基于gprMax的衬砌脱空三维正演分析

WU Xianlong,BAO Xiaohua,CHEN Xiangsheng,SHEN Jun,CUI Hongzhi

wf（2023）

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Abstract

衬砌脱空是一种常见的施工缺陷,会导致结构的劣化,降低隧道的安全性,需要在施工及运营阶段对隧道衬砌进行检测.利用基于时域有限差分法的gprMax软件,建立含脱空的隧道衬砌模型,对三维探地雷达的衬砌检测过程进行正演模拟,获取脱空的三维数据体.对脱空的响应特征进行分析,讨论了脱空对电磁波波形及波场分布的影响,结合工程实例验证了正演结果的可靠性.结果表明,脱空区电场强度随测线靠近中心而增强,依据这种变化可实现对脱空三维尺寸的探测;电磁波在脱空内部产生多次反射,引起围岩层中电磁波信号的多次震荡;金属部件会对脱空区信号产生较强的干扰,电场极值从大到小依次为无金属部件、单层钢筋网和双层钢筋网.研究结果对于推动三维探地雷达在隧道衬砌脱空检测中的应用,提高脱空检测的准确性具有参考价值.

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