05地质雷达隧道超前地质预报检测信号的HHT分析法

  本文关键词：地质雷达隧道超前地质预报检测信号的HHT分析法，由笔耕文化传播整理发布。

第 31 卷 第 7 期

岩石力学与工程学报 Vol.31

No.7

地质雷达隧道超前地质预报检测信号的

HHT 分析法

凌同华，张 胜，李升冉

(长沙理工大学 土木与建筑学院，湖南 长沙 410114)

摘要：隧道工程建设因开挖而诱发的各种地质灾害时有发生，为确保隧道施工安全，目前普遍运用超前地质预报 探明掌子面前方的地质情况，如何提高超前地质预报的判释水平显得尤为重要。针对隧道超前地质预报地质雷达 信号的特点，采用 HHT 分析法提取原始图像各 IMF 分量的瞬时剖面图及其单道信号的瞬时幅值、瞬时相位、瞬 时频率。结果表明，HHT 分析法分解出的瞬时参数突显了原始信号的特征信息，能较好地定量识别不良地质体位 置与形状，提高地质雷达原始图像解释的精度和可信程度。 关键词：隧道工程；地质预报；地质雷达；EMD 方法；HHT 分析

中图分类号：U 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2012)07–1422–07

HILBERT-HUANG TRANSFORM METHOD FOR DETECTION SIGNAL OF TUNNEL GEOLOGICAL PREDICTION USING GROUND PENETRATING

RADAR

LING Tonghua，ZHANG Sheng，LI Shengran

(School of Civil Engineering and Architecture，Changsha University of Science and Technology，Changsha，Hunan 410114，China)

Abstract ： Geological hazard accidents induced by excavation occur frequently in the course of tunnel constructions. In order to ensure tunnel construction safety， geological prediction for exploring potential geological conditions in front of tunnel face is widely adopted. Therefore，it is of vital importance to explore how to improve the interpretation level of geological prediction. Based on the characteristics of ground penetrating radar(GPR) signals in tunnel geological prediction，the Hilbert-Huang transform(HHT) method is used to extract instantaneous profiles of each IMF(intrinsic mode function) component in the original image and instantaneous parameters of the single trace signal，such as instantaneous amplitude，instantaneous phase and instantaneous frequency. The results show that instantaneous parameters decomposed by HHT method highlight the characteristics of the original signal，which can qualitatively identify the position and shape of catastrophic geological body，and improve the accuracy and credibility of the original image interpretation of ground penetrating radar.

Key words：tunnelling engineering；geological prediction；ground penetrating radar；EMD method；HHT analysis

杂的地质区域，，地质条件对山岭隧道和城市地下工

1 引 言

程施工的影响日益突出。在隧道施工过程中，不良 地质和施工地质灾害常常成为制约隧道建设的主要 因素[1]。隧道施工掌子面前方的地质情况预报是隧

收稿日期：2012–03–26；修回日期：2012–05–09 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51078043)

作者简介：凌同华(1968–)，男，博士，2004 年于中南大学资源与安全工程学院采矿工程专业获博士学位，现任教授、博士生导师，主要从事岩土工 程及灾害控制技术方面的教学与研究工作。E-mail：lingtonghua@163.com

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