基于GPRMAX正演模拟的关于探地雷达空气耦合天线在隧道衬砌质量检测中的可行性研究

为了研究空气耦合天线进行隧道衬砌的质量检测,采用GPRMAX正演模拟方法,分别对不同厚度的钢筋混凝土衬砌、素混凝土衬砌及衬砌内部的空洞进行建模,正演分析了空气耦合天线电磁波的传播特性及衰减特性,得出采用空气耦合天线探地雷达完成隧道衬砌质量检测理论上是可行的,并为后期的空气耦合天线在衬砌质量检测工作中的实际试验研究工作提出指导和建议,可解决地面耦合天线探地雷达检测衬砌质量存在效率低、安全风险高、结果准确率低等问题。     

三维探地雷达道路隐性病害检测分析与数字化技术综述

道路服役数据信息是交通基础设施数字化建设与养护的关键,先进探测设备是获取道路服役数据信息的途径。近年来,三维探地雷达(3D Ground Penetrating Radar, 3D GPR)因其高效、无损等检测优势得到广泛应用,可为道路隐性病害数据获取提供重要支撑。基于此,对道路典型隐性病害类型与检测手段进行总结归纳。梳理了三维探地雷达技术原理、数据采集方法、数据处理及在道路工程检测中的应用;根据三维探地雷达图谱隐性病害特征与识别手段,重点分析人工智能技术在探地雷达图谱识别技术中的应用与发展。针对交通基础设施发展进程,展望基于探地雷达数据的数字孪生技术,主要介绍基于三维探地雷达数据的建模与模型仿真方法。该综述可为三维探地雷达道路隐性病害检测提供基础理论知识与实践方法借鉴,同时为基于三维探地雷达数据的数字化交通基础设施建设与道路养护决策提供参考。     

路面基层厚度探地雷达检测效果分析

对用探地雷达进行公路路面基层厚度的检测，分别研究了不同因素对检测效果的影响，对不同铺筑阶段的基层厚度，采用不同的天线频率，对比了检测结果，并分析横向电磁波速度不均匀对厚度检测效果的影响，以及接触式天线的垂向颠簸对基层厚度检测精度的影响，为道路工程检测提供参考。     

探地雷达电磁波正演模拟研究

利用探地雷达技术对路面结构层进行检测时,根据探测要求而采用不同频率的天线,尝试建立了雷达电磁波在结构层中传播的正演模型,通过得到的合成波模拟了其在结构层中传播的规律。根据经典电磁理论,利用傅立叶积分变换,通过典型激励和实测雷达入射波模拟了雷达电磁波在结构层中的传播情况,得到了合成的反射波,并与实际结构层测试雷达波做了比较。结果表明:频率低的情况下,雷达的分辨率较低,结构分层不明显;随着频率的增大,可以清晰区分出结构分层,但只有在高频率的条件下,结构厚度分层的反射信号才是合理的,能比较真实地反映实际情况。     

应用探地雷达检测公路路面厚度的研究

路面结构层厚度检测是道路质量控制的重要工作，传统的钻心取样法已远远不能满足精确检测的要求。通过进行探地雷达测厚的理论分析和其在公路路面工程厚度检测中的实际应用，对这种新型技术检测路面厚度的准确性、可靠性进行分析，结果表明探地雷达技术在公路工程质量检测中具有独特的优势。     

路用探地雷达检测信号的缺陷识别试验

为研究探地雷达(GPR)对路面的缺陷检测识别,针对路用探地雷达信号的处理问题,通过在路面基层内各层界面处埋置金属板,分别对数字滤波、反褶积、波动方程偏移和小波多尺度去噪等方法的处理效果进行对比,提出了对提高异常的分辨率和奇异值分解具有明显效果的方法,并应用于道路现场检测中.结果表明,反褶积和波动方程偏移处理对提高异常的...     

探地雷达检测系统在路面厚度检测中的应用

文章对探地雷达检测系统的应用条件进行探讨,概括和总结了近年来探地雷达技术发展及新的应用研究,详细分析探地雷达的工作原理、系统组成结构。以及探地雷达对路面结构层厚度检测的应用,进而指出探地雷达的局限性和今后的发展方向。     

探地雷达检测技术在工程勘察中的应用

探地雷达是一种重要的浅层地球物理勘察工具,文中从探地雷达的地球物理应用前提出发,阐述了探地雷达实测中的测量方式、天线频率、采样率及时窗等工作参数的选取;总结了雷达波的反射规律;分析了可能导致雷达资料误解释的绕射波及解决方案;并以工程实例说明了探地雷达的勘察效果.     

探地雷达检测公路结构层裂缝实用方法研究

在简要介绍探雷达基本原理及裂缝在雷达剖面上的波组特征基础上,从垂直裂缝数学模型开始,由简单到复杂,按照理论分析数值模拟——物理模拟——现场试验这一流程对探地雷达检测裂缝的理论、方法和实际应用效果进行了系统的分析研究。总结出由单一均匀介质到多层均匀介质等不同情况下裂缝的波组特征规律和检测裂缝的基本方法。由公路工程探测实践表明数值模拟、物理模拟和检测应用具有很好的一致性。采用探地雷达检测公路结构层中的垂直裂缝具有充分的理论依据,实践上是切实可行性的。探地雷达检测裂缝时应选取足够小的横向采样点距和适当主频的天线,并采用合理的处理参数对雷达资料进行分析处理,才能得到直观、可靠的裂缝检测结果。该方法可以对公路结构层中隐含的裂缝进行准确定位,为高速公路路况监控和养护提供了一种新的检测手段。     

探地雷达检测路基压实质量现场应用可行性研究

本文通过理论推导和现场试验,对路基材料的介电常数与压实度、含水量等压实指标间的相关关系进行研究。在此基础上,结合实际工程,尝试将探地雷达无损检测技术应用到路基施工过程控制中,开拓了探地雷达的应用领域和范围,为探地雷达无损检测技术在路基上的应用做了良好的铺垫。     

探地雷达检测公路隧道衬砌质量应用研究

依据材料之间的介电常数差异，应用探地雷达方法检测公路隧道的衬砌围岩，初期支护，防水材料及二次衬砌的施工质量，并验证此方法的可靠性和有效性。     

隧道衬砌探地雷达检测数值解析及应用

基于时域有限差分法和有限单元法,对隧道衬砌中钢筋网下的脱空和衬砌背后的脱空进行二维正演模拟,并与实例结果进行对比分析。结果表明: 雷达天线的中心频率越高,其分辨率越高,区分的效果越好;钢筋的密度越小,雷达探测脱空区域的效果越好。通过正演模拟和工程实测相结合,可提高采用探地雷达进行隧道衬砌检测的准确性及解释精度。     

探地雷达检测技术在湛徐高速公路路况检测中的应用研究

随着我国建成公路的里程数迅速增长,道路养护需求规模日益增加。目前道路上检测仍为传统的以钻芯取样为代表的破环型检测,快速无损检测手段经过了多年研究实践,证明其已经可以应用于道路检测。本文在广东湛徐高速公路首次采用探地雷达对道路基层隐性结构病害进行了检测分析,同时在典型特点处进行钻芯取样对比分析,研究了探地雷达进行沥青路面结构基层隐性结构病害检测的可靠和准确程度。根据研究结果可知,探地雷达可以对路面质量、路面隐性病害破坏程度进行可靠的快速检测,未来具有广阔的应用前景。     

探地雷达钢筋正演模拟及偏移成像研究

探地雷达（ground penetrating radar,GPR）在工程检测领域应用广泛,特别是应用于隧道衬砌结构检测。利用时域有限差分方法（finite difference time domain,FDTD）和完全匹配层（perfect match layer,PML）吸收边界条件,采用900 MHz天线,模拟了不同间距、不同深度、不同对应位置的单、双层钢筋混凝土结构,并运用频率-波速域（F-K）波动方程偏移技术分别进行了成像处理。研究表明： 1）有效探测范围内钢筋间距、埋深越大时,干扰信号越少,钢筋的反映越明显; 2）F-K偏移可较好地分辨出单层（上层）钢筋,斜对双层钢筋的分辨率比正对高。     

探地雷达检测隧道衬砌质量缺陷判别及工程应用研究

探地雷达检测技术具有高效、快速、无损等优点,广泛应用于隧道衬砌质量检测,本文通过对隧道衬砌质量常见缺陷的类型、成因及缺陷典型雷达图像的识别分析,依托探地雷达技术在某铁路隧道衬砌质量检测工程中的应用实例,对隧道衬砌质量缺陷类型、数量、分布等方面进行统计分析,得出隧道衬砌质量缺陷分布的一般规律,研究结果对指导隧道衬砌施工过程质量控制和缺陷整治,提高隧道建设和运营养护水平具有工程实践意义。     

基于CNN技术的探地雷达线测图分类解释模型

针对隧道地质超前预报过程中GPR(Ground Penetrating Radar)线测图分类解释准确率不高的问题,本文在深度学习模型Lenet的基础上,根据GPR线测图的尺寸特点设计了Lenet-6。Lenet-6在Lenet低隐含层部分新增一个卷积层和一个子采样层。通过深入研究Lenet-6低隐含层,给出了卷积层核函数选取的一般准则。仿真实验结果表明:在相同的迭代次数下,Lenet-6比Lenet具有更高的分类准确率。本文模型可为制定隧道施工和开挖计划提供科学合理的依据。     

基于路面雷达的水泥路面脱空检测正演模拟与试验分析

针对路面雷达在路面结构层缺陷检测中对判定人员的经验要求高、不同的脱空类型难以区分的问题,采用电磁波时域有限差分法对水泥混凝土路面板底脱空进行正演模拟,分析板底存在不同尺寸气充空洞和水充空洞时的图像差异。通过现场的脱空模拟试验,验证了理论分析结果,提出了路面雷达在水泥路面检测过程中的测试要求。     

综合评价体系在探地雷达检测路面结构内部质量中的应用

近年来,中国的公路尤其是高速公路的建设突飞猛进,在中国公路建设快速发展的同时,其间存在的不合理性也逐渐显现,对于公路质量状况的检评重视不够,传统检测方法的检测结果难以发现路面结构层内部病害隐患。该文将路面内部结构层病害分成4类,再根据各种病害的轻重程度,建立路面内部质量状况综合评价体系,通过该综合评价体系对探地雷达检测京沪高速公路路面结构内部质量进行评价,并通过现场结果进行验证,证明综合评分法的可靠性。     

盾构施工扰动区地层状况及其变异的探地雷达检测与评价

论文以某大型泥水盾构隧道为工程背景,将探地雷达应用于复杂地形地貌、地下管网及盾构施工扰动影响引起土体变异等的现场探测。探讨地质雷达方法在盾构隧道中适用性,研究同步注浆对周围土体的渗透范围以及对土质变异的影响。结果表明:(1)根据各个扫描断面的位置以及反射异常出现的埋深位置,可以比较精确地判断结构的不均匀分布区或者异常区;(2)依据雷达反射图像的清晰程度、信噪比强弱可以有效地判别地下管道与周围土体间存的衬砌结构、注浆影响区、后部土层等三个区域。结果可供同类工程借鉴。     

基于空气耦合式探地雷达探测的衬砌层位特征识别的正演模拟

采用探地雷达进行隧道衬砌检测时,需要准确提取衬砌的层位特征（含相应病害信息）。采用空气耦合式探地雷达对隧道衬砌质量进行检测,基于GprMax2D和Matlab为平台环境,对衬砌层位特征识别进行研究。主要研究及结论如下： 1）对多种实际工况的衬砌形式进行二维正演模拟分析,并对电磁波在多层介质中反射特征进行研究。研究表明,探地雷达反射回波的起始位非零,而电磁波在介质分界层处发生反射的时刻取决于电磁波所传播层面的厚度,当2层介质差别较大或2层介质之间有空气存在时,反射时刻位于波形的最大波峰或波谷所在位置,而与脉冲源的位置和第2层介质的介电常数无关。 2）根据隧道衬砌的分层特征,在实际隧道衬砌中,对探地雷达数据和实际干扰因素进行分析处理,对与理论反射时间误差太大的进行修正。研究成果对应隧道衬砌层位及病害性状识别均具有指导和借鉴意义。