一种利用声发射技术检测道路基层损伤的方法

摘要

本发明公开了一种利用声发射技术检测道路基层损伤的方法，道路构成包括道路面层、道路基层和道路基层损伤；检测设备包括声发射传感器、声发射采集装置、钻孔塞和波导杆；所述的声发射采集装置与声发射传感器用屏蔽线连接，声发射传感器耦合在波导杆的凸台表面，波导杆塞入钻孔塞的内孔中，钻孔塞塞入车道线上的孔洞中，所述的车道线上的孔洞是由钻孔机钻孔得到，只存在道路面层上。本发明将声发射检测应用到道路检测中，弥补了探地雷达检测细小病害检测难度较大的缺陷。

说明书

技术领域

本发明属于道路病害检测领域，具体涉及一种利用声发射技术检测道路基层损伤的方法，主要应用于对道路病害的超前预报，是一种无损的检测方法。

背景技术

半刚性基层具有整体性好，强度高，造价低等优点，我国高级公路中绝大部分高等级沥青路面道路都采用半刚性基层。随着道路投入使用，道路不断出现影响正常运营的病害，如裂缝，含水等。为了提前预报道路病害，减少道路维修费用，保证道路正常运营，道路无损检测就显得尤为重要。目前道路病害的无损检测方法主要是探地雷达，探地雷达检测往往应用在检测路基空洞、脱空等较大范围的病害，对于基层的开裂等细小病害检测难度较大。而声发射仪可以监听结构在荷载作用下的损害发展，通过信号分析可以确定声发射源的位置、分析声发射源的性质、确定材料的应力历史和材料损伤的程度，因此声发射检测是很好的无损检测手段之一。考虑到声发射检测技术需要有荷载作用才能进行，而道路上行驶的车辆，特别是重载车辆恰好给道路进行了加载，充分利用该特征便能进行声发射检测。

发明内容

本发明目的在于针对道路基层铺设在道路面层下面而无法应用声发射技术进行直接检测的问题，提供了一种基于声发射技术，利用波导杆检测道路基层损伤的方法。

本发明的具体方案为：一种利用声发射技术检测道路基层损伤的方法，

道路构成包括：道路面层、道路基层和道路基层损伤；

检测设备包括：声发射传感器、声发射采集装置、钻孔塞和波导杆；所述的声发射采集装置与声发射传感器用屏蔽线连接，声发射传感器耦合在波导杆的凸台表面，波导杆塞入钻孔塞的内孔中，钻孔塞塞入车道线上的孔洞中，所述的车道线上的孔洞是由钻孔机钻孔得到，只存在道路面层上。

优选的，所述的道路基层为半刚性基层。

优选的，所述的波导杆的材质为低碳钢，直径d为16mm，长度与道路面层的厚度L相等，且其上端带有锥形凸台；所述的波导杆的锥形凸台高度h＜1/5*L，凸台上表面直径D≥1.5*h+d。

优选的，所述的钻孔塞为空心圆管状，其高度H小于波导杆长度L的4/5大于波导杆长度L的2/3，钻孔塞的内孔尺寸小于波导杆的直径d，外径根据车道线上的孔洞直径确定，一般为100mm；钻孔塞的材质为橡胶等强弹性材料。

优选的，所述波导杆紧紧地塞在钻孔塞中，钻孔塞要塞到车道线上的孔洞底部。

优选的，所述波导杆在钻孔塞的作用下，其下端面牢牢地顶在道路基层上表面。

本发明产生的有益效果是：

1、将声发射检测应用到道路检测中，弥补了探地雷达检测细小病害检测难度较大的缺陷；

2、利用波导杆将道路基层开裂时的声发射信号引出到地面，实现道路基层的声发射检测；

3、利用钻孔塞挤压波导杆，使得波导杆牢牢地耦合到道路基层上表面，实现了在道路基层上波导杆的固定。

附图说明

图1是本发明的声发射检测剖面图；

图2是本发明的声发射检测平面图；

图3是本发明的钻孔塞与波导杆详图；

图4是图3中A-A断面图；

图5是本发明波导杆安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示，本发明需要检测的整个道路构成包括道路面层a、道路基层b和道路基层损伤5；本发明中所用的检测设备包括声发射传感器1、声发射采集装置2、钻孔塞3和波导杆4。本发明需用钻孔机在道路面层a的车道线上钻一孔洞，一般钻孔直径为100mm即可，钻孔深度最好等于道路面层厚度。

如图3和图4所示，本发明中采用的波导杆4的材质为低碳钢，直径d为16mm，长度与道路面层a的厚度L相等，且其上端带有锥形凸台；波导杆4的锥形凸台高度h＜1/5*L，凸台上表面直径D≥1.5*h+d。波导杆4应塞入钻孔塞3中，且必须完全穿过钻孔塞3并露出波导杆4的下端；钻孔塞3为空心圆管状，其高度H小于波导杆4长度L的4/5大于波导杆长度L的2/3，钻孔塞3的内孔尺寸小于波导杆4的直径d，外径根据车道线上的孔洞直径确定，一般为100mm；钻孔塞3的材质为橡胶等强弹性材料。由图4可以看出，由于波导杆4的直径大于钻孔塞3的内孔径，当波导杆4完全塞入钻孔塞3内后，钻孔塞3的外径会略微增大，即大于孔洞直径。此时将包持波导杆4的钻孔塞3塞入道路面层a车道线上的小孔中，钻孔塞3必须完全塞到孔洞底部以保证波导杆4下端面牢牢顶在道路基层b上表面。随后，在波导杆4的凸台上耦合声发射传感器1，如图5所示，最后将声发射传感器1通过屏蔽线连接到声发射采集装置2上，等待车辆6到来。

由图1和图2可以看出，当车辆6行驶到检测路段时，由于车辆重力对道路的加载，道路基层b内部会产生损伤，伴随着产生声发射现象。声发射在道路基层b内部传播，传播至波导杆4处时会沿着波导杆4传入到声发射传感器1内，进而完成道路基层b的声发射采集；钻孔塞3为橡胶等强弹性材料，有着“隔音”作用，故波导杆4不会接收道路面层a的声发射信号，即声发射传感器1只收集道路基层b的声发射信号，保证了声发射信号来源的单一性。通过声发射采集装置2分析声发射信号，完成道路基层b的声发射检测。