道路学科中学科交叉探究方法及成果

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1、道路学科中学科交叉探究方法及成果摘要：交叉学科是一门新兴学科，交叉学科间的相互交融,渗透，影响已经是科学发展的一个主要趋势。结合道路专业,介绍了本专业与电磁学，医学的相关应用。关键词：交叉学科道路工程沥青路面数字图像处理1.交叉学科所谓交叉学科［1H2］是指两门或者两门以上优势学科融合形成的一种新的综合理论或系统学问。2•道路交叉学科的应用交叉学科的成果不断导致新兴技术的产生，越来越多的手段应用于技术，而高新技术反过来又促进科学的进一步发展，科学、技术，生产三者愈来愈成为一个统一的整体。2.1PQI快速检测评价沥青路面质量的应用2.1.1工作原理和标定方法PQI利用发射的电磁波在材

2、料中的能量吸收和损耗检测材料的密度。材料对电磁波吸收能量和损耗取决于材料的介电常数。材料总的介电常数发生变化，从而对电磁波吸收能量的能力产生变化。电磁密度仪通过检测电磁波能量的吸收和损耗的程度，反映材料的密度变化。为了保证PQI测出的密度与压实沥青混合料的密度一致，在测试不同沥青混合料之前需对PQI进行标定，以得到相应的标定值。具体的标定方法为：在现场干燥的沥青路面上指定一块长约为10英尺（3米），宽为5英尺（1.5米）的压实均匀的区域，在该区域选定5个位置，测量5个位置的密度，每一个位置的密度按顺时针顺序进行测量，取其平均值作为该点的密度。然后在这5个点进行取芯，在室内用表干法测

3、得其密度，与PQI测数据进行比较，最终取两组数据平均值的偏移量作该路面层混合料的标定值。2.1.2PQI评价分析1）根据不少研究[3][4][5][6]得到使用PQI的路段施工技术和施工工艺得当，压实质量和均匀性良好。如果试验路比较短，其样本数难以客观反映实际的压实质量和均匀性。而PQI能够进行快速无损的检测，检测方法既简单又快捷，可以检测大量的数据，从而大大提高了检测频率，确保了检测结果的代表性和准确性。2）通常沥青路面在压实过程中普遍存在的问题是边缘处压实不足，如果在碾压过程中采用PQI实时检测路面压实情况，可以及时发现压实不足的位置，并立即进行补压。3）摊铺机摊铺离析引起路面

4、两边沿路段和摊铺机接缝处的空隙率较大，压实度降低，搭接处的纵向热接缝往往是薄弱环节。采用PQI进行沥青路面横向不同位置的大量检测,可以有效地反映横向压实质量的差异和均匀性，从而可以分析沥青混合料的离析程度。2.2CT数字图像在道路中的应用2.2.1CT检测原理CT的数学基本原理为［7］：CT装置最常见最普通的放射源X射线可穿透非金属材料，不同波长的X射线穿透能力不同。而不同物质对同一波长X射线的吸收能力也不同。物质密度愈大及组成物质的原子中原子序数愈高，对X射线的吸收能力愈强。CT图像实质就是被测物体某层面的密度图。然而被测物体都是由非单一物质组成的复合试件，其各组分对X射线的吸收

5、不同。扫描条件等的变化也会影响图像数据。对比图象重建后的CT数和物体断面固有的CT数，即可判断出物体断面内各部位的损伤（缺陷）情况。空间分辨率、密度分辨率和伪影是衡量CT图像质量的重要指标。空间分辨率是CT系统鉴别和区分微小缺陷能力的度量，它定量地表示能分辨两个细节特征的最小间隔。射线源焦点和探测器的尺寸越小，系统的临界空间分辨率越高。其主要影响因素有探测器的几何尺寸、探测器之间的间隙和总的原始数据量等。2.2.2CT分析沥青胶结颗料材料内部结构在岩土力学中，近年来的研究充分证明了岩土材料是一种天然的损伤材料，观测岩土材料内部缺陷的技术也逐渐完善。将岩土力学中的某些试验方法和沥青混

6、合料性能测试结合，分析混合料在环境因素影响下，受力破损过程中内部密度和结构的变化，有助于更清楚地认识沥青混合料破损的宏观机理。根据相关研究，在扫描过程中对试件进行不同层厚的扫描，扫描效果主要通过肉眼对CT图像的观测来决定。扫描的层厚不一样，图像的细部结构不同，反映试件细部的真实细节也不同。在一定的层厚里，图像既可以较真实地反映试件的内部分布，而且较丰富的层次有利于在后续处理中区分沥青胶质、粗颗粒和孔隙的分布•在实际分析过程中，根据不同CT数的图像来确定孔隙，粗集料以及沥青和细集料组成的胶质。为了进一步分析沥青混合料马歇尔试件的内部结构，对不同层位CT图像进行分析。从理论上讲，如果对

7、试件进行连续扫描，扫描层的空隙率之和应等于试件的实测空隙率，考虑到经济性，一般利用间隔均匀的层位进行扫描。2.2.3用CT观察高强混凝土裂纹扩展规律对高强混凝土试件进行力学试验进行加载，把试件加载到一定荷载然后分别进行CT扫描，直到试件破坏。这样可以获得高强混凝土不同荷载条件下内部裂纹的演化过程[10]。确定的扫描时段，对试件进行持续加载，获得应力应变图。在试件受到应力的不同阶段分别确定出扫描点，试件破坏后分别进行扫描。加载前对试件进行初次扫描，作为受力后图像变化的对