用天线阵技术无损探测大桥钢筋网的三维分布

常规的探地雷达发射的电磁波和接收的电磁波均为同一频率,因此影响了探测的精度、效率.天线阵探地雷达将不同频率的天线组合到一起工作,实现了一次扫描得到4张雷达图,使深部、浅部探测一次同时完成,提高了探测精度和工作效率,节约了探测成本.另外,由于不同频率的天线对不同深度的被探测体有足够的分辨率,不同位置的天线对同一被探测体进行全区域、多角度的探测,所以天线阵探地雷达能够分辨上下重叠或位置很近的被探测体,使得对一个区域的钢筋网进行三维探测成为可能.     

隧道地质超前预报探地雷达脉冲源的设计

为解决探地雷达用于隧道地质超前预报时探测距离小的问题,在分析了雪崩三极管工作原理的基础上,设计了基于两级雪崩三极管串行级联的窄脉冲产生电路.该电路利用雪崩三极管作为电路的核心器件产生的窄脉冲,可满足探地雷达对发射脉冲大幅度、近似高斯单周波的要求.实验结果表明,脉冲源在50 Ω负载下,能生成幅度256 V、3 dB带宽可匹配中心频率为100 MHz的探地雷达超宽带天线、重复频率可达100 kHz的窄脉冲信号,具有硬件简单,性能稳定等优点,可作为探地雷达进行隧道地质超前预报时的发射信号源,实现大深度探测.     

超宽带雷达波在煤体中的传输衰减特性

为研究超宽带雷达波在煤体中的传输衰减特性,通过NS-187矿用射频信号衰减系统,测试中心频率为400 MHz时的超宽带雷达波在厚度分别为25,45,65,85 cm的褐煤、长焰煤和贫瘦煤中的传输衰减信号。分析其信号中正负峰值的变化规律,得出超宽带雷达波的衰减特点。结果表明:随煤体厚度的增加,超宽带雷达波的信号衰减呈递增趋势。在相同煤体厚度下,褐煤变质程度最低,超宽带雷达波衰减程度最大,长焰煤次之,贫瘦煤变质程度最高,超宽带雷达波衰减程度最小。即超宽带雷达波在穿过不同变质程度的煤体时,其衰减程度与煤体厚度成正比。煤厚相同时,煤样的变质程度与超宽带雷达波的传输衰减呈反比。此外当煤体厚度大于60 cm时,在长焰煤与贫瘦煤的幅值频率关系图中,测试中心频率的左侧出现局部峰值,即该频率并非最佳探测频率,在低频范围内存在多个适宜的探测频率。以上结论对于超宽带雷达在煤体中的传输衰减特性以及井下生命探测具有一定指导意义。     

道路碎石垫层异常缺陷的探地雷达响应特征

采用探地雷达技术探测碎石垫层异常,研究碎石垫层脱落、碎石垫层层间具有密实-疏松界面、碎石垫层厚度变化及碎石垫层由松散块石充填4种异常的探地雷达响应特征。时域剖面评价、钻探资料验证、典型单道波形时域及频谱对比分析表明:碎石垫层脱落表现为同相轴的缺失,碎石垫层层间弱反射的反相性,谱能量分布在整个频率范围,且在550~800MHz出现较强信号;碎石垫层间存在密实-疏松界面表现为碎石垫层层间存在同相轴,谱能量集中在中低频区,能量峰较多;碎石垫层厚度变化表现为上下界面反射波时间差的大小(同相轴的上凸或下拉);碎石垫层由松散块石充填表现为强振幅复合波(同相轴杂乱,具有小绕射弧),谱能量峰叠加严重,峰值较大。     

基于探地雷达的公路质量检测技术初探

探地雷达是一种通过发射和接收高频率、短脉冲电磁波,并根据接收到的电磁波的振幅、波形和频率等特征来分析和推断地下介质结构、地层岩性特征的浅层地球物理探测技术。本文笔者研究了探地雷达技术在高等级沥青公路质量检测,明确了路用探地雷达技术的先进性。     

基于GPR和WBD电法的复垦地水分探测

探地雷达是中尺度范围内探测浅地表土壤含水率的一种重要技术手段,为解决单独利用雷达波图像很难确定土壤分层界面的问题,探索将探地雷达和网络并行电法相结合,对煤矸石充填复垦地土壤剖面和含水率分布特征进行研究.对10～40cm深度土壤剖面,以2cm为间隔,在雷达数据中提取不同土壤深度的双程走时,计算其传播速度与不同深度土壤的介电常数,根据Topp公式求出土壤体积含水率(VMCTopp),将之与TDR测定的土壤体积含水率(VMCTDR)和均值化处理的TDR含水率(AVMCTDR)进行对比分析;利用Matlab对AVMCTDR与介电常数进行拟合,利用拟合公式计算土壤含水率(FVMC),将FVMC与AVMCTDR进行对比分析.结果 表明,在土壤深度为10～40crm范围内,VMCTopp与VMCTDR的最大相对误差为16.4615％,相关系数为0.745;VMCTopp与AVMCTDR的最大相对误差为9.3604％,相关系数为0.936;FVMC与AVMCTDR的最大相对误差为2.2235％,相关系数为0.988.结果 说明利用探地雷达结合网络并行电法能够有效探测煤矸石充填复垦地的土壤含水率.     

基于探地雷达的水库坝基渗漏正演模拟

水库坝基渗水将带来溃堤的风险,造成水资源浪费及生命财产的损失,针对现有技术无法确定坝体渗水洞坐标的实际情况,提出采用探地雷达对坝体进行日常检测。利用时域有限差分法(FDTD)对在二维空间进行FDTD按照Yee氏网格离散处理的原理,得到其电磁分布方程,基于水库坝基的实际构造,建立了空气层、混凝土层、黏土层及两个渗水洞的理想模型,并依据理想模型建立了带有石灰岩干扰点的混凝土层干扰模型。利用MATLAB实现系统架构,并进行正演模拟。结果显示:探地雷达可以用于较深目标体探测,通过改变探地雷达电磁波中心频率,并对比50,100和200MHz三种频率雷达电磁波的检测频谱,又对带干扰模型进行了模拟,验证了100MHz频率雷达电磁波,用于复杂地形的检测效果更优。     

探地雷达在武汉天河机场跑道检测中的应用

探地雷达是一种用于路面厚度检测、道路病害调查的新型无损检测工具,应用越来越广泛.本文应用探地雷达对武汉天河机场跑道进行了检测.检测结果表明,探地雷达可以快速、连续、无损、准确地测定道面的厚度、探测脱空、裂缝等缺陷,为机场跑道的维修保养提供了可靠的依据.与传统的钻孔检测法相比具有连续、无损、高效的优势.     

探地雷达与高密度电法在铀尾矿库地下结构可视化中的应用

针对早期退役铀尾矿库存在缺少规范的监测系统、表层治理覆土与地下尾矿埋藏情况不明的问题,采用高密度电法获取尾矿库中深部信息,绘制反演数据二维等值线图和三维等值面图,分析地下尾矿的空间分布情况和基岩位置;采用探地雷达方法探测浅地表的精细结构,根据雷达反射剖面图划分层位,分析治理覆土厚度变化规律。研究结果表明,高密度电法能够有效探测尾矿库地下结构,尾矿沉降和覆土挤压引起尾矿砂水平分层较差,存在覆土薄弱区域,并可能形成潜在的渗漏通道;探地雷达可以清晰分辨深度2 m内的治理覆土分层,发现治理覆土的厚度较稳定。两种方法的探测结果可以为铀尾矿库的安全稳定性评价提供依据及参数。     

复垦土壤盐分污染的微波无损探测及定量分析

为解决矿区复垦土壤盐分污染的快速动态监测的技术问题,采用搭建物理模型方法,运用探地雷达探测了不同水分系列下的不同程度盐分污染的复垦土壤.经过衰减计算和增益调整分析了微波信号变化规律,采用多元线性逐步回归的方法,建立复垦土壤盐分含量和容积含水量的数学模型,这使得复垦土壤的盐分污染的微波探测从定性化分析向定量化研究迈出了一步.     

绿洲农田表层掺砂、覆砂对土壤水分入渗的影响

为认识绿洲农田表层掺砂和覆砂后层状土的入渗规律及农业生产实践提供依据,通过模拟试验研究了绿洲农田表层掺砂、覆砂对土壤水分入渗的影响。试验以不同掺砂量和覆砂厚度为影响因子,设置0%(对照)、25%、50%、75%、100%(纯砂)5个掺砂量处理,折合为覆砂厚度分别是0、1.7、3.6、5.7、8cm。结果表明:表层掺砂(除100%)能显著提高土壤入渗能力,并随着掺砂量(除100%)的增加而增加,且提高了掺砂层下部含水量;覆砂抑制了土壤入渗能力,且随着覆砂厚度增加抑制减弱;经Philip和Kostiakov入渗模型参数拟合和I200验证得出:Philip和Kostiakov入渗模型均有较高的实用性,其中Kostiakov入渗模型更佳。     

表土粒度特征对风蚀荒漠化的响应

 为了阐明风蚀对表土粒度特征的影响,采用时空替代法选择毛乌素沙地5 种不同利用类型的土地（草地、新垦耕地、7~8 年耕地、>20 年耕地、沙丘）,以其表层土壤（0~1、1~2、2~3、3~4、4~5 cm）为研究对象,通过野外实地采样和室内实验相结合的方法进行土壤机械组成与土壤颗粒分形分析。结果表明：1）5 个样地表层土壤机械组成均以细沙质量分数最高,为62.52%~80.40%,粗沙质量分数最低,仅为0.16%~0.43%,不同粒级土壤颗粒的质量分数高低排序为：细沙>中沙>极细沙+粉沙>粗沙,说明研究区土壤基质组成以细沙为主,沙物质分选好;2）5 个样地不同采样深度上的粗沙和中沙质量分数从大到小为0~1 cm>1~2 cm>2~3 cm>3~4 cm>4~5 cm;细沙质量分数各层次之间差异不显著（P=0.4558）,以0~1 cm 层的质量分数最低;极细沙+粉沙的质量分数0~1 cm和1~2 cm层显著低于其他3层（P=0.0126）,表明从草地到沙丘的演化是一个主要以极细沙+粉沙质量分数减少的风蚀荒漠化过程;3）土壤颗粒分形维数与极细沙+粉沙的质量分数呈极显著正相关关系,D=0.3661lnx+1.3409（P<0.0001）。5个样地的土壤颗粒分形维数存在极显著差异（P<0.0001）,从大到小依次为：草地（2.579）、新垦耕地（2.479）、7~8年耕地（2.361）、>20年耕地（2.100）、沙丘（1.716）。因此认为土壤颗粒分形维数可替代土壤机械组成来表征土地风蚀荒漠化的程度。     

布袋沙障对流动沙丘地表风沙和土壤湿度的影响

 为了解布袋沙障对风沙流和土壤湿度的影响,通过测定风速和采集地表0~30 cm 输沙,同时对地下0~40 cm 土壤含水率进行测试,分别研究1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m 规格布袋沙障防风效能、粗糙度、输沙量和土壤湿度差异。结果表明,布袋沙障能够有效提高0~30 cm 高度范围的防风效能,增加地表粗糙度,显著降低0~30 cm 地表输沙量和改变风沙流结构。3 种布袋沙障的防风效能顺序为1 m×1 m>2 m×2 m>3 m×3 m,1 m×1 m 与其他两种规格布袋沙障的防风效能差异显著（P<0.05）,2 m×2 m 和3 m×3 m 规格布袋沙障的防风效能间无显著差异;粗糙度顺序为1 m×1 m>2 m×2 m>3 m×3 m>对照,1 m×1 m、2 m×2 m 和3 m×3 m 规格沙障粗糙度分别比对照高91.31%、78.88%和76.26%,差异极显著（p<0.001）;0~30 cm 输沙量顺序为对照>3 m×3 m>2 m×2 m>1 m×1 m,对照的0~30 cm 输沙量达到了71.43 g/（min·cm²）,是布袋沙障的32.98 倍,3 种规格布袋沙障与对照沙丘2~10 cm 和0~1 cm 两层沙量的比值λ均大于1,说明在监测期内地表均处于风蚀状态。土壤含水率顺序为对照>3 m×3 m>2 m×2 m>1 m×1 m,在0~20 cm 土层此变化趋势明显,对照的土壤含水率分别比3 m×3 m、2 m×2 m、1 m×1 m 规格沙障样地的土壤含水率高55.15%、58.63%和67.45%。     

Characterization of MASDs of surface soils in north China and its influence on estimating dust emission

Inordertoquantitivelyevaluateeffectsofdustaerosolonradiativeforcing[1],andtounderstandtheprocessofatmosphericchemistryandbiogeochemistry[2,3],modelingthedustemissionfluxisakindoffundamentalwork.TheDPMmodel[4—6]isidealforpredictingdustemission[7—10]becauseitconsiderseffectsofsurfacefea-tures(MASDofsurfacesoil,roughnesslengthandsoilmoisture,etc)andsandblastingprocess.Italsoprovidesanexplicitphysicalmechanismthatisvalidatedbywindtunnelandfieldexperiments[7—10].Themeandiameterofsurfacesoilsi…     

流体释出过程中饱和土体沉降变形特征

研究土体沉降变形特征对工程项目具有现实意义.通过三组室内对比实验,分别得出厚度30 cm、粒径0.150 mm的砂土,厚度15 cm、粒径小于0.075 mm的黏土,厚度30 cm、粒径小于0.075 mm的黏土,在同一压力和不同压力下发生的一次、二次渗流变形参数,通过百分表观测所得的沉降数据反映土体变形规律,将三组变形进行对比,结果表明：在土层厚度同为30 cm,流体压力高度同为150 cm时,砂土层沉降量为0.193 mm,沉降稳定时间25 min,黏土层沉降为6.529 mm,沉降稳定时间2000 min,可见,砂性土释出流体沉降变形量和沉降完全所需的时间,远远小于黏性土;同一土性,厚度越大,沉降变形量越大;同一条件下,二次沉降量小于一次沉降量.     

隧洞结构受力及变形特征的离心模型试验研究

随着地下工程建筑的不断发展 ,对地下结构受力和变形估计的要求由定性走向定量 ,为此 ,结合一拟建大型地下隧洞工程 ,通过离心模型试验 ,研究了砂土中隧洞衬砌的土压力和变形特征以及施工间隙的影响。试验共做了 3个模型 ,分别模拟无间隙以及间隙高度为 10 cm和 2 0 cm的情况。试验结果表明 ,隧洞周围砂土通过发挥拱效应 ,在很小的支护压力下能够保持稳定 ,临界支护压力不仅远小于原位土压力 ,也远小于 Terzaghi松动土压力     

基于机器学习模型的多层土壤湿度反演

为了获取深层土壤湿度缺测值,采用支持向量机、BP神经网络和随机森林3种机器学习算法,在表层至深层土壤中利用主成分分析法选择与土壤湿度相关性显著的气象因子作为输入数据,建立多层土壤湿度反演模型反演了不同深度的土壤湿度。结果表明:随机森林模型模拟结果更加稳定,反演效果更佳;受气象因子驱动的影响,3种机器学习模型对地表0~10.cm深度内土壤湿度的反演效果更佳,对深层土壤湿度的反演效果随着深度增加而变差;增加表层土壤湿度及不同深度土壤温度作为驱动因子可以有效提高机器学习模型对深层土壤湿度的反演能力。     

Experimental research on the mixed sand ratio and initial dry density of weathered sand improved expansive soil free load swelling rate

In this paper, through the indoor free load swelling rate test, expansive soil in a section of a first- class highway reconstruction project in Yichang City was studied. It emphatically analyzed the interrelations among free load swelling rate, non-load time, the proportion of mixed sand and initial dry density. Experimen- tal studies have shown that： Free load swelling deformation is mainly divided into three stages of rapid expan- sion, slow expansion and final stability; when the initial dry density is constant, free load swelling rate of the weathered sand modified soil will reduce rapidly before they slow down with the increase of sand proportion, and weathered sand modified soil free load swelling rate is not sensitive to the large amount of sand mixed; in the same mixed sand ratio, weathered sand modified soil free load swelling rate increases rapidly with the in- crease of initial dry density, there is a good linear correlation between them. To take appropriate control of the initial dry density during the expansive soil subgrade construction helps to reduce its swelling deformation and ensures the stability of the embankment.     

水泥改良土融沉对地层位移场影响的数值分析

【目的】分析水泥改良土融沉对地层位移场的影响规律,为水泥土改良冻结法应用于城市地下工程提供理论基础。【方法】以南京地铁10号线盾构出洞水平冻结加固工程为研究对象,采用三维数值模拟方法对水泥改良土融沉引起的地层位移进行了分析,采用单因素分析法,分析了融沉系数、覆土厚度、冻土壁尺寸对融沉位移场的影响规律。【结果】冻结区土体未经水泥土改良时,地表最大融沉量为12.811 cm; 水泥掺入比为12%时,地表最大融沉量为1.521 cm,表明水泥的掺入可明显减小冻土融沉。【结论】水泥土融沉时,土层越深,融沉位移越大,融沉范围越小; 地表融沉位移呈盆状沉降面,最大沉降位于出洞口处,随融沉系数增加,地表最大融沉量逐渐增大,但地层沉降分布规律不变; 覆土厚度越大,地表融沉量越小; 冻土壁尺寸增加时,地表位移发展速度变缓,地表沉降时间延长,最终融沉量增大。     

土钉支护在粉细砂地层逆作法施工中的应用

文章介绍某工程在地层开挖后，对开挖面进行土钉网喷联合支护．以确保施工支护后的砂层是稳定及避免塌方事故，节省工程费用和改善施工条件等起到重要作用．