基于谱剖面技术的路基病害地质雷达探测方法研究

路基病害与地质雷达接收到的频率信号是密切相关的,针对北京市道路路面检测的实际需要,进行了路面下空洞及松散区域等隐伏病害的识别研究。通过总结电磁波在地层中传播的响应,分析了仅从时间剖面上识别路基病害的局限性,提出了对数功率谱分析路基隐伏病害的观点,把时间剖面转换为谱剖面。空洞病害对电磁波的频谱响应具有较高灵敏度,利用对数功率谱算法和高斯窗口函数来计算时间窗口的对数功率谱剖面,提高了对空洞这类隐伏病害的识别能力。经过实际测试证明,利用该技术来分析路基隐伏病害具有良好的效果。     

探地雷达多特征融合的城市空洞自动识别方法

探地雷达发射的电磁波容易受外部环境干扰，城市中复杂的地下市政设施进一步增加了空洞的识别难度，目前利用时域振幅特征图不能全面反映空洞病害的结构和介电参数，自动识别时容易出现误判和漏判。为了能够充分利用探地雷达信号中的多维信息，提升城市空洞自动识别的精度和效率，考虑提取反射信号特定时刻的振幅、频率和相位特征，通过特征融合解译改善空洞的识别精度。首先使用希尔伯特变换将信号从时域转换为时频域，在时频域计算得到特定瞬间的振幅图(IA)、频率图(IF)和相位图(IP),建立包含原始特征图(OP)的4个单特征数据集；然后基于二维小波变换的方法分别将IA+IF、IA+IP、IF+IP、IA+IF+IP融合，其中图像的高频部分采用最大值融合规则，低频部分采用均值融合策略，建立4个特征融合数据集；最后使用YOLOv7算法在8个数据下进行训练，对比研究模型的性能。结果表明：在IA+IP和IA+IF+IP数据集下训练的模型，相比OP数据集下性能均有所提升，其中IA+IP数据下训练的模型表现出最佳的性能，相比OP数据集模型的精确率提升5.0%,召回率提升7.6%,F1值提升7.8%,AP＿0.5提升5.9%。该...     

基于模型试验的矿山法地铁隧道支护结构病害检测与识别

为提高矿山法地铁隧道支护结构病害检测与识别的准确性,采用基于时域有限差分的数值模拟方法,建立常见形状空洞、充水空洞、不同填充介质脱空以及钢格栅拱架、H型钢架下空洞模型,模拟探地雷达波在不同病害中的传播规律,并通过青岛地铁3号线探测实例验证。结果表明:空洞病害雷达反射波通常呈双曲线形状,反射信号强,但上三角形空洞图像与其他空洞图像有较大差异,表现为倾斜平行的同相轴特征;当空洞或脱空内部含水时,空洞或脱空下部出现明显反射波;钢结构雷达波反射强烈,会对钢结构下方病害探测产生干扰,在实际探测中,应将初期支护与二次衬砌分开探测。     

基于探地雷达的隧道衬砌空洞高精度正演识别研究

隧道衬砌空洞易引发衬砌破坏、渗漏水等工程问题,但因衬砌内部金属(如钢筋、钢拱架)对雷达波的屏蔽作用,会增加雷达剖面的复杂性,进而影响检测效果。依托MATLAB软件平台,采用高阶时域有限差分法分别对400 MHz天线和900 MHz天线时隧道衬砌矩形空洞和三角形空洞进行正演模拟。结果表明:高阶时域有限差分法能高精度模拟雷达波在衬砌中的传播特性,展示衬砌中钢筋、空洞、工字钢的反射波、绕射波的能量、振幅、相位特征;900 MHz天线可分辨出长度在0.3 m及以上的界面,远高于400MHz天线的检测精度,但检测界面相对于真实界面小。     

路基病害探地雷达探测模型正演研究

介绍铁路路基探地雷达探测模型正演研究。开发研制出适宜不同衰减类型、不同中心频率天线的雷达记录合成软件系统。结合实测数据,模拟合成了路基地层雷达记录曲线,而且系统地研究了路基空区中充填不同介质和非均匀介质的差异对雷达成像特征造成的影响,取得良好效果。     

路基病害及检测技术研究综述

随着中国城镇化的迅速发展及我国高速公路的迅猛发展,路基病害及城市道路路面坍塌事故频繁发生,很多公路未达到设计年限就已出现一系列病害,反复大修,严重影响人们的出行安全。本文系统总结了不同地质环境条件下公路路基病害分类及道路路基病害检测方法研究等方面国内外的最新研究现状。在分析前人研究结果的基础上,提出我国应该在路基概念、路基病害分类及路基病害检测方面进行规范化。为了适应地质雷达快速检测的需求,需对检测设备进行改进,可采用不同频率的阵列雷达天线进行探测。且需要寻求新的快速便捷的数据处理方法,以求降低人工数据处理对经验的依赖和提高数据处理的效率。病害快速探测过程中应该着重探测对行车安全有影响的病害如空洞、脱空和富水等,而不应该总是要求探测的深度和精度。     

地质雷达快速检测城市道路路基病害应用研究

路基病害定期检测是保证城市道路运行安全的重要措施,而地质雷达是路基病害快速检测的有效手段之一。文中对地质雷达的原理做了简单分析,建立了道路路基病害与雷达图谱的对应关系,并根据某市区主干路3个区段现场情况进行了地质雷达合理选型、参数设置和实地检测。检测结果表明,主干路第1区段存在3处可疑缺陷,雷达图谱反射信号能量有小幅变化,同相轴较不连续,波形结构较为杂乱、不规则,均判定为道路路基轻微疏松;主干路第2区段存在3处可疑缺陷,雷达图谱反射信号能量变化较大,同相轴较不连续,波形较为杂乱、不规则,均判定为道路路基中度疏松;主干路第3区段存在3处可疑缺陷,雷达图谱特征与第1区段相同,均判定为道路路基轻微疏松。检测结果为城市道路应急处置和预养方案制定提供了有力指导。     

朔黄铁路路基病害地质雷达探测技术研究

以朔黄铁路工程探测实例,介绍了地质雷达探测路基病害的探测方案和方法;结合实测资料,分析了道碴厚度、道碴陷槽、翻浆冒泥、下沉外挤和桥头下沉等病害的雷达信号特征.采用底面加长PVC板的屏蔽天线直接探测,不仅排除了钢轨、枕木等干扰,而且能满足铁路快速、无损检测和不影响正常行车的要求.     

水泥混凝土路面板下脱空的路面雷达电磁波模拟

建立了路面雷达电磁波在水泥混凝土路面结构中传播的二维时域有限差分(2D-FDTD)方程,并针对空气耦合式天线雷达进行了水泥混凝土路面板下存在脱空病害的路面雷达电磁波模拟。进一步分析了水泥混凝土板下脱空出现水充空洞及气充空洞两种情况的路面雷达回波特性,本文的研究对路面雷达技术应用于水泥混凝土路面脱空病害检测实施具有重要的理论参考意义。     

磁东铁路大协站采空区路基下沉治理技术

根据工程地质、水文地质条件,以及对采空区的稳定性评价,采用注浆技术对既有铁路路基采空区进行了治理加固。施工中对注浆顺序、止浆工艺等关键技术采取针对性措施,有效充填了采空区空洞及基岩裂隙,使路基下沉病害得以消除。     

隧道衬砌空洞积水模型试验研究

文中通过模拟隧道衬砌空洞积水病害，使用探地雷达对其进行探测，得出雷达原始图像；利用软件分析原始图像得出积水高度，并与实际积水高度进行比较。通过试验得出利用探地雷达定量分析衬砌空洞积水高度是可行的结论。     

地质雷达在博莱路隧道衬砌质量检测中的应用

应用地质雷达对博莱路隧道衬砌质量进行了无损检测。介绍了地质雷达工作原理和检测方法，提出了不同衬砌质量问题的识别方法与典型雷达图像，得到了衬砌厚度、空洞、充填不实、积水等情况，为病害治理提供了可靠的依据。     

探地雷达在路基勘查中的应用

高速公路是国家发展的命脉,随着高速公路使用年限的增加,各种路基病害也日渐显现。传统的钻探取芯检测方法虽能达到检测的目的,但是检测不全面而且对道路破坏性大;探地雷达方法的引入,为路基的无损探测提供了有利保障,并且大大提高了探测效率。文中从探地雷达的原理出发,探讨了探地雷达识别路基病害的影响因素,通过对常见路基病害形成原因及其地球物理特征的详细分析,总结了路基病害的探地雷达图像特征。并通过某段高速公路的探测实例进行了应用研究,确定了路基病害的成因并圈定了其分布范围。     

基于小波提升格式理论的隧道衬砌缺陷定量识别分析

为提高探地雷达信号分析中小波基函数选取或构造的针对性和适应性，降低构造计算复杂性，并使所构造的小波基能更准确提取隧道衬砌结构背后空洞检测信号特征点信息，提出一种根据提升格式小波理论和目标信号波形特征来构造匹配小波的方法，并将所构造的小波基应用于空洞检测信号特征点的识别中。该方法以完全重构滤波器条件和提升格式小波为理论基础，首先选择一个简单而一般的初始双正交滤波器组，通过对初始双正交滤波器进行提升和对偶提升，获得不同的提升算子和对偶提升算子，从而得到更新后含自由变量的高阶滤波器组函数表达；其次，依据探地雷达信号的固有特点，对新滤波器组中重构端小波函数中的自由参数进行优化，并对新小波基与实际探地雷达信号的相似度进行计算和检验，最终构造出既满足线性相位、紧支撑性，又具有与探地雷达信号匹配度高等优势的新双正交小波基。将新小波基应用于室内空腔检测试验及实际工程中空洞缺陷的定量分析中，结果表明，同其他类型小波相比，用提升方法构造的小波能更准确地识别空洞缺陷信号突变点发生的时刻和位置，能更准确地实现隧道工程中空洞缺陷的位置和垂直尺寸的定量分析，从而大大提高探地雷达对缺陷探测的可靠度和准确度。     

水泥混凝土路面板下脱空的路面雷达电磁波模拟

文章建立了路面雷达电磁波在水泥混凝土路面结构中传播的二维时域有限差分(2D-FDTD)方程,并针对空气耦合式天线雷达进行了水泥混凝土路面板下存在脱空病害的路面雷达电磁波模拟。文章进一步分析了水泥混凝土板下脱空出现水充空洞及气充空洞两种情况的路面雷达回波特性。     

铁路路基病害探地雷达新技术探测研究

从探测原理、观测条件、探测机理及应用实例等方面,阐述了把探地雷达新技术应用于铁路路基病害探查中的重要性、必要性。探地雷达新技术,不但能够满足铁路路基病害探测所需的快速、无损和不影响正常行车的要求,还可及时准确地为铁路建设和管理部门进行路基病害调查、整治与监控提供可靠的依据。     

基于扩展共同中心点法的路面病害雷达测量

为进一步提高利用探地雷达技术测量路面厚度及病害的精度与效率,保证测量结果可直接用于改扩建路面的设计,将扩展共同中心点法(the extended common midpoint,XCMP)引入了基于探地雷达的改扩建路面厚度及病害测量。利用XCMP,探地雷达可测定现有路面厚度和病害位置且无需借助钻心取样校准介电常数;同时,采用了一种多阵列的3D探地雷达,它能同时采集纵横两个方向的路面信息。借助不断发展的信号处理技术和数值处理技术,结合了3D探地雷达信号特征和XCMP法,建立扩建路面厚度及病害测量的通用方法并将上述方法用于连霍高速改扩建项目。结果表明,XCMP法可采集获得清晰的路面结构图像并推算出路面厚度及病害位置,设计的4个XCMP方案的检测误差分别为8.51%,7.62%,3.97%,4.36%,可见XCMP方案基本满足检测需求;同时XCMP法与其他方法对比结果表明其具有更高的精度,误差波动较小,误差可控性强。在此基础上,选取厚度检测精度最高的方案进行病害位置的判定,主要检测病害包括路基脱空、断裂和碎裂,反射裂缝,隐含裂缝。依据病害在探地雷达图像上的区别,采用感兴趣区域(ROI)提取进行病害定位,同时结合上述路面厚度检测结果确定病害的位置和尺寸。     

地质雷达检测目标体波相识别

目前地质雷探测技术已经在各个行业得到广泛应用,为了获得地质雷达探测的结果,需要对雷达记录进行处理与判读。雷达记录的波相识别需要坚实的理论基础和丰富的实践经验,需要综合分析目标体反射波的振幅与相位、频谱、同相轴形态等特征。通过工程实例介绍了地质雷达检测隧道、路面典型目标体波相特征及识别分析方法。     

地质雷达超前预报正演模拟及应用

地质雷达超前预报往往受环境、操作、数据处理和图像解释等因素影响,使得预报结果有一定的误差。文中针对各向同性均匀介质和典型不良地质情况进行建模,利用时域有限差分法对地质雷达探测进行正演模拟,通过分析雷达剖面图、时域波形图和频谱图,总结出典型不良地质体的地质雷达解释准则,电导率越大,波的振幅吸收越明显;相邻界面相对介电常数的差值越大,反射波振幅越大;在非色散介质中,雷达信号具有较好的保真性能,色散介质对信号吸收更强,保真性较差。并结合工程实例验证了地质雷达探测正演模拟和解释准则的可靠性。     

城市道路路基空洞区演变分析

通过有限元软件ABAQUS模拟计算路基空洞的发育过程中,交通荷载作用下道路结构的力学响应。结果表明:砂土路基中空洞发育初期,交通荷载的作用引起土体塑性失效,导致路面快速破坏塌陷;粘土路基不发生塑性失效,空洞缓慢发育扩大至跨径6m时路面塌陷。借助探地雷达在道路检测中的应用,可及时发现路基空洞的存在并予以修复。