用于青岛地铁超前地质预报的探地雷达信号分析与去噪技术研究

摘要

青岛市轨道交通一期工程地铁3号线全程为地下线路,长约24.9km,设22座车站,总体呈“西-东-北-西”走向横穿青岛市区。地铁隧道于2011年初开工建设,基于探地雷达技术的超前地质预报工作也随之展开。由于地铁隧洞洞顶埋深小于30m,沿线地层变化较大,地质灾害体发育,建立不同地质灾害体的 GPR异常特征是保证探测效果的关键。此外,隧道封闭的空间结构以及探测现场周围存在的钢拱、施工机械、用电设备等对GPR探测信号产生了严重干扰,甚至完全覆盖了有效信号,易造成解译误判。
　　为解决上述GPR超前预报关键技术,本文分析了青岛地铁3号线236组掌子面实测GPR剖面,总结了典型地质体反射信号和干扰信号的异常特征;并对比理论计算剖面确定了信号识别特征。此外还对GPR噪声信号和去噪方法进行了分析研究,初步确定了噪声的干扰形态和规避方式。研究取得的主要成果如下:
　　(1)确定了不同风化及富水程度岩体的GPR信号特征,分析了施工环境对探测的干扰影响;
　　(2)建立了典型地质体的GPR标准正演剖面,分析了各个地质体引起的反射信号特征;
　　(3)确定了探测过程中钢拱、施工机械噪声的干扰形态及影响范围;
　　(4)常规的高通、低通、带通滤波处理对噪声信号的压制效果不明显,通过在掌子面铅直布线采集的方式,改变了天线响应方向,较大程度地规避了干扰源的影响范围。

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1. 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的及内容

1.4 技术路线

1.5 研究成果

2. 青岛地铁3号线工程地质概况

2.1 线路概况

2.2 隧道施工工艺

2.3 主要工程地质问题

2.4 青岛地铁3号线隧道超前预报的主要内容

2.5 青岛地铁3号线超前地质预报工艺

3.青岛地铁GPR超前地质预报实测信号分析

3.1 GPR探测流程

3.2 GPR探测装备

3.3 GPR探测布线方式

3.4 采集参数的选择

3.5 探地雷达实测信号分析

3.6 本章小结

4.GPR超前地质预报理论分析

4.1 正演模拟理论

4.2 地质体的正演模拟

4.3 本章小结

5. GPR超前地质预报噪声分析与去噪方法研究

5.1 干扰噪声的正演模拟

5.2 实测剖面噪声分析

5.3 噪声压制方法

5.4 本章小结

6. 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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