三维探地雷达在探测城市地下病害中的应用研究

近年来,在北京、大连等大型城市道路塌陷事件频繁发生,因此探测城市道路病害等浅层地质问题意义重大。三维探地雷达技术已被广泛应用于城市道路与管网检测,通过对地质雷达外业数据采集以及内业数据处理、图谱识别解释等技术的研究,列举了城市病害如空洞、脱空、疏松、富水及病害组合等在地质雷达剖面图上的识别特征,并以福建某市环岛道路下空洞检测为例,介绍了施工方法,数据处理及解释结果。     

基于地震属性体的三维探地雷达快速解译技术

利用三维地震数据属性提取与分析的方法,对三维探地雷达数据进行属性分析、快速解译。研究表明,空洞、脱空、疏松体、富水体等城市病害体在三维探地雷达数据体的水平切片及垂直剖面上均存在明显的差异。以厦门市环岛路地下管线探测为例,进行三维探地雷达数据属性分析,通过对比,发现管线在振幅体、方差体、构造体等属性切片上都存在明显异常,其中方差体切片对管线的反映更为清晰,表明在以管线为目标的探测中三维探地雷达三维数据体的方差属性更为敏感。     

三维探地雷达在道路地下病害体探测中的应用

近年来,随着我国城市地下空间开发利用强度不断加大,城市浅层地质稳定性造成一定程度的影响和破坏,导致我国许多城市道路地面塌陷事故不断发生,严重影响了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。三维探地雷达是近年来国外发展起来的一项新技术,在道路地下空洞检测、地下管线探测、工程质量检测、考古等领域应用,取得了良好的效果。利用三维探地雷达,通过多城市的工程实践,总结出一套成熟的工作方法和作业流程;并针对城市环境中的多种干扰源进行详细的分析和分类,详细描述了不同种类干扰源的地球物理特征,提出了识别和衰减的有效方法,在三维探地雷达在道路地下病害体探测应用领域进行了深入研究。     

基于GprMax的道路空洞三维探地雷达正演数值模拟

探地雷达(GPR)方法具有高效、高分辨率、无损探测等优势,广泛应用在城市道路病害体探测中。三维探地雷达是近年来发展起来的新技术,通过三维阵列天线进行三维数据采集,对道路病害体具有更高的空间分辨率和测量精度。本文利用基于三维时域有限差分方法原理的GprMax 3D软件,针对以空洞为代表的典型道路病害体,开展充气型和充水型空洞三维探地雷达正演模拟工作,获得两种不同填充类型空洞的三维雷达数据体,对数据体不同方向的图像特征进行分析,并结合工程实例,验证了正演模拟结果的可靠性。该研究对三维探地雷达实测图像解译和提高检测结果判定的可靠性具有重要的指导意义。     

城市道路病害探测三维地质雷达应用技术

结合多年城市道路病害调查探测经验,总结了道路病害的成因及诱发因素。采用三维地质雷达技术,可准确圈定道路病害的范围及埋深,具有良好探测实效。三维地质雷达技术在道路病害探测中具有快速、无损、可视化强等优点,可为城市道路病害风险评估、安全监测预警、灾害处治提供重要支撑。     

三维探地雷达技术在市政工程中的应用研究

为了提高城市地下管线探测精度,对道路病害(尤其是空洞)进行提前预测,及时治理,避免或大大减少管线事故和道路塌陷事故发生,我们开展了三维探地雷达技术研究,并将其应用于城市地下管线探测、道路病害检测等市政工程领域。结果表明,由于三维探地雷达具有空间采样率高,成像准确,分辨能力强,解译技术手段丰富等优势,在城市地下管线探测、道路病害检测工作中应用效果显著。     

探地雷达在城市地铁沿线空洞探测中的技术方法

地下空洞探测是地铁施工中的重要检测内容之一,探地雷达具有在城市道路上快速检测的特点而被广泛应用。以北京某地铁沿线的空洞探测为例,着重讨论地下空洞的赋存空间、探地雷达探测空洞的技术方法和常见异常的特征等问题,分析了城市环境中探地雷达剖面上的常见异常,为开展该项工作提供一定的借鉴。     

城市道路地下病害体安全预警系统建设方案

随着我国城市地下空间开发利用强度的不断加大,在地铁、管廊、隧道等地下建设中将会对周边岩土产生扰动,造成给排水管道渗漏、城市路面凹陷、坍塌等事故,严重影响城市安全,对此提出了构建城市道路地下病害体安全预警系统:整合城市基础地理框架数据、三维模型数据、探地雷达数据等数据资源,应用计算机网络技术、地理信息系统技术、二三维一体化技术、虚拟现实技术,构建道路地下病害体预警与防治体系。系统通过对病害风险等级、事故易发路段、多期雷达数据对比、缺陷管线、空间关联等相关分析,为应急处置提供技术支持,以提高对城市道路地下安全预警与防治能力。     

基于地质雷达的城市道路病害智能识别系统分析与设计

随着城市化进程的推进,地下空间安全问题日益突出,其中包括管线老化、路面塌陷、燃气泄露等危险。为解决这些城市道路病害问题,三维地质雷达被广泛认为是一种有效的手段。然而,由于三维地质雷达所获取的数据量庞大且人工判读效率低下,近年来研究者们开始尝试利用深度神经网络进行自动识别道路病害的研究。现有的研究成果在对主要城市道路病害如塌陷和空洞的智能识别方面还存在一定的不足,缺乏定量评估的数据支持。因此,本研究采用了Pytorch深度学习框架和Faster R-CNN目标检测网络,设计了一种基于三维地质雷达的城市道路病害人工智能识别系统。该系统的设计目标是达到90%以上的塌陷和空洞病害的正确识别率。该系统的主要功能是提供快速准确的城市道路地下病害监测手段,并实现对病害位置和类型的自动识别。为了处理三维地质雷达扫描切片图片长度超长的问题,研究采用了二次切分和缝合思路,以提高系统的处理效率和准确性。通过该系统,城市管理者和相关部门能够更有效地监测和识别地下病害,及时采取措施进行修复和维护,从而提高城市道路的安全性和可持续发展能力。     

路基病害的探地雷达正演模拟与探测

探地雷达勘探是一种分辨率比较高的工程地球物理方法,对道路路基中存在的局部脱空、不密实和含水丰富等病害有明显的异常反应。这里介绍了地质雷达在路基中的探测原理,在分析不良地质现象与围岩之间的结构和介电性差异特征的基础上,设计了较为合理的正演模型,通过GPRMax2D软件进行正演模拟,分析正演模拟图像的波形、频率、振幅、相位等特征,总结了路基病害在雷达图像上的信号特征,并通过对实测雷达图像的解译,对道路病害的雷达反射波的频谱特征做了进一步研究,可为道路路基病害探测的地质雷达数据解译提供参考。     

成都市城市道路塌陷成因及快速探测方法

城市道路塌陷严重危害城市公共安全,对城市道路塌陷隐患进行快速、准确、绿色的探测,有助于减少城市地下病害发育,提升城市安全运营能力。通过调查分析,成都市城市道路塌陷的主要成因包括地质结构复杂、地下水丰富、人类工程活动频繁等。采用车载三维探地雷达对城市道路进行快速探测,建立了以探测、解译、验证、评估、成果及信息化管理为系统的探测体系。实践表明,车载三维探地雷达是快速探测城市道路塌陷隐患的有效方法。     

地质雷达在排水管道周边地下病害体探测中的应用

结合城市排水管道探测实例,依据地质雷达工作原理,通过试验确定了探测排水管道的施工参数;与地震资料对比,地质雷达对已知地下空洞与土质疏松体的探测结果验证了方法与参数选择的有效性;例举了桥梁、信号塔、井盖、广告牌、地下线缆等干扰物在地质雷达剖面上的典型特征,并对管道周边土体不密实、水集中渗流形成的地下病害体进行了解释;根据工作经验,就地质雷达法地下病害体探测程序提出了改进建议。     

综合物探方法在城市病害体探测及形成机理研究中的应用

我国每年发生近千起城市道路坍塌事故,且逐年增加,造成极大的安全隐患。地面坍塌防治工作已迫在眉睫,并具有长期性,复杂性和艰巨性。其中由于各种原因破坏地下含水层天然状态,造成路基下方水土流失,是造成道路地下空洞形成的主要因素之一。利用微动、地质雷达组合方式能有效的由浅到深探明道路地下病害体的规模,有效的排除了既有隐患。通过物探成果分析结合地质资料进行综合研究,能有效查明地下病害体形成机理,为道路塌陷隐患的提前预防和治理提供物探依据,从而保护人民的人身和财产安全。     

点状不良地质体钻孔雷达响应特征 ——围岩及充填效应正演分析

钻孔地质雷达探测是一种有效获取高分辨率深部岩体信息的井中地球物理方法。针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体,利用时域有限差分数值模拟方法,对岩土体内点状不良地质体围岩介质和充填状况进行了雷达响应正演研究,分析了这些点状不良地质体围岩介质和充填状况对钻孔地质雷达反射信号的影响。研究结果表明,围岩与空洞内充填物的相对介电常数相对值,决定着雷达反射剖面信号的强弱对比,介电常数相对值较大时,更易确定目标地质体的前、后部界面位置,而低阻围岩的雷达波信号大部分被围岩介质吸收,通过单孔反射方法几乎不可能探测到空洞的存在。通过反射信号强度和正负相反射特性及其强弱变化,可以定性地判断空洞内填充物质的性质。     

利用探地雷达探测地下空洞

简要介绍了探地雷达工作原理及其探测地下空洞的方法技术，以广州某地基勘察中地下空洞的检测为例，分析了地下空洞的雷达波组特征，总结了探地雷达时深剖面图的异常特征。指出该方法具有速度快、探测精度高、可获得连续结果等特点。经开挖验证，探地雷达异常特征与地下空洞实际位置相吻合。     

点状不良地质体钻孔雷达响应特征的形状效应正演分析

针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体,利用时域有限差分数值模拟方法,对岩土体内不同形状和不同埋深的目标地质体进行了雷达响应正演模型研究,并分析了这些模型的实际分辨能力和应用条件。结果表明,对于不同的探测任务,应根据感兴趣目标体的几何尺寸、分辨率要求等来选择合适的天线频率;不同几何形状的点状不良地质体所呈现的雷达剖面形式各异,且雷达反射信号强弱也不同;同一频率天线其探测分辨能力随空洞埋藏深度而变化,同一埋深下,天线频率越高,高度分辨能力效果越好。研究结果可为钻孔雷达用于岩体工程勘察、灾害隐患探测提供模拟图像认知和数据判读支持     

基于地质雷达的地铁工程空洞调查

在简要介绍北京某地铁工程工程地质背景的基础上,提出了在盾构法施工区间地质雷达测线布置方法,通过对探测成果的分析研究及对部分异常的挖探验证,确定了空洞异常的分布范围及其性质。结果表明,F站~L站区间内共发现有3处明显的土体异常:1号和3号异常为土层严重疏松,2号异常为土体脱空;地质雷达能准确地探测土层疏松以及空洞异常,进而提供地下空洞基础资料。     

基于地质雷达的地铁工程空洞调查

在简要介绍北京某地铁工程工程地质背景的基础上,提出了在盾构法施工区间地质雷达测线布置方法,通过对探测成果的分析研究及对部分异常的挖探验证,确定了空洞异常的分布范围及其性质。结果表明,F站~L站区间内共发现有3处明显的土体异常:1号和3号异常为土层严重疏松,2号异常为土体脱空;地质雷达能准确地探测土层疏松以及空洞异常,进而提供地下空洞基础资料。     

钻孔雷达探测地下不良地质体的正演模拟及其复信号分析

在工程建设中经常会遇到诸如溶洞、裂隙带和断层破碎带等不良地质体,如果不能提前探明地下是否存在不良地质体及其含水情况,将会埋下严重的安全隐患。钻孔雷达是一种十分有效的探测方法,但迄今,尚未见有针对典型不良地质体进行正演模拟并进行复信号分析的工作。结合复信号分析技术,利用振幅、相位和频率等瞬时信息对钻孔雷达探测结果进行综合分析,能够提高解译的精度和准确性。针对溶洞、裂隙和断层等典型不良地质体无水和含水的情况分别建立了数值模型,利用地质雷达正演软件GprMax对数值模型进行了正演模拟,并使用复信号分析技术对正演结果进行了分析,获取了典型不良地质体的响应特征,且当不良地质体含水时,反射信号振幅增强、相位反转、频率降低。结合工程实例对钻孔雷达探测数据进行了复信号分析,正演模拟和工程实例都表明,利用复信号分析技术,可以更加方便地对地质异常体的形态分布及其含水情况进行分析,提高了钻孔雷达解译的精度和准确性。     

水泥混凝土路面脱空的探地雷达图像特征分析

脱空是水泥混凝土路面的常见病害,也是行车安全的主要隐患。探地雷达法通过观测分析高频电磁波反射信号特征来研究探测目标体的性质与规模,可以快速、有效地确定路面脱空的位置与充填情况。GprMax2D模拟结果、雷达实测资料和开挖验证情况的综合分析成果表明,充泥和充气空洞的雷达图像十分相似,特征明显,在空洞正上方都会出现一组非常明显的强反射信号,同相轴呈弧型,由于介电常数的明显差异,使得空洞充泥时反射波与直达波相位相反,而充气时反射波与直达波相位相同;不密实区域同相轴错断,显示出多条不规则弧形曲线。