[发明专利]一种基于提升格式的探地雷达信号用小波基构造方法

说明书

本发明公开了一种基于提升格式的探地雷达信号用小波基构造方法。针对隧道衬砌背后空洞检测信号特征的提取问题，提出一种根据双正交小波理论和目标信号波形特征来构造匹配小波的方法。该方法以完全重构滤波器条件和提升格式小波为基础，通过对初始双正交滤波器进行提升与对偶提升，获得不同的提升算子和对偶提升算子，并结合探地雷达信号的实际特点，构造出既满足线性相位、紧支撑性，又具有与探地雷达信号匹配度高等优势的新双正交小波基。本发明所述基于提升格式的探地雷达信号用小波基构造方法将该小波基应用于室内空腔检测试验空洞缺陷的定量分析中，同其他类型小波相比，用提升方法构造的小波能更准确地识别空洞缺陷信号突变点的时刻和位置，能更准确的实现隧道工程中空洞缺陷的位置和垂直尺寸的定量分析，从而大大提高了探地雷达对缺陷探测的可靠度和准确度。

技术领域

本发明涉及隧道衬砌结构背后缺陷无损检测领域，尤其涉及一种基于提升格式的探地雷达信号用小波基构造方法。

背景技术

隧道在修建以及长期的运营过程中，由于地应力场的改变，初期支护失效以及隧道设计施工缺陷等会造成隧道衬砌结构出现各种病害问题，衬砌结构开裂和衬砌背后空洞就是其中两个较为主要的问题，其中又尤以衬砌背后空洞产生的危害更为严重。

衬砌背后存在空洞的具体成因主要有以下几点：

①在隧道施工时，光面爆破控制不当，造成超挖，施工单位又未按照规定方案充填，造成了支护与围岩之间充填不密实，甚至形成了大的空洞。

②在对隧道二次衬砌进行施工中，因为泵送混凝土的压力不是很足、流动性不好以及抽拔泵送管太早太快等一些原因，混凝土往往难以饱满，这造成模筑混凝土厚度不足进而形成了空洞。

③模板支架底部不是很坚实，或者支架比较疏松，使得顶部模板下沉量过大，所以会导致混凝土下沉脱空，以至于形成空洞。

④衬砌拱部二次衬砌浇筑混凝土后没有及时浇筑立墙底部，立墙可能产生相对位移，导致拱顶下沉，造成拱顶衬砌混凝土下沉脱空，进而形成空洞。

⑤隧道施工时使用的原材料质量控制不严格、砂粒太细、水泥用量太大、混凝土水灰比太太、温差以及隧道内通风状况等都会引起混凝土收缩，导致衬砌混凝土下沉脱空，甚至形成空洞。

⑥隧道在长期的运营中，地下水侵蚀或冲刷隧道背后围岩，造成支护结构与围岩脱空。

当衬砌背后存在空洞时，衬砌结构的受力和围岩的应力状态会发生改变：①衬砌上边缘容易发生开裂，同时空洞也是水的通道，如果有渗漏水发生，则渗漏水会沿着空洞和裂缝进入衬砌，引起渗漏、冻害、钢筋锈蚀等缺陷；②围岩会失去应有的支护而松弛、变形，导致失稳、脱落，严重时会发生突发性崩塌，这将严重影响到行车安全。

空洞的存在给隧道施工及运营带来极大的安全隐患，及时发现并准确识别隧道衬砌结构背后空洞位置及其范围对于维护工程的安全性有重要意义。

采用探地雷达进行地质灾害问题定性识别比较容易实现，但对空洞(溶洞)的准确量化识别是一个比较有难度的课题，主要问题在于定量分析用小波基的选取问题。在工程诊断中往往是根据研究对象的波形特点从已有的小波库中选择一个比较合适的小波，但已有的通用小波基由于其对具体问题缺乏针对性的事实已严重影响了小波分析的实际应用效果。