地质雷达检测隧道衬砌质量的技术研究

论文摘要

近几年，我国公路隨道的建设正处在高峰时期，与此同时，險道暴露出的病害问题也愈发引人注意，險道衬_病害作为隧道的主要病害表现形式，其研究也就成为了工程技术人员的一个重要研究方向。鉴于璲道工程的隐蔽性，隧道的某些隐蔽性病害肉眼难以察觉，但是如若任这些病害发展，则可能会影响到隧道的安全运营，甚至导致严重交通事故，危及行车及行人的安全，因此陰蔽性病害的前期检测就显得尤为重要。鉴于隨道工程的特殊性，无损检测方法成为了最常用的險道检测方法之一。近年来，地质雷达法更是以检测速度快、检测成本低、轻便便携、分辨率高、对检测物无损伤等特点受到了工程技术人员的青睐，运用颇为广泛。然而，在我国，地质雷达的研究应用时间比较短暂，技术也不成熟，实际工程中地质雷达检测險道衬疲I病害的运用尚存在着一些问题，如对雷达时间深度剖面图不能够准确辨识等因素直接影响了地质雷达的检测准确性。本文首先研究了工程实际中隧道衬砌的常见病害及常用的无损检测方法，并且着重研究了地质雷达法在險道衬_检测中的运用；然后，通过进行地质雷达法检测險道衬_病害的模型实验，研究了隧道衬疲I常见病害的地质雷达时间深度剖面图的表现特征。实验中，主要考虑了在衬础中存在空洞、脱空、裂缝、析水等病害，及分别设有双层钢筋、单层钢筋、不配筋三种工况。通过地质雷达时间深度剖面图与实际病害布置情况的对比研究，得出：地质雷达检测的精确度会受到钢筋的影响，并且还与病害所处位置的深度、不同介质的材料性质、病害的尺寸大小等有关。实验后，基于时域有限差分原理和GPRMAX2D软件，对衬_空洞、脱空等典型病害进行了正演数值模拟，并利用Matlab软件强大的画图能力，得到了地质雷达正演模拟剖面图。通过分析正演数值模拟剖面图，进一步为地质雷达检测隧道衬砌病害的雷达时间深度剖面图识别提供了参考。在充分认识地质雷达检测隧道衬疲I常见病害的时间深度剖面图的基础上，本文最后对九景高速公路雁列山隧道的衬湖质量进行了地质雷达检测，得到了较满意的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的来源和目的
• 1.2 隧道衬砌病害及无损检测方法研究现状
• 1.3 地质雷达检测隧道衬砌技术的研究现状
• 1.4 地质雷达的有限元仿真研究现状
• 1.5 本文主要研究内容及研究思路
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 研究思路
• 第二章 隧道衬砌病害类型及检测方法的研究
• 2.1 概述
• 2.2 隧道衬砌病害类型的研究
• 2.3 隧道衬砌病害检测方法的研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 地质雷达模型实验研究
• 3.1 实验目的
• 3.2 模型制作
• 3.2.1 模型设计方案
• 3.2.2 模型制作步骤
• 3.3 实验检测设备
• 3.4 测线布置
• 3.5 采集参数
• 3.6 数据采集
• 3.7 实验结果分析
• 3.7.1 地质雷达数据处理
• 3.7.2 地质雷达数据处理结果分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 基于FDTD算法隧道衬砌病害的建模与仿真
• 4.1 FDTD的基本理论
• 4.1.1 时域有限差分法的基本思想
• 4.1.2 二维空间的FDTD差分方程
• 4.1.3 FDTD中边界条件的选择
• 4.1.4 FDTD中的激励源选取
• 4.1.5 解的稳定性
• 4.2 基于FDTD隧道衬砌病害的建模与分析
• 4.2.1 GPRMAX2D建模的基本概念
• 4.2.2 二维隧道衬砌病害的建模与仿真参数
• 4.3 空洞模拟
• 4.4 脱空模拟
• 4.5 析水模拟
• 4.6 钢筋空洞模拟
• 4.7 裂缝模拟
• 4.8 病害在垂直方向上的叠加模拟
• 4.9 本章小结
• 第五章 隧道衬砌现场检测及分析
• 5.1 隧道概况
• 5.2 隧道衬砌质量检测方案及程序
• 5.2.1 检测仪器及设备
• 5.2.2 检测方案及检测程序
• 5.2.3 现场数据采集
• 5.3 数据处理及资料解释
• 5.4 典型的地质雷达时间深度剖面图
• 5.5 地质雷达对衬砌厚度及缺陷的检测结果
• 5.5.1 雁列山一号隧道右线数据与判释
• 5.5.2 雁列山一号隧道右线数据与判释
• 5.5.3 雁列山二号隧道右线数据与判释
• 5.5.4 雁列山二号隧道左线数据与判释
• 5.6 检测结果分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文
• 致谢