本文基于上海地铁盾构设备工程有限公司的“智能信息化盾构施工辅助系统技术研究”项目,以将探地雷达应用到盾构前向在线探测为创新点和着眼点,围绕探地雷达图像的识别和盾构开挖施工现场的探测做了较为系统的研究。 文中介绍了智能信息化盾构施工辅助系统,并分析了探地雷达应用于盾构前向探测在该系统中的作用,同时在充分了解当前探地雷达图像处理技术的基础上,确立了现阶段研究的目标。对探地雷达图像处理进行了以下几个问题研究： 1.以上海典型地质为研究对象,使用同轴探头法对上海地区典型的淤泥软土进行介电常数的测定和分析,得到了电磁波在这些不同介电常数的介质中的传播速度。在测定结果的基础上,结合探地雷达应用于盾构前向探测的特点,利用时域有限差分方法建立了一个三层均匀模型,对电磁波在该三层均匀介质中的传播其进行了数值模拟,并用预测反褶积方法消除了多次波,得到了探地雷达图像。 2.为了更好的了解探地雷达图像的成像特征,利用GprMax2D和MATLAB模拟了一些典型形状障碍物的雷达图像,得到了不同形状障碍物的成像规律。 3.在项目前两年研究成果的基础上,文章总结了现阶段探地雷达图像处理的基本方法,并创新性的总结出了利用MATLAB对探地雷达图像进行自主处理的基本方法。 最后,将探地雷达应用于盾构施工中,对改造后安装探地雷达的盾构刀盘进行强度校核,对雷达图像传输的走线图进行了设计,包括电源的走线、各仪器装置的固定和安装、管路的布置等。考虑到实验安全性,先用红外摄像头替代了探地雷达,进行预备实验。