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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

汪谋  
【摘要】:地质雷达作为一种高效、先进的无损检测方法,能够对隧道衬砌实施连续扫描,获得形象直观的探测图像,在公路隧道健康状态检测中获得了广泛的应用。然而,由于其在我国的应用时间还非常短暂,在实践的过程中还存在许多问题,如地质雷达的探测参数的设置、地质雷达图像的辨识依据和地质雷达采集数据的分析等,以上这些问题在很大程度上影响了地质雷达的探测结果的准确性。 本文从时域有限差分法(FDTD)的发展、算法特点着手,着重探讨了时域有限差分法的算法的特点:把连续的微分转变为离散的差分,并在变量空间建立起YEE氏网格,从Maxwell方程的两个旋度方程出发,导出二维空间TM波的时域有限差分方程,把PML边界条件加在有限的网格空间来模拟电磁波在无限的空间中的传播问题,解决了在网格空间截断边界处的强反射问题。用MATLAB 6.5语言编写了地质雷达正演数值模拟程序,可以很好的模拟各种规则地电模型,通过对隧道衬砌检测中常见的几种地电模型的正演模拟,取得了较好的效果,同时为文中地质雷达模型试验中的地电模型剖面图形的辨识提供了依据和分析手段。 本文通过地质雷达公路隧道衬砌检测的模型试验,研究了地质雷达检测二衬混凝土厚度、二衬中的不同深度,不同间距钢筋以及衬砌模型中的缺陷。在对试验数据及图像进行全面的分析之后,模型中布置的缺陷的检测效果与缺陷和钢筋的距离有关,与倾斜界面的距离有关,与缺陷在模型中埋设的深度有关,与缺陷的介电常数的不同等有关。


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