高速铁路无砟道床层间病害检测技术研究

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1、密级：公开务养紙道＊毒ＳＨＩＪＩＡＺＨＵＡＮＧＴＩＥＤＡＯＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ工学硕±学位论文Ｉ．．高速铁路无巧道床层间病害检测技术研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｅｔｅｃｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＤｉｓｅａｓｅｓｇｙＢｅｔｗｅｅｎｔｈｅＬａｙｅｒｓｏｆＢａｌｉａｓ讨ｅｓｓＴｒａｃｋｓｉｎｈ－ＨｉｇｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙ培养单位：机械工程学晓专业：检测技术与自动化装置研究生：庞凤亚、指导教师：赵维剛教授二〇—五年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是

2、我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加１＾标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名；ｔｏ日期；关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借喊，同意学校将论文加入《中国优秀博硕古学位论文全

3、文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可レッ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可布论文的全部或部分内容。（保密的论触文在解密后应遵守此规定）作者签名：Ｂ期：讀Ｗ每导师签名：日期：＞｜ｒ．／：．＾密级：公开工学硕士学位论文高速铁路无砟道床层间病害检测技术研究ResearchonDetectiveTechnologyofDiseasesBetweentheLayersofBallastlessTracksinHigh-speedRailway培养单位：机械工程学院专业：检测技术与自动化装置

4、研究生：庞凤亚指导教师：赵维刚教授二○一五年六月摘要摘要目前越来越多的国家开始铺设高速铁路，尽管大范围应用的只有少数几个国家，但这已成为了铁路发展的一种重要趋势。随着高铁建设的全面启动和运营里程的增加、运营时间的增长，一些问题也逐渐受到人们的重视。许多既有无砟道床已经出现一些诸如层间脱空、空洞、疏松之类的典型层间病害，如若不及时发现，严重影响人民的出行安全。传统的检测方法以挖探、钎探为主，耗费大量的人力和物力，既损坏线路，又不能提供长段线路的详细调查情况，远不能适应目前高速铁路全面提速和高速运营的需要。探地雷达（GroundPenetratin

5、gRadar，简称GPR）技术作为一种新型探测手段，能够兼顾探测深度和空间分辨率，实现快速、无损、连续检测，并以实时成像的方式显示地下的介质环境特征，非常适用于道床、基床状态调查和病害检测。探地雷达利用电磁波在媒质电磁特性不连续处产生反射和散射来实现浅表层成像、定位进而定性或定量地辨识地表中的电磁特性变化，以实现对表层下目标的探测。本文进行基于探地雷达的高速铁路无砟道床层间病害检测技术的研究，首先从沿轨道方向（纵向）和垂直于轨道方向（横向）两个角度对无砟道床层间常见病害进行模拟仿真，掌握了不同层间病害在无砟道床结构中的雷达反射剖面特征；其次在素

6、混凝土环境中分别对无砟道床层间典型病害——层间脱空、空洞、疏松的雷达剖面成像影响因素进行详细比较和分析：改变可能影响病害成像特征的因素，分析病害在反射波形和雷达剖面上的变化，得出了一些有益结论；继而，在素混凝土环境病害分析的基础上，将病害置于未添加钢筋的无砟道床层状结构环境中，分析了层状结构尤其是CA砂浆层对病害反射特征的影响；最后，对无砟道床层间病害的模拟仿真信号和典型病害实测雷达信号进行了预处理，增强了病害特征信号，并通过研究每种典型病害的反射原理，分辨不同属性病害的成像特征，从瞬时幅度、瞬时相位、瞬时频率的角度逐步实现了层间典型病害的识别

7、。关键词：探地雷达；MATGPR；建模仿真；特征分析；病害识别AbstractAbstractNowadays,despitethewidespreadapplicationhasbeencarriedoutinonlyafewcountries,moreandmorecountriesbegantopavehighspeedrailway,ithasbecomeanimportanttrendinthedevelopmentoftherailway.Asthecomprehensivestartsupofthehigh-speedrail,t

8、heincreaseoftheoperatingrangeandthegrowthoftheoperatingtime,highspeedrailwa