地质雷达在隧道工程中数值模拟及成像的研究

发布时间：2021-05-15 04:10

　　地质雷达方法因其具有高分辨率、高效率、高抗干扰和无损等特性广泛应用于隧道工程中,随着工程应用对探测精度的要求越来越高,进行地质雷达的理论研究,用理论指导应用就显得尤为重要。为了提高地质雷达的探测能力和雷达图像的解释精度,本文在地质雷达数值模拟的基础上开展了成像方面的讨论与研究。首先,本文详细介绍了地质雷达基本原理及时域有限差分法正演模拟原理。通过gprMax软件对影响地质雷达探测的因素进行了数值模拟,通过模拟结果直观的反映了目标体埋深、大小、形状、电性、雷达系统天线中心频率和天线收发间距对地质雷达探测目标体能力的影响,总结出地质雷达探测适用的目标体和一套提高地质雷达探测效果的参数取值。即目标体埋深越浅,体积越大,相对介电常数与周围介质的差异越大,反射信号越明显,探测效果越好;同时工作参数的设置要综合考虑设计的分辨率和探测深度,并且不能只遵循理论公式,应综合实际工作情况择优取值。其次,基于影响因素讨论得到的结论,对隧道工程应用中典型病害进行了合理的二维数值模拟,与实际地质雷达剖面进行了对比,验证了数值模拟的准确性。通过分析隧道超前预报中岩溶洞穴、断层破碎带、软弱夹层以及隧道衬砌质量检测中... 

【文章来源】：成都理工大学四川省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 地质雷达数值模拟研究现状
        1.2.2 地质雷达成像研究现状
        1.2.3 存在的问题
    1.3 本文研究内容及预期成果
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 预期成果
    1.4 本文技术路线
第2章 地质雷达原理
    2.1 地质雷达工作原理
        2.1.1 地质雷达电磁基础
        2.1.2 介质的电性质
    2.2 地质雷达工作方法
        2.2.1 探测方式
        2.2.2 测量参数
        2.2.3 工作参数
    2.3 地质雷达数值模拟
        2.3.1 时域有限差分法基本原理
        2.3.2 正演模拟实现
    2.4 本章小结
第3章 地质雷达探测影响因素的研究
    3.1 目标体埋深的影响
    3.2 目标体大小的影响
    3.3 目标体形状的影响
    3.4 目标体电性的影响
    3.5 天线中心频率的影响
    3.6 天线收发间距的影响
    3.7 本章小结
第4章 隧道典型病害数值模拟
    4.1 隧道超前预报目标体正演模拟
        4.1.1 完整岩体
        4.1.2 岩溶洞穴
        4.1.3 断层破碎带
        4.1.4 软弱夹层
        4.1.5 组合模型
    4.2 隧道衬砌检测目标体正演模拟
        4.2.1 素混凝土
        4.2.2 衬砌空洞
        4.2.3 衬砌脱空
        4.2.4 钢筋网
        4.2.5 组合模型
    4.3 本章小结
第5章 隧道典型病害三维成像及逆时偏移处理
    5.1 三维成像
        5.1.1 三维成像原理
        5.1.2 三维成像实现
    5.2 逆时偏移
        5.2.1 逆时偏移原理
        5.2.2 逆时偏移实现
    5.3 本章小结
结论与建议
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]探地雷达逆时偏移成像方法研究现状及进展[J]. 王敏玲,梁值欢,王洪华,龚俊波,张智,熊彬.  地球物理学进展. 2019(05)
[2]基于FDTD的探地雷达三维逆时偏移成像[J]. 王敏玲,廖天元,王洪华,张智,熊彬.  地球物理学进展. 2019(04)
[3]地质雷达对隧道衬砌空洞检测的正演研究及实例分析[J]. 甯艳,肖宏跃,邓唯淅,陈秀清,周茜茜.  勘察科学技术. 2018(05)
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博士论文
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硕士论文
[1]公路隧道二衬拱顶背后脱空检测及处理新技术[D]. 张鹏.长安大学 2017
[2]斑竹垄隧道不良地质体电磁特性及响应特征研究[D]. 唐志成.湖南科技大学 2017
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[4]隧道病害的探地雷达图像检测方法研究[D]. 秦存昌.南昌大学 2014
[5]探地雷达有限差分模拟与高分辨率处理方法研究[D]. 孙艳坤.福州大学 2014
[6]探地雷达在隧道超前地质预报与衬砌检测中的应用研究[D]. 秦承彬.西南交通大学 2011
[7]探地雷达中的逆时偏移及速度估计[D]. 张彬.中南大学 2010
[8]公路隧道衬砌地质雷达正演数值模拟和室内模型试验的研究[D]. 汪谋.同济大学 2007
[9]探地雷达成像算法研究及实现[D]. 刘永亮.电子科技大学 2006
[10]公路隧道衬砌健康状态地质雷达检测的分析软件开发与应用[D]. 李华.同济大学 2006



本文编号：3186922