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基于gprMax的探地雷达在公路路基检测中的正演模拟
| 论文题名： | 基于gprMax的探地雷达在公路路基检测中的正演模拟 |
| 关键词： | 公路路基检测;探地雷达;正演模拟;gprMax软件;时域有限差分法 |
| 摘要： | 最近20多年来，我国的国民经济的得到了迅速的发展，各项基础建设也取得了重大的成果，其中公路建设发展速度迅猛。但这也对公路交通建设的工程质量提出了更高的要求。传统的公路路基检测方法已经满足不了规模大、工期要求时间短、精密度高、无损的道路工程的需要了。由此具有高效率、高精度、灵活、无破损的探地雷达技术得到了推广。 本文介绍了探地雷达的工作原理、设备组成、测量方法、适用性评价和探地雷达在路基检测中的运用，阐明影响探地雷达探测深度、分辨率的主要因素，阐述了了FDTD算法的基本理论，从Maxwell方程出发研究FDTD方法的数值理论。从差分计算的角度，分别论述了差分方程的迭代、吸收边界条件、网格剖分、共形网格介质参数的确定、激励源的设置。介绍了工程中常见的路基公路病害以及会对公路造成的破坏，分析其特征，调整参数后进行了多次数值模拟，通过对照实验，得到了不同情况下路基病害的图像规律，并与实际工程中的探地雷达资料进行对比分析，比较它们之间的异同点，说明其原因。本文最后得出对路基病害进行正演模拟可以对实际工程具有很强的借鉴作用的结论。 主要内容如下： （1）基于时域有限差分法，建立了3层结构的公路模型，使用了gprMax电磁波模拟软件对公路各层模型进行了正演模拟，探究了电磁波在该模型中的传播情况。（2）研究了常见的公路路基病害，总结病害的特点，经过简化后建立病害模型，通过改变不同的参数，研究电磁波在不同路基病害中的传播特点和反射波的成像情况，分析总结正演模拟结果图的规律，分别进行数值模拟的是不同情况下路基空洞、不同情况下的路基含水带、不同情况下的路基软土、路基不密实、路基中的古滑坡滑动面。 （3）使用3个实际公路的探地雷达资料，通过和正演模拟结果进行对比，验证了正演模拟结果的有效性和指导意义，并比较分析了它们之间结果的差异，对此差异进行了解释说明。 |
| 作者： | 卞邶 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 唐新功 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长江大学 |
| 学位年度： | 2018 |
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