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海堤抛石层电磁波场响应特征及其底界探测应用

海堤抛石层电磁波场响应特征及其底界探测应用

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作者：孔冰清安徽理工大学

学位级别：硕士

我国是全球发生洪涝灾害最频繁的国家之一,海堤工程在沿海地区防御台风风暴潮灾害中发挥了重要作用。工程措施中常采用抛投块石形成抛石层的方法来增强海堤稳定性和抗冲刷能力,实际中为评估海堤工程计量和质量,通常需确定抛石层底界的... 详细信息

我国是全球发生洪涝灾害最频繁的国家之一,海堤工程在沿海地区防御台风风暴潮灾害中发挥了重要作用。工程措施中常采用抛投块石形成抛石层的方法来增强海堤稳定性和抗冲刷能力,实际中为评估海堤工程计量和质量,通常需确定抛石层底界的埋深。近年来,探地雷达方法因探测效率高、无损等特点逐渐应用于海堤抛石层探测领域。针对该方法在海堤抛石底界探测不准的难题,基于现状分析,开展了以下研究工作并取得了相关认识:(1)依据某海堤实际地层地电信息,构建海堤抛石层底界探测模型,采用数值模拟方法,对比研究了电磁波在不同激发频率、不同海堤抛石底界形态和不同海堤地层结构等情况的波场传播规律与响应特征,其结果表明:(1)激发频率为50MHz的电磁波最符合现场探测要求;(2)电磁波在规则抛石底界面处仅发生反射和透射,反射波同相轴连续且时间一致,对抛石层底界面的反映直观;电磁波在不规则抛石底界面处发生反射、透射和绕射,反射波同相轴明显错动,对抛石层底界面的追踪能力相比规则界面较弱,但对界面形态的判定精度尚可;(3)研究区覆盖层厚度小于2.5m时,覆盖层仅对电磁波初至拾取有较大影响,但不影响抛石层底界面的判定;覆盖层和抛石层厚度改变时,地层界面的电磁波反射到时发生改变,上、下界面的反射波时差与覆盖层厚度、抛石层厚度呈线性关系;当现场抛石底界面埋深为10～14m时,电磁波能量衰减较小,信号幅值变化不大,电磁波对抛石层底界面响应良好,能较为可靠的识别抛石层底界面埋深。(2)考虑到电磁波速度对抛石底界埋深判定的重要性,采用了“探地雷达+钻孔探测”的综合探测方法,即利用钻孔揭露的地层岩性和埋深等信息来标定电磁波的传播速度,进而通过时深转换获得电磁波深度剖面并追踪抛石底界。现场综合探测试验结果表明:该方法对电磁波在海堤内部的传播速度标定较为准确,对抛石层底界埋深的判定可靠,能为海堤抛石工程质量评价提供有力的技术支撑,从而保障海堤的安全和正常运行。图[28]表[12]参[109]

关键词：探地雷达海堤抛石底界钻孔探测电磁波速度

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