探討雷達法在公路檢測中的應用

■杜曉莉 ■四川督信工程試驗檢測有限責任公司，四川 成都 610000

隨著社會經(jīng)濟不斷的發(fā)展，我國公路建設(shè)也在不斷的發(fā)展。公路施工的質(zhì)量和運行檢測的問題的要求也隨之更加嚴格，具有便捷、準確、無損壞的檢測的特征，當前在公路檢測工作被廣泛的應用。雷達法屬于一種適用于各領(lǐng)域的新型無損傷探測的設(shè)備，和一般探測的方式進行比較，其效率和準確度更高。

1 雷達法檢測系統(tǒng)和工作原理的概述

探地雷達的檢測系統(tǒng)通過雷達主機和信號處理器、發(fā)射裝置、接受裝置，以及顯示存儲、天線等構(gòu)成比較完整的探地雷達方面的系統(tǒng)。發(fā)射機可以通過路存儲能量的釋放將脈沖信號傳給天線，加以控制。然后通過天線把電磁波傳輸給路面系統(tǒng)。高速的采樣電路屬于接受裝置的重要內(nèi)容，去以撲捉傳回的信號并把其擴大，進行信號方面的處理。天線為有效進行電磁波信號的接受和發(fā)射渠道，信號方面的處理主要針對單元進行處理和分析工作，顯示接收和反饋的數(shù)字方面的信號。

(1)雷達檢測的主要原理;為探地雷達以地表進行天線向地層的發(fā)射工作。在電磁波形式下，一般會通過高頻電磁波以寬頻帶的短脈沖電磁波束。電磁波受到地層中的傳播過程，會受到地質(zhì)方面的影響。若遇到電性及物性方面的差異介質(zhì)，很容易出現(xiàn)和發(fā)生面產(chǎn)生反射的問題。反射的電磁波，由接收天線進行接收，通過相關(guān)的顯示方面的設(shè)備，顯示返回波實際的相位、振幅和波長等，進而確保整個行走的時間，計算的公式為t= =ns，z為反射體具體的深度，x表示為發(fā)射和接收天線實際的距離，v表示波實際的速度。以上述的公式獲取反射體深度數(shù)值。電磁波方面的傳播，主要以介質(zhì)進行傳播，并對電磁場的強度波形合理的進行分析和處理，最終確保地下界面介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和空間位置能夠合理。反射界面波地反射方面的系數(shù)，介質(zhì)對于波地實際吸收的程度，會直接對探地雷達脈沖的信號強度造成一定影響。兩側(cè)的界面介電常數(shù)存在一定的差異，反射波的能量越來越強。電磁波傳輸時，衰減程度為地表電阻率所控制。電阻率更小，探測的深度就會更小。通常情況下，探地雷達適用于地表電阻率高于80歐姆的探測，且公路實際的結(jié)構(gòu)層面電阻率完全高于80歐姆，表示適合進行探測工作。與此同時，以電磁波趨膚方面的理論獲取頻率，頻率更低說明其穿透力就會更大。

(2)測量方面的參數(shù);探地雷達性能方面的參數(shù)，屬于最大探測深度和最小分辨率的體現(xiàn)。測量方面的參數(shù)一般有時窗的長度、天線方面中心頻率、采樣的頻率、信號源脈方面的沖寬度。

(3)探測方面的深度;探地雷達應結(jié)合路層介質(zhì)實際的特征和性能，確定設(shè)計探測實際的深度、工作頻率進行有效的選擇。電磁波對地層進行傳播的過程，頻率更高，表示衰減力就更大，地質(zhì)濕度對于介質(zhì)方面的損耗的影響，也是非常大的。

(4)最小的分辨率;最小的分辨率主要為雷達探測過程，相距較近的探測目標方面的能力，分辨率能夠分成垂直和水平分辨率。雷達的距離的分辨率計算的公式:ΔR==BW，屬于雷達發(fā)射頻帶實際的寬度，v代表電磁波實際進行傳播的速度。

(5)中心的頻率;選擇中心頻率和雷達的性能的參數(shù)，有著緊密的聯(lián)系。所以，在進行中心頻率的選擇時，需要全面的考慮到性能方面的指標和天線的尺寸、地點符合的程度。通常情況下，應確保地點和測試最小的分辨率滿足的前提下，盡可能的降低中心頻率。

(6)時窗的長度;時窗實際的大小和雷達最大的探測深度d、信號于地下傳播速度相聯(lián)系，結(jié)合兩者參數(shù)能夠獲取信號間，時間長度的大小，能夠得出探地雷達時窗的長度W:W=1.3*

(7)采樣的間隔;采樣實際間隔大小，由率的倒數(shù)進行表示，采樣率值更大，表示采樣間隔的時間就會更短。

2 雷達法在公路檢測中的應用

2.1 厚度檢測的形式

公路的施工質(zhì)量，最為主要的指標為路面結(jié)構(gòu)實際的厚度值。一般情況下，公路測試的厚度方式包括:挖坑的檢查、鉆芯取樣的方式，這兩種方式具有一定的盲目性和費工費時的特征。在一定程度來講，比較容易對地面產(chǎn)生很大的破壞，進而造成對路面的質(zhì)量方面的影響。并且其能夠有效的對路面的厚度進行計算，但其準確度較低，不會明確的反應出路面實際的厚度。測厚度方面的原理，主要需結(jié)合電磁脈沖對于空氣、界面間傳播的速度，以獲得厚度實際的測量。所以，公路實際的厚度進行測量的過程，需要保證電磁波于各結(jié)構(gòu)層間傳播的速度的時間和速度的大小。以兩個參數(shù)獲取公路厚度值:h=，c代表光實際傳播的速度，Δt為電磁波界面內(nèi)的單程時間，ωr是介電方面的常數(shù)，以上述公式檢測實際公路的厚度。與此同時，還應用探底雷達對存在脫空缺陷的地方進行脫空檢測，一般來說，襯砌脫空主要存在于拱頂部位，少量發(fā)生于仰拱，頂拱脫空通常是由于襯砌混凝土澆筑過程中填充不實，再加上混凝土的收縮導致的，仰拱脫空是因為地下水作用，仰拱被地下水掏空造成的，無論是哪一種脫空，均要采取相應措施進行控制，否則容易出現(xiàn)工程事故。

2.2 實例參數(shù)選擇

本文以實例參數(shù)進行選擇:(1)天線頻率值為800MHz和2600MHz空氣耦合型的天線，需要反復記性呢測量的形式。(2)時窗的長度選擇23ns，以2600MHz天線時窗的長度進行選擇12ns。(3)水平方面的檢測，各個測量段的距離應小于1.5km。(4)垂直采樣頻率所有的掃描樣點的數(shù)量控制在1022。

3 雷達檢測結(jié)果

和鉆芯測厚間進行對比，能夠看出兩者基本一致，表示雷達探測公路的厚度非常的便捷，具有精度、無損等特征。公路方面的測量存在廣泛應用的價值。

4 公路方面的隱患

雷達法檢測公路的隱患，能夠合理的找到路面結(jié)構(gòu)中的不足，了解公路中質(zhì)量和實際使用的情況，對于路面維護具有一定價值。探地雷達適合用于路面隱患方面進行檢測，并檢查其產(chǎn)生的原因、類別和部位。以雷達法對路面進行檢測，從而獲取器沉陷剖面的圖形。由此可見，路面具有顯著的沉陷問題，其基層的破壞非常嚴重，出現(xiàn)極其大的變形量。且公路的結(jié)構(gòu)層有很大的變化，能夠促使其整體的路面結(jié)構(gòu)非常差，出現(xiàn)很大的變形。采用雷達法能夠合理對公路的運行中產(chǎn)生的隱患，進行檢測和測量，以實時的了解現(xiàn)階段的路況。在第一時間發(fā)現(xiàn)問題，通過相關(guān)的措施去有效的解決，這對整個公路的運行情況來講，能夠達到一定的安全性和可靠性，具有非常重要的價值。

5 總結(jié)

雷達法在公路檢測工作，應用非常廣泛的。和傳統(tǒng)的鉆芯取樣和挖坑的方式進行比較，其數(shù)據(jù)更具可靠性、準確性。應用于公路檢測的環(huán)節(jié)，具有一定工程的應用價值。加強對雷達法的研究，進而促使公路檢測雷達法的發(fā)展空間能夠更加廣闊。

［1］中華人民共和國交通運輸部.公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程(JTGE60—2008)［S］.人民交通出版社2008∶59 －62.

［2］劉國輝，董茂干.公路路面無損檢側(cè)中的探地雷達技術(shù)研究［M］.地震出版社，2007.

［3］劉軍，瀏敏，程建川.國外探地雷達技術(shù)在測定瀝青層厚度方面的應用［J］.中外公路，2006.