【摘要】：隧道襯砌的厚度、襯砌中有無空洞和脫空以及鋼筋及鋼拱架間距等的質(zhì)量問題一直是制約隧道安全的因素之一。相對于其他的檢測方法,地質(zhì)雷達是一種快速、方便、精確、無損的檢測隧道襯砌質(zhì)量的方法,被廣泛的應(yīng)用于隧道襯砌質(zhì)量的檢測中。應(yīng)用基于時域有限差分方法(Finite-Domain Finite-Time Method,FDTD)的地質(zhì)雷達數(shù)值模擬軟件GPRMAX來研究影響地質(zhì)雷達探測精度的因素。應(yīng)用MATLAB軟件對GPRMAX模擬的結(jié)果進行了適當?shù)奶幚?從而使模擬結(jié)果更加有利于分析所研究的問題。通過模擬結(jié)果得出了同一頻率天線對于不同襯砌厚度、不同空洞大小、不同脫空大小、鋼筋及鋼拱架間距以及同一空洞不同充填介質(zhì)和同一脫空不同充填介質(zhì)的波場響應(yīng)特征,同時得出了不同頻率天線對于同一襯砌厚度、同一空洞大小、同一脫空大小以及同一鋼筋及鋼拱架間距的波場響應(yīng)特征。此外還得出同一頻率天線對同一深度不同間距的兩個空洞以及兩個脫空的波場響應(yīng)特征。通過對隧道襯砌質(zhì)量的實際檢測以及對實際檢測數(shù)據(jù)的處理和分析得出隧道襯砌的厚度、鋼筋及鋼拱架間距以及是否存在空洞和脫空等質(zhì)量問題。分析設(shè)計資料、地質(zhì)資料以及施工資料并結(jié)合實際開挖驗證結(jié)果得出地質(zhì)雷達檢測隧道襯砌質(zhì)量的效果較好,并達到預期的效果,但對實際資料的解釋和判讀需要進一步完善和加強。應(yīng)用FDTD方法對影響地質(zhì)雷達探測精度的因素進行數(shù)值模擬研究,在其數(shù)值建模方面,本身就具有一定的局限性,需進一步完善以便與實際檢測資料進行對比分析,更好地為實際檢測提供理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

第８頁逡逑雷達數(shù)據(jù)進行處理，最后根據(jù)處理的數(shù)據(jù)結(jié)合地質(zhì)資料對所探測的目標體進行反演和逡逑解釋，給出最終結(jié)果。地質(zhì)雷達系統(tǒng)如圖２－３所示。逡逑ｉｒｅ機處《系統(tǒng)逡逑／，邋Ｖｉｚ＂逡逑地卜’邋ｆｔ體逡逑圖２－３地質(zhì)雷達系統(tǒng)逡逑２．２電磁場基本理論逡逑２．２．１麥克斯韋方程組逡逑電磁場理論的最核心部分是１８６１年著名的物理學家麥克斯韋（Ｍａｘｗｅｌｌ）在前人研逡逑究的基礎(chǔ)上提出的電磁波基本理論（ＥＭ）邋［４３Ｍ。麥克斯韋提出了電磁波這一概念，該逡逑理論表明在空間中某一點，若存在著變化的電場，那么這個變化的電場將在它周圍激逡逑發(fā)出變化的磁場，而這個變化的磁場又將會在它周圍激發(fā)出變化的電場，這樣電場和逡逑磁場就會交替的出現(xiàn)，相互激發(fā)、連續(xù)出現(xiàn)電場和磁場的振動，就以原來的場源作為中逡逑心向空間四面八方傳播，形成一種新的物質(zhì)運動形式，這種新的物質(zhì)運動形式就是電逡逑磁波。在空間任何一點，電場、磁場和電磁波的傳播方向都是相互垂直的［４３Ｍ。麥克斯逡逑韋方程組是研究電磁波傳播規(guī)律的基礎(chǔ)。大多數(shù)形式復雜的電磁波都可以近似的以平逡逑面波的形式疊加。在想對簡單的情況下

在時間軸上逐步推進地求解空間電磁場。將電磁場的初始值以及邊界條件與差分方程逡逑聯(lián)立就可以逐步地求得各個時刻的空間電磁場的分布情況逡逑２、ＦＤＴＤ求解區(qū)的劃分。ＦＤＴＤ的計算區(qū)域劃分為總場區(qū)和散射區(qū)，，如圖２－６所逡逑示。以上計算區(qū)域的劃分的好處是：首先這樣做應(yīng)用了惠更斯（Ｈｕｙｇｅｎｓ）原理，這樣逡逑就可以在連續(xù)邊界也就是總吸收場邊界處設(shè)置入射波，進而使得入射波的加入變得簡逡逑單且易行；其次，這樣做可以在吸收邊界也就是截斷邊界處設(shè)置吸收邊界條件，然后利逡逑用有限元計算區(qū)域從而可以模擬開域的電磁散射過程；最后，根據(jù)等效原理，應(yīng)用數(shù)據(jù)逡逑存儲邊界也就是外推邊界處的近區(qū)場就可以實現(xiàn)遠場的外推計算。逡逑散射場區(qū)邐Ｚ吸收邊界逡逑ｒ散射場區(qū)邐Ｚ逡逑外推邊界逡逑目標體｜＼＼＼逡逑邐邐總場邊界逡逑圖２－６邋ＦＤＴＤ散射計算區(qū)逡逑
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U456.3

【參考文獻】

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本文編號：2564321