Исследование влияния электрофизических свойств среды на результаты георадиолокационной диагностики объектов инженерной инфраструктуры

• Автор: Хакиев, Зелимхан Багауддинович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕКТОВ ИНЖЕНЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
1.1. Метод георадиолокации
1.2. Физические основы метода георадиолокации
1.3. Преимущества метода георадиолокации
1.4. Область применения метода георадиолокации
1.5. Обратная задача георадиолокации
1.6. Прямая задача георадиолокации
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ АНТЕННОГО БЛОКА ГЕОРАДАРА
2.1. Компьютерная модель антенного блока АБ-1200
2.2. Моделирование импульса
2.3. Расчет характеристик АБ-1200
2.4. Расчет и оптимизация рупора для АБ-1200
2.5. Частотные характеристики АБ-1200 с рупором
2.6. Основные результаты Главы
ГЛАВА 3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОДОЛЬНО-СЛОИСТЫХ СРЕДАХ
3.1. Распространение электромагнитного излучения в среде с затуханием
3.2. Описание компьютерной модели
3.3. Расчет теоретических радарограмм
3.4. Влияние влажности и засоленности среды на радарограммы
3.5. Моделирование сред с аномалиями
3.6. Оценка применимости метода георадиолокации в конкретных геологических условиях
3.7. Основные результаты Главы
ГЛАВА 4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В
СРЕДАХ С ВЛАЖНОСТЬЮ
4.1. Моделирование распространения излучения во влажной среде
4.1.1. Расчет электропроводности воды
4.1.2. Выбор диэлектрической проницаемости воды
4.1.3. Зависимость затухания сигнала от влажности среды
4.2. Количественные характеристики радарограмм
4.2.1. Относительная отражательная способность
4.2.2. Определение влажности среды
4.2.3. Средневзвешенная частота
4.2.4. Оценка информативности амплитудных и частотных характеристик радарограммы
4.2.5. Методика определения загрязненности щебня
4.3. Основные выводы Главы
ГЛАВА 5. ОБНАРУЖЕНИЕ ИНОРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ В ГРУНТЕ МЕТОДОМ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ
5.1. Изучение зависимости интенсивности регистрируемого сигнала от направления излучения
5.2. Изучение зависимости интенсивности сигнала от высоты подъема антенн над грунтом
5.3. Программный комплекс автоматической локализации инородных объектов в грунте
5.3.1. Программа «КаПуау-1.0»
5.3.2. Описание интерфейса программы «ДаПшау-1.0»
5.3.3. Визуализация данных и выполнение вычислений
5.4. Устройство обнаружения инородных объектов
5.5. Основные выводы Главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время метод подпочвенного зондирования или георадиолокация [1, 2] (в англоязычной литературе «Ground Penetrating Radar» или GPR) является одним из наиболее новых и интенсивно развивающихся методов неразрушающего контроля, способным предоставить достаточно полную и достоверную информацию о состоянии обследуемой среды. Метод георадиолокации находит широкое практическое применение для решения ряда задач — от оконтуривания месторождений [3] до диагностики состояния элементов инфраструктуры инженерных и транспортных объектов [4]. Работы по использованию подпочвенного зондирования ведутся как у нас в стране [1-4] так и за рубежом [5-6].
Применение метода георадиолокации может осуществляться при непосредственном контакте антенных блоков с исследуемой средой [7]. Вместе с этим, для повышения скорости проведения георадиолокационных обследований георадары устанавливаются на автомобили [8], вагоны [9] и летательные аппараты [10-11].
Современное интенсивное расширение сети автомобильных и железных дорог привело к ужесточению требований, предъявляемых к их безопасности и к необходимости проведения качественного и информативного обследования дорожного полотна.
Анализ имеющихся физических методов геодиагностики [12-17] показал, что для решения отмеченных выше задач наиболее перспективным является метод георадиолокации, позволяющий организовать систему скоростного неразрушатощего контроля за состоянием объектов инженерной и дорожной инфраструктуры. В связи с этим диссертация посвящена теоретическому и экспериментальному

1.6. ПРЯМАЯ ЗАДАЧА ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ
Решение лишь обратной задачи георадиолокации может оказаться недостаточным для восстановления геоструктуры подземной среды по данным георадара. Как уже было отмечено, обратная задача георадиолокации является неоднозначной и ее успешное решение зависит от правильности ее формулировки и учета различных априорных данных об исследуемой среде.
Для преодоления трудности интерпретации и расшифровки георадарных данных в процессе восстановления геоструктуры обследуемой среды необходимо использовать дополнительные средства анализа, как решение прямой задачи георадиолокации.
Прямая задача георадиолокации заключается в восстановлении радарограммы заданной геологической структуры.
Изучение процесса распространения импульсного электромагнитного излучения в неоднородной среде с восстановлением радарограмм позволяет глубже понять и проанализировать особенности механизмов их формирования. Особый интерес вызывает решение задач: - выделение на радарограммах характерных признаков объектов, формируемых в зависимости от их размеров, формы, положения в грунте и физических свойств материала объектов; - изучение маскирующих свойств грунтов, вмещающих объекты, в зависимости от их влажности, химического состава и других свойств.
Анализ имеющейся литературных источников по георадиолокационной диагностике [1, 2, 40, 47, 54] позволяет сделать вывод о том, что при использовании метода георадиолокации основное внимание уделяется решению обратной задачи. Вместе с тем, достоверная и детальная интерпретация результатов георадиолокационных исследований может быть получена при одновременном решении прямой и обратной задач георадиолокации.