隧道典型衬砌缺陷的电磁波数值模拟及有效识别

隧道初期支护与二衬之间、初期支护与围岩交界之间是隧道衬砌最易出现缺陷的区域,衬砌脱空及脱空、渗水、砼混合体典型缺陷的波形响应特征是隧道工程试验检测的难点和重点。基于高频Ricker子波的探地雷达(GPR)能够有效地检测衬砌缺陷的位置,但对这些典型缺陷的严重程度无法定性,难以为设计加固与运营维护提供精确指导。从麦克斯韦方程组出发,建立了复杂典型的衬砌缺陷数值模型,改进衬砌缺陷模型的吸收边界条件,提出卷积完全匹配层吸收边界条件,以提高典型衬砌缺陷GPR探测的计算精度,更真实地模拟开放的问题空间,并分别从典型衬砌缺陷的电场分量波场快照、分量成像结果等方面开展数值试验。结果表明:单分量波场快照和成像结果,能有效地剔除探地雷达检测的虚假反射异常,提高了探地雷达探测图谱解释的准确性,为隧道衬砌的缺陷整治和维护加固提供更精确的指导。     

基于探地雷达正演模拟的衬砌检测技术研究

探地雷达无损检测技术在隧道等工程项目建设中得到了广泛的应用,但检测现场情况复杂,检测结果常常超出预期,图像解译工作也过度依赖于个人经验,缺乏必要的理论依据,检测技术还有待于进一步研究。为了提高解译水平,基于Maxwell方程组电磁理论,采用工程试验与数值模拟相结合的方法,对隧道工程衬砌病害部位进行检测,然后采用数值分析技术对病害部位进行正演模拟,并就模拟结果进行了分析,有助于隧道工程衬砌检测图像的解译,为探地雷达在衬砌检测图像解译工作积累必要的理论依据。     

基于卷积神经网络的路基病害自动识别方法研究

路基病害导致的道路坍塌事件时有发生,利用探地雷达(ground penetrating radar,GPR)技术对道路路基进行周期性的无损检测和评估,可有效识别处于早期阶段的路基病害,为及时治理提供技术支撑。传统的GPR路基病害图像解释大多依靠人工,存在评价不客观且效率低下的问题。为实现路基病害的自动识别,提出基于卷积神经网络(CNN)提取GPR路基病害图像特征的方法。该方法所采用的网络结构由卷积层、池化层和全连接层组成;输入病害图像后首先经过5层卷积层和5层池化层提取图像特征,然后将提取到的图像特征输入两层全连接层分类,最后通过softmax层输出识别结果。正演模拟数据集表明,该方法对路基空洞充气、路基空洞充水、路基脱空及路基含水层这4种典型道路路基病害的雷达图像识别准确率达到 96.75%,验证了该方法的有效性。     

隧道衬砌质量检测中探地雷达图像特征研究

探地雷达采用了先进的连续透视扫描无损探伤技术,能够快速而又非常简便地对隧道衬砌的实际情况进行检测。不同的衬砌缺陷对电磁波具有不同的反射特性,表现在探地雷达图像上具有不同的图像特征。本文简要介绍了探地雷达隧道衬砌质量检测技术,数据采集过程中的测线布置和参数设置,系统研究了衬砌不同缺陷类型的雷达图像特征,据此提高隧道衬砌质量检测中探地雷达图像的解释精度。     

隧道衬砌背后脱空识别的改进瞬变电磁雷达法

针对衬砌背后脱空检测图像特征不显著、脱空定位及范围识别准确性较低等技术难题，以瞬变电磁理论为基础，结合隧道衬砌结构检测需求，提出了隧道衬砌背后脱空识别的改进瞬变电磁雷达法；通过改善发射系统关断时间增大探测深度；利用接收线圈等效电路及弱信号增强算法提升成像分辨率；在剔除强干扰信号并增大发射磁矩基础上，采用圆滑滤波处理及多周期叠加采样抑制数据噪声；基于视电阻率差异建立衬砌结构相关介质的TER图谱，通过不同类型混凝土构件的多种组合进行室内衬砌缺陷模拟检测试验，初步评估改进TER法检测衬砌背后脱空的可行性及其检测精度；在北京市地铁6号线郝北隧道进行了现场实际检测与应用，综合对比了TER检测图像与管片钻芯取样结果，以验证改进TER法检测衬砌背后脱空的有效性。研究结果表明：改进TER法具有较高的成像分辨率与较好的缺陷辨识效果，可直观清晰地反映衬砌背后脱空缺陷的实际特征，能有效识别衬砌厚度、钢筋埋深、衬砌背后脱空及衬砌内部空洞的具体位置及范围；可定量化描述10～20 cm的脱空缺陷，并对小于10 cm的脱空缺陷进行定位及脱空量级判定，对于衬砌背后深度达30 cm以上目标体的识别结果具有较好的参考性；...     

地质雷达在客专隧道病害调查中的应用

随着高速铁路的大量建成和投入使用,其质量检测和隧道路基病害检测的重要性日益凸显。探地雷达（GPR）法作为一种常规的质量检测方法具有分辨力强、成本低、时间短等优点,因而被广泛应用于公路建设。工程试验表明,探地雷达同样可以快速、准确地完成铁路路基病害无损检测。结合在相关高速铁路上的检测实践,基于病害的发生机理和发育特征,对地质雷达法在隧道常规质量检测中的应用加以探析,从而为路基质量评价提供了有效的依据。     

张家坪隧道病害整治

衬砌裂纹、脱空对隧道运营来说是个较大的安全隐患,漏水现象会使隧道衬砌在春秋季节结冰,影响行车安全。根据现场调查及检测报告结果,针对张家坪隧道的衬砌裂纹、脱空、漏水病害分别采取了不同的方法进行整治,使隧道衬砌更加稳固,脱空回填密实,使隧道的漏水得到很好的抑制,保证了隧道的运营安全。     

含水空洞的探地雷达正演模拟与试验研究

针对隧道检测中识别不同含水率充填介质空洞的问题,采用GPRMAX软件对隧道衬砌背后充填不同含水率的黄土介质的空洞进行正演模拟,并将所得结果与模型试验的地质雷达时间剖面图进行对比分析。研究结果表明：探地雷达可以探测衬砌背后的空洞,观测其位置及大小;矩形空洞地质雷达反射波呈顶部扁平的双曲线特征,且充填介质的含水率对成像产生了影响。当充填介质含水率小于10%时,多次波反射较弱,充填介质含水率越低,成像双曲线特征越明显;当充填介质含水率高于20%时,成像双曲线特征及多次波反射随着含水率的增大逐步增强。该研究成果可为隧道衬砌结构背后缺陷内的充填物赋水状态的质量判断提供参考。     

隧道支护结构的综合检测技术综述

首先对隧道锚固体系质量检测的主要方法进行了探讨,着重于对反射波法检测锚杆施工质量的理论和应用分析;接着按初喷和二衬两个阶段对隧道衬砌质量的主要检测方法技术进行论述,并探讨了探地雷达在隧道质量检测中的应用,对雷达波在隧道衬砌介质中传播与衰减规律和空洞、钢拱架等隧道检测目标体在探地雷达中成像特征与规律等进行了理论和试验研究。通过对隧道支护结构的综合检测,为隧道质量评价和维护提供了必要的依据和资料。     

基于探地雷达的高铁无砟轨道结构层病害检测

为了检测高速铁路(高铁)无砟轨道混凝土结构内部在施工过程中产生的缺陷,避免在高速列车荷载作用下发展成路基病害,运用探地雷达技术对高铁无砟轨道结构进行了二维正演模拟分析.基于有限差分法,在时间域上推导了探地雷达二维正演模拟方程.针对易形成高铁无砟轨道病害缺陷的多种复杂工况,建立了CRTSⅡ型板式无砟轨道的地电模型,分别对CA砂浆层不同填充程度、CA砂浆层硬化过程进行了二维正演数值模拟,分析了探地雷达二维正演模拟图像的特征.模拟结果表明,二维正演模拟可以清楚地分辨板式无砟轨道结构内不同介质层的分界面,以及钢筋的数目和位置.      

基于瞬变电磁雷达的检测技术及其在隧道衬砌中的应用

基于自主研发的瞬变电磁雷达技术对铁路隧道衬砌质量进行检测,结合双极性叠加法与小波去噪法对采集信号作去噪处理,利用欠阻尼探测天线,得到隧道衬砌各部位缺陷特征;结合地质雷达（GPR）检测和现场钻孔数据,通过典型图像分析,对比瞬变电磁雷达在探测深度、图像分辨率方面与地质雷达的差异,总结其相对于普通衬砌检测雷达所具有的优势。综合分析表明,瞬变电磁雷达应用于衬砌检测具有如下特性：（1）探测深度较大,穿透性较强;（2）图像分辨率较高,电磁波反射具有体积效应,成像直观清晰;（3）操作更便捷,雷达主机与采集终端为无线数据传输且设备轻便,可单人操作,数据可现场处理,从而可快速实时查看隧道衬砌缺陷,并标定衬砌缺陷部位便于后续处理。     

隧道衬砌雷达检测与钻芯验证分析

通过对隧道衬砌检测特征雷达图象及单道波形的研究,提出如何识别衬砌界面、脱空缺陷、钢筋、钢拱架及施工缝的雷达图象,并结合具体工程实例对雷达检测结果进行验证分析。     

地质雷达检测隧道衬砌常见病害模型实验研究

建立了由素混凝土、单层钢筋网及双层钢筋网3个区段组成的隧道衬砌试验模型,模型中布设了常见病害（空洞、空洞积水和混凝土析水）。模型自然养护28天,运用地质雷达对衬砌模型进行检测。对比隧道衬砌模型的地质雷达剖面图与实际的衬砌布设情况,可得结论：地质雷达检测对钢筋的存在反应敏感;双层钢筋网检测存在一定程度的缺陷;病害复杂（叠加）处检测图像辨识准确度较差;钢筋网的存在对其上下方病害的检测存在一定的影响;空洞积水的反射特征明显,易于识别;地质雷达（配800 MHz天线）的检测精度约在50 mm范围内,不能完成小尺寸空洞的检测。这为隧道衬砌常见病害的检测识别提供了一定的经验依据,并对隧道衬砌中双层钢筋网内病害和小尺度病害的检测做了初步探讨和研究。     

寒区公路隧道病害现状分析

以辽宁省在役高速公路隧道为研究背景,结合现场实际检查工作,通过实地对隧道病害的调查和描述以及地质雷达、隧道断面仪等检查手段,分析目前寒区隧道的病害现状,详细描述隧道渗漏水、衬砌开裂、厚度不足等病害特征,同时总结隧道的修建年份、病害所处区域的围岩级别、衬砌厚度等物理因素对病害发展的影响。研究表明:目前寒区高速公路隧道的病害主要集中在衬砌的开裂、渗漏水、二衬厚度不足及围岩脱空等。衬砌的开裂及二衬厚度不足的现象存在于每个隧道,衬砌渗漏水的隧道达到64.5%。同时根据统计分析发现,衬砌病害受运营时间、围岩级别的影响明显。其检查分析结果为隧道后期的养护和维修提供一定的参考。     

隧道二次衬砌脱空成因及地质雷达无损检测简析

隧道二次衬砌是隧道的重要承载结构和最后一道防水防线,其安全对整个隧道工程质量起着至关重要的影响,但因为种种原因,隧道二次衬砌脱空屡见不鲜。主要介绍了二次衬砌脱空原因及后期利用地质雷达进行无损检测两个方面内容。     

地质雷达隧道衬砌缺陷探测精度研究

由于各种因素影响,国内大多数隧道衬砌都存在着不同程度的病害,诸如衬砌不密实、含有空洞、钢筋保护层厚度不足、钢筋外露等。其中,衬砌病害是隧道最常见的病害类型,对隧道结构稳定有重要的影响。考虑到实际工程中影响隧道衬砌结构稳定性的因素,利用地质雷达对隧道衬砌进行检测,对检测数据进行分析和高质量解译,并采集数据中的其他影响因素。通过提高隧道衬砌厚度和隧道衬砌缺陷的检测精度,准确定位隧道衬砌缺陷位置。     

隧道衬砌施工质量快速检测与评价

隧道衬砌质量是隧道稳定及安全运营的关键因素,而衬砌结构受力特性较为复杂,容易出现病害,因此隧道衬砌施工质量尤为重要。采用地质雷达法重点对隧道衬砌质量进行快速检测,得到衬砌内部空洞或不密实等异常部位,并对隧道衬砌厚度进行检测,对隧道衬砌混凝土施工质量进行评价。     

RAMAC地质雷达在道路工程检测中的应用

地质雷达作为一种先进的高频电磁波勘探技术,具有对探测对象不造成任何损伤、抗干扰能力强、测量结果直观准确和高效率等特点。随着近年来软硬件的不断发展和完善,探地雷达技术在工程检测领域方面的应用急速扩大。现阶段多被应用于城市地下管网调查、隧道衬砌和公路路面厚度探测以及各种脱空、空洞、回填不实等工程质量隐患问题方面的检测。从近些年国内外探地雷达的应用和发展情况来看,探地雷达技术在工程检测中的应用效果是十分不错的,前景也是非常广阔的。     

探地雷达在工程应用中的典型图像分析

介绍了探地雷达基本原理,针对路面检测、碎石桩检测、地下管线检测、隧道衬砌检测、市政工程检测的典型图像进行了介绍,并对图像分析中经常出现的干扰因素进行了分析。     

探地雷达在隧道检测技术中的波形识别

本次研究对探地雷达系统组成和波性特征的基本情况分析后,对探地雷达的主要原理加以研究,然后对探地雷达在隧道检测技术波形识别中的应用情况进行解析,旨在加强隧道建设防止受到地质、地理位置因素影响,通过探地雷达隧道检测技术对隧道是否存在缺陷加以检测,并实行波形识别客观评判隧道缺陷。