铁路路基病害无损检测的探地雷达信号分析与处理

为消除钢轨和轨枕对铁路路基病害检测的探地雷达信号的影响,提高实测剖面的检测能力,基于对两种干扰源在实测剖面上的时频分布特征分析,通过改进探地雷达天线的方式实现了对钢轨反射信号的屏蔽,采用预测反褶积和带通滤波相结合的方式,消除了轨枕形成的多次反射波对有效信号的干扰。去噪处理后的实测剖面可清楚显示翻浆冒泥等路基病害在基床、道碴层中的空间分布。     

用于隧道施工超前地质预报的探地雷达噪声分析

探地雷达(GPR)是当前进行隧道超前地质预报的主要方法。探测过程中隧道金属格栅及现场施工机械将对GPR探测信号产生严重干扰,甚至完全压制有效信号。为确定干扰信号特征,探索提高信噪比的方法,基于隧道内GPR探测干扰源分析,利用正演模拟和实测资料分析方法研究干扰信号特征。结果表明,隧道拱顶钢架干扰波呈反向绕射弧分布,施工机械干扰则表现为弧状多次波,侧壁干扰信号能力强且多次反射现象严重,甚至将有效信号完全压制。传统的低通、高通、带通等滤波手段并不能压制这些干扰信号。垂向布线方式则能最大限度避开干扰信号,获得理想剖面。研究成果有助于获取信噪比高的GPR探测剖面,以准确分析剖面异常、提高解译准确率。     

混凝土路面裂缝分布GPR探测能力数值分析

以混凝土路面裂缝为探测目标,通过室内模拟试验和数值模拟分析研究探地雷达(GPR)对出露裂缝宽度和延展深度、倾斜裂缝及隐伏裂缝等各种情况的探测能力。研究表明混凝土中发育的出露地表或隐伏裂缝都会造成1.5G天线GPR探测剖面上混凝土界面同相轴断开,并伴随八字形异常存在;裂缝越宽,同相轴断开距离越大;裂缝延展深度并不能得到有效反映。对于倾斜裂缝,1.5G天线对倾斜角度及延展深度有很好的反映效果。雷达采样间距及裂缝含水量的变化均会对剖面产生影响。     

混凝土路面裂缝分布GPR探测能力数值分析

以混凝土路面裂缝为探测目标,通过室内模拟试验和数值模拟分析研究探地雷达(GPR)对出露裂缝宽度和延展深度、倾斜裂缝及隐伏裂缝等各种情况的探测能力。研究表明混凝土中发育的出露地表或隐伏裂缝都会造成1.5G天线GPR探测剖面上混凝土界面同相轴断开,并伴随八字形异常存在;裂缝越宽,同相轴断开距离越大;裂缝延展深度并不能得到有效反映。对于倾斜裂缝,1.5G天线对倾斜角度及延展深度有很好的反映效果。雷达采样间距及裂缝含水量的变化均会对剖面产生影响。     

土方路基铺筑质量GPR反射波法检测研究

路基土含水量、压实度和材质均匀性是路基施工质量的主要控制指标。通过试验研究探地雷达(GPR)反射波法实现上述指标测量的关键问题。计算表明:不同粒径级配砂质土GPR实测介电常数都随含水量增大呈指数增大,两者关系可采用统一的Topp或Alharathi型计算式表示;路基土混合介电常数符合体积模型,可根据组成相份介电常数和体积比采用Looyenga公式求取;基于两个基本式换算得到的压实度公式可评价填筑层的压实程度;土层材质变化可表现为探测剖面波形特征的变化。应用实例证实了研究成果的适用性。     

铁路路基病害无损检测车载探地雷达系统研制及应用

针对铁路路基病害进行快速、无损、连续检测的需求,根据探地雷达探测原理,研制铁路路基病害无损检测车载探地雷达系统。该系统由轨道车、收发一体天线、采集仪、电池和测量轮组成。轨道车速为40km.h-1时,可沿铁路走向实现间隔0.17 m的连续采样测量。车速越慢,横向测量间隔越小,探测分辨率越高。选用500 MHz天线进行探测时,深度方向探测分辨率可达0.1 m。利用研制的雷达系统沿铁路走向在轨枕正上方和路肩区的现场检测结果表明:来自钢轨的连续反射信号和轨枕的多次反射信号,压制路基基床的有效反射信号,使探测剖面信噪比大大降低,但经预测反褶积和带通滤波去噪处理后,剖面信噪比明显提高。对胶济铁路病害区的实测结果表明,该系统对路基病害分布和空间形态具有良好的探测能力。     

综合物探技术在滨海地区浅层断层探测中的应用

在滨海地区采用探地雷达和高密度电阻率法结合的综合物探技术开展了近地表断层探测,并采用球面扩散补偿技术进行雷达衰减信号补偿,采用基于正演模拟的背景消除技术进行了低阻背景消除。处理资料显示雷达剖面能够清晰反映断层产状、断点埋深和岩土层界面。高密度电阻率剖面也能清晰反映出断层的高阻分布特征。能量补偿和背景消除计算是强导电地区电磁探测资料处理中的有效方法。