探地雷达检测地下缺陷的应用研究

发布时间：2017-04-25 01:18

  本文关键词：探地雷达检测地下缺陷的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国城市建设的迅猛发展,对地下资源的开发利用日益增加,从而诱发诸多地质灾害,人民的生命财产安全受到威胁。因此在不影响正常使用及不破坏原有地质结构的前提下,要能准确地评价工程质量并提出维护方案,采用无损检测手段是必然要求。探地雷达具有效率高、无损、抗干扰能力强、结果直观等特点,在工程物探领域被广泛应用。在实际工程检测中,探地雷达的资料解释主要依靠物探工作者的个人能经验,且每个人对原理的掌握和经验的积累各不相同,具有较强的主观性,导致对探地雷达资料的解释不准确,影响实际的勘探质量,因此建立常见地下目标体的图像数据库尤为重要。本选题以此为背景,介绍电磁波基本理论,了解了探地雷达的工作原理和测量参数设置,使用数值模拟软件进行正演研究,模拟电磁波传播的过程,得到正演剖面图,了解电磁波在介质中的传播机制。设计了一套实验装置,以土壤为实验环境进行试验,这样更接近实际状况,以获得更准确的图像。进行单一目标体的模型实验并改变相关实验参数,了解各个目标体波形的基本特征,研究模型和波形之间的对应关系,掌握波形变化的规律,作为后续实验的判断依据。然后考虑实际工程应用,设计干扰条件下的新观测模型,通过测量得到对应的波形图,分析总结干扰情况下目标体的图像特征,建立观测图形样本库,为工程检测提供解释依据。最后去现场实地测量,以样本库为依据,推断地下介质的分布情况,分析结构缺陷的类型,验证研究成果的实用性,指导后期工作,真正起到防灾减灾的作用。
【关键词】：探地雷达 无损检测 地下缺陷 模型实验
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.3;TU91
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-23
• 1.1 课题研究背景与意义14-16
• 1.2 探测方法16-18
• 1.2.1 工程质量传统检测方法16-17
• 1.2.2 地下目标无损检测方法17
• 1.2.3 课题的意义17-18
• 1.3 国内外探地雷达技术的研究现状18-21
• 1.3.1 国外的研究现状18-19
• 1.3.2 国内的研究现状19-21
• 1.4 本文的研究内容与需要解决的问题21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 2 探地雷达的基本原理23-37
• 2.1 探地雷达的理论基础23-29
• 2.1.1 麦克斯韦方程组与本构方程23-24
• 2.1.2 电磁波的波动性24-25
• 2.1.3 电磁波传播特性25-27
• 2.1.4 平面波的反射和折射27-29
• 2.2 探地雷达系统组成和工作原理29-30
• 2.2.1 探地雷达系统组成29
• 2.2.2 探地雷达工作原理29-30
• 2.3 探地雷达的相关参数30-35
• 2.3.1 探地雷达的技术参数30-31
• 2.3.2 探地雷达测量参数的选取31-33
• 2.3.3 探地雷达信号采集方式的选择33-34
• 2.3.4 探地雷达测量方法的选择34-35
• 2.4 探地雷达资料的数据处理35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 3 探地雷达反射波形的理论分析及正演模拟37-47
• 3.1 反射波形的理论分析37-41
• 3.2 时域有限差分法的理论基础41-42
• 3.2.1 差分格式41
• 3.2.2 数值稳定性41-42
• 3.2.3 吸收边界条件42
• 3.3 正演算例42-46
• 3.3.1 模拟软件介绍42-43
• 3.3.2 模型建立与参数设置43-46
• 3.4 小结46-47
• 4 地下缺陷模型实验47-69
• 4.1 实验方案设计47
• 4.2 实验装置的制作47-48
• 4.3 无干扰情况下的模型实验48-55
• 4.3.1 单一目标体模型实验48-52
• 4.3.2 不同大小目标体模型实验52-53
• 4.3.3 不同埋深目标体模型实验53-54
• 4.3.4 目标体充水模型实验54-55
• 4.4 干扰情形下的模型实验55-68
• 4.4.1 管线干扰下探测空洞模型实验55-57
• 4.4.2 管线与空洞不同间距对探测的影响57-58
• 4.4.3 管线体积对探测空洞的影响58-59
• 4.4.4 管线材料对空洞探测的影响59
• 4.4.5 管线延伸方向对空洞探测的影响59-61
• 4.4.6 多管线干扰下空洞探测的实验研究61-65
• 4.4.7 多钢筋干扰下的空洞模型实验65-68
• 4.5 小结68-69
• 5 工程实例69-78
• 5.1 管线埋深实测69-71
• 5.2 混凝土内钢筋分布测定71-73
• 5.3 尾矿初期坝顶内部探测73-75
• 5.4 管线周围的空洞探测75-77
• 5.5 本章小结77-78
• 6 结论和展望78-81
• 6.1 本课题研究总结78-79
• 6.2 展望79-81
• 参考文献81-84
• 作者简历84

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本文编号：325335