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物探与化探  2019, Vol. 43 Issue (2): 435-440    DOI: 10.11720/wtyht.2019.1314
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基于GPRMax2D的地下管线精细化探测方法
张军伟1, 刘秉峰1, 李雪1, 祝全兵2, 任跃勤2
1. 西南石油大学 地球科学与技术学院,四川 成都 610500
2. 中国水利水电第七工程局 成都水电建设工程有限公司,四川 成都 610081
Refined detection method of underground pipeline based on GPRMax2D
Jun-Wei ZHANG1, Bing-Feng LIU1, Xue LI1, Quan-Bing ZHU2, Yue-Qin REN2
1. School of Geoscience and Technology,Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China
2. Chengdu Hydropower Construction Engineering Co.,Ltd.,China Water Conservancy and hydropower Seventh Engineering Bureau,Chengdu 610081,China
全文: PDF(2624 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

探地雷达是探测地下结构及其分布规律的一种重要的浅层地球物理探测方法,具有分辨率高、无损、抗干扰能力强、结果直观等优点,在工程物探领域被广泛应用。为提高对地下管线雷达图像特征的认识,确定管线异常体的位置,提高地质雷达的解释精度,利用时域有限差分法(FDTD)对地下管线进行精细化探测,包括对管线埋深、材质、管线内充填物、管线病害等影响因素的数值模拟,以此建立地下管线正演模拟合成图库,进而指导探地雷达实际探测图像的解释工作。现场管线探测结果表明:探地雷达可准确探测出地下管线的埋设位置及运行状态,为今后的维修养护提供了依据。

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张军伟
刘秉峰
李雪
祝全兵
任跃勤
关键词 探地雷达正演模拟GPRMax2D管线探测    
Abstract

Ground penetrating radar (GPR) is an important shallow geophysical detection method for detecting underground structures and their distribution regularity.It has the advantages of high resolution,non-destructiion,strong anti-interference capability and intuitive results,and is widely used in the field of engineering geophysical exploration.In order to improve the understanding of the characteristics of the underground pipeline radar image,determine the location of the abnormal body of pipeline,and improve the interpretation precision of GPR,the authors used FDTD method to detect the underground pipeline,which includes the numerical simulation of the factors affecting the depth of pipeline,material,filling material and pipeline disease.On such a basis,a forward modeling synthetic library of underground pipelines was established to guide the interpretation of the ground-penetrating radar images.The field pipeline detection results show that the ground penetrating radar can accurately detect the buried position and operation status of underground pipelines,and provide a basis for future maintenance.

Key wordsground penetrating radar    forward simulation    GPRMax2D    pipeline detection
收稿日期: 2018-09-03      出版日期: 2019-04-10
:  P631.4  
基金资助:中国电建集团铁路建设有限公司科技项目(CDDT1820170501)
作者简介: 张军伟(1980-),男,博士,副教授,硕士导师,毕业于中国铁道科学研究院,主要从事地下工程灾害预测与控制理论方面的研究与教学工作。Email: zhangjun_wei@126.com
引用本文:   
张军伟, 刘秉峰, 李雪, 祝全兵, 任跃勤. 基于GPRMax2D的地下管线精细化探测方法[J]. 物探与化探, 2019, 43(2): 435-440.
Jun-Wei ZHANG, Bing-Feng LIU, Xue LI, Quan-Bing ZHU, Yue-Qin REN. Refined detection method of underground pipeline based on GPRMax2D. Geophysical and Geochemical Exploration, 2019, 43(2): 435-440.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2019.1314      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2019/V43/I2/435
Fig.1  探地雷达工作原理示意
名称 参数
模型尺寸 2 m×0.5 m
天线中心频率 900 MHz
网格步长 Δxy=0.0025 m
时窗 1.4×10-8
计算步数 93
天线步长 20 mm
Table 1  模型参数
名称 相对介电常数εr 导电率σ
空气 1 0
围岩1 3 0.01
围岩2 8 0.05
碎石 30 0.1
PVC管线 3 0.01
金属管线 300 108
81 0.003
Table 2  介质电性参数
Fig.2  管线—材质—埋深正演模型
Fig.3  管线—材质—埋深FDTD正演结果
Fig.4  充水管线—材质—埋深正演模型
Fig.5  充水管线—材质—埋深FDTD正演结果
Fig.6  充水管线—材质—埋深—空洞正演模型
Fig.7  充水管线—材质—埋深—空洞FDTD正演结果
Fig.8  充水管线—材质—埋深—渗漏正演模型
Fig.9  充水管线—材质—埋深—渗漏FDTD正演结果
Fig.10  雷达实测剖面图
Fig.11  雷达实测剖面图
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