Monitoring artificial structures construction layers using microwave methods
Surveillance des couches de construction de structures artificielles à l'aide de méthodes microondes
Résumé
In this study, a method for determining the electrophysical properties of soils based on the GPR method (Ground Penetrating Radar) combined with optical approaches and resonance measurements was developed. The following results are obtained.1. In the framework of classical electrodynamics, a method has been developed for determining the absolute refractive indices of structural layers and corresponding attenuation coefficients in the microwave range of 1200–1700 MHz, based on the quantitative processing of the GPR data. The developed method of processing the GPR data is based on the use of amplitudes of reflected waves; it makes it possible to determine dielectric constants and electrical conductivities of structural layers with an error of not more than 10-15%. This makes it promising for the use in software systems for the automatic processing of the GPR information when monitoring the state of extended sections of roads and railways.2. Methods for determining the complex dielectric constant and moisture by the GPR method, calibrated by laboratory measurements, are proposed and assessed. The developed approach allows rapid diagnosing the state of extended objects, since it combines the advantages of the high-speed GPR method with a limited number of calibration measurements.3. The dependences of the dielectric constant and specific conductivity on the moisture have been investigated in a number of bentonites with different composition of exchangeable ions. A correlation between these electrophysical quantities and the plasticity of bentonites is established.
Les propriétés électrophysiques des sols basées sur la méthode RPS (Radar à Pénétration de Sol) ont été étudiées, en combinant cette technique avec des approches optiques et des mesures de résonance. Les principaux résultats suivants ont été obtenus : 1. Dans le cadre de l’électrodynamique classique, une méthode a été développée pour déterminer les indices de réfraction absolus de structures en couche ainsi que les coefficients d’atténuation correspondants dans la gamme des micro-ondes de 1200 à 1700 Mhz, via un traitement des données RPS. La méthode développée de traitement des données RPS utilise l’amplitudes des ondes réfléchies; elle permet de déterminer les constantes diélectriques et les conductivités électriques des couches avec une erreur ne dépassant pas 10-15%. Ces données seront utiles en vue d’une introduction dans les traitements automatisés des données RPS pour une application concernant l’état de tronçons de routes et/ou de chemins de fer. 2. Une méthode de détermination des constantes diélectrique et de l’humidité par la méthode RPS, étalonnées par des mesures en laboratoire, est proposée et évaluée. L’approche développée permet d’être appliquée à des « objets » de grande dimension, en associant les avantages de la méthode RPS, très rapide, et un nombre limité de mesures d’étalonnage.3. Les dépendances de la constante diélectrique et de la conductivité en fonction de l’humidité ont été étudiées dans plusieurs bentonites de compositions variables. Une corrélation entre les propriétés électrophysiques et la plasticité des bentonites est établie.
Origine : Version validée par le jury (STAR)