地质雷达数据介电常数递推反演研究

地质雷达进行地质超前预报时,准确读取复杂地质环境下不均匀介质的介电常数是最为关键的环节。本文应用地质雷达天线在不同参数设置下进行采样,对采集到的数据进行分层研究,剖析对比各地层中电磁波传播速度,并对各地层的介电常数分布散点进行归纳。根据对地层开挖过程中的地质素描验证和岩性比对,确定了适合该区域的不均匀混合介质的等效介电常数。研究结果表明:应用现场试验归纳的区域等效介电常数值不同于试验室得到的绝对介电常数值,前者分布在一定的范围内。与现场岩性的介电常数值对比结果表明,本文方法可准确预测掌子面前方的岩性。

露天深孔台阶爆破设计参数的确定与协调探讨

针对当前露天深孔台阶爆破设计中存在的不考虑爆破设计参数之间的协调关系、不遵从钻孔爆破的基本公式Q=qV=qabH,从而导致参数之间相互矛盾的问题,基于对深孔台阶爆破设计参数相互关系的分析,提出了考虑参数协调下的深孔台阶爆破设计方法和步骤。计算得出炮孔孔距a、排距b,而不根据工程经验选定,其后依据爆破基本公式Q=qabH计算单孔药量Q。算例表明:提出的深孔台阶爆破设计方法与步骤,能有效避免盲目根据工程经验选定孔网参数带来的混乱,明确了该类型爆破设计的合理方法。同时,对工程中台阶爆破常用的计算前排炮孔底盘抵抗线的巴隆公式,指出了其不合理之处,明确了其应用范围。

某古建筑砖土结构基座病害探测分析

古建筑基座主要由砖–土材料构成,因年久失修而产生的病害问题较为严重。以某古建筑为研究对象,采用地质雷达和面波等无损探测方法,结合土壤电阻法和TDR等方法对其水害和结构病害特征进行大量现场监测,结果表明：（1）降雨后,基座外砖墙以内厚约3.0 m范围和内置排水管外围约1.0 m范围内的夯土层饱和度明显高于其他部位,由于外墙裂缝、内置排水管管口裂缝及海墁下部防渗层的失效等,是造成基座渗漏水、泛碱、脱皮的主要诱因;（2）基座顶部以下5.0 m深度范围内的砖土结构损伤较底部严重,且基座4个侧面的病害差异分布不均;（3）受降雨影响,基座顶部夯土层的含水率有上升趋势,基座底部的含水率明显高于基座中上部,电阻率也明显低于中上部,但基座底部夯土层和地基内含水率呈下降趋势,表明基座上部的水分有向基座底部和地基内迁移的趋势。通过多角度的相互验证研究,为深入探索古建筑基座结构病害的形成机制提供了一套可行的研究思路。

古建筑台基水害探测分析及防渗措施

为研究某古建筑台基内部的水害时-空分布特征及其形成机理,采用微型土壤水分计(TDR)、土壤电阻率(SER)和地质雷达(GPR)等方法,针对台基水分场开展了系统的原位监测研究,基于电磁波理论、电阻率理论,深入分析了台基水害根源、降雨后水分场空间分布特征和水分迁移规律,提出了相应的防治水害措施。研究表明,古建筑台基的内外部水分场分布不均,台基底部饱和度高于台基上部,降雨期间台基上部受降雨入渗影响较大,且其水分有向台基外墙、劵门拱圈及地基下部迁移和渗漏的趋势;揭示了台基顶部防渗层年久失效、内部夯土发生湿陷软化形成渗漏通道的深层病害问题;通过更换防渗层、局部超细水泥或PS溶液灌浆、改变台基顶部排水坡度和采取强制排水措施等方法,能够降低台基内的含水率和增强其稳定性。

古建筑基座渗漏监测及诱因分析

为研究某古建筑基座渗漏特征及其诱因,采用现场调研、水分场原位监测、室内试验和数值分析方法,针对基座水分场开展了系统研究,深入分析了基座渗漏病害根源、降雨期间基座内部水分场的时空分布特征和水分迁移规律。结果表明,古建筑基座渗漏的根源是降雨影响,与基座外侧的花坛浇灌用水无关,基座顶部以下2.0 m范围内易于受到降雨的影响,且水分有由基座顶部向基座底部迁移趋势,揭示出:基座顶部的海墁以下防渗层可能失效,基座内部夯土可能形成渗流通道;在2个水文年内,基座外墙以内的3.0 m范围内夯土基本达到饱和,易受到降雨影响而出现泛碱、掉皮、渗漏等现象,10个水文年后水分向基座劵门拱圈部位夯土迁移,并形成稳定水分场,在渗透压力下劵门拱圈部位形成流痕和墙皮脱落现象;通过多手段综合分析,能够深入了解基座病害的演化规律和形成机制,为类似古建筑基座的防渗漏修复措施的确定能够提供科学的参考。

碎石泥土混合体介电常数研究及隧洞软弱带FDTD正演

基于地质雷达方法对深长引水隧洞施工过程中出现的软弱带进行地质超前预报。以软弱带碎石泥土的混合介电常数为研究对象,研究碎石泥土混合体的相对介电常数值及变化趋势,推导含水率与混合介电常数经验公式及关系曲线;通过对2种软弱带的空间分布情形进行FDTD(finite difference time domain)正演,分析其典型成像规律及特征,从而达到以实测数据推算软弱带的空间位置的目的。分析结果为:碎石及泥土混合体的各成分体积比对其混合介电常数影响较大,混合体的水体对电磁波的反射特征明显并更容易形成多次波;通过建立FDTD模型正演对比隧洞内实测数据排除多次波干扰,修正地层含水率取值并建立地层三维切片图,可直观体现地层含水分布位置,从而对类似地质预报工作提供方法和指导。