【摘要】：城市軌道交通建設(shè)中,地下管線探測是重要環(huán)節(jié)。由于老舊管網(wǎng)信息不完善、各部門之間無法有效共享管網(wǎng)信息等原因?qū)е率┕み^程中造成諸多管線損壞。故需對地下管線進(jìn)行準(zhǔn)確地探測,為工程建設(shè)提供技術(shù)保障。針對上述問題和研究現(xiàn)狀,本文結(jié)合數(shù)值模擬和工程實(shí)例開展了探地雷達(dá)管線探測課題的理論和實(shí)踐研究。首先討論了數(shù)值模擬中的三個(gè)重要控制要素──數(shù)值色散、解的穩(wěn)定性和邊界控制條件,其中重點(diǎn)介紹了完全匹配層(PML)在邊界效應(yīng)控制中的優(yōu)勢。其次利用數(shù)值模擬軟件GprMax2D模擬構(gòu)建了不同情況下的城市地下管線模型,結(jié)合MATLAB軟件輸出數(shù)值模擬結(jié)果。5組數(shù)值模擬結(jié)果表明:相同中心頻率下,隨著深度的增加,探測分辨率不斷下降;可以根據(jù)管線雙曲線反射弧下方的多次反射信號來判別充氣管線和充水管線;探地雷達(dá)的分辨率是影響探測效果的重要因素,當(dāng)并行管線間距較小時(shí),模擬結(jié)果表明無法區(qū)分兩根管線的雙曲線反射弧,當(dāng)間距不斷擴(kuò)大時(shí),原先重疊的雙曲線反射弧逐漸分離;依據(jù)經(jīng)驗(yàn)雷達(dá)天線的中心頻率越高時(shí)其探測分辨率也越高,但這一規(guī)律只在一定的探測深度內(nèi)有效,正演模擬發(fā)現(xiàn)隨著埋深的增加,高頻天線并不總能探測到模擬設(shè)置的管線;上部管線會(huì)對下部管線的探測形成干擾,尤其是充水管線會(huì)完全掩蓋下部充氣管線的反射信號。然后基于數(shù)值模擬研究結(jié)果,選取了合理的探測系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測。研究表明:從管線的雷達(dá)波反射的雙曲線特征可以準(zhǔn)確地分辨出充氣或充水非金屬管線;金屬管線的雙曲線反射弧頂端比非金屬管線的雙曲線反射弧頂端表現(xiàn)地更“尖”;受場地條件影響,探地雷達(dá)的實(shí)際分辨率并不能達(dá)到理論的探測分辨率。受數(shù)值模擬軟件模型構(gòu)建功能的限制和測試場地諸多干擾條件的影響,本文對地下管線的探測研究還不夠充分,包括對多層并列鋪設(shè)管線、管徑大小計(jì)算以及數(shù)據(jù)的精細(xì)處理解釋等需進(jìn)一步探討研究。圖39表10參考文獻(xiàn)100
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU990.3;P631.3
【圖文】：

2） 主動(dòng)源法相較于被動(dòng)源法通過觀測天然的電磁場的變化，主動(dòng)源法是通過人工技術(shù)手段對探測場地的管線周圍施加一個(gè)交變電磁場，通過觀測目標(biāo)管線的磁通量及產(chǎn)生的交變電流量和周圍場地環(huán)境的比較來判斷管線的具體走向。主動(dòng)源法又可具體劃分為直接法、夾鉗法和感應(yīng)法三種，三種探測方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。直接法可以將管線的感應(yīng)電磁場強(qiáng)度變大從而與周圍場地的差異被放大，可以清晰地探測出管線的位置及走向，但其缺點(diǎn)即探測非金屬管線的效果較差；夾鉗法的缺點(diǎn)是只能探測一些管徑較小的地下管線，另外對于埋藏地下的管線需要先開挖一部分后才能進(jìn)行探測工作；感應(yīng)法的應(yīng)用范圍廣闊，雖然適用于城市地下管線的盲探工作，但對探測場地電磁場的要求比較高。（2）高密度電法高密度電法是以探測目標(biāo)管線的電性性質(zhì)與周圍覆蓋介質(zhì)體的電性性質(zhì)差異這一現(xiàn)象原理為基礎(chǔ)，向探測場地施加穩(wěn)定的直流電場，通過事先布置好的電極進(jìn)行掃描采集數(shù)據(jù)從而判斷管線信息的探測方法。

安徽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文丁美青（2017）等利用高密度電法對某廠區(qū)的地下管線進(jìn)行探測研究，通演得到測線成果圖（圖 1），準(zhǔn)確地判斷出了深埋管線[42]；吳嵩等（2016）利密度電法儀 CUGDCX-1 結(jié)合反演準(zhǔn)確地探測出某地地下一根鋼制管線，并結(jié)論當(dāng)測線布置與管線走向斜交時(shí)，探測到的管線管徑會(huì)比實(shí)際的管徑大小[43]，測線布置如圖 2 所示。

圖 2 高密度電法管線探測測區(qū)測線布置圖[43]Fig. 2 Line layout of high density resistivity survey area[43]地震勘探法與高密度電法和電磁感應(yīng)法主要應(yīng)用于淺埋管線探測不同的是淺層地震往被應(yīng)用來探測埋藏深度較大、管口直徑較大的管線。淺層地震波法的是利用地下不同介質(zhì)體的波阻抗差異，在地面人工施加地震源如夯擊錘來產(chǎn)生地震波向探測場地內(nèi)部傳播，當(dāng)波在傳播的過程中遇到不同波阻面時(shí)就會(huì)產(chǎn)生反射、折射和投射再被地表檢波器所接受[42]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2787569