在役高速公路路基性能评价及快速检测技术

摘要

随着我国高速公路网的建设完成，高速公路的发展重心逐渐由建设向养护过渡。在新的形势下，为适应高速公路发展的需求，就必须加快高速公路养护与检测技术的发展。路基是公路的承重主体，其在行车荷载、环境因素作用下的性能劣化，是造成路面损坏的主要原因。因此，加强高速公路路基性能的检测与评价，对提高高速公路使用性能，延长高速公路使用寿命具有重要意义。
　　路基属于隐蔽工程，探测难度大，传统有损检测效率低、对路面结构损坏大，且由于受传统观念的影响，对路基重视不够，造成路基检测、评价技术落后，难以满足在役高速公路路基性能检测的要求。据此，本文以交通运输部重大科技专项为依托，开展“在役高速公路路基性能评价及快速检测技术”研究，主要研究工作和结论如下:
　　(1)通过湖南省典型在役高速公路路基病害现场调研，得到了路基病害的主要类型、表现形式及分布特征。通过典型路基病害段现场开挖试验，得到了路基性能评价指标与检测指标。
　　(2)基于现场开挖试验，得到了路基含水率变化规律;依据路基填土击实曲线，得到了路基压实度的劣化规律;基于路基回弹模量与压实度及含水率的关系，得到了路基回弹模量的衰减规律，最终提出了路基性能的劣化机理。
　　(3)基于新建公路路基路面动力响应现场试验及三维动力有限元数值计算，得到了行车荷载、路基回弹模量劣化程度等因素对路基路面应力的影响规律，为路基性能评价方法的建立奠定了基础。
　　(4)基于路基回弹模量变化对路面结构应力及疲劳寿命的影响，提出了以路基回弹模量较竣工回弹模量衰减比为标准的路基性能评价方法。通过室内承载板试验，得到了标准重型击实下路基回弹模量随稠度的变化规律，并结合路基干湿状况划分标准，对路基性能评价方法的合理性进行了检验。
　　(5)提出了探地雷达反演解译优化方法，有效地提高了检测数据的反演速度与精度。基于多传感器数据融合及联合调用，建立了多指标、多条件约束的数据融合联合解译算法，解决了单一传感器反演中因局部收敛导致反演结果不唯一或精度较低的难题，并实现了路基性能的全面检测。基于数据融合联合解译算法，开发了路基性能综合解译平台，实现了路基性能检测数据的综合管理。
　　(6)研发了新型导电泡棉电极及接触式检波器串，实现了高密度电法及瑞雷波法在在役高速公路路基检测中的直接应用。研发了集高密度电法与瑞雷波法检测于一体的路基性能综合检测装置，实现了电极、检波器及震源锤击的自动化，实现了路基性能检测的快速化。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容及技术路线

第二章 路基性能评价指标及其劣化机理研究

2．1 概述

2．2 在役高速公路路基病害现场调研

2．3 典型路基病害段现场开挖试验

2．4 在役高速公路路基性能评价指标研究

2．5 路基性能衰减机理研究

2．6 本章小结

第三章 路基性能劣化对路基路面力学性能影响研究

3．1 概述

3．2 路基性能劣化对路基路面应力影响试验研究

3．3 路基性能劣化对路基路面影响数值计算

3．4 本章小结

第四章 在役高速公路路基性能评价研究

4．1 概述

4．2 路基回弹模量计算方法研究

4．3 路基性能评价方法及其分级标准研究

4．4 本章小结

第五章 既有无损检测方法解译优化及综合检测技术研究

5．1 概述

5．2 探地雷达数据解译优化研究

5．3 路基性能综合检测及数据融合联合解译研究

5．4 基于多传感器融合联合解译的路基性能综合解译平台研发

5．5 既有无损检测方法检测数据标定技术

5．6 本章小结

第六章 既有无损检测设备改造研究

6．1 概述

6．2 高密度电法电极改造

6．3 瑞雷波法检波器改造

6．4 瑞雷波震源改造

6．5 路基性能综合检测装备研发

6．6 本章小结

第七章 工程实例

7．1 概述

7．2 耒宜高速公路检测与评价

7．3 莲易高速公路检测与评价

7．4 本章小结

结论与展望

主要结论

主要创新点

有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

附录A 攻读博士期间发表的论文及申请的专利

附录B 攻读博士期间参与的科研项目