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1、第2期(总第191期)山西交通科技No.22008年4月SHANXISCIENCE&TECHNOLOGYofCOMMUNICATIONSApr.地质雷达在沥青面层厚度检测中的应用12李志强,王建忠(1.山西省交通科学研究院,山西太原030006;2.临汾公路分局,山西临汾041000)摘要:对地质雷达工作原理进行了介绍,通过309国道临汾安泽花岩沟到洪洞甘亭段路面改造工程的沥青面层厚度检测,介绍了地质雷达测厚的检测方法、步骤、数据处理和误差分析,客观评价了地质雷达检测沥青路面厚度的优缺点。关键词:地质雷达;沥青面层;厚度;检测中图分
2、类号:U416.06文献标识码:B文章编号:1006-3528(2008)02-0042-02面发生发射这一现象进行工作的。当向路面发射一1工程概况系列脉冲电磁波时,电磁波在空气与路表面发生反国道309线K1031+729—K1129+627段路面改射,如图1所示。造工程全长97.898km,道路结构为18cm水泥稳定当接收天线接收到发射波,并形成时间序列后,砂砾底基层+20cm水泥稳定碎石基层,3cm+4cm此时可得到各反射脉冲的时差。当已知电磁波在某双层改性沥青混凝土面层。该工程2006年6月开结构层的传播速度后,便可以利用公式
3、(1),计算出各工,2006年9月底竣工。于2006年10月中旬应用层的厚度。而电磁波传播速度与该层介电常数有关。地质雷达对该路段进行了油层厚度检测。Δtih=v,v=c/ε,(1)ii2i!ri2地质雷达工作原理式中,h为各层厚度;v为电磁波在该层传播速度;cii探地雷达方法是利用高频电磁波以宽带短脉冲为电磁波在真空中传播速度,30cm/ns;ε为各层相ri形式由地面通过发射天线送入介质内部,经目标体对介电常数。的反射后回到表面,由接收天线接收回波信号。电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度及波形随所3油层厚度检测通过的介质的电
4、性性质及物性体界面几何形态而变3.1油层厚度检测设置化,根据接收的反射回波的双程走时、幅度、相位等选择测量轮数据采集方式,采用2.0G的天线,信息,对介质的内部结构进行判断、解释。参考检测点间距与检测长度关系表,选择每米扫描10个点,车速控制在30~40km/h,每个标段选择不超过5km的路段进行检测,按标段分别建立文件。每个标段钻取3个芯样,并记录钻芯位置和测量油层厚度。检测点间距与检测路面长度参考值如表1所示。表1不同检测点间距下检测长度参考值检测点间隔距离/cm可检测长度/km10.65310620122515图1地质雷达工作
5、原理5030路面雷达是利用电磁波遇到介电常数突变的界10060山西交通科技山西交通科技收稿日期:2007-07-09;修回日期:2008-01-16作者简介:李志强(1979—),男,山西长治人,助理工程师,2006年毕业于长安大学道路与铁道工程专业,工学硕士;王建忠(1963—),男,山西侯马人,工程师,1988年毕业于西安公路学院道路与桥梁专业(函授)。2008年第2期李志强,等:地质雷达在沥青面层厚度检测中的应用·43·3.2油层厚度数据采集过程表3309国道雷达测厚分布将天线固定在测试车后,安装测速装置于左后厚度分布/%标段
6、小于6cm6~7cm7~8cm8~9cm大于9cm轮,连接线路到主机,热机半个小时后,制作标定文A3.6612.6632.3333.1818.17件(金属板文件),之后用50m卷尺量取50m直线B4.0029.4035.4721.759.38段,进行距离标定,取3次标定的平均值作为最终距C5.0035.6740.8316.282.22离表定值。D6.7813.6028.0430.2721.31E8.6619.5032.2326.8212.79开始测定时,天线正中心要与起点对齐,并记录起点桩号和行进方向,进行半幅路面检测,检测车尽B标
7、段典型油层厚度分布如图2所示。可能匀速直线行驶,通过水泥混凝土路面或收费站时,手动打标,以便于数据分析时去除非油层厚度数据。4采集文件数据处理4.1拾取点处理应用RADAN6.5对采集文件进行数据处理。打开采集文件,通过标定文件进行找平,应用“交互式处理”模块确定路面结构层数为1层,根据反射的峰值在各扫描内确定拾取点,由于采集过程中外界干图2厚度分布图扰,应去掉异常点,补充缺漏点,使拾取点连线平滑典型厚度变化曲线图如图3所示。厚度随里程连续,最后对文件进行保存。变化拟合曲线函数为:4.2拾取速度的确定-156-125-94-63-4
8、2-2y(x)=2ex-4ex+5ex-2ex+4ex-2.5ex+8.4075,由于路面结构材料的差异,由系统自动给出的(2)拾取速度不一定能反映完全真实的拾取速度,打开式中:x为距离起点的距离,m;y为油层厚度值,cm.深度信息窗
