探地雷达探测地下管道的正演模拟与实例应用

运用探地雷达正演模拟软件GprMax,结合MATLAB语言,建立符合实际情况的地下管道地电模型,并进行正演模拟,分析探地雷达剖面上地下管道的反射波同相轴的动力学、运动学和几何学特征,对不同材质、不同断面形态和不同内填充物的地下管道在探地雷达剖面上的反射波同相轴进行对比研究.结合工程案例,对地下介质中的雷达波速度进行反演,求取管道埋深.     

公路隧道岩溶病害探测数值模拟研究

探地雷达法在隧道岩溶病害探测中具有重要作用,该方法具有探测效率高、对施工干扰小的优点,但在数据解译方面易出现分歧.对时域有限差分法正演模拟理论基础进行分析,并讨论该方法正演模拟基本参数的选取原则.采用GprMax软件对隧道底板不良岩溶地质模型进行正演模拟,通过对数值模拟结果进行分析,总结不同类型岩溶病害反射图像特征.结...     

介电常数对探地雷达检测隧道壁注浆效果研究

利用探地雷达方法探测软土盾构隧道盾尾壁后注浆分布效果时，电磁波波速的确定．是保证探测精度以及图形识别的关键技术之一。文章首次利用网络分析仪对影响探地雷达探测精度的壁后注浆材料的介电常数在不同频率下进行了测定，对试验结果进行了正演分析，并与介电常数恒定时的波形进行比较。结果表明针对不同的探地雷达探测频率，采用相应不同的介质介电常数来进行探地雷达探测图像的识别是十分必要的。     

隧道衬砌空洞探地雷达三维探测正演研究

从Maxwell旋度方程出发,推导导电介质UPML(单轴各向异性理想匹配层)吸收边界的三维时域有限差分法的计算公式,在不考虑磁导率的情况下,建立模拟区与UPML吸收边界场量间的联系,统一用UPML吸收边界公式进行正演模拟计算,只是系数不同,减少分区及临时存储空间,提高运行速度,并用Matlab编程实现,运用该程序对隧道衬砌内的空洞进行正演模拟,得到其相应的正演合成三维剖视图及切片图,实现雷达三维正演数据的可视化,探讨空洞的三维图谱特性。对隧道衬砌内空洞进行物理模型试验,数值模拟图谱与物理模型试验结果相似,验证了三维数值模拟方法的可行性和有效性。研究结果表明,三维探测能确定空洞大小、形态和位置,更加全面而细致地了解空洞的准确信息,提高雷达探测图谱解释的可靠性和准确性,并可根据缺陷的分布位置及大小评估衬砌内空洞病害的危害程度。为空洞雷达图谱的自动识别技术提供了可靠的理论依据和方法,对隧道质量检测工程及质量司法鉴定具有重要意义。     

预应力混凝土梁孔道压浆质量无损检测技术研究

预应力孔道压浆不饱满所引起的预应力筋锈蚀并导致有效预应力的降低,对于桥梁使用寿命的影响是一个非常重要的因素。可以采用全长波速法、探地雷达技术等无损检测方法对桥梁预应力孔道的压浆质量进行综合检测研究。从检测及验证结果和对比缺陷模型的研究情况来看,全长波速法和探地雷达技术的检测结果都是准确可靠的。     

基于机器学习的管中探地雷达对空洞的检测与自动识别

为解决埋深较大排水管道周边脱空/空洞的检测,管中探地雷达机器人的设计因此提出.机器人的设计满足探地雷达天线沿管道径向的测量和环管道径向的测量,可以实现稀疏测线和稠密测线的检测,以提高管中探地雷达机器人的检测效率.通过时域有限差分法来正演模拟空洞的反射样式,并以此建立模板数据库,将管中探地雷达所获得二维雷达图和三维切片图与模板数据库中的数据通过高斯金字塔法进行模式匹配,以实现对空洞检测的自动识别,并根据匹配的空洞反射样式确定可疑空洞的位置和大小.     

探地雷达在含水地下管线探测中的研究

地下管线是城市的重要基础设施,地下管线探测对城市的正常运营及改造扩建具有十分重要的意义。根据时域有限差分法,采用广义完全匹配层(GPML)作为吸收边界,对不同含水量的地下管线进行二维正演,结合实际物理模型探测,总结出不同含水量的地下管线的雷达图像特征及其规律,为探地雷达探测地下管线提供必要的理论依据。     

海堤探地雷达探测模型试验研究

 针对探地雷达在海堤探测中的应用,制作试验模型。试验在不同盐水浸没深度下进行,通过把实测结果与FDTD二维正演模拟进行对比验证,在波形图中识别反射面位置,并计算双程走时差,结合波速来得到各断面底界埋深和形态。就盐水对探测的影响进行评估,试验结果表明,不含海水时探地雷达可以很好地识别海堤的抛石底界。在海水浸没条件下,介质的介电常数和电导率会明显增大;同时,探测误差也随浸没深度而增大,界面形态变平缓。利用正演模拟得到的线性影响线特性,对模型试验的误差进行修正,以此为探地雷达在海堤的实际应用提供参考和依据。     

基于露天开采地下盲空区探地雷达正演模拟及应用

金属矿山露天开采过程中经常遇到地下不明空区导致的安全隐患,探地雷达(ground penetrating radar,GPR)是探测不明空区主要的手段之一。针对GPR探测空区类型解译过程中容易出现误判和漏判现象,首先推导基于卷积完全匹配层的交替方向隐式时域有限差分算法(convolutional perfect matching layer-alternating direction implicit finite difference time domain,CPML-ADI-FDTD)的探地雷达正演公式及编写相关程序,进行ADI-FDTD算法与时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)算法数值稳定性模拟实验,结果表明:ADI-FDTD算法可以突破传统FDTD算法时间尺度限制,提高了探地雷达正演效率。由此,建立三心拱巷道及其交叉巷道的正演模拟,通过频谱、功率谱及其瞬时相位对巷道充水情况、巷道汇合情况进行分析并得到相关的解译准则,最终进行了工程实例的推断和解译,钻探结果表明探地雷达探测解译结果与实际状况基本完全相吻合。     

探地雷达应用于植物粗根探测的研究进展

应用探地雷达开展植物粗根探测始于1999年,经过15年的验证与发展,其粗根探测的有效性和精度已在不同探测物种和不同实验条件下得以证实。作为一种非侵入性的地球物理探测手段,探地雷达探测粗根的方法不但克服了传统根系调查耗时费力且破坏性较大的限制,并使得野外大面积重复性粗根观测成为可能。近几年,探地雷达粗根探测在粗根雷达信号正演模拟方法的建立,影响粗根探测精度的敏感因素分析,粗根生物量反演方法的改进和根系三维结构的重建等方面取得了进展,完善了探地雷达探测粗根的方法和流程,拓展了非侵入性根系探测的研究范围。随着探地雷达系统、数据处理软件和雷达数据采集方式的进一步改进,探地雷达在根系探测领域必将展示出更大的潜力。     

地质雷达点测法在桥梁桩基岩溶检测中的应用

为了避免岩溶发育诱发的地质灾害对于桥梁桩基工程的安全施工和运行所造成的危害,通过介绍地质雷达检测的原理、方法及检测过程中相关参数的选择,并结合实际工程,利用地质雷达点测法,研究了桥梁桩基下岩溶发育引起的溶洞的位置及规模,对所测地质雷达图像进行了分析解释。研究结果表明：地质雷达探测技术可以有效地查明桥梁桩基底部岩溶发育的位置及规模,为制定治理方案提供了重要参考依据。     

地质雷达在复杂公路探测热力管线的研究及应用

基于地质雷达探测原理,论证地质雷达用于复杂公路管线探测的可行性。针对北京望京地区复杂公路,采用SIR-20型地质雷达对施工面地质情况、管线平面位置和埋深进行实测,探测结果表明：相对介电常数较大的目标体吸收周围介质的电磁波信号;最大反射雷达波强度出现在管线顶部;底部产生的雷达波图像中“弧形”宽度大于顶部。基于以上研究,提出针对复杂公路管线探测的设计方案及事故处理措施,同时结合现场制定地质雷达测试热力管线方案。研究结果验证了利用地质雷达探测热力管线的可行性,为后续安全动态施工设计提供了依据,也为地质雷达在复杂公路管线探测方面积累一定的经验。     

探地雷达在中梁山隧道超前地质预报中的应用

在隧道施工中,隧道周围及掌子面前方的工程地质和水文地质情况与施工的质量和安全关系密切。探地雷达是利用高频宽频带电磁波来探测地下介质分布规律的一种地球物理方法。探地雷达由于其具有精度高、高效快速、操作简便、非破坏性等特点,适用于隧道超前地质预报。通过实例对探地雷达扫描图像进行了具体的解译,现场跟踪隧道实际开挖情况,并对设...     

铁路隧道衬砌地质雷达非接触检测模拟试验研究

 通过对铁路隧道整体式衬砌试件进行地质雷达非接触式检测模拟试验,研究不同检测距离(地质雷达天线底面距衬砌试件表面的距离)对地质雷达扫描图图像质量及检测精度的影响。试验结果表明：(1) 在检测距离为10,20 cm的条件下,采用400 MHz地耦屏蔽天线能够对隧道整体式衬砌进行地质雷达非接触式检测。(2) 随着检测距离增大,所获得的地质雷达扫描图图像质量降低,需对地质雷达反射波采取数字滤波、调整增益系数等处理措施才能够达到满意的效果;地质雷达图像质量与仪器设备有一定关系,在实际工程中,检测前应先通过试验验证合理的检测距离。(3) 在地质雷达扫描图中,可识别试验设计方案中预设的各种工况类型,而且衬砌背后回填不密实、空洞等的位置和范围都与天线密贴衬砌情况基本一致,满足地质雷达扫描图定性解释的要求。(4) 衬砌厚度检测结果的误差随检测距离的加大而增大,但是除极少数测点误差较大外,其他测点的误差范围是接近天线密贴衬砌情况的,能够保证衬砌厚度检测值的准确性;通过对非接触式检测结果进行修正,可使其达到接触式检测的效果;衬砌背后回填不密实层和空洞厚度检测值的误差范围与天线密贴衬砌的情况一致。本文研究成果将对开发车载地质雷达检测系统,以及实际工程中地质雷达非接触式检测技术的应用具有一定的实用价值。     

探地雷达探测地下管线的地基病害

文章在探地雷达理论的基础上,结合工程实例,阐述了探地雷达在探测地下管线周围地基病害中的应用,通过对雷达测线剖面图和单道波形图进行图像分析,对典型的地基病害如土体疏松进行了图像解释,确定出地基病害的程度和空间位置,并采用现场开挖及静力触探对比验证探地雷达的探测结果;此外,还阐述了探地雷达应用于金属管线和非金属管线的识别,并归纳了它们在雷达图像的异同。实践证明了探地雷达技术是一种有效的地基病害快速探测方法,值得大力推广。     

Underwater Riprap Reparation-and-Reinforcement Technique for Gravity-Type Piers and Investigation of its Effectiveness

This paper discusses a reinforcement method for pouring high-pressure non-dispersive mortar into underwater piers of riprap, and an integrated detection method for the effectiveness of the reinforcement. For verifying the high-pressure grouting enforcement quality, we apply comprehensive non-destructive geophysical methods including ground penetrating radar (GPR) and elastic wave tomography, incorporating with wave velocity test and point loading strength test for core samples. Elastic wave tomographic results show that the velocity of high-quality pouring region increases and that of the low-quality pouring region is low. GPR profiles indicate that the reflection strength from the interface between solid and hollow concrete layers becomes weak after pouring. Core samples verify these phenomena.     

探地雷达信号小波变换去噪

本文简述了小波变换去噪的方法原理,并用该方法对含有随机干扰的合成探地雷达记录及野外实测数据进行了处理。对理论模型的处理结果表明,相对于常规去噪方法来说,小波变换去噪法能更彻底去除噪声、完整保留信号细节。而地基强夯加固探地雷达剖面图像经小波去噪处理后,不同介质界面变得明显清晰,墩长及墩形较处理前得到突出,尤其是土石墩剖面,墩形及墩长较清晰可辨。理论模型及实测数据研究结果均表明,小波变换去噪法能有效改善探地雷达剖面质量,提高解释的准确性和精确性。     

深埋管线的几种探测技术与规程精度探讨

由于现代管线非开挖施工技术的大量使用,不时出现埋深大于3m的地下管线,它给探测定位带来新问题。本文介绍了我国管线探测工作者最近几年在深埋管线探测的几种探测方法技术,包括地面高精度磁测、井中磁梯度探测、探地雷达、电磁法管线探测仪等,对管线规程的有关精度作了探讨。     

桥梁预应力孔道真空辅助压浆施工技术

后张法预应力桥梁在投入使用一段时间后,会发现在预应力波纹管位置的混凝土表面出现渗水、钢筋锈迹以及波纹管位置的混凝土碳化程度大等病害,这主要是由于孔道压浆不饱满、浆体密实度不够引起,为弥补已往常规桥梁预应力孔道压浆工艺存在的不足,提高孔道压浆质量,采用真空辅助压浆新技术对后张法预应力孔道进行压浆,这项技术使得压浆后浆体盈满孔道,密实程度高.江苏省高速公路建设中首次在临连高速公路桥梁施工中采用这一新工艺,经检测效果良好.     

探地雷达在混凝土无损检测中的比对研究

简要介绍了探地雷达用于检测的基本原理,并通过对预制的混凝土模型进行探地雷达的检测比对,说明了探地雷达对不同缺陷存在的判断效果,进一步指出了探地雷达用于检测的局限性和针对性。