地质雷达讲义-公路道路检测上的应用

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1、第五章探地雷达在公路道路检测中的应用及研究5.1公路道路评价5.1.1公路评价标准1.参考依据路面质量检测及评定的内容是面层厚度。检测与评定方法是按照中华人民共和国行业标准JTJ059-95《公路路基路面现场测试规程》与JTJ071-98《公路工程质量检验评定标准》进行。2.评定单元按照《公路工程质量检验评定标准》（以下简称“质量检验标准”）的规定，公路路基路面工程划分为分部工程和分项工程。分部工程的单元长度是1-3km,分项工程分为底基层、基层、面层、垫层、联结层、路缘石、人行道、路肩等。路基路面检测评定的单元长度可取分部工程尺度的下限1km,路基中的水泥粒石稳定层和沥青路面

2、作为分项工程，质量应该分别评定。根据评定方法要求，一个评定单元应该有100个数据点，因而取10米为一个数据单元。在常规挖坑检测法中是每车道200m取一个数据，而探地雷达检测中几厘米或十几厘米就可得到一个厚度数据。评定中先将10米长度内的雷达测量数据平均，作为一个数据点，这样每公里就有100个数据点，可以大大地提高路基路面检测的可靠性和代表性。3.评定指标按照《质量检验标准》，路基路面工程各结构层厚度的检测和评定设定两个物理量，一个是平均值的代表值偏差，另一个是极值。按代表值的允许偏差和单个测定值的允许偏差进行评定，评定的方法是将代表值与设计值相比较。如果代表值偏离设计值超过了允

3、许的偏差大小，就认为是不合格，评为零分。如果代表值合格，而部分测量点的值与设计厚度的偏差超过极值的话，这些点不合格。代表值允许偏差是平均意义下的最大允许偏差，极值是对各测量点所允许的最大偏差。根据不合格的点数占总测量点数的比率扣分。因而代表值的允许偏差和极值是给定设计值之后最重要的两个指标。对于不同的路基路面结构，这些值是不同的，表5-1是《质量检验标准》中规定的数据，汇总在一起。表5-1代表值允许偏差和极值数据表（高速公路和一级公路）水泥稳定粒料基层级配碎石基层沥青碎石面层沥青贯入式面层代表值允许偏差（mm）－8mm－8mm－8mm(总)－4mm(上层)－5mm极值允许偏差（

4、mm）－15mm－15mm－15mm(总)－8mm（上层）－10mm4.参数计算依据根据《质量检验标准》的规定，代表值，平均厚度，标准差S，由下式计算：(5-1)其中tα是保证率参数，n是检测样点数。在样点数为n=100的条件下，对于高速和一级公路，基层、底基层保证率为99%时，对于面层，保证率为95%时。式中平均厚度的计算公式是：(5-2)标准差的计算公式是：(5-3)5.合格率当代表植>设计厚度－标准差时，合格率为大于极植的点的总数除以采样点数。当代表植<设计厚度－标准差时，规定为不合格。6.评分标准路基路面厚度检测评分的满分是20分，代表值偏差大于允许偏差时得零分。代表值

5、合格而有部分点数的测定值偏差大于极值时，按点数的比率扣分。其中Mark是评分，n是不合格点的个数，na是总测量点数。7.相关计算在数字信号处理中经常用到两个信号的相似性，或者一个信号经过一定延迟后的相似性，这在信号的识别、检测和提取领域得到广泛应用。这里讨论确定信号的相似性基本原理，因为地质雷达是有源发射的确定性电磁波信号。至于随机信号的相似性分析，读者可以参考其它书籍，这里不进行论述。设、是两个能量有限的确定性信号，并假定它们是因果的（地质雷达发射电磁波满足能量有限条件和因果性），定义(5-4)为和的相关系数。式中分母等于、各自能量乘积的开方，即，它是一个常数，因此的大小由分

6、子(5-5)决定，因此也称为和的相关系数。由许瓦兹（Schwartz）不等式，有(5-6)分析(5-5)式可知，当＝时，，两个信号完全相关（相等），这时取得最大值；当和完全无关时，＝0，；当和有某种程度的相似时，，在0和1之间取值。因此，可以用和来描述和之间的相似程度，又称为归一化的相关系数。5.1.2计算机评价实现第一步：利用层位追踪技术，获取面层厚度信息。图5-1第二步：设置里程信息：图5-2第三步：设置评价参数：图5-3第四步：给出评价结果表5-2评价结果表（示例）里程设计厚度(mm)平均值(mm)标准差(mm)代表值(mm)合格率(%)评分(满分20)K11+11.00

7、-K11+111.007076.873.2876.5610020K11+111.00-K11+211.007076.0711.277510020K11+211.00-K11+311.007076.917.576.1910020K11+311.00-K11+334.407083.225.1282.73100205.2铁路路基雷达检测应用研究铁路路基雷达检测绘图软件系统应包括检测报告成果图绘制子系统、异常病害统计报表编制子系统、异常病害分析汇总子系统三部分。5.2.1层位追踪与异常病害人机交互的