探地雷达在公路工程无损检测中的试验研究
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。
探地雷达技术在高速公路检测方面的应用研究
探地雷达技术在高速公路检测方面的应用研究【摘要】探地雷达技术主要作为一种无损检测的技术，由于其具有零损伤、高效率、操作简单、节约费用等特点，因此被广泛用于工程勘探。
其在高速公路中的应用，主要有结构层厚度检测、结构层介电常数检测、结构内部损伤检测等。
本文着重阐述了雷达探测的工作机理，探测在高速公路中的运用，以期提供一定理论指导和参考。
【关键词】探地雷达；无损检测；工程探测在高速公路工程完工后，通常会采用常规的道路检测方法，以及后续的质量检查测试评价。
对于工程项目的分期或竣工后的检测与评价，多以随机钻孔取心的方式为主，但随钻取心方法不仅效率低、偶然性大、代表性差，对高速公路工程的破坏性较大，明显不能满足工程检测的需要。
1探地雷达技术应用解析近些年，高速公路的建设使我国的高速公路网初步形成一定的雏形。
然而道路养护的好坏直接影响到公路的生命周期。
而道路养护则要求有较完整的道路状态资料作为支持，因而对道路状态进行科学的监测就非常必要。
传统的测试方法不但对道路造成一定的破坏，而且缺乏代表性和效率。
探测雷达的辐射电磁信号为毫微秒无载波，其最突出的特征是瞬间扫描，在各种土壤频段中，其光谱具有全面渗透和全面覆盖的特性，对地底的目标具有较好检测效果；利用宽带频段，检测回声可以保证目标的特征比较全面，不会损失资源。
与以前的探测方式比较，探测系统在操作方便、分辨率高、探测进程连续、探测成本低、探测速率高等方面具有明显的优势。
探地雷达（GPR）是一种新兴的探测技术，这种方法现在得到了越来越多的使用，精度高，效率高，无损。
上海城市管理部门曾经引入过一种探测仪器，但这种仪器与普通的探测仪器有很大的不同，区别在于高技术水平。
所以，目前在地质勘探方面的研究还比较局限，没有充分利用这种仪器的经验，而工程师们还没有能很好理解和处理这些资料。
若能在公路上广泛应用，则可迅速完成下列工作：旧路的改建与评定、设计资料的勘察与收集、施工质量控制、探测病害隐患、研究检测设备应用技术、监察与仲裁工程质量的事故成因、对路面的材料和结构进行深入研究等。
LTD–2100探地雷达在公路无损检测中的应用
LTD–2100探地雷达在公路无损检测中的应用摘要：公路在竣工通车后不久，由于路基沉降引起的大面积路面坍塌、悬空、开裂等，造成交通事故、甚至瘫痪的情况屡见不鲜。
因此开展公路的无损检测技术是当前的迫切需要。
本文结合济南经十路K511+500～K511+600的道路状况，采用信息产业部中国电波传播研究所青岛分所研制的LTD–2100新型探地雷达对其进行了检测，为探地雷达在道路无损检测中更好的应用和推广提供了理论和实践意义。
关键词：公路质量无损检测探地雷达LTD-2100探地雷达检测的基本原理探地雷达实现路面厚度及钢筋分布检测基于电磁波在介质中的反射及散射论。
探地雷达向地下以脉冲形式収射电磁波，电磁波在均匀各向同性介质中以一定的速度，由近及远传播。
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和透射如下图所示，探地雷达就是通过接收地面的反射波来探测路面结构层厚度的。
图1.公路层厚检测原理图对于水泥混凝土路面中的钢筋检测可以把钢筋看成一个异常体，由于钢筋的介电常数比混凝土的大很多，因此在钢筋和混凝土的交界面上将产生强烈反射，由于电磁波从远及近对钢筋产生反射，因此钢筋会形成一个双曲线或是月牙形状。
弧形的顶点即为钢筋的顶部位置。
图2.典型的钢筋显示检测设备介绍山东英才学院建工学院实训中心从中国电波所青岛分所引进的LTD-2100探地雷达，配备了主机及主频GC1500MHZ、400MHZ、270MHZ、100MHZ的新型雷达地面耦合天线，可以满足不同工程状况下的测量精度需求。
主机内配置了2G的SD卡，可以较大的进行工程数据的存储，后期处理采用ISDP6.0软件进行分析。
工程分析（1）首先采用主频为1500MHZ的雷达天线进行测量，采集速度为128，采用点数为512，数据位数为16，深度范围为85cm，介电常数为7.8，探测方式为轮测，时窗选择15。
采用道标准化，共划分为5000道。
图3.公路层位追踪标注图4.公路厚度计算图5.公路沥青面层厚度报表（2）采用主频天线为400MHZ的地面耦合天线，采集速度为128，采用点数为1024，数据位数为16，深度范围为3.377m，介电常数为7.1，探测方式为连续，时窗选择60。
探地雷达在公路工程检测中的应用研究
地 雷 达 ， 后 分 析 了探 地 雷 达 的 工 作 原 理 ， 后 探 讨 了探 地 雷 达 在 公 路 工 程 检 测 中 的应 用 然 最
关 键 词 ： 地 雷 达 ； 路 工 程 ； 测 探 公 检
中 图分 类 号 ： ＴＢ
文献标识码 ： Ａ
文章 编 号 ：６ ２３ （ ０ ２ １－１ ８０ １ ７— ｌ８ ２ １ ） ５０ ８ —２ ９ 电磁 波 在 地 下 的 传 播 要 比 在 地 上 传 播 复 杂 得 多 。 所 以 ， 在
现 代 商 贸 工 业 Ｍ ｏ ｅｎＢ ｓ ｅ ａｅＩｄ ｓ ｙ ｄ ｒ ｕｉ ｓ Ｔｒ ｕｔ ｎｓ ｄ ｎ ｒ
２ｌ Ｏ ２年 第 １ ５期
探地雷达在公路工程 检测 中的应 用研究
何 刚 刚
（ 鸟 市恒风路桥 有限公 司， 江 义 鸟 ３２０ ） 义 浙 ２ ０ ０
摘 要 ： 要 对探 地 雷达 在 公 路 工 程 检 测 的 应 用 问 题 进 行 了研 究 ， 先 概 述 探 地 雷 达 技 术 的 发 展 以及 国 内 外 主 要 的 探 主 首
造 成 浪 费 、 土 搅 拌 不 均 匀 会 使 反 应 不 完 全 达 不 到 改 良 效 程 应 用 时 ， 虑 到 土 的破 碎 程 度 和 工 地 的拌 和 条 件 ， 及 项 灰 考 以 果 ， 量 过 高 或 搅 拌 不 均 匀 都 会 造 成 石 灰 颗 粒 充 填 在 土 体 目所 在 地 的 气 候 条 件 、 工 季 节 等 因 素 ， 际 掺 量 应 当 增 加 掺 施 实
了 考 虑 添加 改 良 剂 使 改 良 土 的 物 理 、 学 指 标 能 达 到 规 范 力 已经 改 变 ， 此 土 的 塑 性 指 标 得 到 较 好 的 改 善 ， 击 实 土 的 要 求 以 及对 路 基 土 的 长 期 稳 定 性 产 生 良 好 作 用 外 ， 需 结 因 但 尚 最 佳 含 水 量 却 较 天 然 含 水 量 偏 低 ， 水 量 也 因 掺 砂 量 的 提 合 项 目特 点 ， 持 因 地 制 宜 、 地 取 材 、 约 资 源 、 护 环 吸 坚 就 节 保 高 明 显 升 高 ， 得 利 用 改 良土 作 为 填 料 对 压 实 施 工 含 水 量 、 境 、 便 施 工 、 少 工 程 造 价 的 原 则 ， 择 最 适 合 项 目特 点 使 方 减 选 天气 条件较 为苛刻 ， 掺砂量的 改 良土受 水淋 泡会 产 生“ 高 泌 的 添加 剂 种 类 和 掺 量 进 行 改 良 。 水 ” 象 。并 且 倘 若 搅 拌 不 均 匀 ， 生 砂 、 分 层 或 成 团 现 现 产 土 总 之 ， 目前 公 路 建 设 中 ， 设 计 到 施 工 建 设 各 阶 段 的 在 从 象 ， 的 属 性 在 填 土 内 各 向异 性 明 显 ， 使 压 实 土 产 生 弹 簧 周 期 都 非 常 紧 凑 ， 进 行 高 液 限 土 的 改 良 处 治 设 计 中 ， 了 土 易 在 除 现象并会 留下“ 水破坏” 亲 的隐 患 。 考 虑 添 加 改 良 剂 使 改 良 土 的 物 理 、 学 指 标 能 达 到 规 范 要 力 （ ） 加 土 壤 稳 定 剂 改 良 ： 通 过 水 理 作 用 对 红 粘 土 进 求 以及 对 路 基 土 的 长 期 稳 定 性 产 生 良 好 作 用 外 ， 需 结 合 ３掺 是 尚 行 改 良 ， 定 剂 与 土 颗 粒 发 生 离 子 交 换 作 用 ， 附 在 土 颗 粒 项 目特 点 ， 持 因 地 制 宜 、 地 取 材 、 约 资 源 、 护 环 境 、 稳 吸 坚 就 节 保 表 面形 成 油 性 保 护 膜 ， 使 土 颗 粒 挤 密 排 列 ， 弱 土 的 亲 水 方 便 施 工 、 少 工 程 造 价 的 原 则 ， 择 最 适 合 项 目特 点 的 添 并 削 减 选 性 。 由 于 水 理 作 用 对 土 的 属 性 影 响 较 小 ， 此 土 的 塑 性 指 加 剂 种 类 和 掺 量 进 行 改 良 。 因 标 未 见 明 显 降 低 ， 至 出 现 反 常 升 高 现 象 。 但 是 改 良 击 实 甚 土最佳 含水量与 天然含水量 较 为接近 ， 胀量 明显 降低 ， 膨 吸 参 考 文 献 水 量 大 幅 度 稳 定 降 低 ， Ｂ 值 明 显 提 高 ， 明掺 加 土 壤 稳 定 ［ ］高 大钊 ． 质 学与 土 力 学［ ． 京 ： 民 交 通 出 版 社 ，０ １ Ｃ Ｒ 说 １ 土 Ｍ］ 北 人 ２０． 剂 能 较 好 的 改 善 红 粘 土 的 水 稳 定 性 ， 高 红 粘 土 的 强 度 。 ［ ３梁 军 林 ， 提 ２ 高液 限粘 土 的工 程 性 质 和 应 用［ ］ 广 西 交 通科 技 ，０ ５ Ｊ． ２０ ．
探地雷达在公路检测中的适用性研究
市政桥梁180 2015年25期探地雷达在公路检测中的适用性研究周士扬杭州公路工程监理咨询公司，浙江湖州 310015摘要：近年来，随着我国公路建设的快速发展，对公路的质量控制越来越严格，相应的，对公路质量的检测要求也越来越高.一种现代公路新型无损检测技术手段――探地雷达（简称GPR）应运而生。
探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。
关键词：探地雷达；公路检测；适用性中图分类号：U416.06 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)25-0180-02引言探地雷达在公路检测中的有效性和可靠性越来越得到人们的认可，但该技术用于公路检测目前还未完全成熟，至今并未形成统一的、规范性的技术标准，从而出现了技术方法的多样化，导致公路检测效果并不理想，影响其整体效果的因素主要有：工作频率、天线形式及作业方式的选择不当等。
1 探地雷达的特点1.1 无损性探测无损、连续探测，在保证原有路面结构的情况下，杜绝后期大幅度路面修补工作，这样可以减少时间和资金的浪费。
1.2 高效率其高效率主要体现在从数据采集到处理成像一体化，操作简单，采样迅速，使用车载工作，测试速度可达80Km/h。
1.3 高精度探地雷达探测的高分辨率可以探测到厘米，这种精确度是其他探测方式不具备的。
1.4 宽频带利用信号处理技术增加探测能力和分辨能力就需要探地雷达有非常宽的频带。
1.5 比较强的抗干扰能力地面直达波和地下的回波信号是只被探地雷达的屏蔽天线来接收。
而外界的电磁被屏蔽干扰，只有这样探地雷达才能够稳定的工作，才能在复杂的环境下完成探测任务。
2 探地雷达的工作原理探地雷达通过发射天线将高频电磁波辐射到地下，经地层或空洞等目标体反射后返回地面，为接收天线所接收。
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：近年来，在我国城市化快速扩张的背景下，公路塌陷事故日益频繁。
据不完全统计，公路塌陷事故每年发生近千起，且呈逐年上升趋势。
地面塌陷防治是长期的、周期性的、复杂的、艰巨的。
公路问题更加突出，公路工程质量日益受到城市管理者和建设者的重视，相应的检测任务相当繁重。
自20世纪90年代初以来，探地雷达技术逐渐进入我国公路检测行业。
经过三十多年的发展，雷达技术已成为公路工程质量检测行业的一项重要技术，越来越受欢迎和广泛应用。
基于此，本文后续就探地雷达在公路工程检测中的应用展开相关探究。
关键词：探地雷达；公路工程；工程检测；技术应用引言随着公路网的形成，新项目的数量逐渐减少。
为了满足社会发展的需要，公路改扩建工程正在大规模进行。
然而，由于旧路的长期服务，以及运营单位的维护水平和成本不同，内部结构可能会遭受不同程度的疾病。
然而，目前的公路状况评价指标都是基于对路面显性病害的检测，无法反映结构内部的隐性病害。
而且，这种隐性危害是普通人或专业人员无法从表面观察到的，只能通过对高速公路的全面检查才能发现。
因此，长期使用的公路隐患应引起更多的关注。
探地雷达作为一种无损检测设备，能够真实反映公路内部情况，并具有非破坏性、速度快、精度高、携带方便、低交通影响等特点。
1公路工程检测的重要性公路工程检测的内容以公路检测的基本理论、技能操作测试和相关公路工程学科的基本知识为基础。
其内容包括施工质量控制、工程验收和评价、工程参数、管理和维护政策等各个方面。
为确保公路施工所用材料的质量符合国家工程质量标准，要求在公路施工中采用新的检测技术对施工材料进行检测。
在公路建设过程中，还应引入新的建筑材料和施工技术，以提高公路建设技术的创新和材料应用的实际工作。
新材料、新工艺、新技术在公路建设中的应用起着非常重要的作用。
公路工程检测试验工作是科学合理地控制和评价公路建设质量的有效方法。
它也是公路工程中识别缺陷、工程质量和事故质量工程的有效评价方法。
探地雷达在道路质量检测中的应用研究.doc
探地雷达在道路质量检测中的应用研究摘要：随着社会主义经济的发展，我国道路基础工程建设步伐逐渐加快，为了全面确保道路的质量，以提高道路的安全性与使用寿命，就需要实现对道路质量的有效检测。
将探地雷达这一技术应用于道路质量检测中，能够有效的提高检测的准确性与效率，同时，还能够避免对道路造成损坏，而如何将探地雷达完善的应用于道路质量检测中，亟待解决。
基于此，文章在阐述该项技术的基础上，为如何将其有效的应用于道路质量检测中提出对策，以供参考。
关键词：探地雷达；道路质量；检测；应用；研究当前，我国在全面推进经济建设的过程中，加大了对市政基础设施建设的投入力度，在此背景下，道路交通逐渐实现网络化格局，进而为公路运输行业的发展以及人们的出行带来了极大的便利。
在此过程中，为了实现对道路质量的高效检测，以排除道路的安全隐患，并降低维护的频率与费用，就需要积极的将先进技术手段运用到此项工作中。
探地雷达技术的诞生有效的解决了这一难题，而要想充分的发挥出此项技术的作用，就需要实现对其的完善应用。
1 探地雷达技术综述探地雷达技术诞生于上世纪初，直到上世纪七十年代才得到大范围的应用，我国也是在上世纪七十年代展开了相关方面的研究，并在引进相应仪器的同时，实现了样机的生产。
将探地雷达技术应用于道路工程中，能够解决如下问题：第一，实现对道路施工质量的监管与控制；第二，能够为研究道路路面结构与材料等提供技术支持；第三，能够为道路设计与勘查工作的开展提供相应的资料信息；第四，能够实现对道路质量安全隐患的检测，并能够实现对质量事故原因的有效勘测；第五，能够应用于道路的维护与改造中，为相应评定工作的开展奠定基础。
该项技术的原理为：以高频电磁波为基础，利用宽频带短脉冲的形式，经过天线将相应的信号输入地下，然后经由采样技术来获得反射信号，得到相应的信息；整个系统主要是由天线、发射机以及接收机三部分构成的。
2 将探地雷达技术有效的应用于道路质量检测中的途径2.1 在开展道路建设之前的应用在进行道路工程建设之前，将探地雷达技术应用于其中，能够为勘测与设计工作的顺利开展奠定基础。
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。
分析地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用
分析地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用本文首先阐述了地质雷达的技术基础，接着分析了雷达参数的采集与选取，最后对地质雷达检测技术在公路检测中的应用进行了探讨。
标签：地质雷达;公路工程;验收检测引言迄今为止，地质雷达是最先进的、唯一能實现连续测量的工程物探仪器。
它可以向介质发送超高频短脉冲波，允许用户在短时间内获得探测范围内的三维信息。
地质雷达具有快速、无损、连续探测、精度高、采样点密度高、工作效率高等特点。
目前，它在我国隧道检测中得到了广泛的应用，取得了非常理想的应用效果。
1 地质雷达的技术基础地质雷达主要利用天线向被测对象发送脉冲电磁波，接收天线接收不同物理性质界面反射的电磁波，实现勘探。
在测量过程中，探地雷达收发天线应与衬面紧密结合，雷达应通过天线发射到衬面。
在传输过程中，雷达与钢拱、钢筋、混凝土与空气界面、岩石裂缝等发生反应，并接收接收天线的反射波，检测反射波的入射和反射。
为了计算反射波的传播距离，得到了天线与反射面之间的距离。
2 雷达参数的采集与选取以瑞典RAC/GPR地质雷达系统为例，根据隧道衬砌质量检测要求，选择了600MHz天线。
该天线属于中高频天线，能满足探测分辨率和深度的要求。
主要测试1.5米范围内的信息，包括衬里的后部清空、钢拱的分布以及密集区域的回填。
2.1 波速的选取对于探地雷达（GPR）的电磁波速，主要有三种选择方法：一是测量同一材料预制件的厚度;二是用双天线直达波测量避车或避车孔的位置。
方法;第三，测量钻孔;计算第一种方法时，使用现有方法测量电磁波的速度。
测量厚度是根据电磁波的实际厚度和雷达反射来计算的。
无需估算混凝土的介电常数。
2.2 时窗的选取在时窗选取方面，主要与地层电磁波传播速度和最大探测深度相关，在选取时时窗大小可为电磁波波速与最大探测深度之比的 2 倍，为了符合被测体深度与地层速度，可适当增加30%。
2.3 测线的布置结合隧道实际情况和工程目标，采用“人工手持天线+装载机上安装检测支架”的方式进行检测。
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：如今，国内的公路工程发展迅速，在工程的后期使用中，其质量的检测具有十分重要的地位。
其中，探地雷达是一种较为先进的无损检测技术，能够对公路工程的施工质量与运行状态进行检测，基于其良好的应用优势，在公路工程的检测期间被广泛应用。
本文简单描述了探地雷达系统的基本构成情况，针对这项技术在实际工程中的应用进行了深入分析。
关键词：探地雷达；公路工程；检测；应用分析；前言：公路工程经过长期使用后，其整体结构以及性能都会受到各方面因素的影响出现下降，因此，必须定期展开质量的检测工作，保障其综合性能良好，防止出现严重的受损情况影响公路的正常运行。
无损检测技术以其对道路交通、原本公路结构的低影响优势被广泛的应用在公路工程的质量检测中，其中，探地雷达这种设备的借助其不具备破坏能力、检测效率高、精准度高、便于携带、基本不影响交通等特点，在公路工程的质量检测期间受到普遍推广。
1.探地雷达系统的构成探地雷达由多种设备组合而成，分别为电源、雷达本机、发射机、接收机、信息处理、结果显示等等。
其中，发射机主要是用于通过电路实现储存能量的目的，还能够在短时间内实现能量的释放，形成较为强力的脉冲或单周期雷达信号，运用分离器的传输作用将其传至天线部分，在天线的作用下将电磁波传向地面的信号接收系统。
而接收机则主要负责对反射信号的接受功能，同时放大信号波段，将放大后的信息传至信号处理机，对信号进行转换处理，其核心即为高速采样电路。
天线作为发射电磁波信号并接受反射信号的主要载体，在探地雷达中主要有空气耦合型天线以及地面耦合型天线这两种形式。
分离器是在发射信号时，有效连接发射机与天线，当迅速完成信号的发射后，通过分离器还可以将二者之间的连接断开，自动将天线与接收机相连接。
分离器对接收机的构件部分具有强大的保护作用，还能保障在构件进行高能输入的情况下依然始终保持稳定的状态。
信号处理机通常用于处理反射信号数据，计算机则是进行数据的收集与整理工作，还有后期的存储、展示以及分析研究操作都需要通过计算机进行。
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道 路探地雷达在公路工程无损检测中的试验研究赵茂才 刘德海(哈尔滨工业大学交通学院,哈尔滨150090) (黑龙江省绥满公路建设指挥部,哈尔滨150001) 摘 要 本文应用探地雷达对路面厚度、桥头搭板下脱空和路基内异物进行了探测试验研究,验证了此检测方法的有效性和可靠性。
关键词 探地雷达 路面厚度 桥头搭板下脱空 路基内异物1 引言我国公路建设已有较大规模,速度正进一步加快。
公路建设周期长,成本高、运营交通量大,荷载大,使用年限长,因而对公路工程质量以及工后养护路况的快速、准确评价要求高,而传统的方法对路基填土质量检测和工后路况评定主要靠跟踪质量抽查实验评定来进行,阶段性或完工后对工程质量的检测评定,则多采用随机钻孔取芯法,显然不适应公路工程质量检测的要求,而探地雷达(Gr ound Penetrat2 ing Radar)是近年在我国开始应用于高速公路检测的一项新技术,由于它可对工程进行无损、连续检测,精度可靠,效率高,因而倍受关注。
2 探地雷达基本原理探地雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱(1Hz-2.5GHz)电磁技术。
探地雷达利用一个天线发射高频宽频带电磁波,另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。
电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。
不同的介质具有不同的介电常数,如空气、水泥、沥青、金属等,其介电常数各不相同,见表1。
电磁波在不同介质中传播的速度和介质的介电常数有如下关系:v=c/εr(1)D=vt/2(2)式中:c———为电磁波在空气中的传播速度(m/ ns)v———为电磁波在介质中的传播速度(m/ns)t———电磁波在介质中传播的时间(ns)εr———介电常数,D为反射体的深度表1 介质的介电常数和波速的关系介质εr v/m・ns-1土壤4-400.05-0.15空气10.3水810.033沥青3-50.13-0.18混凝土 6.40.12金属3000.017 因此,根据接收到波的双程走时、幅度与波形资料,可推断介质的结构。
3 探地雷达对公路路面厚度的检测国道301线阿城(刘秀屯)-哈尔滨段原设计里程K0+000—K29+925为一级路白色路面,水泥混凝土面板厚24c m,基层水稳砂砾厚18c m,水泥石灰稳定土16c m,1989年建成通车。
经2000年大修后,路面采用厚15c m沥青混凝土补强,现为全封闭、全立交的高速公路,双向四车道。
实铺沥青混凝土补强层的厚度是否达到设计标准,是该大修工程质量评价的重要参数之一。
应用SI R-10H型探地雷达对301国道哈尔滨至阿城段高速公路进行了多段沥青混凝土补强路面厚度无损检测,并配合钻孔取芯进行标定和验证。
测线剖面每双车道选一条检测剖面,检测剖面为行车道右侧,里程桩号方向为行车道左侧,剖面测线布设详见图2.3,采样间距为沿测线方向每间隔1m采一个点,检测车检测时速20kg/h,使用天线为车载空气耦合天线,天线中心频率2.5GHz,时窗为18ns。
图1所示为其中的一段雷达检测剖面的记录。
图1中横坐标为天线走向水平距离,相当于被・1・第7期 辽宁交通科技检测路面的长度;左边纵坐标代表雷达反射波的双程走时,以纳秒为单位;右边纵坐标代表雷达探测深度,以米(m )为单位。
图1 K14+300-K14+335段厚度检测探地雷达记录图中左侧纵坐标为双程走时(ns );右侧纵坐标为探测深度(m )图1中近地表的两条水平同相轴为空气中的直达波和地面波所形成的。
自8ns 以后的波形特征反映路面结构特征。
从图1可以看出,剖面中高振幅和低振幅波形分界明显,反映了路面结构层分层明显。
在探地雷达检测剖面上随意钻孔取1号、2号、3号三处芯样,它们实测厚度分别为:11.5c m 、11c m 和10c m 。
用1号孔的实测厚度标定探地雷达。
求得速度,并计算出相应2号、3号的厚度分别为:10.6c m 、9.7c m 。
这样的误差已经能满足公路质量检测的要求〔1〕。
探地雷达的取样密度很高,可以任意取样。
沿路的长度取样:根据要求,可以每1c m 取一个样,也可每50c m 、1m 、2m 、……取一个样。
根据经验,如对整段路做出评价,每1m 或2m 取一个样即可(这不等于实际检测时的采样密度,实际检测要根据不同要求增加采样密度)。
个别疑难地段,要精确评定层厚,这时可以采取10c m 一个样点,这样的资料非常精密,但样点数越密,其数据量越大,计算机时耗费越大,成本也高。
3 探地雷达对桥头搭板下脱空的探测为了防止桥头工后沉降出现错台现象引起的跳车,设置桥头搭板是一项必要措施。
作为过渡,它可使桥头突变性跳车缓解并将产生的差异沉降分散在一定距离上。
然而,建成通车后不久,有时会发生桥头搭板断裂事故。
分析表明,发现搭板建成后其下的桥台后填土沉陷,产生脱空,结果对桥头搭板失去支撑。
探测脱空区的分布问题,一直是公路管养部门的一大难题〔3〕。
由于脱空区与周围介质的电性(介电常数、导电率)差异(见表1),使得应用探地雷达进行探测成为可能。
高频电磁波在界面上发生反射,根据反射波的波形特征差异能很好地确定它们的空间分布。
根据式(2)可测定的电磁波在结构物中传播的时间t 值,由下式可求出反射体的深度D 。
从而判定脱空区的分布范围〔4〕。
图2 K17+588前伞中桥右幅哈尔滨方向桥头搭板的雷达实记录图中左侧纵坐标为双程走时(ns );右侧纵坐标为探测深度(m )图2为K17+588前伞中桥右幅哈尔滨方向桥头搭板的探地雷达实测剖面图,应用900MHz 手拖型天线,时窗开至22ns 测得,测试剖面方向为哈尔滨至亚沟方向,距隔离带1.0m 的超车道上,测试长度为4m 。
图中显示电磁波在上层水泥混凝土路面层中(0.00-0.34m )的传播特征很清晰,既同相轴连续性好,色彩反射强;但在剖面图像的长度0.50-1.9m 和深度0.34-0.70m 段,出现了色彩同相轴明显不连续现象,顶界面直线形态,下界面为一斜坡面,脱空区估算截面面积为0.34m 2,体积为5.1m 3。
钻孔位置和实测脱空区高度见图2和表1。
误差为:0.04m 、0.02m 和0.02m 。
4 探地雷达对路基内异物探测在公路工程改、扩建施工中,在路基内经常遇到不明异物存在,尤其是诸如地下管线,对其的损坏将造成巨大的经济损失,且延误工期。
地质雷达主要是利用地下异常体与周围介质的介电常数之间的差异为前提,向地下发射较高的宽频带短脉冲电磁波,电磁波在地下传播过程中,遇到异常体的界面时会发生反射回波,接收到的电磁波反射回波以数据和图像形式反映出来,通过分析和研究反射的电磁波信号的形态、位置等特征而达到探测目的。
本次路基内异物探测使用的仪器是瑞典RAM 2AC 型探地雷达,采用的雷达天线有三种,天线频率・2・辽宁交通科技 2005分别为500MHz 、250MHz 和50MHz 。
在哈尔滨绕城公路与机场路交叉的互通立交桥匝道3的施工现场预先将长为200c m 、直径为22c m 、7.5c m 的铸铁管;长为280,直径为11c m 的P VC 管和长为260c m ,直径为3c m 的电缆埋入土基中,并同时测定其标高,待一定填筑高度后进行雷达探测试验。
探测试验结果见图3和表2。
图3 探地雷达地下异物探测记录表2 地下管线探测与实际埋设对比管线探测顺序号12345探测水平位置(m )9.1412.6214.6917.019.14实际水平位置(m )9.013.015.017.020.0探测埋深(m ) 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15实际埋深(m )1.201.201.201.201.20 图3为RAMAC 型探地雷达地下异物探测剖面,图3中下边横坐标为天线走向水平距离,相当于被检测路面的长度;右边纵坐标代表雷达反射波的双程走时,以纳秒为单位。
在图3中,有5处异常点状双曲线型反射体,从而推断点状反射体为预埋地下管线,共有5条,推断解释各管线的埋深和水平位置情况见表2,表2中的探测结果与实际情况吻合。
5 结论探地雷达对公路路面厚度、桥头搭板下的脱空区和地下管线等隐蔽性构件探测方面具有直观、准确的特点,与其它无损检测技术相比显示出其独特的优点。
探地雷达以电磁波理论为基础探测地下空洞,具有高效、精确、无损探测和易于操作的特点。
雷达探测深度及分辨能力与所采用工作频率有关,工作频率越低探测深度越大,分辨能力越低;而工作频率越高,探测深度越浅,分辨能力越高。
当工作频率一定时,探测深度与场地介质的电阻有关,电阻率越高,探测深度越大,电阻率越小,探测深度越小。
两介质间特性差异越大,其界面越易于分辨。
探地雷达以其高速快捷、高精度特点在公路工程质量无损检测中得到应用,试验表明效果好。
解决了无破损检测公路工程质量的问题,为新建公路、改扩建公路、旧路的维护保养等的质量检定评价提供一种新的高速简捷的方法,具有较高的技术推广价值。
参考文献1 李大心编著.探地雷达方法与应用[M ].北京:地质出版社,19942 交通部.公路工程技术标准[M ].北京:人民交通出版社,19973 Maocai Zhao,Strengthening the transitive p late of a highway bridge[C ]Actana:Pr oceedings of the Kazakhstan -Japen j oint geotechnical se m inar .2001.201-2034 赵茂才.水泥混凝土路面板下脱空探查与岩土工程治理[D ].学位论文.哈尔滨:中国地震局工程力学研究所,2000.9Experi m ent Research on the Gr ound Penetrating Radar inNon -destructive Testing of H igh way EngineeringAbstract I n this paper,detecting experi m ent research on pave ment thickness,the cavity beneath app r oach slabs and f oreign matter in subgrade are perfor mend by app lying gr ound penetrating radar .And the validity and reli 2ability of this detecti on method are verified .Key words Gr ound penetrating radar Pave ment thickness The cavity beneath app r oach slabs Foreign ma 2ter in subgrade・3・第7期 赵茂才等:探地雷达在公路工程无损检测中的试验研究。