探地雷達在公路隧道中的應用研究.pdf

1、探地雷達是在隧道襯砌健康檢測、隧道超前預報等工程中廣泛使用的物探工具。它以無損、高效、分辨率高的特點深受工程人員的親睞。然而,在我國探地雷達的應用還處于初級階段,在實際工程中很多問題亟待解決,例如,探測參數的設置尚無統一標準以及探測圖像的解譯缺少依據等。這些問題的存在影響了雷達探測的準確性。本文通過數值模擬和物理模擬方法,結合在岑溪大隧道、垌尾隧道以及嶺腳隧道中的襯砌檢測經驗,對探地雷達在公路隧道襯砌檢測和超前預報中的應用進行研究,本文

2、研究的主要成果如下:
　　1.采用二維的時域有限差分法,對探地雷達進行正演模擬。從麥克斯韋電磁方程出發(fā),推導出 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,對隧道襯砌檢測和超前預報中典型的地電模型進行正演模擬,取得了正演圖像,為實際應用中的反演提供依據。
　　2.分別進行隧道襯砌和超前預報不良地質體模型試驗。通過隧道襯砌模型試驗,研究了

3、鋼筋網對于雷達信號的屏蔽作用,混凝土齡期對雷達波速的影響,二襯分界面位置的判斷方法,以及襯砌中空洞、不密實、鋼拱架、鋼筋網的辨識方法。通過對隧道超前預報不良地質體(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,并和數值模擬中得到的圖像進行對比,總結了圖像特征。
　　3.研究了計算巖溶洞穴尺寸方法,并通過試驗,分別驗證了波速替換法、漸近線法在計算洞穴尺寸中可靠性和準確性。
　　4.根據岑溪大隧道、垌尾隧道