路用探地雷达在公路病害探测中的应用
探地雷达在公路路面检测中的应用
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图 １路面 电磁波示意 图
（ ｂ）实测路 面电磁 波波形
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对 于公 路 面层 检测 而 言 ， 即为 面层厚 度 ， 中是 式
电磁波在地下介质（ 面层） 中的传播速度 ， 相对于雷达 所 用 的高频 电磁 波（０ ９０～２０ ＭＨ ） ５０ ｚ而言 ， 路 面层 所 公 用的材料都是低损耗介质 ，其速度下式表示 ：
度检测 中， 每公里每车道取五个芯样 。 但从实际情况 来 看 ， 芯样 太少 了 ，而且 有 一定 的 随机性 。研究 表 取 明要想对面层平均厚度做出 比较准确的评价 ， 每公里 至少要有 ６ ～ ０ ０ ７ 个样点 。传统的钻孔取芯法显然不 能 满足 这一 要求 ， 否则 将 给公 路 面层 造成难 以估 量 的 病害和隐患 ， 降低公路的正常使用寿命。 地质雷达技 术以其高采样率 、无破损 、速度快 、精度高等优点 ， 较好 的 解决 了这 一 问题 。 已知某高速公路上选取 １ 测点进行钻孔取芯测 ２ 定路面厚度 ， 同时在相应位置应用探地雷达测定各点 厚 度 ，实测 数据 见 表 ２ 。 实测结果证明地质雷达能较为精确的测定路面厚
地下 发 射一 定强 度 的高频 电磁 脉 冲波 ， 探地 雷达 接 收
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国在上个世纪 ９ 年代将探地雷达作为一种无损检测 ０
发 射 接 收
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探地雷达在道路病害检测中的应用
河南建材201812019年第2期探地雷达在道路病害检测中的应用徐健李想彭永恒王腾张作韬李思展罗柏松大连民族大学土木工程学院（116650）摘要:为了对大连民族大学金石滩校区土木工程学院周边的道路病害进行全方位探测，从而准确而有效地对这段道路进行修缮工作，提高道路修缮过程的准确性，检测人员借助探地雷达进行室外现场检测试验，采集到不同位置病害的原始图像。
对原始图像进行分析处理后，检测人员得到了道路病害长度及其深度的相关数据，这不仅对道路病害进行了超前地质预报，还为道路后期的维修施工提供了宝贵的参考资料。
关键词:道路病害；图像分析；修复；探地雷达0引言钻芯取样法是我国最早采用的道路路面检测的方法,而检测道路路面弯沉情况时则通常采用贝克曼梁法进行检测。
随着经济的快速发展,道路上的车辆也在迅速增加,此时,在道路路面上钻芯取样,不但会对道路路面结构造成伤害,而且给取样的工作人员带来生命威胁,在破坏道路路面结构整体性和美观性的同时,也影响行车的舒适感,具有相当大的局限性。
这对于道路检测技术提出了更高的要求,也使得检测技术迅速发展,诞生了更为先进的道路路面检测方法———落锤式弯沉仪法。
落锤式弯沉仪法相比于钻芯取样法更为简便,检测结果更加精确,实现了巨大的进步。
在道路路面检测技术的蓬勃发展的同时,检测手法也逐渐从人工检测转变成自动检测,检测结果的准确性明显提高,检测过程中对道路的损坏程度越来越小,检测速度越来越快,检测精度也发生了由低到高的巨大转变。
探地雷达[1]是一种新型的检测设备,在道路工程实际应用中逐渐被人们所采纳,得到广泛应用。
探地雷达的工作原理是穿过路面向下发射高频的电磁波,接着由接收天线接收返回的电磁波。
电磁波在地下穿过各种介质层,并以一种电性差别分析所接收到的电磁波的波形和波幅等变化特点,从而推测出介质的空间状况和结构形态[2-4]。
利用探地雷达,不仅可以检测道路路面厚度和道路路面弯沉情况,同时还可探得地下深处的道路病害,经过综合汇总分析得到道路的综合情况。
探地雷达在检测道路路基病害中的应用
探地雷达在检测道路路基病害中的应用摘要：随着国家对道路交通等基础设施建设的投入加大,近几年我国道路建设规模和速度都达到世界第一。
我国高等级公路建设突飞猛进,高速公路的通车里程已跃居世界第二,城市道路建设也日新月异。
然而由于道路建设工期安排不合理、施工质量欠佳、道路沿线地质条件复杂、公路选线不合理等多种原因,道路路面或路基发生病害的路段也大范围产生,因此道路路基质量检测越来越受到建设方、监理方和设计人员的重视。
关键词：探地雷达；检测道路；路基病害；应用分析1引言探测道路路基病害的方法主要是钻孔或开挖,即在路面上钻孔取芯进行探测,该法最大的优点是直观,但其缺点也很明显:①对路面具有一定的破坏性;②只能以点代面、检测精度较低,无法准确确定病害的形态和分布范围,不能全面评价路基质量;③检测速度慢,周期长,费时费力。
而用探地雷达技术对道路路基病害进行探测则具备传统方法无法实现的优质高效的特点,如:①不破坏路面;②具有很高的分辨率,检测质量可靠;③快速移动、快速采样和实时显示等,工作效率高。
2探地雷达探测路基病害的原理探地雷达又称地质雷达，工作原理是由发射天线向地下发射高频脉冲雷达波(电磁波，1MHz～1GHz)，其传播路径、电磁场强度和波形等传播特性随着通过介质的电性和几何形态的变化而变化。
雷达主机对反射波进行适时接收，将采集到的信息数据处理后，形成雷达回波波形信息，再由技术人员根据波形的特征进行波幅、波长、波形及同相轴等分析，形成图像解释成果，以确定地下界面、地质体空间位置和结构特性等[1]。
见图1.图1探地雷达的探测示意图图2土体疏松的雷达图像目前道路路基病害探测常通过雷达测线剖面图和雷达单道波形图两种图像进行分析。
雷达测线剖面图是由原始雷达测线剖面图进行数据处理后形成的“雷达测线位置－雷达波双程走时”图像，利用雷达波的同向性，根据波形特征的变化等规律进行病害图像识别。
雷达单道波形图为测点的“时间－振幅(也表示雷达波能量的强弱)”图像，通过反射点的振幅、相位、波形、波长等特征，以及同相邻点的波形图分析比较，找出病害的深度范围[2]。
探地雷达在公路检测中的应用
探地雷达在公路检测中的应用摘要：探地雷达是一种广泛应用于地质勘探和非破坏性检测领域的技术工具。
近年来，随着城市化进程的加快，对公路安全和道路维护的需求日益增长。
探地雷达已经成为公路检测领域的重要技术手段之一。
它能够通过无损扫描地下结构，检测出埋藏在公路下的隐患，如地下管线、空洞、裂缝等，为道路维护和改进提供了有力支持。
本文主要探究探地雷达在公路检测中的应用。
关键词：探地雷达；公路检测；应用研究一、引言公路是人们出行的重要交通通道，而公路的安全和可靠性对社会经济发展至关重要。
然而，长期以来，公路在使用过程中难免会出现各种问题，如地下管线老化、土质变化、地震活动引起的地质变形等。
这些问题如果不及时发现和修复，将给行车安全和通行效率带来极大的威胁。
传统的公路检测方法往往局限于地表的观测，无法对地下结构进行实时监测。
而探地雷达技术的出现，极大地改善了这一情况。
探地雷达能够通过向地下发射电磁波并接收反射信号，分析得到地下结构的信息。
它的高分辨率和快速成像能力使得它在公路检测中的应用非常有前景。
二、探地雷达在公路维护和管理中的价值1．提升公路检测的效率和准确性传统的公路检测方法，例如视觉检查和物理取样，往往需要大量的人力资源和时间，而且很难获取全面、准确的信息。
然而，探地雷达通过利用电磁波的相互作用来扫描和探测地下结构和缺陷，能够快速、高效地获取地下信息。
使用探地雷达进行公路检测能够帮助工程师和维护人员准确地确定地下管线、电缆、空洞、土质变化等问题，而无需挖掘或破坏路面。
探地雷达的高分辨率扫描和成像功能可以提供详细的地下结构信息，帮助快速识别公路的缺陷和潜在问题。
此外，探地雷达还可以在不同深度范围内进行扫描，使得检测更加全面和细致[1]。
2．帮助制定维修和改进策略通过探地雷达获取的地下信息，我们可以对公路上的各种缺陷和问题进行定量和定位分析。
工程师和维护人员可以根据这些数据，制定出最合适和最有效的维修计划。
地质雷达在道路质量与病害检测中的运用
地质雷达在道路质量与病害检测中的运用摘要：地质雷达可用于评估道路质量，检测道路病害，保证道路建设的安全性与可靠性。
地质雷达能够通过电磁波在媒介交界面反射、折射等特性，完成路面厚度测量、质量检测、基础层检测等工作，可对常见的路面反射裂缝、路面不均匀等病害进行分析，便于了解道路的建设情况，及时发现并处理道路质量不合格或病害问题，为道路交通安全性提供良好的保障。
关键词：地质雷达；道路质量；病害检测在城市道路系统不断完善的背景下，人们对道路质量的要求也在不断提升，应用优质的检测方式开展道路质量与病害检测，可有效提升道路安全稳定，能够为交通体系完善提供有效帮助。
地质雷达是一种常用的无损检测方式，可以对道路质量与病害进行无损探测，能够及时发现道路质量缺陷以及病害情况，便于尽早开展病害治理，保证道路安全。
在具体应用地质雷达技术时，需要关注地质雷达的应用原理、技术特点，并分析其在现场检测中所需的工作流程和条件，更好地发挥其检测作用，提升工作质量。
一、地质雷达技术分析1、地质雷达的应用原理地质雷达技术是通过电磁波进行地质探测的技术，可通过宽频带、高频波速特征对地质结构进行分析。
使用地质雷达设备进行地面探测时，由设备接收地面高频电磁波，并通过不同媒质反射、投射的电磁波特征，能够对媒质的空间分布进行研究，实现高精度、高标准的探测。
雷达天线接收的回波与各介质的介电系数之间存在一定线性关系，差值越大则回波能力越大，雷达计算机可以对其做出精确的数据分析，并完成雷达图像的绘制，进而分析地下的基本情况，能够对各种工程进行无损检测[1]。
2、地质雷达技术特点地质雷达技术具有适用性强、抗干扰性强、定位迅速、灵活性强等特征，能够满足各类探测的需要。
地质雷达探测技术可适用于各类探测活动，能够通过非破坏性探测了解建筑工程、公路工程等工程建设情况，可适用于各类工作环境，得到准确的探测结果。
地质雷达技术具有较强的抗干扰特性，其应用不容易受周边环境影响，不宜受噪音等因素影响，能够更加稳定的完成地质勘探活动。
探地雷达在公路路面检测中的应用
探地雷达在公路路面检测中的应用摘要：在公路质量检测过程中，由于地质雷达具有精准度较高、运行速度较快的特点，可以确定地下介质分布状态。
地质雷达作为无损性的探测仪器，在公路检测时，通过地下敷设宽频带间脉冲雷达波，在获取相关的数据和信息后，相关管理人员再进行数据的记录以及分析工作，从而了解这段公路的质量情况，为后续公路施工和养护提供重要的信息支撑。
关键词：探地雷达；公路路面；检测应用引言检测技术是路面养护中不可少的一项基础性内容，只有做好检测才能及时发现路面出现的一些裂缝、不平整和病害。
同时，其对路面的后期维修也具有重要的价值，可以减轻路面维修的成本，提高路面养护的精准程度。
雷达检测就是一种具有多项作用的路桥检测技术。
1、公路路基路面检测现状及问题通常在开展公路路基路面检测中施工人员主要是以国家相关标准规范为指导执行一系列检测动作，明确路基路面的各项性能，客观评价路基路面的运行情况。
通常在修建路基过程中采用灌砂法填充路基，但是细沙有着较大的体系，这会导致地基之间孔隙增加，容易出现压实密度不达标的情况，在运营阶段容易发生路面下沉、裂缝等问题，甚至发生安全事故，对施工单位的形象产生不良影响。
通过检测路基的质量情况能够明确地基的密实度、承载力等性能，从而采取有效的办法提高路基稳定性。
当前我国很多地区都将重点放在了公路新建上，公路路基路面养护工作有所确实，导致公路由于缺乏养护使用寿命大大缩短，对人们的正常出行以及区域经济发展产生不良影响。
重修轻养的思想体现在多方面，比如建设资金较多保养资金却存在严重不足、公路养护设施落后、没有及时更新检测和养护设备以及技术等。
准确的检测可以为公路工程养护维修提供参考，但是当前无论是检测设备还是检测技术都存在一定的不足，这和缺乏对公路路基路面检测和养护的重视有着很大的关系。
想要确保公路工程安全运行，提高公路交通的社会效益和经济效益，就要定期检测路基路面病害，明确公路工程中存在的问题，及时采取有效的维修养护措施，保证公路的安全通行。
探地雷达在道路工程检测的应用
探地雷达在道路工程检测的应用道路作为交通运输的重要基础设施，其质量和安全性直接关系到人们的出行和经济的发展。
为了确保道路的良好性能和可靠性，需要采用有效的检测技术对其进行评估和监测。
探地雷达作为一种先进的无损检测技术，在道路工程检测中发挥着越来越重要的作用。
一、探地雷达的工作原理探地雷达是一种利用高频电磁波来探测地下介质分布的设备。
它通过向地下发射高频电磁波脉冲，这些电磁波在地下传播过程中遇到不同电性介质的界面时会发生反射和折射。
探地雷达接收并记录这些反射波的时间、振幅和相位等信息，通过对这些数据的处理和分析，可以推断地下介质的结构、性质和分布情况。
在道路工程检测中，探地雷达通常使用的电磁波频率在几百兆赫兹到数吉赫兹之间。
电磁波在道路结构层中的传播速度取决于介质的电性参数，如介电常数等。
通过测量电磁波在不同层位的传播时间，可以计算出各层的厚度；而反射波的振幅和相位变化则可以反映介质的电性差异，从而判断道路结构层中是否存在缺陷、空洞、含水区域等异常情况。
二、探地雷达在道路工程检测中的应用领域1、道路结构层厚度检测准确测量道路结构层的厚度对于评估道路的承载能力和使用寿命至关重要。
探地雷达可以快速、无损地检测出沥青面层、水泥稳定基层、底基层等各层的厚度，与传统的钻孔取芯检测方法相比，具有效率高、代表性强、不破坏路面等优点。
2、道路病害检测道路在使用过程中可能会出现各种病害，如裂缝、松散、脱空、沉陷等。
探地雷达能够探测到这些病害的位置、形态和大小，为道路的养护和维修提供准确的依据。
例如，对于裂缝病害，探地雷达可以检测出裂缝的深度和走向；对于脱空病害，能够确定脱空区域的范围和程度。
3、道路基层和路基含水量检测含水量是影响道路基层和路基稳定性的重要因素。
探地雷达可以通过测量电磁波在介质中的传播特性来间接推算出含水量的分布情况，帮助工程人员及时发现潜在的水损害问题，并采取相应的措施进行处理。
4、地下管线探测在道路改扩建或维护工程中，需要了解地下管线的分布情况，以避免施工对管线造成破坏。
探地雷达技术在道路检测中的应用
探地雷达技术在道路检测中的应用摘要：道路工程在实际施工过程中可能会受到多方面因素的影响，想要确保道路工程质量的安全稳定性，就要根据当前国家对市政道路工程提出的具体要求和质量控制要点，有针对性地开展检测工作，实现全方位分析。
从目前来看，市政道路工程检测方法中，还需要对一些细节进行确定，以此确保可以及时发现安全隐患问题，切实延长市政道路寿命，为运营期间的管理维修工作奠定基础。
关键词：公路工程；道路检测；探地雷达引言在道路工程建设中与施工完成后都必须通过严格的检测来确定分部分项工程或整个工程的质量状况，在此基础上进行施工方案优化或针对具体问题和缺陷进行整改，从而从根本上保证道路工程的质量。
探地雷达作为一项先进的无损检测技术，目前正广泛应用于道路检测领域。
为了使探地雷达技术在道路检测领域发挥更好的作用和效果，本文结合项目实例，深入研究该技术在道路检测领域的具体应用过程和方法。
1道路工程检测工作必要性道路工程是我国城市交通网络的重要组成部分，其建设质量是重中之重，而一旦正式投入运营，路面需要承受较大的压力。
加强对市政道路检测方法的分析与研究，不断改进检验手段，将有助于促进我国城市交通体系的可持续发展，并为城市基础设施建设规划工作提供参考和辅助。
在市政道路建设中，质量检测是最为重要的环节，涉及范围很广，随着科技手段的更新优化，也出现了很多新的质量检验方法、设备，精准程度、检测效率都得到了一定的提高，市政道路工程的检测工作也更加完善。
从市政道路工作的实际运营需求角度来看，路基是质量检测工作中的核心关键，针对其压实度、弯沉情况、强度等多方面内容检测，可以确保市政道路本身的承载情况，做出相应的出行规范。
2市政道路工程检测原则市政道路工程对一个国家交通网络的建设和发展具有重要意义。
质量检验是保证工程质量的重要手段。
只有有效实施，道路工程才能达标，并根据检测结果进行必要的改进和修复。
特别是近年来，中国交通的发展速度越来越快。
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路用探地雷达在公路病害探测中的应用
路用探地雷达在公路病害探测中的应用路用探地雷达在公路病害探测中的应用
黄成1，王正2，俞先江2
（1.中国铁建港航局集团有限公司，广东珠海519020；2.中设设计集团股份有限公司，江苏南京210005）
摘要：在公路改扩建或常规性养护定期检测中，采取常规的手段比较难以发现路面
结构内部病害。
文章结合数值模拟和理论分析，研究探地雷达在公路路面病害探测中的应用，分析了路面内部结构不同病害的典型频谱图和波形特征，并将研究成果应用于工程实
践中，取得了良好的效果。
文章研究成果有助于更方便的应用探地雷达对路面病害进行探测，从而为公路的改扩建和常规养护提供参考和建议，同时对探地雷达在公路路面的广泛
应用也有一定的促进作用。
关键词：探地雷达；路面；病害；探测
探地雷达的发展伴随着高速公路的建设应运而生，探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR，又称地质雷达），是应用地球物理学的一个新的分支，从20世纪80年代后期开始应用于公路检测。
探地雷达检测技术具有快速高效、无损、高精度、操作方便、检测内容丰富等优点，逐渐受到公路部门的重视，并在公路质量检测中得到越来越广泛的
应用。
探地雷达除了常规的应用于路面结构层厚度检测外，还能够对路面内部结构的脱空、空洞、裂隙、沉陷和严重疏松等病害隐患进行探测，能够较全面的反映出路面内部结构技
术状况，具有实时连续、高精度、快速和无损等特点。
1 探地雷达检测原理
探地雷达是通过向地下发送一种高频宽带电磁波。
电磁波在地下介质传播过程中，当
地下目标体的介质存在差异时，如脱空、空洞、富水、分界面，电磁波就会发生反射。
在
对反射雷达波进行处理和解译的基础上，根据接收到的雷达波形、强度、介电常数、双程
走时等参数进而推断地下目标体的空间位置、结构及几何形态，进而对地下隐蔽目标物的
探测。
探地雷达由主机、天线、电缆以及打标器等组成，针对路面结构病害检测时，一般选
取400MHz、900MHz的天线，探测深度在1.5m以内，能够满足检测要求。
探地雷达探测示意图如图1所示。
探地雷达进行地下目标体检测时，理论基础为反射
系数R，它依赖于介质波阻抗之间的差异性。
图1 探地雷达探测示意图
由式（1）可知，在一定深度范围内反射系数的大小与相邻两介质的相对介电常数ε密切相关，其差异越大，反射系数
越大，反
射波越强，反射界面则越容易识别。
电磁波从进入的介质时，即从高速介质进入低速介质时，反
射系数为
负，即反射波振幅与入射直达波反向。
反之，从进入的介质时，反射波振幅与入射直达波同向。
根据发射波特征进而判断路面内部结构病害。
2 道路病害雷达波形特征分析
2.1 疏松病害特征
疏松是指在道路下方，有一片区域由于各种原因出现松散现象，如若是渗入了水则会形成层内富水区。
疏松区域无论富水或不富水，与周围介质都会存在介电常数、电导率等电磁性质的差异，这样就为探地雷达的探测提供了物性基础。
如图2所示，疏松区病害在雷达剖面和波形图中均有明显反射异常，剖面图中反射曲线的峰尖更窄，其边界存在电磁波绕射现象，疏松区域底部反射信号与边界绕射叠加，使得在剖面上产生了拐点，可利用拐点的位置达到识别底部反射信号的目的。
疏松带顶、底反射信号在剖面上不对称，这是由于疏松带与周围介电参数的差异造成的，因而，可以从顶、底反射信号的分布特征来识别疏松区域节点参数的目的。
图2 疏松病害雷达探测剖面与波形图
2.2 脱空病害特征
脱空病害是公路病害的主要类型之一，由于路面各结构层采用的修筑材料不同，当施工过程中两个层面之间粘合不好或是透水性设计不当时，造成层间积水或充空气，结构层之间很容易发生脱离，形成脱空或者层间结合不密实等。
充气脱空病害区域顶部反射与激发电磁波的相位相同，而含水脱空病害区域顶部反射与激发电磁波的相位相反；并且含水脱空剖面图中具有较强的多次波存在，对脱空区域下面信号存在较强的干扰。
2.3 层间粘结不密实病害特征
层间粘结不密实主要指沥青砼面层离析或粘结不密实，面层与基层、基层与底基层间的粘结不密实或脱空。
从雷达图像分析而言，主要表现为沿水平方向的横向变化。
如果层间粘结不密实，则实际上在层间形成了一个孔隙率较高的过度带或薄夹层。
从而引起明显的强反射。
3 工程实例
结合前文的研究，根据对路面结构各种病害雷达波形特征的分析，应用探地雷达对江
苏某高速公路进行探测，并进行开挖验证，结果显示探地雷达能够探测路面内部结构病害，为该高速公路的改扩建提供了科学合理的设计依据和参考。
以下为探地雷达检测结果，如
图3～图6所示。
图3 路面空气脱空
图4 路面富水脱空
4 结论与展望
（1）通过对道路路面内部结构常见病害的成因进行分析，结合理论分析和数值模拟
试验，分析了不同病害的雷达波形特征，为应用探地雷达对路面内部结构病害探测提供了
分析思路和依据。
（2）将提出的路面内部结构病害特征应用于具体实际工程，取得了一定的成果，检
测成果为该路的改扩建设计提供合理科学的设计依据，从而有针对性的对道路进行改扩建
设计。
（3）探地雷达应用于公路路面病害检测，不仅能为公路改扩建提供参考，同时对道
路的日常养护及早发现路面内部病害也具有较好的检测效果，能为养护单位节约投资。
（4）文章提出的路面内部结构病害雷达波形特征，对探地雷达在路面病害检测的应
用有一定的促进作用，能作为同行业检测人员对路面结构病害的判别起到参考作用。
图5 路面结构基层疏松
图6 路面层间粘结不密实
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中图分类号：X734
文献标志码：A
文章编号：2096-2789（2019）02-0026-02。