一种利用探地雷达检测沥青层富水区的方法技术

本发明专利技术涉及道路工程检测技术领域，具体是一种利用探地雷达检测沥青层富水区的方法，S1、选取待测路段中的一段作为试验路段，通过三维探地雷达对试验路段进行检测，计算试验路段内所有检测点的层内累积富水指数；S2、将步骤S1中的所有检测点的层内累积富水指数按照大小顺序排成序列，并从序列中按照相同间隔选出m个点作为判断点，取芯验证各判断点是否富水，将富水并且层内累积富水指数最小的判断点的层内累积富水指数作为判断值P0；S3、通过三维探地雷达对待测路面进行检测，按照式1计算待测路面的层内累积富水指数P，若P≥P0，则判断该位置富水。本发明专利技术通过层内累积富水指数，能够定量的评估沥青层内的富水情况，对路面的破坏小，检测效率高。检测效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种利用探地雷达检测沥青层富水区的方法


[0001]本专利技术涉及道路工程检测
，具体是一种利用探地雷达检测沥青层富水区的方法。

技术介绍

[0002]随着我国高速路网的快速发展，沥青路面技术已经步入国际先进水平行列。然而，从沥青路面运营服务情况来看，路面水损害问题日益突出，尤其在我国南方多雨地区。沥青路面的水损害是由于水分渗透至沥青层内部，不能快速排出，从而侵蚀沥青与集料界面，造成沥青混合料的剥落，从而演变成混合料松散、路面坑槽等病害，严重危及行车安全、舒适性及服役寿命。
[0003]准确、及时地检测沥青路面的水损害，使决策者能够规划在用路面的有效维护和修复活动，并将路面网络保持在可接受的状态。与严重损害情况下的结构修复和重建活动成本相比，及时检测水损害将延长路面的使用寿命，并显著降低其寿命周期成本。
[0004]目前，通过直接取芯法检测沥青路面的水损害方法主要有直接取芯法和探地雷达法。
[0005]直接取芯法原理简单、计算准确，但是，这种方法是破坏性的、耗时的、劳动密集型的，并且需要关闭车道。
[0006]探地雷达法通过一个宽带时域发射天线向地下发射一定强度的超高频(106～109Hz)宽频带窄脉冲电磁波，当电磁波在向下传播的过程中遇到不同介质的交界面时，就会有部分电磁波被反射回到地面，有部分电磁波透射后继续向下传播，反射回地面的电磁波被接收天线接收(图1)。每次接收的记录就组成了雷达波形图。当电磁波在地下介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随其所通过的介质的介电性质和几何形态而变化，当电磁波传播到介电常数发生差异的位置立即产生反射信号。反射系数可以表示为：
[0007][0008]其中，ε1为反射界面之上介质的介电常数，ε2为反射界面之下介质的介电常数。反射界面两侧的介电常数相差越大，那么反射振幅越大。有研究表明(赵江.探地雷达对隧道中裂隙与富水带的响应.[J].长春工程学院报(自然科学版)，2014，15(3)：94
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96.)，富水带的雷达波形图表现为：反射波强烈、低频富集、同相轴连续性相对较好，因此，可通过雷达波形图中波形曲线的振幅、周期的大小来评估沥青路面中可能存在的富水区。但是，目前只能根据雷达波形图中反射波的强烈程度，由肉眼粗略估计来评估富水区，不但费时费力，而且评估精度低。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种利用探地雷达检测沥青层富水区的方法，通过层内累积富水指数，能够定量的评估沥青层内的富水情况，对路面的
破坏小，检测效率高。
[0010]所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0011]一种利用探地雷达检测沥青层富水区的方法，包括以下步骤：
[0012]S1、选取待测路段中的一段作为试验路段，通过三维探地雷达对试验路段进行检测，通过雷达波形图，按照式1计算试验路段内所有检测点的层内累积富水指数：
[0013][0014]式1中，P为层内累积富水指数，S
i
表示沥青层表面反射波与沥青层底反射波之间第i个波中振幅为正值的部分与时间轴所围成的面积，S0为沥青层表面反射波振幅为正值的部分与时间轴所围成的面积，n为沥青层表面反射波与沥青层底反射波之间振幅为正值的部分的个数；
[0015]S2、将步骤S1中的所有检测点的层内累积富水指数按照大小顺序排成序列，并从序列中按照相同间隔选出m个点作为判断点，取芯验证m个所述判断点是否富水，根据取芯验证情况，将富水并且层内累积富水指数最小的判断点的层内累积富水指数作为判断值P0；
[0016]S3、通过三维探地雷达对待测路面进行检测，按照式1计算待测路面的层内累积富水指数P，若P≥P0，则判断该位置富水。
[0017]相对于现有技术，本专利技术的利用探地雷达检测沥青层富水区的方法的有益效果为：(1)将雷达波形图中沥青层表面反射波与沥青层底反射波之间振幅为正值的部分与时间轴所围成的面积之和与沥青层表面反射波振幅为正值的部分与时间轴所围成的面积的比值作为层内累积富水指数，能够定量的评估沥青层内的富水情况，即，层内累积富水指数越大，则说明富水可能性越大，从而能够精确的检测沥青层内的富水区；而且，由于雷达天线的发射频率有时不同，接收到的反射信号的振幅强度量级会有很大差别，这样计算出来的结果会相差很大，本专利技术中层内累积富水指数为无因次量，能够最大限度的减小不同发射频率造成的影响；(3)只需要少量取芯验证得出判断值P0，通过待测路面的层内累积富水指数与P0作比较，即可检测沥青层内的富水区，对路面的破坏小，检测效率高。
[0018]本专利技术的技术方案还有，反射波振幅为正值的部分与时间轴所围成的面积S的计算方法为：
[0019]将反射波振幅为正值的部分离散为N个点，并按照式2计算：
[0020][0021]式2中，y
j
为反射波振幅为正值的部分第j个离散点的振幅强度，Δt为相邻两个离散点之间的时间间隔。
[0022]本专利技术的技术方案还有，所述试验路段的长度为1000米。
[0023]本专利技术的技术方案还有，m＝9。
附图说明
[0024]图1为三维探地雷达反射原理示意图。
[0025]图2为实施例1中的雷达波形图。
[0026]图中：1、沥青层，2、富水区，3、沥青层表面的反射波，4、沥青层底反射波。
具体实施方式
[0027]为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0028]除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供了一种利用探地雷达检测沥青层富水区的方法，包括以下步骤：
[0031]S1、选取待测路段中的一段作为试验路段，本实施例中试验路段的长度为1000米，通过三维探地雷达对试验路段进行检测，参见本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用探地雷达检测沥青层富水区的方法，包括以下步骤：S1、选取待测路段中的一段作为试验路段，通过三维探地雷达对试验路段进行检测，通过雷达波形图，按照式1计算试验路段内所有检测点的层内累积富水指数：式1中，P为层内累积富水指数，S
i
表示沥青层表面反射波(3)与沥青层底反射波(4)之间第i个波中振幅为正值的部分与时间轴所围成的面积，S0为沥青层表面反射波(3)振幅为正值的部分与时间轴所围成的面积，n为沥青层表面反射波(3)与沥青层底反射波(4)之间振幅为正值的部分的个数；S2、将步骤S1中的所有检测点的层内累积富水指数按照大小顺序排成序列，并从序列中按照相同间隔选出m个点作为判断点，取芯验证m个所述判断点是否富水，根据取芯验证情况，将富水并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏帅帅，王昊，韩文扬，段美栋，马士杰，王琳，韦金城，李昌辉，张欢，郭洪，牛磊，朱振祥，崔婷，符智，陈凯，
申请(专利权)人：山东省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：