Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 1.4. Пример радарограммы

Использование георадарного метода обследования способствует четкому определению границ раздела грунтов, обеспечивает непрерывность проводимых измерений наряду с его сравнительно невысокой стоимостью.

В то же время, данный метод обладает рядом недостатков: он не позволяет определить физико-механические свойства грунта; возникают сложности при камеральной обработки полученных данных; присутствует затухание радиоволн в глинистых грунтах.

1.3.5 Сравнение методов обследования основания ЖД земляного полотна

Ни один из описанных выше методов обследования не является полностью универсальным. Достоинства и недостатки каждого метода приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Плюсы и минусы методов обследования

	Метод(ы)	Достоинства	Недостатки
1	2	3	4
Традиционные методы	Эксплуатационных наблюдений	не трудоемок; не требует квалифицированной обработки; прост в применении	предполагает описание только внешних признаков деформаций
	Инженерно-геологические	позволяют определять физико-механические свойства грунта, а также его литологию	трудоемки; точечны; есть вероятность нарушения структуры отбираемых грунтов; могут ограничивать движение поездов
	Инженерно-геодезические	обладают высокой точностью	предполагают описание только внешних признаков деформаций
Геофизические методы	Сейсмические	большая глубинность; позволяют с большей точностью определить литологию слоев грунта	трудоёмкая технология проведения полевых испытаний; сложность камеральной обработки; наличие помех, создаваемых токами СЦБ

Продолжение таблицы 1.3

	Электрометрические	эффективны при слабой дифференциации слоев грунта по скоростям сейсмических волн	требует соблюдения условия возрастания удельного сопротивления грунтов с увеличением глубины
	Георадиолокационный	мобильность; непрерывность измерений; четкое установление границ раздела грунтов; дешевый	наличие помех и переотражений; сложность камеральной обработки; затухание радиоволн в глинистых грунтах; невозможность определения физико-механических свойств грунта

Из всех вышерассмотренных методов, метод георадиолокации обеспечивает непрерывность измерений, достаточно четко устанавливает положение границ разделов грунта, обладает большой производительностью и технологичностью, являясь при этом наиболее дешевым методом. Но в тоже время использование данного метода предполагает сложность камеральной обработки результатов обследования, которая завит от опыта геофизика-интерпретатора. Зачастую на радарограмме образуются переотражения и помехи, которые усложняет обработку результатов. К тому же, по полученным данным нельзя определить физико-механические свойства грунта. Поэтому, как правило, метод используется либо для предварительного обследования, либо для решения отдельных локальных задач, либо в комплексе с другими методами, например, сейсморазведка, бурение и т.д.

2 Разработка программного обеспечения для моделирования результатов георадарного обследования основаниЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО землянного полотна

2.1 Постановка задачи

В настоящее время, повсеместно, интерес к георадарному обследованию все больше возрастает. Это связано с большим спектром решаемых задач, с которыми с легкостью можно справится, применив георадары. Кроме того, стоимость проведения данных работ, сравнительно невысока.

Однако на сегодняшний день информации о применении методики георадарного обследования для конкретных условий не всегда достаточно. В частности, отсутствие в публикациях конкретных критериев определения положения жильных льдов вызывает сложность при камеральной обработке результатов обследования, полученных при поиске погребенных льдов в основаниях транспортных сооружений.

Для этого было разработано специализированное программное обеспечение – GPRmod. GPRmod решает задачу моделирования результатов георадарного обследования. Данная программа позволяет с помощью геометрических примитивов создать любую модель железнодорожного земляного полотна и смоделировать на основе полученной модели радарограмму. Полученные данные можно обработать с помощью программного обеспечения, разработанного на кафедре «Железнодорожный путь» ДВГУПС.

2.2 Описание проекта GprMax

Особенностью работы программы GPRmod является то, что она работает совместно с GprMax. GprMax является программным обеспечением с открытым исходным кодом, которое способно моделировать георадарные данные [9]. Данная разработка принадлежит школе инженерии университета Эдинбурга. В настоящее время проект поддерживается «Оборонной лабораторией по науке и технике» [10].

GprMax основан на применении метода конечных разностей. Метод конечных разностей во временной области (FDTD) является одним из наиболее популярных методов численной электродинамики, основанный на дискретизации уравнений Максвелла, записанных в дифференциальной форме [11]. Базовый алгоритм метода был впервые предложен Кейном Йи (Калифорнийский университет) в 1966 г. [12] И уже с 90-х годов FDTD стал основным методом при моделировании самых разных оптических приложений.

GprMax является консольным приложением. Чтобы смоделировать георадарные данные GprMax требует исходных данных. Эти данные должны быть составлены в определённом порядке и записаны в текстовый файл с расширением «.in». Такой файл включает в себя: параметры рабочей области; используемые слои с набором их характеристик; геометрические примитивы с их координатами, размерами и принадлежностью к имеющемуся слою; параметры анализа с указанием координат начала и конца нахождения антенн георадара, а также шаг перемещения георадара.

2.3 Описание программного комплекса

GPRmod – программа, написанная на языке С# WPF для операционной системы Windows. Использует NetFramework 4.5.

GPRmod имеет интуитивно-понятный интерфейс, ориентированный на среднестатистического пользователя, что делает его легким и удобным в использовании. Стандартный вид пользовательских элементов управления Windows был заменен на собственно-спроектированный стиль (Dark Style). Скриншот примера работы в программе GPRmod представлен на рис. 2.1.

Работа в программе GPRmod начинается с приветственного диалогового окна рис.2.2. Здесь пользователю предлагается выбрать один из двух вариантов: либо создать новый проект, либо открыть уже существующий.

Рис. 2.2. Стартовое окно GPRmod

Если пользователь желает создать новый проект, то по щелчку левой кнопки мыши по иконке слева он в этом же диалоговом окне переходит к форме создания нового проекта рис.2.3. Здесь пользователю необходимо ввести следующие данные о проекте: имя проекта и его расположение на жестком диске.

Рис. 2.3. Форма создания нового проекта

В случае, если необходимо открыть уже существующий проект, то щелчок по кнопке справа стартового окна вызовет стандартное диалоговое окно выбора файла. Все проекты GPRmod сохраняет под расширением «.gpr». Пользователю не составит труда найти уже ранее созданный проект и запустить его.

Рис. 2.4. Пример работы в программе GPRmod

С точки зрения архитектуры рис.2.4, ключевым компонентом является ядро программы. Ядро обеспечивает всю бизнес-логику приложения, связывая все модули в единое целое.

Рис. 2.4. Архитектура программы

Ввод данных осуществляется пользователям благодаря пользовательскому интерфейсу (GUI). Все входящие данные проходят обязательную проверку на наличие ошибок и соответствию типу вводимых данных. В случае, если данные ошибочны, пользователю пользователю будет сообщена эта информация и программа предложит исправить возникшую ошибку. Весь пользовательский интерфейс программы разработан с максимально удобным для пользователя расположением компонентов. Основным компонентом GPRmod является плоттер рис.2.5. Плоттер – это область для рисования объектов моделирования. Для удобства работы, была реализована возможность масштабирования с помощью прокрутки колесика мыши. Перемещение по плоттеру возможно как с помощью нажатия средней клавиши мыши, так и с помощью ползунков, расположенных в правой и нижней левой его части. Плоттер является ключевым компонентом работы данной программы, по сути, представляя базовые возможности графического редактора.

Рис. 2.5. Плоттер

Для оперативного доступа к данным используется система хранения данных. Она позволяет проводить манипуляции по извлечению или изменению существующих и записи новых данных.

В GPRmod предусмотрена система логирования. Данный модуль записывает в специальный файл все действия производимые программой, а также ошибки возникшие в результате неправильной работы GPRmod. Система логирования позволяет разработчику оперативно изменять недочеты программного кода и проводить его оптимизацию.

За осуществления взаимодействия с программой GprMax отвечает специальный модуль. Его задачей является формирования определенного набора исходных данных для георадарного моделирования.

Как было написано выше, GPRmod сохраняет проекты под расширением «.gpr». Это файл, содержащий все параметры проекта в JSON формате. Построение модели предполагает создание файла с расширением «.in» и запуском программы GprMax с передачей в качестве аргумента пути расположения данного файла. Всю остальную работу теперь уже выполняет GprMax. Время создания георадарных данных очень широко варьируется в зависимости от сложности модели и может занять от нескольких минут до нескольких часов.

Реализации основного функционала приложения, предполагала создание простых в использовании, но в то же время функциональных инструментов. В частности, необходимо было реализовать возможность выбора положения георадарного профиля. Эта задача была решена внедрением специального инструмента. При его выборе, включается режим, при котором все точки геометрических объектов подсвечиваются и пользователю представляется возможность последовательно задать положение георадарного профиля. Выбранные точки подписываются с указанием номера профиля.

Алгоритм вычисления координат антенн георадара составлен в соответствии с рис.2.6. Расстояние между двумя точками на модели определяется в соответствии с формулой (1.2).

(1.2)

Характеристики

Список файлов ВКР