道路工程质量检测中探地雷达技术的应用研究

摘要

道路工程是国家的重要基础设施，随着经济的快速发展，我国的道路工程建设也取得了巨大成就，随之而来的问题是，道路工程的完好程度、运行效率以及服务水平对国民经济健康发展有着重要影响。随着越来越多的新建道路的建设施工，对于道路质量检测的任务逐渐加剧，路况质量评价的工作量也日益加大，集中体现在道路建成后的运营维护中，传统的道路质量检测方法存在测点随机、密度稀、速度慢、成本高且对路面有破坏等缺点，而道路内部存在的隐性病害却难以发现，同时隐性病害检测结果的准确性和有效性也有待完善，这些都往往容易导致道路破损加剧。
　　路用探地雷达(简称GPR)是一种新型的道路工程无损检测技术，由于其探测内容丰富、测试速度快(80km/h)、取样密度高、可进行资料的实时成像处理，而且对路面无破损等优点，已经引起了工程界的广泛关注，并逐渐应用于道路等市政工程的质量检测工作中。
　　本文从电磁学基本理论出发，对探地雷达的组成和工作原理进行了系统的介绍，并对路用探地雷达在道路工程中的应用从理论上作了较为详细的阐述和分析。通过相关的工程实例，具体研究了探地雷达在道路质量检测中的应用过程，通过数据处理和分析，对试验路段的厚度进行了标定，并对其隐蔽缺陷的性质和埋深作了较为准确的探测。
　　本文的主要内容和研究成果如下:
　　1、简述了探地雷达的起源和发展历史以及路用探地雷达的应用现状，引出了本文的选题背景，并明确了选题的意义和展开的研究内容。
　　2、系统介绍了探地雷达系统的结构组成，从基本的电磁学原理出发，阐释了路用探地雷达的探测工作原理，具体包括电磁波传播特点和传播特性;路用探地雷达的探测性能及探测参数分析;路面地下介质的电特性分析;反射波信号质量的影响因素分析等。
　　3、比较详细地介绍了基于探地雷达的道路工程无损检测技术，主要分为两个方面:探地雷达进行道路检测的具体实施环节，即数据采集、数据处理和数据分析;探地雷达在道路工程评价中的应用，即结构层厚度检测、路面损坏状况调查、新铺沥青路面质量控制以及含水量与压实度评价。
　　4、结合具体工程实例，对某高速公路路段路面结构层的隐蔽缺陷和基岩病害进行了研究分析。通过对该路段探地雷达数据的处理和分析，结合病害识别原理，对路基的隐蔽缺陷进行识别，根据探测路段探地雷达的反馈剖面图，对结构层破损区域和富水区域等缺陷位置进行了具体标注，并分析了这些缺陷形成的原因。此外，对于道路工程质量控制检测进行了一定介绍，主要包括道路的结构层厚度控制、含水量检测、空隙率和压实度控制等方面。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文的研究背景

1．2 国内外研究与应用现状

1．2．1 探地雷达技术的发展历史

1．2．2 路用探地雷达技术的应用现状

1．3 本文研究内容与方法

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方法与技术路线

第2章 探地雷达的工作原理

2．1 概述

2．2 路用探地雷达的结构组成及工作原理

2．2．1 路用探地雷达的结构组成

2．2．2 路用探地雷达的电磁学原理

2．2．3 路用探地雷达的探测原理

2．3 路用探地雷达的探测性能及参数分析

2．3．1 路用探地雷达的探测性能

2．3．2 路用探地雷达的探测参数分析

2．4 地下介质的电特性分析

2．5 反射波信号的影响因素分析

2．5．1 GPR系统因素

2．5．2 天线结构的因素

2．5．3 电缆配置的因素

2．6 本章小结

第3章 基于探地雷达的道路工程无损检测技术

3．1 路用探地雷达的适用性

3．2 路用探地雷达的数据采集技术

3．2．1 测前分析

3．2．2 测线布置

3．2．3 测量参数的确定

3．2．4 介电常数的估计与电磁波速的标定

3．3 路用探地雷达的数据处理技术

3．3．1 编辑数据

3．3．2 能量均衡

3．3．3 数字滤波和反褶积

3．3．4 希尔伯特变换

3．3．5 小波变换与小波降噪

3．3．6 偏移处理技术

3．3．7 时深变换技术

3．3．8 高级图像和分析工具

3．4 路用探地雷达的数据分析技术

3．4．1 拾取反射层

3．4．2 分析时间剖面

3．5 路用探地雷达在道路评价中的应用

3．5．1 结构层厚度检测

3．5．2 路面损坏状况调查

3．5．3 新铺沥青路面的质量控制

3．5．4 含水量和压实度评价

3．6 本章小结

第4章 基于探地雷达的道路工程检测实例

4．1 工程概况

4．2 公路工程基本质量要求

4．2．1 对路基的基本要求

4．2．2 对路面的基本要求

4．3 检测准备

4．3．1 检测依据

4．3．2 检测仪器设备

4．3．3 检测原理

4．4 道路工程的隐蔽缺陷检测研究

4．4．1 研究背景

4．4．2 病害识别机理

4．4．3 病害检测结果

4．5 道路工程的质量控制检测

4．5．1 研究背景

4．5．2 道路的结构层厚度检测及准确性验证

4．5．3 道路脱空层检测

4．5．4 道路的含水量检测

4．5．5 道路的空隙率和压实度检测

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 进一步研究方向与展望

致谢

参考文献