原文传递
铁路路基病害的地质雷达正演模拟与探测方法研究
| 论文题名： | 铁路路基病害的地质雷达正演模拟与探测方法研究 |
| 关键词： | 铁路路基;病害探测;地质雷达;正演模拟 |
| 摘要： | 地质雷达的核心思想在于无损检测，地质雷达具有较高的分辨率，能够快速得到探测结果，结果可信度高，且不介入被测对象的工作状态，能够实现连续成像，在内部缺陷以及浅层精细地层结构上都有实际的应用。由于铁路下方路基病害的特殊性，利用地质雷达来查明铁路路基病害是一种经济有效的方法。但由于铁路轨道的特殊性及布置在无砟轨道内部的密集钢筋网，雷达接收天线能够接收到的钢筋下层目标体电磁波的反射信号较弱，给检测工作带来困难。本文针对地质雷达探测铁路路基病害的过程开展系统研究，结合数值模拟、物理模型试验和现场试验，分析了不同类型、不同特征及不同条件下路基病害的地质雷达响应特征。主要研究内容和成果如下: (1)分析了铁路路基病害的类型，研究了地质雷达的工作原理及其采集参数的设置原则，为数值模拟、物理模型试验和现场试验的过程提供了依据。 (2)应用gprMax3.0地质雷达模拟软件建立常见铁路路基病害模型进行了正演模拟，分析了不同条件下路基病害的异常特征，明确了铁路路基病害雷达检测的图谱判识基本特征规律。圆形空洞呈现出双曲线特征，曲线半径较小;矩形空洞则在其上边界呈现一段水平弧段，反射能量较强，而在水平段的两端有着双曲线特征，反射较弱。 (3)针对高铁无砟轨道中钢筋的分布，对分布在钢筋下的路基病害进行了正演模拟研究，分析了钢筋对下方病害的影响，由于钢筋的电导率较大，地质雷达入射电磁波会在该处产生衰减，只有一部分电磁波经表层钢筋间空隙入射至下层，因此会对钢筋下方病害区域的探测造成影响。但是当钢筋间距与其直径比达到一定值后，可认为其对下方病害探测的影响不大。 (4)通过物理模型试验模拟典型路基病害形式，采集试验模型的典型地质雷达剖面图像，研究不同类型的地下病害区的地质雷达图像的差异，分析了典型路基病害的图像特征;将得到的地质雷达剖面图像与正演模拟结果图像相比较，验证了正演模拟的可行性，为下一步利用正演模拟进行更复杂的地质雷达探测分析提供了依据。 (5)通过对无砟轨道板进行现场试验，分析无砟轨道板中钢筋信号在剖面图中的体现;在有砟轨道上进行了地质雷达扫描，结合已有研究成果对地质雷达图像进行了判识，通过对有砟轨道进行现场试验，获得了轨下路基病害的分布情况。 |
| 作者： | 韩俊涛 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 白明洲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
