用于青岛地铁超前地质预报的探地雷达信号分析与去噪技术研究

【摘要】：青岛市轨道交通一期工程地铁3号线全程为地下线路，长约24.9km，设22座车站，总体呈“西-东-北-西”走向横穿青岛市区。地铁隧道于2011年初开工建设，基于探地雷达技术的超前地质预报工作也随之展开。由于地铁隧洞洞顶埋深小于30m，沿线地层变化较大，地质灾害体发育，建立不同地质灾害体的GPR异常特征是保证探测效果的关键。此外，隧道封闭的空间结构以及探测现场周围存在的钢拱、施工机械、用电设备等对GPR探测信号产生了严重干扰，甚至完全覆盖了有效信号，易造成解译误判。 为解决上述GPR超前预报关键技术，本文分析了青岛地铁3号线236组掌子面实测GPR剖面，总结了典型地质体反射信号和干扰信号的异常特征；并对比理论计算剖面确定了信号识别特征。此外还对GPR噪声信号和去噪方法进行了分析研究，初步确定了噪声的干扰形态和规避方式。研究取得的主要成果如下： （1）确定了不同风化及富水程度岩体的GPR信号特征，分析了施工环境对探测的干扰影响； （2）建立了典型地质体的GPR标准正演剖面，分析了各个地质体引起的反射信号特征； （3）确定了探测过程中钢拱、施工机械噪声的干扰形态及影响范围； （4）常规的高通、低通、带通滤波处理对噪声信号的压制效果不明显，通过在掌子面铅直布线采集的方式，改变了天线响应方向，较大程度地规避了干扰源的影响范围。