本文關(guān)鍵詞：鐵路車載探地雷達檢測隧道襯砌厚度的研究

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【摘要】：鐵路車載探地雷達采用空氣耦合天線,在遠離隧道襯砌的情況下進行檢測,作為一種先進的無損檢測技術(shù),以其特有的快速、連續(xù)、高分辨率等優(yōu)點,將成為隧道質(zhì)量檢測的主要手段。襯砌作為隧道結(jié)構(gòu)受力的重要組成部分,它的狀態(tài)關(guān)系到隧道的安全和使用壽命,其中二襯厚度是隧道襯砌質(zhì)量和健康狀況的一個重要指標。因此,研究鐵路車載探地雷達圖像的襯砌層位識別有著重要的應(yīng)用價值。本文總結(jié)了層位拾取方法的研究現(xiàn)狀,特別提出Hilbert瞬時振幅包絡(luò)極大值法識別襯砌層位。針對二襯與初襯間界面反射弱、原始剖面圖的襯砌層位難以識別的問題,采用Hilbert包絡(luò)極大值法,對探地雷達實信號進行Hilbert變換,將其虛部和實信號結(jié)合組成復(fù)信號,定義為瞬時振幅,將二襯表面反射波包絡(luò)和底面反射波包絡(luò)的最大值之間的寬度作為二襯厚度,識別襯砌界面。根據(jù)時域有限差分法,選擇GPRMAX軟件模擬介質(zhì)不同介電常數(shù)、不同厚度下電磁波的傳播規(guī)律,分析反射回波的波形和襯砌界面的位置。通過對正演模擬數(shù)據(jù)運用Hilbert包絡(luò)法識別襯砌層位,驗證了該方法的有效性,為Hilbert包絡(luò)法處理車載探地雷達實測數(shù)據(jù)提供了理論依據(jù)。結(jié)合襄渝線典型隧道,應(yīng)用Hilbert瞬時振幅包絡(luò)極大值法劃分襯砌厚度,結(jié)果表明,從車載探地雷達的實測波形出發(fā),用二襯底面反射波包絡(luò)可以識別襯砌間的弱反射界面,獲得了滿意的追蹤效果,界面直觀可見,極大地提高了層位的識別能力,對于襯砌厚度的劃分具有較高精度,有效地避免了人工解釋的主觀誤差。因此Hilbert包絡(luò)極大值法分析襯砌層位是一種可靠的方法,將這種處理方法用于隧道襯砌質(zhì)量分析,可以評價襯砌有效厚度的變化。
【關(guān)鍵詞】：車載探地雷達 隧道無損檢測 空氣耦合天線 正演模擬 Hilbert變換 包絡(luò)極大值 襯砌層位識別
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.91
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 論文的主要研究目的和內(nèi)容17-18
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)18-19
• 第2章 車載探地雷達的基本理論19-25
• 2.1 探地雷達工作原理19-20
• 2.1.1 車載探地雷達檢測原理19
• 2.1.2 襯砌厚度檢測原理19-20
• 2.2 電磁波傳播理論20-24
• 2.2.1 麥克斯韋方程組20-21
• 2.2.2 介質(zhì)的屬性參數(shù)21-22
• 2.2.3 電磁場的波動方程22-23
• 2.2.4 電磁波的反射與透射23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 車載探地雷達檢測系統(tǒng)25-30
• 3.1 鐵路隧道車載探地雷達檢測系統(tǒng)25-26
• 3.2 天線的選擇26-27
• 3.3 探測深度和垂直分辨率27-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第4章 車載探地雷達數(shù)據(jù)處理30-40
• 4.1 車載探地雷達處理流程30-37
• 4.1.1 預(yù)處理30
• 4.1.2 圖像處理步驟30-37
• 4.2 Hilbert瞬時振幅包絡(luò)極大值法37-39
• 4.3 本章小結(jié)39-40
• 第5章 車載GPR檢測隧道襯砌厚度的正演模擬40-73
• 5.1 時域有限差分算法40-45
• 5.1.1 Yee元胞42
• 5.1.2 數(shù)值穩(wěn)定性42-43
• 5.1.3 吸收邊界條件43-44
• 5.1.4 FDTD的激勵源44-45
• 5.2 數(shù)值模擬軟件和參數(shù)45-46
• 5.3 襯砌厚度正演模擬46-69
• 5.3.1 二襯介電常數(shù)變化對雷達反射波的影響46-53
• 5.3.2 一襯介電常數(shù)變化對雷達反射波的影響53-59
• 5.3.3 圍巖和襯砌介電常數(shù)的微小差異對襯砌層位識別的影響59-62
• 5.3.4 襯砌厚度變化對襯砌層位識別的影響62-69
• 5.4 Hilbert極大值法處理正演模擬數(shù)據(jù)69-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 第6章 襄渝線隧道襯砌厚度實例分析73-84
• 6.1 襄渝新線隧道73-78
• 6.1.1 新白巖寨隧道73-76
• 6.1.2 新蜀河隧道76-78
• 6.2 老線隧道78-83
• 6.2.1 旬陽隧道78-81
• 6.2.2 呂河隧道81-83
• 6.3 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論與展望84-86
• 結(jié)論84-85
• 展望85-86
• 致謝86-87
• 參考文獻87-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果92

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本文編號：1099869