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隧道衬砌病害探地雷达三维模型试验与无网格法正演模拟
| 论文题名： | 隧道衬砌病害探地雷达三维模型试验与无网格法正演模拟 |
| 关键词： | 隧道衬砌;病害探测;探地雷达;三维模型;无网格法;正演模拟 |
| 摘要： | 对于精度和适应性要求较高的隧道衬砌探地雷达无损检测中，需先掌握衬砌病害的雷达剖面图像特征，建立典型的模型曲线，因此作为反演与图像解释的探地雷达正演模拟技术具有实际意义。目前，探地雷达的正演模拟集中在有限元法和时域有限差分法，其网格划分直接影响计算精度和计算量，且在模拟前处理过程中稍显复杂。本文将无网格法引入隧道衬砌病害探地雷达的正演模拟研究中。该方法形式简单、适应性强，摆脱了网格限制，前处理只需将计算场离散成节点，并用滑动最小二乘法（MSL）拟合场函数。只需正确选取基函数、权函数；合理确定影响半径和节点分布密度，即可得到精度较高的光滑连续结果。主要研究内容和成果如下： 1、进行了隧道衬砌空洞地探底雷达三维物理模型试验研究。通过制作隧道衬砌空洞的物理模型，将雷达探测结果经过处理生成三维图像。从图像分析，1600MHZ天线探测的图像精度要高于900MHZ天线；从三维图直观的显示出模型中空洞的真实情况，包括空洞的大小和形状。本次试验中的菱形剖面空洞，从三维图中看出其在水平切面形状是随深度增加而逐渐增大的矩形。通过实验，探究了三维探测方法及验证了三维探测对图像解释有更精确、可靠的功能。 2、从无网格法的理论基础滑动最小二乘法出发，选用了负指数型权函数和二维中的二次基函数，在积分中采用高斯积分。在边界的处理上，用罚函数处理了第一类边界条件，又使用改进的SARMA吸收边界条件抑制了模型边界波的反射，并作了详细的推导。 3、采用无网格伽辽金法编写了MATLAB正演程序，对隧道衬砌空洞中不同形状空洞作了数值模拟并进行图像处理。对图像进行分析，菱形空洞形状为“抛物线”形，双矩形空洞形状为交叉的双“抛物线”形，为实际工程中图像解释提供了参考依据。将物理模型试验的结果同MATLAB数值模拟结果比较，二维剖面形状都为“抛物线”形，验证了采用无网格法对隧道衬砌病害探地雷达正演模拟的可行性。 |
| 作者： | 余聪 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 刘保县 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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