【摘要】：探地雷達(dá)是通過發(fā)射和接收超高頻脈沖電磁波來探測(cè)地下淺層目標(biāo)體介質(zhì)分布的一種地球物理勘探方法,它具有操作便捷、檢測(cè)精度高、無損、檢測(cè)范圍廣等特點(diǎn),并廣泛應(yīng)用于公路、鐵道、機(jī)場(chǎng)、隧道工程等領(lǐng)域。目前應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力橋梁的檢測(cè)方法有超聲脈沖法、沖擊回波法和探地雷達(dá)法,但探地雷達(dá)在橋梁方面的應(yīng)用比較少,特別是對(duì)箱梁預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)空洞的檢測(cè),國內(nèi)還鮮有涉及。因此本文將探地雷達(dá)運(yùn)用于此領(lǐng)域,通過物理模型試驗(yàn)、雷達(dá)檢測(cè)及圖譜分析、數(shù)值模擬等方面對(duì)管道內(nèi)空洞進(jìn)行研究,為實(shí)際工程中的圖譜解釋提供參考依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:1介紹了探地雷達(dá)基本原理及雷達(dá)波的傳播特性;制作了箱梁預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)空洞物理模型試驗(yàn),在管道內(nèi)布設(shè)不同大小空洞,用SIR-3000型探地雷達(dá)對(duì)管道內(nèi)空洞進(jìn)行探測(cè),用Randa7軟件對(duì)采集的二維剖面圖進(jìn)行濾波、增益、褶積等處理,生成三維圖。2通過分析圖像表明,在二維剖面圖中可清晰的識(shí)別出鋼筋反射波信號(hào)和鋼筋間距,能探測(cè)到鋼筋網(wǎng)下空洞的反射波信號(hào);對(duì)于小空洞,圖像反射波信號(hào)呈“空洞”形狀,大空洞反射波信號(hào)呈“拋物線”形狀。在三維圖中可識(shí)別出鋼筋網(wǎng)的反射波信號(hào)、位置、鋼筋間距及空洞的反射波信號(hào)、位置;通過不同大小空洞反射波信號(hào)的比較可知,空洞越小,反射波信號(hào)越不明顯,空洞越大,反射波信號(hào)越明顯;通過不同深度的三維視圖比較,可觀察到空洞反射波信號(hào)隨深度增加而不斷變化。3從麥克斯韋方程出發(fā),介紹了有限元法的特點(diǎn)和求解步驟,推導(dǎo)了探地雷達(dá)有限元波動(dòng)方程,介紹了 Sarma邊界、改進(jìn)Sarma邊界和透射邊界條件,并加載了計(jì)算方程;用MATLAB編寫了探地雷達(dá)有限元正演模擬程序,對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了數(shù)值模擬;對(duì)矩形模型分別加載三種邊界條件,并繪制網(wǎng)格圖和時(shí)程分析圖,分析了三種邊界條件下空洞反射波的信號(hào)特點(diǎn)。4通過分析網(wǎng)格圖和時(shí)程圖表明,三種邊界條件下矩形模型中的空洞反射信號(hào)效果都較好;其中加載改進(jìn)Sarma邊界條件和透射邊界條件的矩形模型,電磁波在邊界處的反射信號(hào)減弱,有效減少了干擾波信號(hào);矩形模型中空洞反射效果與空洞大小有關(guān),小空洞反射波信號(hào)效果不明顯,不易識(shí)別,而大空洞的反射信號(hào)呈明顯的“拋物線”形狀。5將數(shù)值模擬與試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏y(cè)得的圖像進(jìn)行對(duì)比分析,表明空洞的反射波信號(hào)都呈開口向下的“拋物線”形狀,驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的可行性,為實(shí)際工程中的圖像解釋提供了一定的參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U446
【圖文】：

邐箱梁預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)空洞探地雷達(dá)模型試驗(yàn)及有限元正演模擬邐逡逑３箱梁預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)空洞物理模型試驗(yàn)逡逑本章通過物理模型試驗(yàn)，對(duì)箱梁預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行了物理試驗(yàn)?zāi)M，采用美國逡逑ＳＩＲ－３０００型探地雷達(dá)對(duì)預(yù)應(yīng)力管道病害進(jìn)行探測(cè)，并討論了不同參數(shù)對(duì)圖像成圖的影逡逑響，運(yùn)用Ｒａｄａｎ７軟件對(duì)探測(cè)圖像進(jìn)行處理，形成二維及三維圖，實(shí)現(xiàn)探地雷達(dá)的正演逡逑模擬，為實(shí)際工程中的反演提供圖像和數(shù)據(jù)的參考。逡逑３．邋１探地雷達(dá)探測(cè)方法和儀器介紹逡逑３．１．１探地雷達(dá)探測(cè)方法逡逑探地雷達(dá)（ＧＰＲ）通過電磁波的反射信號(hào)來傳遞地下目標(biāo)體的介質(zhì)差異情況，在實(shí)逡逑際工程應(yīng)用中，由于環(huán)境的復(fù)雜程度有所差異，需要根據(jù)具體的地理環(huán)境來選取合適的逡逑探測(cè)方法。目前ＧＰＲ探測(cè)方法主要有透射法、共中心點(diǎn)法、寬角法、剖面法。逡逑

便會(huì)獲得一個(gè)采樣點(diǎn)的紀(jì)錄，一般可以在雷達(dá)儀器中設(shè)置采樣點(diǎn)數(shù)（離可設(shè)置５１２個(gè)采樣點(diǎn)），通過連續(xù)移動(dòng)，儀器將這些采樣點(diǎn)的單個(gè)地雷達(dá)時(shí)間剖面圖像，如圖３．２。通過分析、處理雷達(dá)剖面圖像，可及目標(biāo)介質(zhì)體中的結(jié)構(gòu)。逡逑探地雷達(dá)儀器介紹逡逑７２邋年，美國邋ＧＳＳＩ邋（Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｓｕｒｖｅｙ邋ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．）公司生產(chǎn)了第一臺(tái)器，經(jīng)過公司幾十年的發(fā)展，探地雷達(dá)儀器由于其操作方便、工作效探測(cè)分辨率等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。本次試驗(yàn)所用儀器為Ｓ丨達(dá)，為ＧＳＳＩ公司生產(chǎn)的系列產(chǎn)品。逡逑－３０００使用便捷，攜帶方便，機(jī)型堅(jiān)固，可適合野外復(fù)雜地形的探測(cè)，應(yīng)用較廣泛如圖３．３所示，其主要組件有主機(jī)、天線、發(fā)射單元、。用探地雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)體時(shí)，顯示屏可實(shí)時(shí)觀測(cè)探測(cè)資料或者回放顯示過不斷的技術(shù)更新，界面設(shè)計(jì)越來越人性化，其探測(cè)剖面的顏色多達(dá)３空間大，內(nèi)置卡容量為１Ｇ，可將探測(cè)圖像拷貝到電腦上，對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)步的分析處理。逡逑

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本文編號(hào)：2734433