多相离散随机介质探地雷达三维数值模拟

沥青混凝土是典型的多相离散随机介质, 为了研究探地雷达波在这种介质中的传播特征, 基于随机介质模型理论与统计学方法, 研究了沥青混凝土芯样的空间随机分布统计特征、各组成物质体积百分比、自相关函数及其特征参数(如自相关长度、自相关角度等), 基于量化约束多相离散随机介质模型建模算法, 构建了与之对应的多相离散随机介质三维模型.采用时域有限差分法建立了商用探地雷达蝶形天线的三维模型, 开展了多相离散随机介质探地雷达三维数值模拟.研究结果表明:多相离散随机介质模型不仅能全面、准确地描述沥青混凝土的介质特征, 而且可用于描述其他的复杂非均质混合物, 其模拟剖面与实测剖面相符, 有利于指导探地雷达沥青混凝土质量无损检测实测剖面的数据解译.     

基于小波分解的2D电法数据分析

野外电法测量得到的参数是地下一定空间范围内所有地质体的综合反映,而由于非均值围岩的影响,目标地质体的电性反映往往较为微弱,容易造成解释畸变或错误。利用小波分解法把电测数据分解为趋势分量和细节分量,其中细节分量可以认为是非均质围岩造成的,而趋势分量来源于探测对象。实例研究表明,小波分解后重建的电法数据能够较好地屏蔽非均质围岩对目标地质体的影响,从而突出异常的信噪比,反演结果对目标体的空间位置参数刻画得更加精细。     

裂缝宽度对探地雷达波场影响的对比分析

通过理论分析、数值模拟和物理模拟实验,研究了地下隐蔽垂直裂缝宽度不断扩展时,裂缝顶部散射波振幅的变化规律.研究表明:1)当裂缝宽度小于第一菲涅尔带直径时,采用探地雷达图像无法直接确定裂缝宽度.但裂缝顶部散射波振幅随裂缝宽度变大而增强,特别是当裂缝宽度小于二分之一第一菲涅尔带直径时,裂缝宽度与裂缝顶部散射波振幅成近似线性关系;2)当裂缝宽度约等于第一菲涅尔带直径时,振幅达到极大值;3)超过第一菲涅尔带直径后振幅逐渐衰减,然后趋于一个稳定值,此时从探地雷达图像可以直接识别裂缝宽度.研究成果可用于识别地下隐蔽裂缝及定量估计裂缝宽度.     

商用探地雷达蝶形天线三维数值模拟

基于商用探地雷达蝶形天线的几何特征、激励源、电阻加载方式及屏蔽吸波机理,采用时域有限差分方法建立其三维模型,通过三维数值模拟研究了蝶形天线几何特征、电阻加载、屏蔽腔和吸波材料等对蝶形天线辐射特性的影响,为验证、改进探地雷达蝶形天线的辐射性能提供科学依据.     

紫红色泥岩三轴蠕变力学特性试验研究

为揭示泥岩在不同应力环境下的蠕变力学特性,对取自某在建工程的紫红色泥岩分别进行围压为0.5,1.0,2.0,5.0 MPa的分级加载蠕变试验。试验研究表明围压越大,泥岩的强度越大,塑性变形能力越强,流变特性越显著;相同围压下,稳态蠕变速率随偏应力呈幂指数函数型增长;相同偏应力下,稳态蠕变速率随围压升高而降低;利用等时应力-应变曲线法,得到泥岩的长期强度分别为11,16,22.5,29 MPa,均较各自围压下短期强度值降低40%~45%;通过摩尔强度准则得到的长期内聚力和内摩擦角分别为3.09 MPa和34.8°,分别较短期参数降低20.6%和25.9%。根据研究成果给出了一种带应变触发的分数阶蠕变本构模型,理论曲线与试验曲线拟合度良好,能较好地模拟泥岩的蠕变全过程。     

路面沉陷变形综合检测方法应用效果与分析

路面沉陷变形会导致路面平整度变差,引发严重的交通事故。联合采用探地雷达法、地震映像法和瞬态瑞雷波法,对某高速公路路面沉陷变形区域进行综合无损检测,检测结果表明:探地雷达法精度高、效率高,但有效探测深度较浅,适宜快速探测公路结构层中的裂缝、破碎破损、沉陷变形,以及路基中的脱空、空洞等隐蔽病害的分布情况;地震映像法探测深度大、效率低,适宜探测地下介质的纵、横向变化情况,判断路基下方是否存在滑动面以及是否发生侧向滑移;瞬态瑞雷波法获得的面波速度可以直接反映了地层的"软"、"硬"程度,用以判断地层中是否存在软弱夹层或软弱地基。各检测方法之间相互验证、相互补充,能从不同深度、多个角度,更全面地揭示路面沉陷变形的现状、成因和发展趋势,为采取针对性的治理措施提供技术支撑。