浅谈探地雷达法检测路面结构层
探地雷达在公路工程检测中的应用分析
探地雷达在公路工程检测中的应用分析摘要：探地雷达是一种电磁设备，通过高频电磁波的反射，对目标物体和地质界面进行检测。
作为一种在地球物理勘探中广泛使用的电磁探测技术。
它能有效地弥补目前许多测试方法所不能达到的测试目标，并能有效地解决工程问题。
本文首先针对公路工程检测要求展开分析，其后具体探讨了探地雷达检测原理及其应用要点，并围绕工程案例分析了探地雷达在公路工程检测中的应用，以期可供参考。
关键词：公路工程检测；探地雷达；原理；应用；工程案例1引言公路在长期使用中会受到各种因素的影响，因此需要定期检测以确保其综合性能。
为了避免影响交通和破坏公路原有结构，采用无损检测技术（NDT）进行测试。
近年来，由于无损检测技术具有非破坏性、速度快、精度高、携带方便、交通影响小等优点，已广泛应用于公路检测。
无损检测技术是一种非侵入性的测试技术，可以在不影响公路正常使用的情况下对其结构进行检测。
这些技术包括声波、超声波、磁粉检测、液体渗透检测和X射线检测等。
这些技术的使用可以帮助检测公路表面的裂缝、损坏、变形等问题，以及更深层次的结构问题。
这些检测结果可以用于评估公路的安全性和可靠性，以便采取必要的修复措施。
2探地雷达检测原理及其应用要点2.1探地雷达检测原理探地雷达是利用电磁技术对被测介质中出现的异常进行非破坏性探测，并对异常区域的空间进行准确的定位。
在探地雷达中使用的是高频电磁脉冲，在工程勘察和监控中，都是以位移电流为主要损耗介质。
在此介质内，反射系数与波速的决定性参数是介电常数。
式(1)和式(2)中:ε为相对介电常数;r为反射系数;c为光速;v为速度;1为上介质;2为下介质。
空气、水相对介电常数分别是1、81。
在实际探测过程中，介质波速v、天线距x以及信号返回时间t已经确定，如此，研究对象的界面表征距离通常能表示成:鉴于此，能明确异常电性界面距离，之后还能借助波形异常区间的形态规格，分析研究对象的具体尺度。
2.2探地雷达数据处理针对雷达波的特征，对雷达资料进行了处理，并对其进行了以下步骤：①偏移处理。
探地雷达在道路工程检测中的应用
探地雷达在道路工程检测中的应用摘要：随着我国社会经济发展越来越快，我国基础工程建设全国范围内遍地开花，尤其是针对道路工程的施工更是作为重中之重的任务去完成。
省级，市级公路、城市道路等道路工程的全面开展，工程质量问题关乎着后期投入生产使用后的安全性和稳定性，道路工程工期短、工程量大、材料应用量高，在时间紧任务重的压力下道路工程的质量很难得到全面保证。
就目前阶段，我国对于道路工程施工质量检测技术相对迟缓，依然采用传统人工、有破坏的检测方式进行检验，一方面人员检测是在以破坏路段为基础去测量、检测，造成路段后期修补，影响整体结构，另一方面效率低，耗时严重，检测结果不精准。
为此就需要先进的检测技术检测工程质量，及时排出潜在风险，确保质量安全。
关键词：探地雷达；道路工程；检测；应用引言自从进入到信息科技时代以来，先进的智能化设备逐渐走进人们的视野。
道路工程作为社会性工程、民生工程一直在为国家推动经济发展默默努力着，时至今日，道路工程仍然出现在人们的视线里。
道路工程质量的检测也已经从低效率，高伤害的阶段转变成无损检测，这是国家社会经济发展的另一种体现方式。
探地雷达技术成为道路工程检测的常客，具有无破损、高效率、高精准等特点，而且可以适应对不同检测目标的检查，也只是需要更换不同雷达天线及处理雷达信号波即可，简单、快捷、高效、精准且无损深受道路工程质量检测者的喜爱。
1.道路工程质量检测分析道路工程是建筑工程中的基础工程，也是主要的构成部分。
随着社会经济发展越来越快，人们的文化素养提升速度很快，对于生活质量、工作质量逐渐提高，包括对道路质量的监督也是相对严格，道路工程质量的检测重视度则更为关注。
检测领域由于时代发展不断扩大，有传统单一的进行材料检测，逐渐转变成对工程材料生产、地基基础、混凝土配比、钢结构及工程沉降度等等检测方面，进行对工程全方位、多维度的质量检测，为的就是确保整个施工项目的安全性、稳定性，以及工程竣工后投入生产运营的使用寿命能够最大化应用。
探究地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用
探究地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用摘要：地质雷达检测技术是一种基于电磁波原理的无损检测手段，在公路工程检测中发挥着重要作用。
该技术通过发射高频电磁波穿透地表介质，接收反射回波，进而生成地下结构图像，用于探测公路路基、路面结构、地下管线、病害位置及范围等关键信息。
本文主要对地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用进行研究，提出相关建议。
关键词：地质雷达；检测技术；公路工程；检测前言：随着科技的不断发展和公路建设的日趋复杂，对公路工程质量检测技术的要求越来越高。
地质雷达作为一种先进、高效的检测技术，近年来在公路工程领域得到了广泛应用。
该技术以其非破坏性、高分辨率、快速响应的特点，解决了传统检测方法在探测隐蔽结构、识别病害位置等方面存在的局限性。
其利用电磁波在不同介质间传播特性差异的原理，能够穿透地表材料，对地下结构及缺陷进行精准探测，实现对公路路基稳定性、路面结构完整性、地下管线分布等关键问题的有效评估。
一、地质雷达检测技术的概述地质雷达检测技术是一种基于电磁波原理的无损检测技术，它通过向地下发射高频电磁波，并接收从地下介质反射回来的信号，以形成地下地质结构的图像[1]。
这种技术可以在不破坏地面和地下结构的前提下，揭示地下几米到几十米深度的物质分布、结构特征、缺陷位置及大小等信息。
二、地质雷达检测技术在公路工程检测中的意义地质雷达是典型的无损检测技术，它利用高频电磁波穿透地面材料，不会对现有结构造成任何破坏，有利于公路在运营状态下进行安全检测[2]。
地质雷达能够准确探测到公路路基、路面以及地下管线等结构的深度、厚度、空隙、裂缝、脱空等状态，对路面结构完整性和路基稳定性做出精确评估。
通过地质雷达检测，可以提早发现公路工程中的潜在病害，如路基脱空、积水、冻胀、管涌等，及时采取补救措施，防止病害扩大，降低修复成本。
地质雷达提供的丰富地下信息有助于优化施工方案，特别是在改建、扩建或维护过程中，确保施工质量和安全，同时降低施工风险和不确定性。
地质雷达检测公路面层厚度的可靠性和必要性
地质雷达检测公路面层厚度的可靠性和必要性1. 介绍在公路建设和维护中，道路面层厚度是一个重要参数，它对于道路的使用寿命和安全性都有着非常重要的影响。
传统的测量方法需要对路面进行破坏性采样，工作量大，费用高，对于公路交通也会造成不良的影响。
地质雷达作为一种非破坏性测试方法，能够对公路面层进行快速、准确的测量，具备较强的实用性和推广价值。
本文将介绍地质雷达的工作原理、使用方法以及在公路面层厚度测量中的可靠性和必要性。
2. 地质雷达测量公路面层厚度的原理地质雷达能够通过发射雷达波并记录它们的反射信号，来探测地下物质层的分布和厚度。
在公路面层厚度测量中，雷达波从地表进入道路破损层、基层以及路基层，通过检测反射信号的时间和强度，可以确定道路各个层次的厚度，从而得到道路面层厚度的数据。
3. 地质雷达检测公路面层厚度的使用方法步骤1.在不影响公路交通的情况下，选择一段路段进行测试。
2.将地质雷达的传感器横置于公路表面，并将其沿着路段移动。
3.记录雷达波的反射信号，包括时间和强度。
4.根据反射信号的时间和强度，计算出道路各层次的厚度，并得到道路面层厚度的数据。
注意事项1.在进行测试时，需遵守相关规定，确保不影响公路的正常使用。
2.测试时应选择光照充足的天气条件，避免雨雪等恶劣天气的影响。
3.进行测试时，应保持传感器与公路表面的接触度，避免测量误差。
4. 地质雷达检测公路面层厚度的可靠性地质雷达作为一种快速准确测量公路面层厚度的方法，具备很强的可靠性。
根据实际测试结果，地质雷达测试公路面层厚度的误差一般不超过5%，并且更容易发现公路病害等问题。
5. 地质雷达检测公路面层厚度的必要性使用地质雷达快速准确地测量公路面层厚度，不仅可以提高数据的准确性和可靠性，更能够节省成本和时间，避免因公路的破坏性测量方法对公路造成的不良影响。
此外，检测公路面层厚度能够及时发现公路病害等问题，并进行修缮，保障公路的使用有序安全。
6. 总结地质雷达作为一种快速、准确的公路面层厚度测试方法，具备很强的可靠性和必要性。
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。
探地雷达在城市道路厚度检测中的研究与应用
文章编号:100520523(2000)0420024205探地雷达在城市道路厚度检测中的研究与应用徐升才1, 刘 峰2(11南昌市建设工程质量监督站;21江西省交通科学技术研究所,江西南昌 330008)摘要:本文着重阐述了高频电磁波在路面结构层中的传播机制,介质的介电常数、相位系数、吸收系数对探地雷达检测的影响,以及探地雷达检测路面结构层厚度的过程Λ通过应用实例说明探地雷达用于路面厚度检测,可取得连续、快速、准确、无损的高精度检测结果Λ关 键 词:探地雷达;电磁波;道路;检测中图分类号:F 840.67 文献标识码:A0 引 言 多年来,我省道路路面厚度的检测,一直沿用机械钻孔取芯法和挖坑法,这种方法既破坏路面结构层,检测数据又不能全面地评价路面的厚度Λ随着高频微电子技术及计算机数据处理方法的迅速发展,探地雷达技术有了突破性的发展,尤其是公路专用型探地雷达以其体积小、频带宽(天线频带宽度可达012GH z ～610GH z )、中心频率高、检测精度高、车载等特点,在路面厚度检测中得到了广泛应用Λ1 探地雷达基本原理 探地雷达实现路面厚度探测的基本原理是电磁波在介质中的传播理论Λ探地雷达向地下以脉冲形式发射电磁波,电磁波在均匀各向同性介质中以电场和磁场相互交替变化的方式,并以一定的速度,由近及远传播Λ当电磁波在传播过程中遇到不同介质时,在介质交界面上就会产生反射、透射(见图11图2),探地雷达就是通过接收返回地面的反射波来探测路面结构层厚度的Λ111 波的传播 电磁波的发射、传播、反射、折射和绕射是由麦克斯韦方程组确定×E =-i ΞΛH (1) ×H =i ΞΕ′E +J(2) E =i ΘΕ(3) H =0(4) 收稿日期:2000209201;修订日期:2000209218 作者简介:徐升才(1944),男,江西南昌人,南昌市建设工程质量监督站高级工程师Λ第17卷第4期2000年12月华 东 交 通 大 学 学 报Jou rnal of East Ch ina J iao tong U n iversityV o l .17 N o.4 D ec . 2000R 0—探地雷达发射的电磁波遇到路表后的反射波;R 1—电磁波遇到面层与基层界面的反射Ζ图1 电磁波在路面剖面中各介面的反射A 0—路表反射波(R 0)的振幅;A 1—表面层与基层界面上反射波(R 1)的振幅;t 0—路表反射波(R 0)的起跳时间;t 1—路表与基层界面的反射波(R 1)的起跳时间Ζ 图2 电磁波在路面剖面中各介面的扫描 考虑到探地雷达天线为偶极子天线,设电磁场随时间正弦规律变化,时间因子为e i Ξt ,根据偶极子源的麦克斯韦方程组在球坐标系中可解得电磁场如下H Υ=I d l 4Πr ike ike 1+1ik rsin Η(5)E r =IdL 4Πr i ΞΛe ik r1ik r +1ik r2co s Η(6)E 0=I dL 4Πr i ΞΛe ik r1+1ik r+1ik r2sin Η(7) 天线理论中,为研究问题的方便起见,常将无源区划分为3个区域,即近场区、中间区和远场区Λk r 的绝对值作为近场区或远场区的一个衡量标准,把 k r µ1的区域称为天线辐射的远场区,简称远区Λ112 介质的介电常数 介电常数反映了处于电场中的介质存储电荷的能力Λ表1为常见介质的相对介电常数Λ 电磁波在两种不同介质的界面产生反射,反射系数为r =Ε1-Ε2Ε1+Ε2,由于探地雷达是接收反射波的信息来探测道路各结构层,而反射信号的强弱取决于介电常数的差异,因此,介电常数的差异是探地雷达应用于道路探测的先决条件Λ表1 常见介质的相对介电常数介质类型相对介电常数介质类型相对介电常数空气1花岗岩4—7沥青3—5砂岩6混凝土4—11(5)页岩5—15纯水冰4石灰岩4—18雪1—2玄武岩8—9PV C 材料3土壤和沉积物4—30113 介质的吸收系数和相位系数 复波数k 又可表示为:k =Α+i Β,由此,球面波因子e ik rr=e i Αr -Βrr=1re i Αr e-Βr,可见,电磁波在无限均匀各向同性有耗介质中传播时,相位为Αr ,故Α称为相位系统;振幅除以1r的形式随距离衰减外,还以Βr 的形式呈指数衰减,故Β称为电磁波在有耗介质中传播的吸收系数Ζ52第4期 徐升才等:探地雷达在城市道路厚度检测中的研究与应用 Α=ΞΛ0Ε0Εr121+ΡΞΕ0Εr 2+11 2(8)Β=ΞΛ0Ε0Εr121+ΡΞΕ0Εr2-11 2(9)相应地,可得到有耗介质中波长Κe 和波速v e :Κe =2ΠΑ=1f Λ0Ε0Εr121+ΡΞΕ0Εr2+11 2(10)v e =Κe f =1Λ0Ε0Εr121+ΡΞΕ0Εr2+11 2(11) 由以上可以看出:电磁波在无限均匀各向同性耗介质中传播,不仅发生了振幅的衰减,而且波长缩短、波速变小Λ在路面厚度检测中,雷达天线的中心频率的一般为900M H z 、215GH z ,满足电磁波传播的远区行为Λ114 电磁波速度的确定 1)利用反射系数求得 通过探地雷达反射曲线可以求得反系数,利用反射系数再求得该介面的介电常数,利用介电常数再求得该介质的电磁波波速,根据试验证明,此方法具有一定的误差,实用性差Λ 2)利用钻孔取芯标定电磁波波速 此方法较为成熟、实用Λ在探地雷达所测剖面上的某一点,钻孔取芯,量其实际厚度值Λ用剖面上该点的双程走进和实际厚度这两个参数,即可标定电磁波在该标定层内的传播速度Λ2 探地雷达检测路面厚度的过程211 天线的选择 一般的探地雷达都拥有多种频率的天线,应用于路面厚度检测时,通常使用两种不同频率的天线:一种为215GH z 嗽叭型空气耦合天线,它以嗽叭型定向集中能量,向地下以脉冲形式发射电磁波Λ因其频率高,分辩率也高,常用于沥青混凝土路面面层厚度检测Λ另一种为900M H z 地面耦合天线,发射以量大,穿透深度深,适用于检测水泥砼路面面层厚度Λ212 取样密度的确定 沿路线的长度取样:根据要求,可以每1c m 取一个样,也可以每10c m 、20c m 、50c m 、100c m 、…取一个样Λ根据经验,通常取得10c m 一个样点,采集的资料非常精细Λ213 记录时间R 的确定 时间大小的选择主要取决于被探测路面面层层最大厚度与电磁波传播速度v ,通常采用R =5d v (d 为面层设计厚度值)进行估算Λ例如:某沥青路面面层厚度设计值为12c m ,通常电磁波在沥青砼中的传播速度为v =10c m n s ,则记录时间R =6n s ,每个扫描的记录长度为51262 华 东 交 通 大 学 学 报 2000年个样点,即每纳秒取85133个样点,相当于01117c m 取一个样点Λ214 电磁波波速的标定 在路面上任选一长100m 的路段,按5m 为间距在路面上做好标记,设置好各采样参数,开动汽车进行数据采集,当天线中心经过标记时,利用遥控器在记录数据上做标记Λ然后采用钻孔取芯设备在路面标记上钻取两个芯样,量取厚度值Λ通过对记录数据进行处理、分析,计算出取芯点处的电磁波传播时间,进面计算出电磁波的传播速度Λ215 现场检测 根据不同检测对象,选择探地雷达不同参数,然后以每小时15～20km 的速度开动汽车,以探地雷达专用测程轮控制距离,由计算机控制的设备不停地发射、接收电磁波,通过计算机对接收信息进行实时数字处理,显示在监器上并将采集的数据存入磁介质(硬盘、磁带)国,将存储的文件室内计算机中,再根据不同检测对象,对所存储的文件进行后处理,得到不同的检测结果Λ216 数据处理 在数据采集过程中,为了保存更多的反射波特征,通常利用宽频带进行纪录,因此在记录各种有效信号的同时,也记录了各种干扰信号,通过对信号进行滤波、反褶积,增益等处理,来压制干扰信号,突出有用信号,然后利用校平软件对道路表面的信号进行校平,根据标定得到的电磁波传播速度,利用层追踪软件进行计算机自动追踪Λ3 应用实例311 沥青混凝土路面面层厚度检测 某沥青混凝土路面结构为:12c m 沥青混凝土面层、20c m 水泥粉煤灰基层15c m 天然砂砾底基层,图3是利用S I R 210H 型探地雷达、215GH z 空气耦合开线检测面层厚成果,从图中可以看出,沥青混凝土面层与水泥粉煤灰基层分界面很明显Λ引夏面经现场钻取3个芯样验证,厚度检测平均主差为0113c m ,图4为该路面的厚度解释曲线Λ图3 某沥青砼路面面层厚度检测结果 图4 图3厚度解释曲线312 水泥混凝土路面面层厚度检测 某水泥混凝土路面结构为:24c m 沥青混凝土面层、30c m 水稳基层,图5是利用S I R 型探地雷达,900M H z 地面耦合天线检测面层厚成果,从图中可看出,水泥混凝土面层与水稳基层分界面很明显Λ72第4期 徐升才等:探地雷达在城市道路厚度检测中的研究与应用 82 华 东 交 通 大 学 学 报 2000年图5 某水泥混凝土路面面层厚度检测结果4 结论 由以上讨论可知,应用探地雷达检测沥青混凝土、水泥混凝土路面面层厚度,可取连续,快速、准确、无损的高精度检测结果Λ[ 参 考 文 献 ][1] 张秋光1场论[M]1北京:地质出版社Λ1985Λ[2] 李大心1探地雷达方法与应用[M]1北京:地质出版社Λ1994Λ[3] 戴前伟1地质雷达的应用条件探讨[J]1物探与化探,2000,(1)ΛThe Research and Application of GPR to D etectTh ickness i n C ity RoadXU Sheng-ca i1, L iu Feng2(1.N anchang Q uality Supervisi on Stati on of constructi on p ro ject;2.J iangxi R esearch Institute of T raffic Science and T ech2 no logy,N anchang330008,Ch ina)Abstract:In th is p ap er,som e facto rs w h ich affect GPR detecti on such as the p rop agating of h igh2frequency electrom agnetic w ave in the road,m edium p erm ittivity,p hasic con stan t and ab so rp ti on con stan t are p resen ted.T he p rocedu re of GPR to dctect road th ickness is given.It has been p roved that con tinuou s,fast,p recise,nondestru tive resu lts can be ob tained by ap2 p ling GPR.Key words:GPR;electrom agnetic w ave;road;detecti on。
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：有效、无损、快捷、简便是公路检测技术的发展方向。
当前国内外先进的超浅层勘测技术—探地雷达检测，以其无损、快捷以及超浅层高分辨率的优势被迅速应川于公路检测。
关键词：公路；检测；探地雷达0引言探地雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)测试技术是一种利用高频电磁脉冲电磁波在不同电磁性介质中的传播规律，探测地下目标体分布形态及特征的方法。
使用探地雷达进行路面检测具有实时、简便、高效、准确、连续、信息丰富等特点，被广泛应用于路面结构检测中。
路面结构施工质量的好坏，关系到公路运行的可靠性和长期运行的稳定性，因此需要对路面各结构层实际厚度和分层碾压密实程度进行检测。
本文通过在路面施工过程中，利用探地雷达现场进行检测分析，并分别在路面各结构分层界面处埋且金属标定板，用以对比检测分析，从而得出路面各结构层材料的各种特性参数和厚度;其次，根据雷达检测后剖面显示的异常特征，进行现场钻孔验证，从而得出产生雷达检测剖面出现异常特征的原因，并对路面施工中出现的缺陷异常进行总结，为以后公路施工的质里检测提供一定的指导意见。
1探地雷达路面检测原理1.1 基本原理探地雷达在路面结构检测时，由工作天线向地下发射高频电磁脉冲波，当相邻结构层材料的介电常数不同时，电磁波在结构层的分层界面处发生反射和透射，经过多层反射和透射后，一部分电磁波能量逐步衰减掉，另一部分电磁波返回地面，并被工作接收天线接收，形成反射界面。
公路路面各结构层相对于探地雷达检测可认为是水平层状结构。
虽然公路不同结构层的铺筑材料是不同的，但是同层的铺筑材料可认为是均匀一致的。
尽管是分层碾压而成，但相对于探地雷达电磁波垂直入射而言，可认为单层介质是各向同性的。
公路路面各结构层可简化为各向同性水平层状介质，探地雷达电磁波在路面结构层中的传播路径。
路面各结构层分别为表层、沥青面层、混凝土层和基层，各层的介电常数分别为、、和，由于各结构层材料的介电性不一样，入射波到达各结构层的分层界面处分别形成了反射投射，在各层中的传播时间分别为，，，当知道电磁波在各结构层中的传播速度是，就可以利用以下公式计算出各个结构层的厚度。
探地雷达在路面厚度无损检测中的应用
检测结果 以点带 面 ， 评价结 果可靠 性低 且有破 损 ， 对沥青 路 面危
害较大 ， 这些弊端一直无法得到解决 。而探 地雷达作 为一种无 损
图 ２ 探地雷达检测 车 图 ３ 探地 雷达控制主机
Ｃ
图 １ 路面雷达系统及工作原理
口
—＝ ￡
。
１ 检 测仪器
雷达检测系统 由承 载车 、 天线 、 雷 达发 射接 收器 和控制 系统
组 成。探地雷达检测车见 图 ２ ， 探地雷达控制主机见 图 ３ 。
其 中， 为 电磁波在介质 中的传播 速度 ， ｍｍ ／ ｎ ｓ ； ｃ为电磁 波在 空气 中的传播速度 ， 取３ ０ ０ ｍ ｍ ， ／ ｎ ｓ ； 为地下介质的介 电常数。 根据雷达波在路面面层中的双程走 时 以及材料 的介 电常
检测手段 ， 具有检测 速度快 ， 连 续检测 ， 无 破损 ， 评价 结果 比较 全
面， 抗 电磁干扰能力 强 ， 可在城 市 内各 种环 境下工 作 ， 噪声 小 ， 环
一
为 了准确反算 出路面厚 度 ， 必须 知道路 面材 料 的介 电常数 ，
般用传统 的钻芯取样方法获得路 面结构层 的介 电常数 。首先 ，
近年来 ， 随着我 市城市 道路建设 步伐 的加快 ， 对 于工 程质量
要求更加严格 ， 道路 检测工 作量 也飞速增 长 ， 路 面厚 度检 测工 作
量增长尤为 突出。传 统检 测厚度 采用钻 孔取 芯法 ， 设 备简 单 ， 检 测结果一 目了然 ， 但其检测速度慢 ， 成本高 ， 大面积检测 需人 工推
３ 数据 处理
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅谈探地雷达法检测路面结构层
【摘 要】以探测雷达在某高速公路上的路面结构层缺陷检测为例，阐述了
探测雷达在路面结构检测的原理、方法、数据结果分析等。
【关键词】探测雷达；路面结构；检测
１ 路面结构层缺陷检测的意义
随着我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化以及超载现象，使公路路面
面临严峻的考验。因此路面病害检测的作用凸显出来，其中路面结构层缺陷检测
是路面病害检测的一项重要内容，通过探地雷达的检测可以达到识别地下目标物
和道路结构层内隐伏缺陷的目的。根据病害程度采取相应的补救措施，保证路面
的通行质量同时也有利于对公路路面的设计、施工等各方面提供有力的资料和经
验。本文通过探地雷达法对某高速部分路段检测为例浅谈路面结构层缺陷检测。
2 设备原理
图2.1 探地雷达工作原理示意图
探地雷达方法（Ground Penetration Radar，简称GPR）是一种采用短脉冲宽
带高频电磁波信号检测地下介质分布的新技术。根据电磁波在有耗介质中的传播
特性，通过天线连续拖动的方式以宽频带短脉冲的形式向地下发射高频电磁波，
电磁波信号在地下介质内部传播时遇到不同介质的界面时，就会发生反射、透射，
其反射系数（反射信号的强度）主要由上、下层介质的相对介电常数决定。上、
下层介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大；反之，越小。反射的
电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，通过雷达主机精确记录反射回
的电磁波的运动特征，获得地下介质的扫描图像，通过对扫描图像进行处理， 对
地质雷达剖面上目标层（体）的反射波时间延迟、波形特征以及剖面的宏观和微
观形态组合进行解译，达到识别地下目标物和道路结构层内隐伏缺陷的目的。
电磁波在特定介质中的传播速度V是不变的，因此，根据探地雷达记录上
的地面反射波与地下反射波的时间差△Ｔ，即可据下式算出地下异常的埋藏深度
Ｈ：
Ｈ＝V·△Ｔ／２（1）
式中，Ｈ即为目标层厚度；V是电磁波在地下介质中的传播速度，由下式表
示：
V＝Ｃ／■（2）
式中，Ｃ是电磁波在大气中的传播速度，约为３×１０８ｍ／ｓ；ε为相对
介电常数，取决于地下各层构成物质的介电常数。
雷达波反射信号的振幅与反射系数成正比，在以位移电流为主的低损耗介质
中，反射系数ｒ可表示为：
ｒ＝■（3）
式中，ε1、ε2为界面上、下介质的相对介电常数。对公路检测而言，ε1为
面层的相对介电常数，ε2为基层的相对介电常数。由公式（3）可知，雷达波的
穿透深度主要取决于地下介质的电性和中心频率。导电率越高，穿透深度越小；
中心频率越高，穿透深度越小，反之亦然。反射信号的强度主要取决于上、下介
质的电性差，电性差越大，反射信号越强；反之，越小。对沥青混凝土面层而言，
面层与基层（稳定层）存在明显的电性差，可以预期面层底部会有强反射出现。
不同面层（上、中、下）之间所用材料也存在细微差别，因此也可以得到较弱的
反射信息。图２.2简单描述了地质雷达检测公路面层厚度的基本过程。
图2.2 探地雷达检测公路面层厚度基本流程
3 现场采集线路布置
根据现场实际情况和检测要求，对于道路结构层内部缺陷检测，沿行车道轮
迹带处布置一条测线（测线布置如下图3.1所示）。
图3.1 道路结构层内部缺陷检测测线布置示意图
4 探地雷达路面缺陷检测结果
根据现场情况，检测左、右幅行车道，并对局部缺陷区域进行详细检测。此
次雷达缺陷检测分别给出左、右幅缺陷的解释结果表（见表1某高速某段道路结
构缺陷检测右幅结果、表2某高速某段道路结构缺陷检测左幅结果表）。
道路结构层粘结性结果代表图
图 4.1 右幅K283+460～K283+510段雷达剖面图
图4.2 左幅K287+940～K287+900段雷达剖面图
5 探地雷达结构层厚度检测结果
本次雷达检测发现：面层铺设比较均匀，基层、底基层局部路段厚度不均、
起伏变化较大。本报告列出部分路段路面基层以及路面各结构层厚度变化曲线图
（图5.1）。
6 雷达检测剖面图与现场取芯验证
通过取芯结果与雷达图对比分析，对上次探地雷达的检测结果给予充分的验
证，也对探地雷达的准确性给予强有力的支持（图6.1）。
芯样描述: 裂缝贯通微表处、上中面层，下面层破碎，基层松散、破碎。
雷达剖面图描述：面层上部裂隙，底面破碎，基层破碎。
结果对比：现场取芯结果与雷达剖面图描述一致。
图5.1 右幅基层厚度曲线图（K282+585～K282+635）
图６．１ 右幅K282+586.6位置处的芯样与对应的雷达剖面图
7 检测结论
通过对检测数据进行综合分析，此次检测得出以下结论：
1）沥青面层厚度均匀，个别路段存在裂缝、离析现象，基层与底基层间粘
结不密实，基层厚度不足。
2）基层左幅K287+940～K287+900段厚度变化较大，厚度差值在10cm以
上；基层与底基层间部分路段存在粘结不密实、裂缝、局部破碎现象。
8 结语
在探地雷达在路面结构层检测中的应用来看，不仅检测结果与取芯结果具有
很大的相关性，而且对于区段的检测评价也非常可靠，并且探地雷达法更加快速、
高效，对路面结构不造成损害，因此完全可以替代现行的钻孔取芯。
【参考文献】
［1］中华人民共和国行业标准：JTJ073.2-2001 公路沥青路面养护技术规范
[S]．人民交通出版社，2001．
［2］中华人民共和国行业标准：JTJ059-95 公路路基路面现场测试规程[S].
人民交通出版社．1995．
［3］中华人民共和国行业标准：JTG H20-2007 公路技术状况评定标准[S].
人民交通出版社，2007．
［4］吴传海.高速公路沥青混凝土路面破损状况评价方法的缺陷及改进
[D]．长安大学公路学院，2007，5（5）
［5］周德军．公路与桥梁检测技术[M]．人民交通出版社，2005．
［6］山东省交通科学研究所．京福高速公路济南西外环段路面维修方案设
计报告[R]．2008-1-15．