三维随机裂隙介质建模与GPR响应计算

林景宜 曾昭发 李静 张领 槐楠 胡志鹏

岩土中各成分的涨缩性差异会使局部位置产生有规律的裂隙结构,并形成软弱带。在降雨、渗流等水文因素的影响下,滑坡体一般会沿着软弱面或软弱带,整体地或分散地顺坡向下滑动,因此这些软弱带的探测是一个急需解决的重要的问题。这里提出了一种以三维Koch分形曲线来模拟不同含水率裂隙带的建模方法,建立了一个三层岩土背景下的倾斜裂隙带模型,裂隙带具有不同的含水率。在探地雷达(GPR)数值模拟的基础上,定性分析发现裂隙带含水率对响应波形的影响较大,含水率较高时裂隙带波形会与背景分界面混杂。对响应进行S变换(ST)后,根据时频特性既可抑制混杂波形,又可定量计算裂隙带响应与含水率的关系,最后进行了裂隙带深度的误差分析。此建模、探地雷达响应数值模拟及信号时频分析方法,可以为岩土体中软弱带及含水裂隙带的探测提供参考。