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尾矿库浸润线的探地雷达探测技术及其稳定性析

作　者: 彭勇
导　师: 赵奎
学　校: 江西理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 探地雷达浸润线电性参数雷达参数优化稳定安全系数
分类号: TV698.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 35次
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内容摘要

浸润线的高低作为尾矿坝稳定性监测的一个重要方面，现在工程中对于尾矿坝浸润线的监测手段有很多种，但探地雷达作为一种快速、无损的浸润线观测尚未得到广泛应用。本文主要通过以下几个方面来阐述研究内容：1）本文通过室内实验测得尾砂的电性参数，应用软件MATGPR正演模拟探地雷达探测浸润线，其中考虑到毛细作用会对浸润线的位置的影响，特别地研究了正演模拟时探地雷达对不同程度的电性参数变化的敏感度。对正演模型探地雷达探测浸润线位置获得可行。2）由于室内室外探地雷达的探测浸润线时或多或少会受到环境的影响因素，鉴于此本文根据现有的理论对探地雷达探测参数进行了优化。通过雷达参数优化之后的探地雷达对室内室外某浸润线进行探测。3）为了更好地说明探地雷达探测浸润线的可行性本文设定了室内探地雷达探测浸润线模型，在考虑到非饱和区尾砂会对探测到的浸润线位置的影响，参考了相关文献，计算了在室内实验尾砂在毛细作用下的非饱和区高度，再通过软件MATGPR反演分析探测结果得到浸润线的雷达探测位置，把非饱和区高度和探地雷达探测的浸润线高度之和与实际测量的浸润线高度做对比，对比发现两者之间的误差在5%以内，说明室内探地雷达探测浸润线结果的可靠性，为室外探地雷达实验做了一个参考依据。4）在某尾矿库浸润线探测雷达信号经软件反演得出实地尾矿库的浸润线位置，在考虑毛细作用水位上升高度的雷达探测结果与钻井探测浸润线的结果进行对比，其误差率小于5%，认为探地雷达探测浸润线方法可行。5）在第六章中本文把雷达探测的浸润线高度作为一个参数，应用软件GEO-Studio确定尾矿坝的稳定安全系数，由于浸润线高度与实际钻进测量值之间的误差率小于5%，认为探地雷达探测的浸润线结果确定的稳定安全系数可以作为尾矿安全稳定的一个参考安全系数。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 选题的背景及意义  8-9
  1.2 探地雷达的国内外发展现状  9-11
    1.2.1 探地雷达国外发展现状  9-10
    1.2.2 国内探地雷达发展现状  10-11
  1.3 国内外探地雷达在浸润线方面的工程研究现状  11-12
    1.3.1 国外探地雷达在浸润线方面的工程研究现状  11
    1.3.2 国内探地雷达在浸润线方面的工程研究现状  11-12
  1.4 探地雷达工作系统  12
  1.5 本文的主要工作  12-13
  1.6 技术路线  13-14
第二章探地雷达原理及介质电性参数测定  14-29
  2.1 探地雷达电磁波原理  14-15
  2.2 电阻率的测定  15-17
    2.2.1 电阻率模型建立  16
    2.2.2 四针测试平台采集电阻率的结果计算  16-17
  2.3 介电常数的测定  17-22
    2.3.1 相对介电常数测量模型  19-20
    2.3.2 电性参数对电磁波能的影响  20-22
  2.4 非饱和区尾砂相对介电常数和高度确定  22-23
    2.4.1 相对介电常数与含水率的关系  22-23
    2.4.2 非饱和区尾砂高度确定  23
  2.5 探地雷达在浸润线检测方面软件正演可行性研究  23-25
  2.6 雷达信号对相对介电常数的敏感度  25-27
  2.7 本章结论  27-29
第三章探地雷达参数优化  29-35
  3.1 天线中心频率优化  29-31
  3.2 采样时窗优化  31-32
  3.3 采样率优化  32-33
  3.4 天线移动速度优化  33
  3.5 本章结论  33-35
第四章室内探地雷达探测浸润线实验  35-43
  4.1 室内探地雷达实验模型试验方案  35-36
    4.1.1 试验方案  35
    4.1.2 模型的制备  35-36
  4.2 室内试验探地雷达数据的处理及反演分析  36-41
    4.2.1 雷达数据常规处理  36-40
    4.2.2 室内实验探地雷达数据反演分析  40-41
  4.3 室内试验的验证分析  41-42
  4.4 本章结论  42-43
第五章室外探地雷达探测浸润线试验  43-51
  5.1 室外试验工程背景  43
  5.2 探地雷达室外实验前期准备  43-44
  5.3 探地雷达室外实验雷达数据反演分析  44-50
    5.3.1 雷达数据常规处理  44-48
    5.3.2 室外探地雷达数据反演  48-50
  5.4 室外实验的验证分析  50
  5.5 本章结论  50-51
第六章浸润线对尾矿库边坡稳定性分析  51-58
  6.1 尾矿库稳定性分析方法  51-54
    6.1.1 瑞典条分法  51-52
    6.1.2 毕肖普法  52-53
    6.1.3 简化 Janbu 法  53
    6.1.4 Morgenster-Price 法  53-54
  6.2 坝体稳定性计算  54-55
  6.3 不同深度的浸润线对坝体稳定性的影响  55-57
  6.4 本章结论  57-58
第七章结论与展望  58-60
  7.1 结论  58
  7.2 展望  58-60
参考文献  60-62
致谢  62-63
个人简历  63
读研期间主要科研成果与参与的科研项目  63

尾矿库浸润线的探地雷达探测技术及其稳定性析

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