探地雷達(dá)在公路隧道中的應(yīng)用研究.pdf

1、探地雷達(dá)是在隧道襯砌健康檢測(cè)、隧道超前預(yù)報(bào)等工程中廣泛使用的物探工具。它以無損、高效、分辨率高的特點(diǎn)深受工程人員的親睞。然而,在我國探地雷達(dá)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段,在實(shí)際工程中很多問題亟待解決,例如,探測(cè)參數(shù)的設(shè)置尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)以及探測(cè)圖像的解譯缺少依據(jù)等。這些問題的存在影響了雷達(dá)探測(cè)的準(zhǔn)確性。本文通過數(shù)值模擬和物理模擬方法,結(jié)合在岑溪大隧道、垌尾隧道以及嶺腳隧道中的襯砌檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),對(duì)探地雷達(dá)在公路隧道襯砌檢測(cè)和超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用進(jìn)行研究,本文

2、研究的主要成果如下:
　　1.采用二維的時(shí)域有限差分法,對(duì)探地雷達(dá)進(jìn)行正演模擬。從麥克斯韋電磁方程出發(fā),推導(dǎo)出 TM波在二維空間的有限差分方程,借助完全匹配邊界條件解決在有限空間內(nèi)模擬電磁波在無限空間傳播的問題,使用Matlab軟件編寫模擬程序,對(duì)隧道襯砌檢測(cè)和超前預(yù)報(bào)中典型的地電模型進(jìn)行正演模擬,取得了正演圖像,為實(shí)際應(yīng)用中的反演提供依據(jù)。
　　2.分別進(jìn)行隧道襯砌和超前預(yù)報(bào)不良地質(zhì)體模型試驗(yàn)。通過隧道襯砌模型試驗(yàn),研究了

3、鋼筋網(wǎng)對(duì)于雷達(dá)信號(hào)的屏蔽作用,混凝土齡期對(duì)雷達(dá)波速的影響,二襯分界面位置的判斷方法,以及襯砌中空洞、不密實(shí)、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)的辨識(shí)方法。通過對(duì)隧道超前預(yù)報(bào)不良地質(zhì)體(破碎帶、富水區(qū)、中空溶洞、含水溶洞、節(jié)理)的模擬,獲取了其典型圖像,并和數(shù)值模擬中得到的圖像進(jìn)行對(duì)比,總結(jié)了圖像特征。
　　3.研究了計(jì)算巖溶洞穴尺寸方法,并通過試驗(yàn),分別驗(yàn)證了波速替換法、漸近線法在計(jì)算洞穴尺寸中可靠性和準(zhǔn)確性。
　　4.根據(jù)岑溪大隧道、垌尾隧道