路基凍土病害地質(zhì)雷達探測ARMA功率譜識別算法研究及應用.pdf

1、本文結合“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反射波圖像的方法。 探地雷達作為一種先進的高頻電磁波勘探技術，具有對探測對象不造成任何損傷，抗干擾能力強，測量結果直觀、準確和高效率等特點。文章先以電磁場和電磁波傳播理論為基礎，分析了路基介質(zhì)的電磁學物理特性，并由此深入說明了探地雷達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，并在此基礎上研究了滾動ARMA（Auto regression-Moving Average）功率譜分析技術，這種分析方法把隨機信號處理的理念滲入到雷達信號處理。給出了滾動ARMA功率譜剖面的構造方法，并對其算法進行改進。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行了分析識別，二、對鐵道路肩的地下凍土空洞進行病害識別；并均在后期對

3、處理后的雷達譜剖面圖在進行了漂移去除和零線設定后，進行滾動功率譜分析，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)災害相關的參考文獻，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。針對目前探地雷達在時間剖面上進行解釋的局限性，提出了滾動ARMA功率譜的分析技術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