發(fā)布時間：2020-07-31 13:05

【摘要】：隨著路基長期服役,其內部的水溫變化會導致路基含水率增大,尤其是在季凍區(qū),由于凍融循環(huán)作用,路基局部含水率過大導致其強度降低,發(fā)生道面沉陷、開裂等病害,因此對路基含水率全面量測十分重要。鉆芯取樣法破壞道路結構,工作效率低下,單點數(shù)據無法全面反映道路橫向、縱向的含水率變化。探地雷達具有無損、簡便、高效等優(yōu)勢,已在道路工程用于面層厚度、內部缺陷探測,利用其探測路基土含水率的相關研究較少�，F(xiàn)有研究多基于土體介電特性,但對路基填筑的各類因素如壓實度、溫度等考慮較少。利用雷達信號提取介電常數(shù)方面,多集中于理論分析和室內試驗,缺少現(xiàn)場數(shù)據驗證。同時,雷達信號分析多從時域角度出發(fā),頻域分析較少。針對上述問題,從理論分析、室內實驗和現(xiàn)場試驗開展了探地雷達量測季凍區(qū)路基土含水率的研究。首先,通過室內試驗建立了砂土和黏土的“含水率-介電常數(shù)關系模型”。在常溫和負溫條件下分別進行不同含水率及不同壓實度的試件成型,測取各工況下的介電常數(shù);接下來,分析不同類型土樣試件介電常數(shù)的影響因素,擬合獲得相應的“含水率-介電常數(shù)關系模型”。其次,通過時間域有限差分算法的理論分析,確定了評判介電常數(shù)的指標�；谡蒈浖M了電磁波在單層、雙層和不均勻介質結構模型中傳播,控制模型電磁參數(shù)變量,得到不同工況下的雷達時域信號;分析雷達直達波振幅、反射波振幅、雙程走時、衰減等與電磁參數(shù)變化相關關系,提出雙程走時計算介電常數(shù)指標。最后,通過室外現(xiàn)場試驗,驗證時域參數(shù)評判介電常數(shù)的指標適用性,并提出評判介電常數(shù)的頻域指標。開展了不同模型尺寸、不同天線中心頻率下的室外試驗,得到不同工況下的實測數(shù)據;利用雙程走時反算介電常數(shù),對比介電常數(shù)儀量測數(shù)據,從時域角度分析不同天線中心頻率雷達的探測效果;進一步展開雷達信號頻域分析,利用快速傅里葉變換得到雷達頻域信號,提出峰值頻率和頻譜能量百分比兩項指標用于含水率的直接評判。上述理論分析、室內實驗和現(xiàn)場試驗成果,為春融冬凍前夕路基土含水率探地雷達量測及數(shù)據處理提供支撐,具有較為重要的理論意義和實踐價值。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U416.1
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文TT RRRT T T T T）收發(fā)天線同時移動 b）接收天線固定、發(fā)射天線移動圖 2-3 探地雷達探測原理用探地雷達實際探測時，不論選用剖面法或是寬角法，最終得到面圖像。時間剖面圖像分為 A-scan 和 B-scan 兩種類型，其中 A數(shù)據采集，反映出不同位置處的反射回波，示意圖如圖 2-4 所示。在 xOy 平面內沿著某一方向移動，進行采集并連續(xù)讀取的數(shù)據達是不間斷的傳輸信號，實際上 B-scan 數(shù)據是由多道 A-scan 數(shù)數(shù)據，示意圖如圖 2-5 所示。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文TT RRRT T T T T）收發(fā)天線同時移動 b）接收天線固定、發(fā)射天線移動圖 2-3 探地雷達探測原理用探地雷達實際探測時，不論選用剖面法或是寬角法，最終得到面圖像。時間剖面圖像分為 A-scan 和 B-scan 兩種類型，其中 A數(shù)據采集，反映出不同位置處的反射回波，示意圖如圖 2-4 所示。在 xOy 平面內沿著某一方向移動，進行采集并連續(xù)讀取的數(shù)據達是不間斷的傳輸信號，實際上 B-scan 數(shù)據是由多道 A-scan 數(shù)數(shù)據，示意圖如圖 2-5 所示。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文)(())(,,)(,,)(,,)221n-21nnttFijkFijktFijk 一網格，Yee 將 E 和 H 在 x、y、z 三軸方向上共六個分量放1 放置。從空間角度來看，每個 E 分量均被 4 個 H 分量環(huán) 分量均被 4 個 E 分量環(huán)繞；從時間角度來看，Yee 將 E 分個時間步長（1/2Δt）交替計算。利用上述方法，時間、空

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本文編號：2776510