基于小波提升格式理论的隧道衬砌缺陷定量识别分析

为提高探地雷达信号分析中小波基函数选取或构造的针对性和适应性，降低构造计算复杂性，并使所构造的小波基能更准确提取隧道衬砌结构背后空洞检测信号特征点信息，提出一种根据提升格式小波理论和目标信号波形特征来构造匹配小波的方法，并将所构造的小波基应用于空洞检测信号特征点的识别中。该方法以完全重构滤波器条件和提升格式小波为理论基础，首先选择一个简单而一般的初始双正交滤波器组，通过对初始双正交滤波器进行提升和对偶提升，获得不同的提升算子和对偶提升算子，从而得到更新后含自由变量的高阶滤波器组函数表达；其次，依据探地雷达信号的固有特点，对新滤波器组中重构端小波函数中的自由参数进行优化，并对新小波基与实际探地雷达信号的相似度进行计算和检验，最终构造出既满足线性相位、紧支撑性，又具有与探地雷达信号匹配度高等优势的新双正交小波基。将新小波基应用于室内空腔检测试验及实际工程中空洞缺陷的定量分析中，结果表明，同其他类型小波相比，用提升方法构造的小波能更准确地识别空洞缺陷信号突变点发生的时刻和位置，能更准确地实现隧道工程中空洞缺陷的位置和垂直尺寸的定量分析，从而大大提高探地雷达对缺陷探测的可靠度和准确度。     

城市道路土基病害核匹配追踪识别算法

为准确识别道路土基病害以避免路面塌陷事故的发生,采用探地雷达对城市道路进行检测。针对城市非硬化道路和硬化道路土基病害出现的一般规律,首先通过维纳滤波器对探地雷达图像进行一维滤波,在滤波过程中,对增益函数进行倒谱域内的平滑处理,进而得到增强的雷达图像;然后,采用傅里叶变换、小波变换等信号处理方法,得到探地雷达图像在不同变换域的结果,并通过构建傅里叶核函数、多项式核函数、克罗内克核函数等不同的核函数字典,对探地雷达图像在不同变换域的结果进行匹配追踪,比较在不同核函数下的核匹配追踪序列;最后,通过比较不同核匹配追踪序列的差异,分别找出对道路土基水害和空洞病害类型敏感的核匹配追踪序列,通过该序列识别城市道路土基病害的类型。利用基于相关系数的病害度量算法比较核匹配追踪序列,判断城市道路土基病害发生的区域,并通过算法识别非硬化道路与硬化道路的地下病害。结果表明:病害类型及范围与实际情况相符,水害和空洞均能得到有效识别;通过5组城市道路探地雷达探测数据集验证了算法的有效性,识别准确率达到了99%以上;利用核匹配追踪算法处理探地雷达图像有助于城市道路土基病害识别,可减少路面塌陷事故的发生。     

隧道衬砌空洞积水模型试验研究

文中通过模拟隧道衬砌空洞积水病害，使用探地雷达对其进行探测，得出雷达原始图像；利用软件分析原始图像得出积水高度，并与实际积水高度进行比较。通过试验得出利用探地雷达定量分析衬砌空洞积水高度是可行的结论。     

探地雷达在承朝高速公路东营子隧道质量检测中的应用

采用地质雷达检测的方法可以对隧道衬砌混凝土的厚度、密实度、脱空进行检测,具有精度高、快速、无损检测等优点。文章结合探地雷达在承朝高速公路东营子隧道检测的工程实例,分析隧道衬砌后空洞、松散的典型波形,总结探地雷达的应用效果。     

探地雷达在路基病害探测中的正演模拟及瞬时属性分析

在路基病害探测中,探地雷达具有高效、无损、高分辨率的特点。文中基于时域有限差分(FDTD)正演模拟了非充填空洞和充填空洞的雷达信号,利用Hilbert变换提取瞬时相位和瞬时振幅。通过分析路基病害的瞬时相位特征和瞬时振幅特征,可大大提高定位异常的准确性。对模拟雷达信号和实测雷达信号的瞬时振幅和瞬时相位进行综合对比分析,可提高病害识别能力,有效降低多解性。     

探地雷达在水泥混凝土路面改造中的应用

介绍了探地雷达的工作原理,对于探地雷达在水泥混凝土路面的板底脱空、路基含水量、路基空洞等方面的检测做了较为系统的理论研究,根据工程应用实践,提出了应用中在天线选择和抗干扰处理等方面的关键技术。工程应用表明,探地雷达应用到旧水泥混凝土路面改造中是可行的,可以克服常规检测方法的局限性。     

基于模型试验的矿山法地铁隧道支护结构病害检测与识别

为提高矿山法地铁隧道支护结构病害检测与识别的准确性,采用基于时域有限差分的数值模拟方法,建立常见形状空洞、充水空洞、不同填充介质脱空以及钢格栅拱架、H型钢架下空洞模型,模拟探地雷达波在不同病害中的传播规律,并通过青岛地铁3号线探测实例验证。结果表明:空洞病害雷达反射波通常呈双曲线形状,反射信号强,但上三角形空洞图像与其他空洞图像有较大差异,表现为倾斜平行的同相轴特征;当空洞或脱空内部含水时,空洞或脱空下部出现明显反射波;钢结构雷达波反射强烈,会对钢结构下方病害探测产生干扰,在实际探测中,应将初期支护与二次衬砌分开探测。     

数学形态学在探地雷达钢筋识别中的应用研究

在基于探地雷达的桥梁结构状态检测中,目前大部分还是靠人工目视方法对探地雷达图像进行识别,检测效率低,为了提高探地雷达图像分析的自动化程度,利用探地雷达图像中钢筋区域的形状特征,采用数学形态学处理方法对探地雷达图像中钢筋所对应的区域进行提取,通过偏心率、面积凹凸比、圆形度等参数对钢筋区域的特征进行描述,利用支持向量机算法进行钢筋区域的识别。实验结果表明,该方法能够准确识别和定位探地雷达图像中的钢筋,其识别和定位的准确率高,为进一步实现基于探地雷达图像的桥梁结构状态识别奠定了基础。     

探地雷达在隧道初支背后空洞检测中的应用

通过研究隧道初支背后存在空洞时的探地雷达图谱特征,将探地雷达（GPR）技术应用于初支背后空洞的检测中,实践证明为隧道的初支质量检测提供了一种快速无损的检测手段。     

探地雷达对路面板脱空现象检测时的信号分析与处理

基于探地雷达对水泥混凝土路面板探测原理,推导出当路面板下出现脱空时反射波传播发生变化的时差公式。分析路用探地雷达检测时的回波信号,针对由于噪声而出现的各种杂波信号,提出滤波处理方法,保留有用的回波信号。利用小波分析方法,对山东烟台—威海高速公路试验段探地雷达实地检测所得信号进行分析,剔除各种误差,以准确测得脱空厚度。结果表明,采用探地雷达方法具有快速、无损、精度高等优点。     

路用探地雷达检测信号的缺陷识别试验

为研究探地雷达(GPR)对路面的缺陷检测识别,针对路用探地雷达信号的处理问题,通过在路面基层内各层界面处埋置金属板,分别对数字滤波、反褶积、波动方程偏移和小波多尺度去噪等方法的处理效果进行对比,提出了对提高异常的分辨率和奇异值分解具有明显效果的方法,并应用于道路现场检测中.结果表明,反褶积和波动方程偏移处理对提高异常的...     

孔中雷达法探测孤石的研究

盾构在花岗岩风化地层中掘进存在着极大风险,为解决花岗岩风化残留体精确探测的难题,采用理论分析、数值模拟和现场试验的方法对孔中雷达法探测孤石进行研究,研究表明： 1）采用孔中雷达法,配置100~200 MHz孔中天线,在地层差异明显的情况下能探测出测孔周围3~5 m、粒径在0.7 m以上的孤石; 2）在不均匀地层中,不同粒径的孤石在雷达探测剖面上的反射波信号响应特征差别很大,通过反射波的强度和速度可判断出孤石的大小和埋深; 3)在花岗岩风化地层中的现场试验探测结果与实际吻合,证明采用孔中雷达法探测孤石可行。孔中雷达法既能充分发挥钻孔的作用,又能在增加成本较小的情况下精确探测出隧道沿线孤石的分布情况,具有较好的推广应用价值。     

探地雷达检测公路结构层裂缝实用方法研究

在简要介绍探雷达基本原理及裂缝在雷达剖面上的波组特征基础上,从垂直裂缝数学模型开始,由简单到复杂,按照理论分析数值模拟——物理模拟——现场试验这一流程对探地雷达检测裂缝的理论、方法和实际应用效果进行了系统的分析研究。总结出由单一均匀介质到多层均匀介质等不同情况下裂缝的波组特征规律和检测裂缝的基本方法。由公路工程探测实践表明数值模拟、物理模拟和检测应用具有很好的一致性。采用探地雷达检测公路结构层中的垂直裂缝具有充分的理论依据,实践上是切实可行性的。探地雷达检测裂缝时应选取足够小的横向采样点距和适当主频的天线,并采用合理的处理参数对雷达资料进行分析处理,才能得到直观、可靠的裂缝检测结果。该方法可以对公路结构层中隐含的裂缝进行准确定位,为高速公路路况监控和养护提供了一种新的检测手段。     

探地雷达在某铁路挡墙质量评估中的应用研究

介绍了MALA探地雷达挡墙检测基本原理、方法。通过现场已知厚度挡墙的检测,找到此类挡墙波速的取值,并结合实际工程,总结出不同病害挡墙对应的雷达图像特征。结果表明:探地雷达检测技术能有效地发现挡墙在墙体厚度、砂浆饱满程度和墙背回填土的密实度等方面的缺陷。     

提高地质雷达隧道衬砌质量检测效果的几点措施

地质雷达已成为隧道施工质量检查和运行期间隧道病害检测的重要手段,然而在采用地质雷达进行隧道衬砌质量检测时也暴露出一些问题。为提高采用地质雷达进行隧道衬砌质量检测的效果,简述了地质雷达隧道衬砌质量检测基本工作原理,从现场检测过程中的增益设置、病害识别、干扰图像辨识、衬砌厚度检测和里程定位几方面,讨论提高地质雷达检测隧道衬砌效果的几点措施。得出:1)增益设置应尽量在边墙喷射混凝土密实度较好的地段进行,并应远离隧道内干扰物;2)病害和干扰图像的识别需在现场检测和室内分析工作中不断积累经验;3)衬砌厚度的检测可用平均波速法,并辅以微电测深法,采用平均波速法探测隧道衬砌厚度的绝对误差可控制在5 cm;4)隧道衬砌质量检测宜采用时间触发方式,尽可能保证雷达天线匀速移动,并做好记录工作。     

利用数值模拟仿真探地雷达地下障碍物探测

探地雷达方法没有严格的场地要求,只需满足适用该法的地球物理条件即可,方法简便,效率高,应用范围逐渐拓宽。但在复杂场地条件下,雷达剖面上异常体的判断比较困难。而利用数值模拟方法,结合现场条件,对目标体进行数值模拟计算,参照模拟的结果进行对比解释,将有助于异常体的判断,提高解释的准确性。文中结合探地雷达在地下障碍物探测工作中的实际应用,通过数值模拟初步判断地下障碍物在雷达图像上的反映,进而对采集的资料进行相关分析,取得了良好效果。     

长大隧道施工过程中突水突泥灾害预测预报技术研究

在岩溶地区深埋长大隧道的施工过程中,由于深层岩溶发育的复杂性,造成施工过程中突水突泥灾害频繁发生,对工程造成很大影响,所以进行施工地质预测预报是必要的,这项工作主要包括预测和预报两个阶段。预测主要是根据岩溶水文地质与工程地质的基础理论,对岩溶洞穴管道集中发育地段进行判定,确定突水突泥灾害的危险地段,预报工作是在危险地段应用地质探测方法对施工掌子面前方的岩溶洞穴管道分布状况进行探测,在这方面主要方法有水平钻探和物探手段,探地雷达作为近年来发展起来的一种物探方法,由于其探测过程的连续性和定向性,在中短距离的探测预报中具有突出的优势。文章探讨了岩溶形成条件综合判识、水平钻探与探地雷达相结合进行岩溶隧道突水突泥灾害超前预测预报的方法。     

探地雷达在道路工程检测中的应用

结合几个典型的工程检测实例,详尽介绍了地质雷达在道路岩溶初勘探测、道路结构层厚度检测以及隧道掘进中的超前预报探测等工程检测中的应用成果,结果表明了探地雷达技术在工程质量无损检测应用中的有效性和必要性.