利用探地雷达(GPR)测定土体含水量

摘要

土体含水量是反映土体组成的重要指标.探地雷达(GroundPenetratingRadar,简称GPR)是利用电磁波现场测量的一种无破损方法.该文研究了利用GPR原位测试土体含水量,主要包含以下内容:首先提出了相位移时间的概念及利用GPR相位移时间进行土体含水量测定的新方法.然后,在理论上证明了相应位移时间的表达式.建立了土体含水量与相位移时间关系的理论模型.最后,在解剖SIR系列GPR的数据结构的基础上,用C++语言编写了相位移时间的计算、数字滤波、频谱分析、图形的显示等多个程序,研究了GPR相位移时间测量时各种参数的选择及设定原则.

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1 GPR发展及现状

1.2土体含水量测定的方法比较

1.3 GPR测土体含水量的现有方法

1.4利用GPR相位移时间测土体含水量方法的提出

1.5本文所做的工作

第二章GPR电磁波反射波中相位移时间

2.1斯涅耳定律

2.2菲涅耳公式

2.3空气和地面分界面上的反射

2.4相位移时间特例分析

第三章相位移时间与土体含水量的关系

3.1土体含水量与介电常数的关系

3.2土体含水量与电导率的关系

3.3土体含水量与相位移时间的关系

3.4算例分析

第四章GPR的成图及数据处理

4.1 GPR的数据结构

4.2成图软件的编制

4.3频谱分析及数字滤波的程序编制

第五章相位移时间与土体含水量关系的实验验证

5.1测量参数的研究

5.1.1时窗

5.1.2天线的中心频率

5.1.3采样率

5.1.4动态范围

5.1.5高通与低通滤波的截止频率

5.1.6增益

5.1.7延时

5.1.8采样速率

5.1.9天线离介质表面的距离

5.1.10天线的发射与接收天线间距、天线方向等

5.2含水量与电导率关系的实验验证

5.2.1测量装置及测试结果

5.2.2数据处理

5.3含水量与介电常数关系的实验验证

5.3.1试验装置及测试结果

5.3.2数据处理

5.4含水量与相位移时间关系的实验验证

5.4.1测量装置

5.4.2砂的测试结果

5.4.3粘土的测试结果

5.4.4测试结果与理论曲线对比

第六章相关问题的进一步讨论

6.1基本理论问题

6.2实际工作中的标定问题

6.3相位测量与振幅测量的区别与联系

6.4相位测量与相位参数分析技术的区别与联系

第七章结论

附录A 部分图形处理源程序清单

附录B 万方数据库查询部分内容

附录C ISI查询部分内容

参考文献

致谢