發(fā)布時間：2018-02-03 19:55

  本文關(guān)鍵詞： 隧道襯砌 無損檢測 車載探地雷達 高頻面波 正演模擬　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：我國是隧道與地下工程最多且地質(zhì)環(huán)境最為復(fù)雜、建設(shè)發(fā)展速度最快的國家。在隧道建設(shè)突飛猛進的大背景下,質(zhì)量問題不容忽視。由于隧道襯砌在建設(shè)完成后是整體閉合的,如果針對隧道襯砌檢測依舊借鑒常規(guī)的檢測方法勢必會對襯砌產(chǎn)生一定破壞,而且工作效率低下,同時經(jīng)濟成本較高,因此無損檢測成為了很好的選擇。目前現(xiàn)有的無損檢測方法有探地雷達檢測、面波檢測以及紅外線熱成像等方法,其中車載探地雷達以快速、連續(xù)等優(yōu)點逐漸廣泛應(yīng)用到隧道病害普查領(lǐng)域。高頻面波以便捷、高分辨率、不受鐵磁屏蔽等優(yōu)點,可進行隧道病害和質(zhì)量詳查以及力學(xué)特性評估,在鐵路運營線上,可減少鉆孔或替代鉆孔。目前,兩種技術(shù)在隧道檢測與評估領(lǐng)域的運用均處于初級階段,特別是對襯砌背后空洞的識別、襯砌厚度的精準(zhǔn)拾取還尚有不足。為進一步完善車載探地雷達檢測隧道襯砌的圖像解釋理論和方法,本文主要從以下幾方面開展分析研究:1)由于目前大部分探地雷達檢測,天線須與襯砌表面緊貼,所以關(guān)于探地雷達檢測隧道的數(shù)值模擬都是基于地面耦合天線。而車載探地雷達采用空氣耦合天線進行檢測,天線與襯砌表面之間有一定的距離,因此本文基于空氣耦合天線進行車載探地雷達檢測隧道的數(shù)值模擬。根據(jù)時域有限差分法,應(yīng)用GprMax軟件,對車載檢測條件下,襯砌背后不同大小、不同填充物的空洞模型進行數(shù)值模擬,結(jié)果表明:(1)在天線高度1m、襯砌厚度0.4m的情況下,可探測最小充氣空洞半徑為0.4m;可探測最小充水空洞半徑為0.15m。(2)在不同天線高度的數(shù)值模擬中,天線高度1.9m,可探測最小充氣空洞半徑為0.6m。2)探地雷達與高頻面波對兩組模型的試驗表明,兩種方法對空洞的檢測都有很好的效果,但是探地雷達圖譜更為直觀。關(guān)于厚度的提取,探地雷達與高頻面波都能有效的提取其相應(yīng)的厚度,但高頻面波對襯砌厚度檢測的精度更高。本文主要是不同模型的正演模擬、車載探地雷達與高頻面波對物理模型的實測,三者相互驗證補充,研究結(jié)果可為隧道襯砌檢測提供參考。
[Abstract]:China is the largest tunnel and underground engineering geological environment and the most complex, the construction of the fastest developing countries. In the background of tunnel construction by leaps and bounds, quality problems can not be ignored. Because the tunnel lining is in the closed after the completion of the construction of the tunnel lining, if the test is still using conventional detection methods will inevitably produce some damage to the lining, and the work efficiency is low, while the economic cost is higher, so the nondestructive detection has become a good choice. The nondestructive detection method of the GPR detection, detection of surface wave and infrared thermal imaging method, in which the vehicle ground penetrating radar to quickly and continuously developed and widely applied to tunnel etc. high frequency surface wave field. The disease census with convenient, high resolution, no ferromagnetic shielding properties to evaluate tunnel diseases and quality investigation and mechanical properties in railway operation Online, can reduce the drilling drilling or replacement. At present, using two kinds of technology in the field of detection and evaluation of the tunnel are still in the initial stage, especially the identification of the cavities behind the lining, accurate picking lining thickness are inadequate. In order to further improve the detection of tunnel lining in vehicle radar interpretation theory and method in this paper. Mainly to carry out research and analysis from the following aspects: 1) because most of the GPR detection, and the antenna should be close to the lining surface, so the numerical simulation on the radar detecting tunnel are ground coupled antenna. Based on the vehicle ground penetrating radar was used to detect the antenna coupling to air, there is a certain distance between the antenna and the lining surface therefore, this paper based on the numerical simulation of antenna coupling to air vehicle detecting radar tunnel. Based on the finite difference time domain method, using GprMax software for vehicle detection. Under, behind the lining of different sizes, different filling cavity model for numerical simulation, results show that: (1) the antenna height 1m, thickness of lining under the condition of 0.4m, the minimum detectable gas cavity radius is 0.4m; the minimum detectable water filling hole radius is 0.15m. (2) in the numerical simulation of different antenna height in 1.9m, the height of the antenna, can detect the minimum radius of 0.6m.2) inflatable hollow ground penetrating radar and high frequency surface wave test on the two groups of model shows that the two methods have a good effect on the hole detection, but the GPR map is more intuitive. Extraction on the thickness of the ground penetrating radar with high frequency surface wave can effectively extract the corresponding thickness, but the high frequency surface wave on the lining thickness detection accuracy. The main purpose of this paper is the forward modeling of different models, the vehicle ground penetrating radar and high frequency surface wave measurement of the physical model, the interaction of the three verification of the research. The results can provide reference for tunnel lining detection.

【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】：2017
【分類號】：U455.91;P631.3

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本文編號：1488232