地下管線探測(cè)信號(hào)的正演及反演研究.pdf

1、目前探測(cè)地下管線的方法有很多,如超聲波法、電法、磁法、高頻電磁探測(cè)法、人工地震法、紅外法等,但是能做到高精度、無損、快速直觀探測(cè)的方法卻不多。本文在比較了各種方法的優(yōu)勢(shì)與不足之后,最終選擇具有廣泛適應(yīng)性、直觀性、簡便性等優(yōu)點(diǎn)的高頻電磁探測(cè)法作為探測(cè)地下管線的方法。由于地下媒質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,環(huán)境噪聲干擾嚴(yán)重,導(dǎo)致在地下目標(biāo)的探測(cè)、數(shù)據(jù)的處理分析及目標(biāo)信息反演等方面仍然存在很多問題亟待解決,使用高頻電磁探測(cè)法識(shí)別推演地下管線分布時(shí)嚴(yán)重依賴于專業(yè)

2、人員的經(jīng)驗(yàn)。本文遵循劉光鼎院士提出綜合地質(zhì)地球物理研究指導(dǎo)原則中的正演與反演相結(jié)合的思路,從建立合適的地電模型入手,結(jié)合概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí),從正演模擬結(jié)果中揭示目標(biāo)呈現(xiàn)在回波剖面上的特征規(guī)律,再利用這些特征規(guī)律,通過合適的算法,反演地下目標(biāo)的信息特征。
　　論文首先介紹了時(shí)域有限差分法(FDTD)的基本原理,通過設(shè)置合適的網(wǎng)格尺寸、激勵(lì)源和時(shí)間步長等參數(shù)編制了二維空間中的時(shí)域有限差分?jǐn)?shù)值模擬程序,模擬中采用完全匹配層(PML)作

3、為吸收邊界條件來截?cái)嘤?jì)算區(qū)域。
　　其次總結(jié)了實(shí)際管線和路橋鋼筋探測(cè)中的常見結(jié)構(gòu),建立了與之相對(duì)應(yīng)的均勻媒質(zhì)空間、水平層狀模型、單根多根圓柱體目標(biāo)以及組合模型四種地電模型,并對(duì)這些模型進(jìn)行了數(shù)值模擬,在正演得到的剖面圖上歸納總結(jié)了不同埋深、不同材質(zhì)及不同管徑的地下管線在反射回波剖面圖中呈現(xiàn)的規(guī)律。
　　最后在正演得到的數(shù)據(jù)和美國GSSI探測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步反演。結(jié)合地下管線及路橋鋼筋回波信號(hào)中雙曲線的特性,