基于FDTD的隧道衬砌质量雷达检测正演模拟及其应用分析

针对隧道衬砌可能出现的不同的地质病害,根据其介质电性特征,构建相应的地球物理模型,基于时域有限差分(FDTD)算法和完全匹配层(PML)的吸收边界条件,利用GprMax软件结合Matlab编程作探地雷达正演模拟。研究结果表明,不同密度的钢筋和钢拱架模型,在不同中心频率的天线的正演结果中,受到探地雷达分辨率地影响,反射信号同相轴的强弱和形态有所不同,不同的形状的脱空模型其相位、振幅、波形特征都各不相同。结合工程实例,雷达正演模拟与实测剖面结果的主要异常波形信号及钻孔揭示情况基本相符,说明探地雷达能有效地检测衬砌病害的类型、位置、构造走向等空间分布特征,验证了该正演方法的可行性,有助于更好地指导物探工作者对衬砌质量进行更精确地解释,准确发现衬砌的地质病害,确保隧道运营安全。