西成客专隧道衬砌质量地质雷达检测效果及影响因素研究

发布时间：2019-11-22 04:54

【摘要】：隧道衬砌的厚度、衬砌中有无空洞和脱空以及钢筋及钢拱架间距等的质量问题一直是制约隧道安全的因素之一。相对于其他的检测方法,地质雷达是一种快速、方便、精确、无损的检测隧道衬砌质量的方法,被广泛的应用于隧道衬砌质量的检测中。应用基于时域有限差分方法(Finite-Domain Finite-Time Method,FDTD)的地质雷达数值模拟软件GPRMAX来研究影响地质雷达探测精度的因素。应用MATLAB软件对GPRMAX模拟的结果进行了适当的处理,从而使模拟结果更加有利于分析所研究的问题。通过模拟结果得出了同一频率天线对于不同衬砌厚度、不同空洞大小、不同脱空大小、钢筋及钢拱架间距以及同一空洞不同充填介质和同一脱空不同充填介质的波场响应特征,同时得出了不同频率天线对于同一衬砌厚度、同一空洞大小、同一脱空大小以及同一钢筋及钢拱架间距的波场响应特征。此外还得出同一频率天线对同一深度不同间距的两个空洞以及两个脱空的波场响应特征。通过对隧道衬砌质量的实际检测以及对实际检测数据的处理和分析得出隧道衬砌的厚度、钢筋及钢拱架间距以及是否存在空洞和脱空等质量问题。分析设计资料、地质资料以及施工资料并结合实际开挖验证结果得出地质雷达检测隧道衬砌质量的效果较好,并达到预期的效果,但对实际资料的解释和判读需要进一步完善和加强。应用FDTD方法对影响地质雷达探测精度的因素进行数值模拟研究,在其数值建模方面,本身就具有一定的局限性,需进一步完善以便与实际检测资料进行对比分析,更好地为实际检测提供理论基础。
【图文】：

电场,电磁波,物质运动,麦克斯韦

第８页逡逑雷达数据进行处理，最后根据处理的数据结合地质资料对所探测的目标体进行反演和逡逑解释，给出最终结果。地质雷达系统如图２－３所示。逡逑ｉｒｅ机处《系统逡逑／，邋Ｖｉｚ＂逡逑地卜’邋ｆｔ体逡逑图２－３地质雷达系统逡逑２．２电磁场基本理论逡逑２．２．１麦克斯韦方程组逡逑电磁场理论的最核心部分是１８６１年著名的物理学家麦克斯韦（Ｍａｘｗｅｌｌ）在前人研逡逑究的基础上提出的电磁波基本理论（ＥＭ）邋［４３Ｍ。麦克斯韦提出了电磁波这一概念，该逡逑理论表明在空间中某一点，若存在着变化的电场，那么这个变化的电场将在它周围激逡逑发出变化的磁场，而这个变化的磁场又将会在它周围激发出变化的电场，这样电场和逡逑磁场就会交替的出现，相互激发、连续出现电场和磁场的振动，就以原来的场源作为中逡逑心向空间四面八方传播，形成一种新的物质运动形式，这种新的物质运动形式就是电逡逑磁波。在空间任何一点，电场、磁场和电磁波的传播方向都是相互垂直的［４３Ｍ。麦克斯逡逑韦方程组是研究电磁波传播规律的基础。大多数形式复杂的电磁波都可以近似的以平逡逑面波的形式叠加。在想对简单的情况下

分布情况,散射计

在时间轴上逐步推进地求解空间电磁场。将电磁场的初始值以及边界条件与差分方程逡逑联立就可以逐步地求得各个时刻的空间电磁场的分布情况逡逑２、ＦＤＴＤ求解区的划分。ＦＤＴＤ的计算区域划分为总场区和散射区，，如图２－６所逡逑示。以上计算区域的划分的好处是：首先这样做应用了惠更斯（Ｈｕｙｇｅｎｓ）原理，这样逡逑就可以在连续边界也就是总吸收场边界处设置入射波，进而使得入射波的加入变得简逡逑单且易行；其次，这样做可以在吸收边界也就是截断边界处设置吸收边界条件，然后利逡逑用有限元计算区域从而可以模拟开域的电磁散射过程；最后，根据等效原理，应用数据逡逑存储边界也就是外推边界处的近区场就可以实现远场的外推计算。逡逑散射场区逦Ｚ吸收边界逡逑ｒ散射场区逦Ｚ逡逑外推边界逡逑目标体｜＼＼＼逡逑逦逦总场边界逡逑图２－６邋ＦＤＴＤ散射计算区逡逑
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U456.3

【参考文献】