【摘要】：隧道襯砌的厚度、襯砌中有無(wú)空洞和脫空以及鋼筋及鋼拱架間距等的質(zhì)量問(wèn)題一直是制約隧道安全的因素之一。相對(duì)于其他的檢測(cè)方法,地質(zhì)雷達(dá)是一種快速、方便、精確、無(wú)損的檢測(cè)隧道襯砌質(zhì)量的方法,被廣泛的應(yīng)用于隧道襯砌質(zhì)量的檢測(cè)中。應(yīng)用基于時(shí)域有限差分方法(Finite-Domain Finite-Time Method,FDTD)的地質(zhì)雷達(dá)數(shù)值模擬軟件GPRMAX來(lái)研究影響地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)精度的因素。應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)GPRMAX模擬的結(jié)果進(jìn)行了適當(dāng)?shù)奶幚?從而使模擬結(jié)果更加有利于分析所研究的問(wèn)題。通過(guò)模擬結(jié)果得出了同一頻率天線對(duì)于不同襯砌厚度、不同空洞大小、不同脫空大小、鋼筋及鋼拱架間距以及同一空洞不同充填介質(zhì)和同一脫空不同充填介質(zhì)的波場(chǎng)響應(yīng)特征,同時(shí)得出了不同頻率天線對(duì)于同一襯砌厚度、同一空洞大小、同一脫空大小以及同一鋼筋及鋼拱架間距的波場(chǎng)響應(yīng)特征。此外還得出同一頻率天線對(duì)同一深度不同間距的兩個(gè)空洞以及兩個(gè)脫空的波場(chǎng)響應(yīng)特征。通過(guò)對(duì)隧道襯砌質(zhì)量的實(shí)際檢測(cè)以及對(duì)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和分析得出隧道襯砌的厚度、鋼筋及鋼拱架間距以及是否存在空洞和脫空等質(zhì)量問(wèn)題。分析設(shè)計(jì)資料、地質(zhì)資料以及施工資料并結(jié)合實(shí)際開(kāi)挖驗(yàn)證結(jié)果得出地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)隧道襯砌質(zhì)量的效果較好,并達(dá)到預(yù)期的效果,但對(duì)實(shí)際資料的解釋和判讀需要進(jìn)一步完善和加強(qiáng)。應(yīng)用FDTD方法對(duì)影響地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)精度的因素進(jìn)行數(shù)值模擬研究,在其數(shù)值建模方面,本身就具有一定的局限性,需進(jìn)一步完善以便與實(shí)際檢測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比分析,更好地為實(shí)際檢測(cè)提供理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

第８頁(yè)逡逑雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后根據(jù)處理的數(shù)據(jù)結(jié)合地質(zhì)資料對(duì)所探測(cè)的目標(biāo)體進(jìn)行反演和逡逑解釋，給出最終結(jié)果。地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)如圖２－３所示。逡逑ｉｒｅ機(jī)處《系統(tǒng)逡逑／，邋Ｖｉｚ＂逡逑地卜’邋ｆｔ體逡逑圖２－３地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)逡逑２．２電磁場(chǎng)基本理論逡逑２．２．１麥克斯韋方程組逡逑電磁場(chǎng)理論的最核心部分是１８６１年著名的物理學(xué)家麥克斯韋（Ｍａｘｗｅｌｌ）在前人研逡逑究的基礎(chǔ)上提出的電磁波基本理論（ＥＭ）邋［４３Ｍ。麥克斯韋提出了電磁波這一概念，該逡逑理論表明在空間中某一點(diǎn)，若存在著變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)將在它周圍激逡逑發(fā)出變化的磁場(chǎng)，而這個(gè)變化的磁場(chǎng)又將會(huì)在它周圍激發(fā)出變化的電場(chǎng)，這樣電場(chǎng)和逡逑磁場(chǎng)就會(huì)交替的出現(xiàn)，相互激發(fā)、連續(xù)出現(xiàn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的振動(dòng)，就以原來(lái)的場(chǎng)源作為中逡逑心向空間四面八方傳播，形成一種新的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式，這種新的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式就是電逡逑磁波。在空間任何一點(diǎn)，電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波的傳播方向都是相互垂直的［４３Ｍ。麥克斯逡逑韋方程組是研究電磁波傳播規(guī)律的基礎(chǔ)。大多數(shù)形式復(fù)雜的電磁波都可以近似的以平逡逑面波的形式疊加。在想對(duì)簡(jiǎn)單的情況下

在時(shí)間軸上逐步推進(jìn)地求解空間電磁場(chǎng)。將電磁場(chǎng)的初始值以及邊界條件與差分方程逡逑聯(lián)立就可以逐步地求得各個(gè)時(shí)刻的空間電磁場(chǎng)的分布情況逡逑２、ＦＤＴＤ求解區(qū)的劃分。ＦＤＴＤ的計(jì)算區(qū)域劃分為總場(chǎng)區(qū)和散射區(qū)，，如圖２－６所逡逑示。以上計(jì)算區(qū)域的劃分的好處是：首先這樣做應(yīng)用了惠更斯（Ｈｕｙｇｅｎｓ）原理，這樣逡逑就可以在連續(xù)邊界也就是總吸收?qǐng)鲞吔缣幵O(shè)置入射波，進(jìn)而使得入射波的加入變得簡(jiǎn)逡逑單且易行；其次，這樣做可以在吸收邊界也就是截?cái)噙吔缣幵O(shè)置吸收邊界條件，然后利逡逑用有限元計(jì)算區(qū)域從而可以模擬開(kāi)域的電磁散射過(guò)程；最后，根據(jù)等效原理，應(yīng)用數(shù)據(jù)逡逑存儲(chǔ)邊界也就是外推邊界處的近區(qū)場(chǎng)就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)的外推計(jì)算。逡逑散射場(chǎng)區(qū)邐Ｚ吸收邊界逡逑ｒ散射場(chǎng)區(qū)邐Ｚ逡逑外推邊界逡逑目標(biāo)體｜＼＼＼逡逑邐邐總場(chǎng)邊界逡逑圖２－６邋ＦＤＴＤ散射計(jì)算區(qū)逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U456.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2564321