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探地雷达在隧道超前地质预报与衬砌检测中的应用研究

作　者: 秦承彬
导　师: 刘争平
学　校: 西南交通大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 探地雷达 高频电磁波 超前地质预报 不良地质体 衬砌检测 质量缺陷
分类号: U452.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 104次
引　用: 3次
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内容摘要


为适应经济高速发展的需要,进入二十一世纪以来,我国进一步加大了对基础建设的投入,推动了我国高速铁路的快速发展。为满足高速铁路的技术要求,在地形复杂地区,需大量修建隧道工程。在隧道开挖过程中,需要提前了解掌子面前方的地质变化情况,为隧道施工提供较为准确地质资料,以便及时合理地调整开挖进尺、修正施工方案、加强安全防护措施,避免事故发生。另外,在隧道施工过程中的质量评价和竣工验收时的质量检测,都需要快速、准确、全面掌握隧道施工有无质量缺陷。探地雷达是采用高频电磁脉冲来探测地下介质分布规律的一种地球物理勘探方法,因其具有分辨率高、操作方便、无损检测、图像直观等优点,在隧道超前地质预报和衬砌检测得到了广泛的应用。探地雷达是在电磁场理论基础上发展起来的,电磁场理论和电磁波传播规律是探地雷达技术的理论基础。本文从电磁场基本理论麦克斯韦方程组切入,介绍了平面电磁波的传播特性和在介质中的传播规律以及介质的电磁特性；在学习国内外探地雷达技术研究资料的基础上,通过在湘桂线、贵广线和兰渝线进行隧道超前地质预报和衬砌检测的广泛实践,积累了应用探雷达技术的丰富经验。(1)系统总结了应用探地雷达进行数据采集的工作方法和资料解释方法,详细说明了数据采集过程中的注意事项、资料处理流程和目标体的识别方法。(2)总结了在隧道超前地质预报中经常遇到的溶洞、破碎带、软弱夹层、富水岩体等不良地质体的预报方法及其他们在雷达剖面图上的波形特征。(3)总结了在隧道衬砌检测中经常遇到的空洞、混凝土不密实带等质量缺陷的检测方法及他们在雷达剖面图上波形特征。目前,探地雷达已广泛应用于土木工程、环境检测、考古研究、基础地质调查、矿产勘查等领域,已成为一种常规的探测技术。随着科学技术的不断发展,探地雷达的应用领域将越来越广泛,其在工程领域的应用研究也将更加深入,分辨率和准确性也将不断提高。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章 绪论  10-13
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外探地雷达研究现状  11-12
    1.2.1 国外研究现状  11-12
    1.2.2 国内研究现状  12
  1.3 本文主要研究内容  12-13
第二章 探地雷达基本原理及相关理论  13-32
  2.1 电磁场理论  13-28
    2.1.1 麦克斯韦方程  13-15
    2.1.2 介质的电磁特性  15-18
    2.1.3 平面电磁波的传播特性  18-26
    2.1.4 平面电磁波在介质中的传播规律  26-28
  2.2 探地雷达工作原理  28-32
第三章 探地雷达数据采集与资料解释  32-56
  3.1 探地雷达仪器系统和工作参数  32-38
    3.1.1 探地雷达仪器系统  32-34
    3.1.2 探地雷达仪器工作参数  34-38
  3.2 探地雷达的数据采集  38-42
    3.2.1 采集数据前的准备工作  38-39
    3.2.2 探测参数的选择  39-41
    3.2.3 数据采集过程中的注意事项  41-42
  3.3 探地雷达的数据处理  42-50
    3.3.1 数据编辑  43-46
    3.3.2 常规数据处理  46-50
  3.4 探地雷达的资料解释  50-56
    3.4.1 探地雷达数据解释的地质基础  51
    3.4.2 探地雷达资料解释流程  51
    3.4.3 典型目标体的雷达剖面图像特征  51-53
    3.4.4 反射层的拾取方法  53-54
    3.4.5 时间剖面的解释  54-56
第四章 探地雷达在隧道超前地质预报中的应用研究  56-70
  4.1 探地雷达在隧道超前地质预报中的参数设置  56-57
  4.2 探地雷达在隧道超前地质预报中的工作方法  57-58
    4.2.1 测线布置  57-58
    4.2.2 探测中的注意事项  58
  4.3 探地雷达在隧道超前地质预报中的应用实例  58-70
    4.3.1 溶洞  59-62
    4.3.2 破碎带  62-64
    4.3.3 软弱夹层  64-66
    4.3.4 富水岩体  66-70
第五章 探地雷达在隧道衬砌质量检测中的应用研究  70-78
  5.1 探地雷达在隧道衬砌检测中的参数设置  70-71
  5.2 探地雷达在隧道衬砌检测中的工作方法  71-73
    5.2.1 测线布置  71-72
    5.2.2 测点定位  72-73
  5.3 探地雷达在隧道衬砌检测中的应用实例  73-78
    5.3.1 混凝土不密实带  73-75
    5.3.2 空洞  75-77
    5.3.3 钢筋和钢拱架  77-78
第六章 结论与展望  78-80
  6.1 本文主要结论  78
  6.2 展望  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-82

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 隧道工程 > 勘测、设计与计算 > 勘测 > 隧道工程地质与水文地质勘测
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