项目名称: 基于GPR的砂质粉土路基空洞时空演化量化识别关键技术

项目编号: No.41504112

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 天文学、地球科学

项目作者: 许献磊

作者单位: 中国矿业大学(北京)

项目金额: 21万元

中文摘要: 地下工程施工对道路路基破坏产生的路基空洞是导致城市道路路面坍塌事故频发的主要原因。针对目前探地雷达(GPR)技术在路基空洞检测中存在的仅定性分析以及结果多解性问题,提出基于GPR的路基空洞量化识别关键技术。选取较易产生空洞的砂质粉土路基为背景介质,理论分析雷达信号对路基的穿透特性以及不同土体物性参数下不同尺寸空洞的雷达反射信号响应特征;改进核匹配追踪算法,提高路基空洞微弱信号的检测能力和效率;构建特征加权支持向量机定量识别模型,提高空洞量化识别的准确度;搭建2个不同诱因空洞动态演化物理模型,对比分析空洞模拟数据和实测数据量化识别结果的异同性,并分析荷载条件下空洞时空演化规律;确立空洞预警规则,开发路基空洞识别预警系统。基于GPR的路基空洞时空演化量化识别技术拟突破目前道路路基空洞探测的技术局限,对丰富基于雷达响应特征的量化识别基础理论以及保障城市道路和地下管线安全,具有重要的现实意义。

中文关键词: 探地雷达;道路路基;空洞探测;量化识别;时空演化

英文摘要: The roadbed damage caused by the underground construction will bring void, which is the main reason of the frequent accidents of the road subsidence in the city. To solve the problems of the only qualitative analysis and multiple solutions in the roadbed void detection and interpretation, this research put forward a novel quantitative recognition technology of the roadbed void based on Ground Penetrating Radar (GPR). The roadbed with sandy silt soil, which is more easily to produce void, is selected as the background medium, and the penetration characteristics of the radar signal and the response characteristics of the reflecting radar signal by the void are theoretically analyzed. The kernel matching pursuit algorithm is improved so as to enhance the ability and efficiency of the detection for the reflected weak signal of the void. A feature weighting support vector machine (SVM) is constructed, aiming to improve the accuracy of the quantization identification. Based on the two dynamic physical evolution models with different inducement, the similarities and differences of the quantitative recognition results between the simulated data and the measured data are comparatively analyzed,resulting in the temporal and spatial evolution law of the void under the load conditions. The Void Identifying and Warning System is developed based on the establishment of the early-warning rules. The quantitative recognition technology for the temporal and spatial evolution of the void based on GPR intends to break through the technical limitations in the current void detection, which has very important practical significance for enriching the foundation theory of the quantitative recognition based on the response characteristics of radar signal, as well as the safety of the city roads and underground pipelines.

英文关键词: Ground Penetrating Radar;Roadbed;Void Detection;Quantitative recognition;Time-spatial evolution

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