徐凱雯

摘 要：公路是國(guó)家的重點(diǎn)項(xiàng)目，它們的存在對(duì)于帶動(dòng)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)進(jìn)步有著非常重要的意義。然而當(dāng)前時(shí)期我們國(guó)家的公路項(xiàng)目的品質(zhì)并不是非常完美，存在各種各樣的問(wèn)題。因此，必須積極開(kāi)展檢測(cè)工作。過(guò)去的檢測(cè)方法的效果并不是非常好，其主要是依據(jù)規(guī)定選擇測(cè)試點(diǎn)，然后鉆探取樣，最后分析數(shù)據(jù)，以此明確工程數(shù)值。這種方法的局限性較為明顯，所以假如可以研究出一種速度快、顯示直觀并且可以體現(xiàn)道路內(nèi)在情況的檢測(cè)方法的話，必然會(huì)將道路建設(shè)品質(zhì)提升到一個(gè)全新的層面。在這種背景之下，雷達(dá)技術(shù)開(kāi)始被運(yùn)用到道路檢測(cè)工作之中。如今，它的穩(wěn)定性以及時(shí)效性受到越來(lái)越多人的認(rèn)同，不過(guò)因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)還不是很成熟，因此到目前為止還未形成相對(duì)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使得檢測(cè)效果不盡人意。具體來(lái)看原因主要在于工作頻率以及作業(yè)措施等選取不合理或是沒(méi)有事先估計(jì)探測(cè)深度等。筆者在這個(gè)前提之下，具體分析了探地雷達(dá)對(duì)于道路檢測(cè)工作的意義所在。

關(guān)鍵詞：探地雷達(dá)；雷達(dá)無(wú)損測(cè)試技術(shù)；公路檢測(cè)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN95 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）22-0162-02

當(dāng)我們開(kāi)展公路建設(shè)工作的時(shí)候，一般使用鉆芯取樣措施來(lái)明確路面厚度。該措施在使用的時(shí)候會(huì)對(duì)路面造成各種程度的影響，而且因?yàn)樗拇硇圆皇呛軓?qiáng)，人為干擾要素較多，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果有失公正。在這種背景之下，探地雷達(dá)技術(shù)開(kāi)始被運(yùn)用到道路檢測(cè)工作之中。該方法的優(yōu)點(diǎn)眾多，比如它采集信息的速度快、精確性高、不存在損傷現(xiàn)象等。正是因?yàn)槠浯嬖谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，所以它能夠很好的彌補(bǔ)傳統(tǒng)措施的缺陷，有著重要的存在價(jià)值。

1 探地雷達(dá)無(wú)損測(cè)試技術(shù)對(duì)公路檢測(cè)異常的識(shí)別

1.1 探地雷達(dá)工作原理

通常來(lái)講，探地雷達(dá)在工作的時(shí)候是借助發(fā)射天線的形式把電磁波傳達(dá)到地下，然后借助目標(biāo)體反饋回地面由天線接收。當(dāng)電磁波傳播的時(shí)候，它的幅度以及頻率等會(huì)因?yàn)閭鬏斀橘|(zhì)的改變而發(fā)生改變，依據(jù)波段的相位以及幅度等生成我們所需的持續(xù)的剖面圖，進(jìn)而獲知地層厚度以及構(gòu)造特征等信息。

當(dāng)我們使用雷達(dá)技術(shù)測(cè)試之后可以獲取各種道路問(wèn)題對(duì)應(yīng)的異常圖像，然后將圖像歸類，在做好鉆孔驗(yàn)證工作的前提之下，總結(jié)道路潛在的各種缺陷問(wèn)題的表現(xiàn)特點(diǎn)，經(jīng)由分析這些缺陷特點(diǎn)，在后續(xù)的檢測(cè)中可以從圖像上直接判定出問(wèn)題所在，此時(shí)就不需要再次鉆孔了，也就是說(shuō)能夠保證路面不被損害。

1.2 探地雷達(dá)無(wú)損測(cè)試技術(shù)

要想得知問(wèn)題路面的雷達(dá)圖像，首先就需要了解正常的路面雷達(dá)圖像。眾所周知，路面的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出明顯的層次化，而每一層使用的建筑材料都不是完全一樣的，正是因?yàn)榇嬖诓牧喜町愐虼藢?dǎo)致其介電性也有一定的不同之處，通過(guò)測(cè)試可知，對(duì)于正常路面來(lái)講，其雷達(dá)異常圖像的波相同相軸或色譜圖將呈現(xiàn)為近水平線型展布，所有層中的信號(hào)的強(qiáng)度大體上是相同的，體現(xiàn)到圖像之中的話是不會(huì)有特別明顯的差別的。判別正常路面基層探地雷達(dá)檢測(cè)圖像的標(biāo)志。

路面基層的上下界面對(duì)應(yīng)著明顯的負(fù)峰、平緩、近水平的同相軸或色譜線條，其內(nèi)對(duì)應(yīng)沿剖面均勻分布的色譜特征。

因路面基層較厚而分層鋪筑的條件下，除具有上述圖像特征外，基層內(nèi)同料分層鋪筑的界面處一般還會(huì)呈現(xiàn)微弱的、斷續(xù)的、負(fù)峰、平緩、近水平的同相軸或色譜線，如果圖像越窄越弱的話，就表示著項(xiàng)目質(zhì)量越優(yōu)秀。相反的話就表示界面存在問(wèn)題，比如過(guò)于松散或是存在夾層。

2 探地雷達(dá)在公路檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 雷達(dá)對(duì)地層空洞的探測(cè)

當(dāng)前的公路施工工藝十分復(fù)雜，其路面的施工品質(zhì)關(guān)乎到道路的總體品質(zhì)。由于很多干擾要素的存在導(dǎo)致路面問(wèn)題頻出，比如基層縫隙或是面層破損。而一旦出現(xiàn)問(wèn)題的話就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)改變，最終使得結(jié)構(gòu)間的布局發(fā)生改變。在這種背景之下，雷達(dá)釋放電磁波和正常區(qū)域的路面比對(duì)，我們就可以從剖面圖中獲知路面問(wèn)題所在。

2.2 公路裂縫調(diào)查

對(duì)于公路來(lái)講，其縫隙問(wèn)題的最明顯影響是會(huì)導(dǎo)致雨水滲透到其中，使路面以及路基等都會(huì)被損毀，導(dǎo)致道路無(wú)法正常運(yùn)行。探地雷達(dá)在公路裂縫調(diào)查中，主要是對(duì)反射波同相軸的分析研究，進(jìn)行公路裂縫檢測(cè)實(shí)際工作時(shí)，要設(shè)置天線中心頻率保持在1000赫茲左右。如果天線的頻率相對(duì)較為穩(wěn)定，同時(shí)其寬度以及路面的規(guī)模等相對(duì)一定的情況下，我們可以以同樣的速度持續(xù)測(cè)試，以此來(lái)保證檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)。

3 雷達(dá)無(wú)損測(cè)試技術(shù)在公路檢測(cè)上的應(yīng)用

雷達(dá)無(wú)損測(cè)試的檢測(cè)速度非?？?，最主要的是對(duì)目標(biāo)不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。此類檢測(cè)裝置以及方法非常直觀便捷，而且可以明顯的節(jié)省工作者的工作量，降低工作強(qiáng)度，從一定層面上講使得管理工作進(jìn)入到新的發(fā)展時(shí)期，意義重大。開(kāi)展路面和橋梁無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)的研究，將在控制道橋施工質(zhì)量、深入認(rèn)識(shí)路面長(zhǎng)期使用性能、改善路面設(shè)計(jì)、優(yōu)化道路改造方案及提高路網(wǎng)維護(hù)水平等方面具有深遠(yuǎn)而現(xiàn)實(shí)的重要意義。該技術(shù)的存在能夠明顯的提升道路的施工品質(zhì)，增加道路使用時(shí)間，把它合理的運(yùn)用到道路檢測(cè)活動(dòng)之中，可以在第一時(shí)間獲知項(xiàng)目潛在的問(wèn)題，對(duì)于避免道路出現(xiàn)過(guò)早破壞有著非常重要的意義。

3.1 路面厚度、密實(shí)度測(cè)試

雷達(dá)發(fā)射電磁脈沖，以較快的速率穿透道路表面，脈沖反射波被無(wú)線接收機(jī)接收，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄返回時(shí)間和路面結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)電介質(zhì)常數(shù)的突變情況。由于路面有很多的結(jié)構(gòu)層，而每個(gè)結(jié)構(gòu)層使用的材料完全不一樣，因此其電介質(zhì)的數(shù)值也是不一樣的。電介質(zhì)數(shù)值突然發(fā)生改變的地方就是兩個(gè)結(jié)構(gòu)層的接觸面。通過(guò)獲取的電介質(zhì)數(shù)值以及速率等，可以獲知路面所有的結(jié)構(gòu)層的含水率以及厚度等等信息。通常路面雷達(dá)測(cè)試速率的快慢和采樣的頻率有著非常直接的關(guān)系。通過(guò)無(wú)數(shù)的實(shí)踐我們可知，路面雷達(dá)的存在為我們開(kāi)展厚度測(cè)試以及含水率測(cè)試等工作提供了極大的便利。通常來(lái)講，把合乎強(qiáng)度規(guī)定的電磁脈沖釋放到地下的介質(zhì)里面，然后論述采集的地域波形數(shù)值，比如傳遞時(shí)間以及幅度等，可知介質(zhì)構(gòu)造以及方位等信息，假如介質(zhì)的密度較低，或是有大量的積水存在的話，此時(shí)雷達(dá)的剖面相位以及它們的幅度等都會(huì)有一定的改變。

3.2 雷達(dá)無(wú)損測(cè)試的勘查與定位

其原理是借助傳感器穿過(guò)結(jié)構(gòu)面層，此時(shí)較短的聲波脈沖可以傳播，同時(shí)材料表層的發(fā)射信號(hào)會(huì)被設(shè)備獲取。此類信號(hào)的介電數(shù)值并非完全一樣的，最終獲取的數(shù)據(jù)是持續(xù)截面。它的風(fēng)險(xiǎn)較之于別的方法來(lái)講要低很多，在使用的時(shí)候會(huì)釋放電磁脈沖，然后經(jīng)由天線傳遞。沖擊波在傳遞的時(shí)候如果碰到界面的話會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象，而且會(huì)被設(shè)備保存。此時(shí)天線發(fā)射裝置會(huì)把頻率較高的電磁波傳遞到介質(zhì)之中，當(dāng)經(jīng)過(guò)明顯的有差別的介質(zhì)的時(shí)候，設(shè)備會(huì)接受一些被反射的電磁能，另外的一些會(huì)繼續(xù)傳遞。我們通過(guò)分析反射波的傳遞時(shí)間和它的傳遞速度等，就能夠得知反射面和表面的間距。依據(jù)反射波的振幅以及波形等的改變情況，可以得知介質(zhì)屬性。該方法的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，比如它的測(cè)試速度十分快，應(yīng)用區(qū)間廣，最關(guān)鍵的是它的安全指數(shù)高。正是因?yàn)樵摷夹g(shù)有如此多的優(yōu)點(diǎn)，因此它被大量的運(yùn)用到很多條件較差的區(qū)域之中。

3.3 雷達(dá)無(wú)損測(cè)試病害與養(yǎng)護(hù)技術(shù)

當(dāng)我們使用雷達(dá)技術(shù)測(cè)試之后可以獲取各種道路問(wèn)題對(duì)應(yīng)的異常圖像，然后將圖像歸類，在做好鉆孔驗(yàn)證工作的前提之下，總結(jié)道路潛在的各種缺陷問(wèn)題的表現(xiàn)特點(diǎn)，經(jīng)由分析這些缺陷特點(diǎn)，在后續(xù)的檢測(cè)中可以從圖像上直接判定出問(wèn)題所在，此時(shí)就不需要再次鉆孔了，也就是說(shuō)能夠保證路面不受損害。地質(zhì)雷達(dá)在瀝青路面病害的無(wú)損檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)中使用較多，測(cè)試時(shí)主要包括測(cè)試布線、確定水平采樣點(diǎn)距、時(shí)窗選擇、天線頻率選取、垂向取樣點(diǎn)距選取等關(guān)鍵步驟。進(jìn)而分析數(shù)據(jù)，明確面層波速以及含水率等數(shù)值，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

探地雷達(dá)是利用高頻電磁脈沖波（10～1000MHz或更高）以寬頻帶短脈沖形式由發(fā)射天線送入地下，其脈沖在傳播的時(shí)候會(huì)遇到各種不一樣的介質(zhì)面，此時(shí)一些雷達(dá)波釋放的能量會(huì)反射到地表由天線接收。探地雷達(dá)探測(cè)的是來(lái)自地下介質(zhì)交界面的反射波，每一記錄道的雷達(dá)數(shù)據(jù)n（t）可看成是雷達(dá)脈沖子波b（t）與反射波系數(shù)序列R（t）的卷積，式子中，子波b（t）取決于所使用的雷達(dá)系統(tǒng)，而R（t）則包含了地下介質(zhì)的相關(guān)信息。通過(guò)探地雷達(dá)記錄的反射波到達(dá)地面的時(shí)間t和反射波的波幅來(lái)研究地下介質(zhì)的分布，以其特有的高分辨率在淺層或超淺層探測(cè)中有著極其廣闊的應(yīng)用。我們堅(jiān)信由于科技不斷發(fā)展，該項(xiàng)檢測(cè)工作一定會(huì)開(kāi)展的更加到位，檢測(cè)技術(shù)會(huì)更為先進(jìn)，其運(yùn)用區(qū)間也會(huì)更寬泛。總的來(lái)看，隨著脈沖回?fù)芗夹g(shù)、波形接收信號(hào)分析、現(xiàn)代電子技術(shù)以及高靈敏傳感系統(tǒng)等的不斷發(fā)展，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)必然會(huì)朝著全新的方向發(fā)展，此時(shí)無(wú)損檢測(cè)裝置也會(huì)朝著更小、更集約、更安全的方向發(fā)展。

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