路基凍土病害地質(zhì)雷達(dá)探測ARMA功率譜識別算法研究及應(yīng)用.pdf

1、本文結(jié)合“十一五”國家科技支撐計劃“青藏鐵路運營安全保障系統(tǒng)研究”的項目，針對在青藏線上，探地雷達(dá)路基凍土病害的回波識別和資料處理過程的實際情況做了分析，提出一種新的分析雷達(dá)反射波圖像的方法。 探地雷達(dá)作為一種先進(jìn)的高頻電磁波勘探技術(shù)，具有對探測對象不造成任何損傷，抗干擾能力強，測量結(jié)果直觀、準(zhǔn)確和高效率等特點。文章先以電磁場和電磁波傳播理論為基礎(chǔ)，分析了路基介質(zhì)的電磁學(xué)物理特性，并由此深入說明了探地雷達(dá)檢測鐵路路基的基本回波圖

2、像特征。然后從路基病害功率譜分析方法入手引入電磁場的ARMA功率譜的基本概念和譜密度，并在此基礎(chǔ)上研究了滾動ARMA（Auto regression-Moving Average）功率譜分析技術(shù)，這種分析方法把隨機信號處理的理念滲入到雷達(dá)信號處理。給出了滾動ARMA功率譜剖面的構(gòu)造方法，并對其算法進(jìn)行改進(jìn)。本文列舉了兩個實例：一、采用此方法對青藏鐵路施工路段測溫孔情況進(jìn)行了分析識別，二、對鐵道路肩的地下凍土空洞進(jìn)行病害識別；并均在后期對

3、處理后的雷達(dá)譜剖面圖在進(jìn)行了漂移去除和零線設(shè)定后，進(jìn)行滾動功率譜分析，均清晰的看出功率譜的變化情況，而得出異變的具體位置。 研究方法上，首先搜集了大量的凍土區(qū)工程地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的參考文獻(xiàn)，全面研究分析了由于凍土產(chǎn)生的融凍帶對于地質(zhì)沉積產(chǎn)生沉陷地層的原因。針對目前探地雷達(dá)在時間剖面上進(jìn)行解釋的局限性，提出了滾動ARMA功率譜的分析技術(shù)為凍土病害的識別能力提供有效的分析手段。最后，綜合數(shù)字模型、物理模型和工程實例，針對凍土沉積、空洞等