GPR逆時偏移在隧道襯砌檢測中的應用

（廣東云茂高速公路有限公司，廣東 云浮 527221）

一、引言

二、時域有限元法原理

三、零時刻成像條件的逆時偏移成像方法

四、正演數據的逆時偏移成像實驗

為驗證基于零時刻成像條件的GPR逆時偏移算法有效性，本次實驗建立了一個典型的襯砌模型，模型區域1.0×0.5m，模型為混凝土介質，相對介電常數設為6，電導率為0.003S/m。混凝土埋有兩個直徑為5cm的螺紋鋼筋和一個10cm×4cm的鋼支撐，鋼筋中心坐標分別為(0.25，0.125)，(0.35，0.125)，鋼支撐中心坐標為(0.75，0.215)。利用 FETD正演算法對該模型進行正演計算時的空間步長為0.005m，時間步長為0.01ns，時窗為10ns，道間距為0.01m，激勵源采用天線中心頻率為900MHz 的雷克子波。

由襯砌模型的GPR正演剖面圖可知，鋼支撐頂部產生的雙曲繞射波，繞射波兩翼向兩側延伸，超過了鋼支撐的實際尺寸，且由于雙曲線的延伸，導致間距很小的鋼筋之間的繞射波重疊，使圖像難以分辨，無法從正演剖面中獲取鋼筋埋深、大小、尺寸等信息。而利用逆時偏移成像算法對正演數據進行偏移，反射波和繞射波得到收斂，繞射波能量更好地聚焦其真實位置，解決上述問題。

五、實測數據的逆時偏移成像實驗

為驗證本文算法對GPR實測數據的成像效果，本實驗采用意大利RIS-K2探地雷達主機及600MHz屏蔽天線，對某隧道二襯進行數據采集，實測數據時窗為25ns，測線沿隧道縱向布設。測區為二襯拱頂，襯砌類型為鋼筋混凝土，由于雷達探測剖面中繞射波相互干擾，難以直接獲得工字鋼或鋼筋間距、數量與埋深等幾何參數，成像難度很大。……