地质雷达探测求取目标体体积的研究

摘要

随着我国地下空间开发与建设的不断深入，地质雷达检测作为一种无损检测技术有了飞速的发展。地质雷达以其分辨率高、快速经济、灵活方便、定位准确、剖面直观和实时图像显示等优点，已经广泛应用于各种工程领域，有着良好的应用前景。
　　根据工程实践经验，利用地质雷达可以比较容易的得到现场那些反映地下空洞、管线空腔的记录，但是如果要更进一步得到探测目标体的体积信息，还是存在不小的困难。正是由于目前对这些缺陷的探测还仅限于定性的解释上，不能定量地估计出病害的具体严重程度，所以也就难以准确深入地评估和监控地面下的质量状况，难以对缺陷的加固范围和加固量做出有效的评估，也就不能提前采取一些针对性的措施进行补救。因此，对于建立一种根据地质雷达探测求取被测目标体等效体积的数学结构计算模型的研究有着重要的意义。
　　本文在试验中选取不同的试件埋置在不同深度的土层中，用来模拟地下空洞的缺陷。根据体积等效的原则，将目标体等效为球体，从而可以计算出在光学区等效球体的雷达散射截面，即目标体的等效散射截面。同时通过地质雷达进行探测，以修正后的雷达方程为基础，导出了一种根据目标体的深度，目标体在地质雷达图像上的影像面积和地质雷达天线的中心频率来计算被测目标体等效雷达散射截面的计算公式，进而建立出一种根据地质雷达探测求取被测目标体等效体积的数学结构计算模型，使得我们能够定量得估计出地下病害的具体严重程度，例如空洞具体的大小、范围及延伸的趋势等，有了这样一个定量的指标来衡量这些缺陷的严重程度，也就能够准确深入地评估和监控地面下的质量状况，也就能提前采取一些针对性的措施进行补救，为加固方案的实施提供了科学依据，对工程实践有着非常重要的意义。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 论文选题的背景与意义

1．2 地质雷达应用于工程检测的研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文的研究内容

1．4 本章小结

第2章 地质雷达的理论及试验基础

2．1 地质雷达的电磁学基础

2．1．1 电磁波的传播特性

2．1．2 介质电磁特性对电磁波的影响

2．2 地质雷达的工作原理

2．2．1 地质雷达的硬件系统结构

2．2．2 地质雷达的探测方式

2．2．3 地质雷达的主要技术参数

2．3 地质雷达的探测方法

2．3．1 地质雷达探测的观测方法

2．3．2 地质雷达探测前的准备工作

2．3．3 地质雷达探测相关参数的设置

2．4 本章小结

第3章 地质雷达的数据处理技术

3．1 地质雷达数据的干扰信号

3．2 地质雷达数据处理方法

3．2．1 频谱补偿

3．2．2 自动增益

3．2．3 一维数字滤波

3．2．4 水平预测滤波

3．2．5 背景去噪

3．2．6 二维数字滤波

3．3 本章小结

第4章 建立地质雷达探测求取被测目标体等效体积的数学结构计算模型

4．1 雷达波在地下介质中传播速度的确定

4．2 雷达散射截面

4．3 试验方案设计

4．3．1 试验场地和试件的选取

4．3．2 试件埋深的设计和试验测线的布置

4．4 地质雷达对土中试件的检测

4．4．1 检测前的准备工作和采集数据的处理

4．4．2 试件的检测及其影像边界点和影像面积的确定

4．5 地质雷达探测求取目标体体积模型的建立

4．6 算例

4．7 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢