等独特的优势,在工程物探领域得到了越来越广泛的应用。论文就浅表层土体(深度约0.2m-0.4m)的含水率测定为例,在结合了前人研究的基础上,采用探地雷达方法对土体含水率的机理与实验进行探讨,论文主要包括了以下几个方面的研究:首先梳理了探地雷达测定土体含水率的机理及其发展,然后应用了Gpr Max探地雷达模拟软件对探测可行性进行了论证,得到了肯定的结果;通过测定土体液塑限对土体进行划分归类,该类土体属于低塑性黏土,具有一定的代表性;然后设计了5组含水率不同的土体,采用探地雷达进行实地探测,对所得波形进行降噪、滤波、增益等后处理,采用直接法计算获得雷达波速,运用偏移法对波速进行校核,发现直接计算法的绝对误差较小,并计算出土体介电常数;同时在实验室中采用烘干法测定待测土体的准确含水率,结合探地雷达计算得到的介电常数,运用Origin软件对介电常数与含水率Wm进行回归分析,计算出相关系数r,并采用三次多项式拟合出-Wm的关系式,与现有的Topp经验公式进行对比分析,提出该关系式与Topp公式有所区别与原因,得出结论:探地雷达应用于浅表层土体含水率的测定效果良好,拟合出的-Wm的关系式可作为低塑性黏土含水率测定研究的重要参考,具有一定工程应用价值。
【关键词】：探地雷达 数值模拟 含水率 Topp公式
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 探地雷达测定含水率的研究现状10-15
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.2.3 研究发展趋势14-15
• 1.3 论文主要研究内容15-16
• 1.3.1 论文主体结构15-16
• 1.3.2 论文创新点16
• 1.4 本章小结16-18
• 2 探地雷达测定含水率的机理18-37
• 2.1 探地雷达的发展历程18-20
• 2.2 探地雷达测定土体含水率机理20-31
• 2.2.1 探地雷达探测原理20-23
• 2.2.2 探地雷达测定含水率机理分析23-28
• 2.2.3 探地雷达的探测方式28-31
• 2.3 探地雷达参数设置31-36
• 2.3.1 探地雷达天线参数31-35
• 2.3.2 其他参数35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3 探地雷达测定土体含水率数值模拟37-47
• 3.1 探地雷达模拟软件简介37-41
• 3.1.1 时域有限差分原理37-41
• 3.2 GPRMAX软件模拟测定土体含水率41-45
• 3.3 数值模拟分析45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 探地雷达测定浅表土体含水率实验研究47-70
• 4.1 实验设计47-50
• 4.1.1 土体类型划分实验47-49
• 4.1.2 含水率测定的测线布置49-50
• 4.2 探地雷达测定浅表土体含水率实验50-56
• 4.2.1 探地雷达测定含水率实验50-54
• 4.2.2 波形处理54-56
• 4.3 实验结果分析56-65
• 4.3.1 探地雷达起跳点的确定56-57
• 4.3.2 偏移法校正57-60
• 4.3.3 探地雷达测定结果分析60-64
• 4.3.4 烘干法测定结果分析64-65
• 4.4 相关系数计算65-67
• 4.5 ORIGIN拟合67-69
• 4.6 本章小结69-70
• 结论70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 附录77-84
• 攻读硕士期间的研究成果84

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本文编号：952763