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。