探地雷达应用于公路隧道衬砌检测图像判释研究

论文摘要

随着大量公路隧道的不断兴建,探地雷达技术在公路隧道检测中得到了广泛的应用。作为一种高效、先进的无损检测方法,探地雷达能够对隧道衬砌实施连续扫描,获得形象直观的探测图形。在探地雷达的实际应用中,由于地表的强烈反射波、噪声等干扰因素的影响,以及个人知识结构和认识上的差异,对雷达图像的判释常常出现分歧,甚至造成检测结果脱离实际的情况。电磁学理论是探地雷达技术的基础。电磁波的传播规律和探地雷达的工作原理,是分析实验数据的理论依据;合理地设置雷达参数是得到准确的雷达数据的前提;熟练掌握各种雷达数据处理方法和雷达图像波形特征是准确判识目标的重要途径。公路隧道的衬砌、围岩、钢筋等各种岩土工程介质的电磁学特性存在差异,导致不同目标体在雷达波图像中反映出不同的波形特征。根据这些特征,结合实际地质资料和设计资料,对公路隧道衬砌的位置和厚度、钢筋的数量和分布以及缺陷的位置和类型进行定性定量判释研究,提出探地雷达应用于公路隧道衬砌检测的图像判识流程。研究表明:使用衰减补偿增益处理方法能够对深层钢筋进行判释;通过对空洞积水区域衬砌混凝土波速重新标定后,分析结果与实际开挖验证资料较为吻合。证明了探地雷达应用于隧道检测的图像判释的准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 探地雷达的发展历程
• 1.3 国内外探地雷达应用于公路隧道检测的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 探地雷达应用于公路隧道衬砌质量检测中存在的问题
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 探地雷达的理论与工作原理
• 2.1 电磁波基本理论
• 2.1.1 电磁波波动方程
• 2.1.2 电磁波在两种不同介质界面上的传播特性
• 2.2 岩土工程介质的电磁学特性
• 2.2.1 岩土工程介质的电磁性质
• 2.2.2 水对工程介质电磁性质的影响
• 2.2.3 介质电磁特性对电磁波传播的影响
• 2.3 地雷达的工作原理
• 2.3.1 探地雷达系统组成
• 2.3.2 探地雷达工作原理
• 2.4 探地雷达数据采集参数的选择
• 2.4.1 天线中心频率选择
• 2.4.2 时窗选择
• 2.4.3 采样率选择
• 2.4.4 测点点距选择
• 2.5 本章小结
• 第三章 探地雷达数据处理
• 3.1 探地雷达数据处理流程
• 3.2 探地雷达数据处理方法
• 3.3 消除干扰因素的数据处理实例
• 3.3.1 雷达原始剖面
• 3.3.2 “视纵向裂隙”的提取
• 3.3.3 处理剖面的形成
• 3.4 衰减补偿增益
• 3.4.1 衰减介质中电磁波的传播规律
• 3.4.2 衰减补偿增益算法
• 3.4.3 衰减补偿增益的应用
• 3.5 本章小结
• 第四章 探地雷达应用于隧道检测的雷达图像判释
• 4.1 探地雷达应用于隧道检测的原理概述
• 4.2 雷达波速的确定
• 4.2.1 介电常数法
• 4.2.2 已知目标换算法
• 4.2.3 迭代偏移处理法
• 4.3 探地雷达资料解释
• 4.4 探地雷达应用于隧道检测的图像判识
• 4.5 探地雷达检测隧道衬砌的误差分析
• 4.6 探地雷达应用于公路隧道检测的图像判释流程
• 4.7 本章小节
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 全文结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 （攻读学位期间发表论文目录）