目錄
1 緒論…1
1.1 土石壩病害機理及主動探測方法…1
1.2 地質雷達方法介紹…2
1.2.1 地質雷達簡介及應用領域…2
1.2.2 國內外地質雷達應用狀況…4
1.2.3 地質雷達硬件技術…6
1.2.4 地質雷達儀器結構與特點…8
1.2.5 數據采集方法…9
1.2.6 地質雷達數值模擬方法…12
1.3 主要科學問題及發展趨勢…17
1.3.1 固結黃土增濕過程的混合體介電特性研究…17
1.3.2 壩體裂縫增濕水蝕的地質雷達正演成像特征研究…19
1.3.3 地質雷達二維實測數據的反演研究…22
2 地質雷達有耗介質傳播特性及數據后處理影響效應…24
2.1 地質雷達有耗介質傳播特性…24
2.1.1 地質雷達波在介質中的傳播機理…25
2.1.2 有耗介質傳播特性…27
2.2 地質雷達實測圖像后處理技術…30
2.3 黃土潛蝕實測數據解譯及分析方法…34
2.3.1 地質雷達圖像解析思路…34
2.3.2 地質雷達數據圖像的分析方法…34
2.3.3 地質雷達電磁波介質傳播的解析解…37
2.3.4 混凝土裂縫擴張及溶蝕成像特征的FDTD解析解 …39
2.4 地質雷達實測數據后處理技術及流程優化研究…42
2.4.1 信號振幅自動增益處理效果對比…43
2.4.2 FIR系統背景去除處理效果對比…45
2.4.3 FIR系統水平疊加處理效果對比…47
2.4.4 IIR系統垂直高通濾波處理效果對比…50
2.4.5 反褶積處理效果對比…51
2.5 小結…54
3 黃土介電特性研究…55
3.1 黃土暗穴成因及增濕變形機理…55
3.1.1 黃土結構特性…55
3.1.2 固結黃土濕陷性及增濕變形機理…56
3.2 含水率-相對介電常數/電導率數理關系實驗研究…58
3.2.1 地質雷達波速與含水率的理論關系…58
3.2.2 實驗設備與測試參數…63
3.2.3 不同含水率黃土試樣的介電常數規律…64
3.2.4 不同含水率黃土試樣的電導率規律…70
3.3 不同頻率下及黃土介電常數規律研究…71
3.4 小結…72
4 點狀目標地質模型成像特征的正反演研究…73
4.1 點狀目標體成像機理及其特征分析…73
4.2 主要影響參數分析…75
4.2.1 背景介質介電參數的影響研究…75
4.2.2 地質雷達波主頻影響研究…79
4.2.3 目標體深度對成像的影響研究…82
4.3 典型幾何形狀的目標體成像特征數值研究…86
4.3.1 圓形目標體成像特征…87
4.3.2 矩形目標體成像特征…89
4.4 不良地質體介電特性對成像特征的影響研究…92
4.4.1 相對介電常數變化的成像特征分析…92
4.4.2 電導率變化的成像特征分析…96
4.5 點狀目標地質模型的反演研究…99
4.5.1 數據提取及分析…99
4.5.2 雙曲線長、短軸的反演計算…106
4.5.3 點狀目標反演分析模型…107
4.6 小結…108
5 層狀地質模型成像特征的正反演研究…110
5.1 層狀目標體成像機理及其特征分析…110
5.1.1 雙層地質中地質雷達波反射及折射規律…110
5.1.2 多層地質中地質雷達波反射及折射規律…113
5.1.3 地質雷達回波波幅與相對介電常數經驗關系…114
5.2 雙層介質界面反射特性…115
5.2.1 雙層介質的FDTD平均和差分數值解…115
5.2.2 特殊界面的反射幅值解析解…116
5.2.3 特殊界面垂直入射波的回波特性…117
5.3 界面反射的波幅與墊層相對介電常數關系FDTD研究…119
5.4 多層地質中的地質雷達回波計算模型…124
5.4.1 多層黃土地質中地質雷達的波形數值模擬…124
5.4.2 基于波幅-相對介電常數模型的四層填土模型反演研究…128
5.5 小結…130
6 土石壩病害探測實例分析…132
6.1 長安區石砭峪水庫上游壩坡探測實例…132
6.1.1 項目概況…132
6.1.2 探測方法…134
6.1.3 測網布置和定位…135
6.1.4 實測數據分析…137
6.2 大峪河水庫上游壩坡探測實例…138
6.2.1 項目概況…138
6.2.2 現場探測…139
6.2.3 數據分析…140
6.3 小結…143
7 展望…144
參考文獻…145