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第 31 卷 第 7 期

巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào) Vol.31

No.7

地質(zhì)雷達(dá)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)檢測信號的

HHT 分析法

凌同華，張 勝，李升冉

(長沙理工大學(xué) 土木與建筑學(xué)院，湖南 長沙 410114)

摘要：隧道工程建設(shè)因開挖而誘發(fā)的各種地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，為確保隧道施工安全，目前普遍運(yùn)用超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 探明掌子面前方的地質(zhì)情況，如何提高超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的判釋水平顯得尤為重要。針對隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)地質(zhì)雷達(dá) 信號的特點(diǎn)，采用 HHT 分析法提取原始圖像各 IMF 分量的瞬時(shí)剖面圖及其單道信號的瞬時(shí)幅值、瞬時(shí)相位、瞬 時(shí)頻率。結(jié)果表明，HHT 分析法分解出的瞬時(shí)參數(shù)突顯了原始信號的特征信息，能較好地定量識別不良地質(zhì)體位 置與形狀，提高地質(zhì)雷達(dá)原始圖像解釋的精度和可信程度。 關(guān)鍵詞：隧道工程；地質(zhì)預(yù)報(bào)；地質(zhì)雷達(dá)；EMD 方法；HHT 分析

中圖分類號：U 45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000–6915(2012)07–1422–07

HILBERT-HUANG TRANSFORM METHOD FOR DETECTION SIGNAL OF TUNNEL GEOLOGICAL PREDICTION USING GROUND PENETRATING

RADAR

LING Tonghua，ZHANG Sheng，LI Shengran

(School of Civil Engineering and Architecture，Changsha University of Science and Technology，Changsha，Hunan 410114，China)

Abstract ： Geological hazard accidents induced by excavation occur frequently in the course of tunnel constructions. In order to ensure tunnel construction safety， geological prediction for exploring potential geological conditions in front of tunnel face is widely adopted. Therefore，it is of vital importance to explore how to improve the interpretation level of geological prediction. Based on the characteristics of ground penetrating radar(GPR) signals in tunnel geological prediction，the Hilbert-Huang transform(HHT) method is used to extract instantaneous profiles of each IMF(intrinsic mode function) component in the original image and instantaneous parameters of the single trace signal，such as instantaneous amplitude，instantaneous phase and instantaneous frequency. The results show that instantaneous parameters decomposed by HHT method highlight the characteristics of the original signal，which can qualitatively identify the position and shape of catastrophic geological body，and improve the accuracy and credibility of the original image interpretation of ground penetrating radar.

Key words：tunnelling engineering；geological prediction；ground penetrating radar；EMD method；HHT analysis

雜的地質(zhì)區(qū)域，，地質(zhì)條件對山嶺隧道和城市地下工

1 引 言

程施工的影響日益突出。在隧道施工過程中，不良 地質(zhì)和施工地質(zhì)災(zāi)害常常成為制約隧道建設(shè)的主要 因素[1]。隧道施工掌子面前方的地質(zhì)情況預(yù)報(bào)是隧

收稿日期：2012–03–26；修回日期：2012–05–09 基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51078043)

作者簡介：凌同華(1968–)，男，博士，2004 年于中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院采礦工程專業(yè)獲博士學(xué)位，現(xiàn)任教授、博士生導(dǎo)師，主要從事巖土工 程及災(zāi)害控制技術(shù)方面的教學(xué)與研究工作。E-mail：lingtonghua@163.com

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