隧道病害检测及基于SRC的图像解译方法研究

发布时间：2020-08-17 12:53

【摘要】：随着国家交通和城市地下交通基础设施的不断发展,使得公路、铁路和地铁隧道的规模和数量不断增长,但隧道的长期运营会导致隧道衬砌(地铁隧道为注浆层)出现各种病害,如空洞、断层或裂缝等。为保证隧道整体质量达标和排除运营安全隐患,需要实现隧道内部病害检测。探地雷达具有快速、无损和实时成像的特点,已被广泛应用于交通基础设施的无损检测,但它是电磁探测设备,不能直接反映待成像区域目标的特征。现在主要利用专家经验解译探地雷达图像,而该方式存在结果解释不一致性和解释周期很长且工作量巨大的缺点。因此,需迫切开发一种探地雷达数据自动解译方法,实现隐蔽工程内部病害的自动定位与识别检测。主要内容包括:1.以地铁隧道为例介绍基于探地雷达的隧道检测方法、流程与雷达图像的人工解释。通过检测注浆层厚度及其内部的病害存在与分布来评估注浆效果。其中通过实验室技术得到的管片与注浆体介电常数来帮助达到目标。2.对仿真数据和杂波抑制后的高速公路隧道实测数据进行样本分类,对训练样本进行时频变换得到其时频分布并变维为列向量,构建时频(冗余)字典。之后提取训练样本的最大幅值、能量、时频熵等特征,用于支持向量机分类,同时这些特征值可构成特征字典用于稀疏分解分类。3.构造基于稀疏分解的分类器用于实现高速公路隧道病害分类:本文基于时频字典使用OMP方法及其变形SAMP进行稀疏分解分类,并对分类结果进行对比。支持向量网络由提取的特征值输入SVM得到,再将测试集输入SVM实现分类,并将SVM分类结果与稀疏分类结果比对。基于特征字典实现稀疏分类并与基于时频字典的分类效果进行比对。最后,实现病害区域的深度定位。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U456.3;TN957.52
【图文】：

技术路线图,技术路线

图 1.1 本文技术路线1.4本文章节安排第一章对本论文的选题背景和研究意义进行介绍，然后调研了隧道探地达图像自动解译算法方面国内外的研究现状，主要包括时频分析，特征提取稀疏分解和探地雷达图像的自动解释研究现状。最后讲述了本文的主要研究容和技术路线。第二章做了地铁隧道壁后注浆效果检测，通过估计注浆层厚度和注浆层病害的存在和分布。实验室技术测得管片和注浆体的介电常数并结合 FDTD 真辅助达到检测目标。第三章详细介绍了探地雷达数据预处理。主要包括去杂波干扰数据处理样本划分，信号时频分析和特征提取，提取的特征主要包括信号的最大幅值能量，方差，时频熵和频谱最大值。第四章做了稀疏分解的病害自动检测，主要包括对信号稀疏分解介绍及

南昌,地铁,地理位置,注浆

第 2 章地铁隧道壁后注浆效果评估六块大小不一的管片组装成一道环作为地铁隧道的初衬，然后注浆液通过管片中预留的注浆孔注浆在管片后形成二衬（注浆层）。管片与注浆层的厚度被预先设计为 30cm。本文检测的注浆层已经完成注浆超过六个月。注浆体可以被考虑为水、空气和固体的三相混合态。水的相对介电常数近似为 81[38]，而空气的相对介常可以被考虑为真空而接近 1。.以上三者（水、空气和固体）所占的比例将直接影响介质的相对介电常数，其中由于水与其他物质相比存在较大的相对介电不同，水的含量的多少将造成显著影响，水含量的增加将会导致介质的相对介电常数增加[39]。

试验场景,测线,地铁隧道

第 2 章地铁隧道壁后注浆效果评估合地铁隧道的地质情况、盾构施工和注浆过程能够更好和分析获取的探底雷达数据。道注浆效果检测方案获取道注浆层检测采用瑞典 MALA 探地雷达、第三代全新数垂直极化天线。图 2.2 显示了实测场景中的四条测线：.5 米处各设置一条水平测线；在 15 管片和 17 管片处从距分别设置一条垂直测线。

【引证文献】