探地雷达技术在公路工程中的应用综述

R oad engineering

道路工程鬱

地 技术在公路工程中的

应用综述

叶超强#’2,刘斌清#’2,榻炜安:1’2,黄泽国1’2

(1.广西道路结构与材料重点实验室，广西南宁530007!广西交通科学研究院有限公司，广西南宁530007)

摘要：探地雷达(GPR)由于其无损检测特性而受到工程界的广泛关注。文章介绍

探地雷达的工作 、技术发展历程以及国 研究 ！前应用过程中

存在的一些 ，探讨了探地雷达技术应用的前景，为探地雷达技术的推广应用提供

参考。

关键词：探地雷达;无损检测;路面

中图分类号：U412.2 文献标识码：A DOI: 10.13282/ki.wccst.2018. 06.010

文章编号：1673 - 4874(2018)06 - 0038 - 03

Application of Ground Penetrating Radar Technology in Highway Engineer­

ing

YEChao-qiang1,2，LIUBin-qing1,2，X U A N W e i-a n1,2，X U G u o-d o n g1,2，H U A N G Z e-g u o1,2

(1. Guangxi Key Laboratory of Road Structures and Materials, Nanning,Guangxi,530007；2. Guangxi

Transportation Research &Consulting Co.,Ltd.,Nanning,Guangxi,530007)

作者简介

叶超强"988—），工程 师，硕士，主要从事道工程研究工作；

斌清（1985—），高级 工程师，博士研究生，主要从事道路工程研究工作；

榻炜安"988—)，工程 师，硕士，主要从事道工程研究工作；

徐国栋（1990—)，工程 师，硕士，主要从事道工程研究工作；

黄泽国""0—)，工程 师，博士研究，主 要 从 事 道 工 程 研 究 工作。

Ground penetrating radar (GPR) has received extensive attention from the engineering c o m­munity due to i t s non-destructive detection characteristics. This article introduced the working principle，technology development history and domestic and foreign research status of ground pene­trating radar,analyzed some problems i n the current application process,and discussed the prospects for the application of ground penetrating radar technology，which can provide references for the pro­motion and application of ground penetrating radar technology.

Ground penetrating radar；Nondestructive testing；Pavement

〇引言

国基础建设 猛进，道 程不断增长，道路损害比例逐渐增加。随着我国 基础逐步完善，道 的主流，因此，道路质量检测和 务 越来越大。当前道路检测手 部分仍使用传统方法，传统技术不仅存在效率低、耗时长、代表性差及精度低等缺点，而且对路面整体 性有一定损害，与快速、智能、高效、高精度的 化需求有一 。探地雷达(Ground Penetrating Radar)始用于地球 学领域，近年由于受到海内外公路工程 专家学者普遍关注 快速发展，探地雷达技术作 兴的无损检测方法，对 的快 评价） 水平、施工质量提升、路面长期性能研究等方面 要的实际 。

38西部交通科技 Wommunications Science & Technology

地 技术公路工程的应用!超！!!!

1工作原理

利用探地雷达检测需要对 体假设一定的条件，即假设检测对象的 。探地雷达系统是采用高频电磁波信号（1〇6〜1〇9HZ)穿透物 质 电磁波的传播和反射，运用运动学 检测 。探地雷达产生宽频 脉电磁波向检测发射，遇到不同介电性质的 面时产生反射，天线 反射波信号！、频率及波等参 处理，分析出 体的深度、介质及几

何形态，采 演或反演的 方法 字模拟及拟，对地 像处理，直接从显示设备识别 ，做到对地下隐蔽目标的直观检测。

2技术发展过程

20世纪初，德国的Hutsemeye「教授用高频电磁 波信号对地下金属体 捜索！ 达探测地面的先河，被作为探地雷达的初级形态。1910年，德国的 Letmbach和Law y在所发明的专利中提出了探地雷 达 ，该专利设计一种探测掩埋 的方法，将偶极天线埋在 空洞中 发射和 ，其中一个空高导电率媒介，对电磁波 衰减作用，通过比

信号的强 别，对高导电率媒介进行位。正式提出利用高频脉冲电磁波对地 质进 探测的人是德国的Hutsemeye「，其在1926年提出 电磁波在不均匀介电 的介质 面会产生反射，这一重要理论的提出被作为后期探地雷达研究 的基本 。

直到20 80 ，脉冲电磁波探测地 标

一定发展，但是 技术局限性，地下介质强电磁衰减性和 性等 ，探地雷达

限于对电磁波 的冰层、岩盐等物质的探测应用。1951年的Steenson和1963年的Evens运用电 磁波技术对冰川截面尺寸进行检测#970年Hatison 对南极冰层厚度 800!1 200 m.度探测；1974年，Morey对水介质的剖面 拟成像#974年Cook和Unte「be「ge「实现对盐矿 的探测。

自1970年至今，随着电子科技技术的发 及数据处理技术的广泛应用，探底雷达 多元化发

。国内如中科院长春地理研究所的S2R型探地雷 达、中国电子科技集团公司第二十二研究所的LTD 探地雷达，东南大学研发的GPR型探地雷达等。+国 如美国地球 探测设备公司（GSSI)的SIR系列，日本应用地质式 （0Y0)公司的Georada「系列等。2

3国内外研究现状

欧美等发达国家长期采用探地雷达对高等级公 病害、厚度 探测，并 研究，形成系统的路网检测与评价方法。1992年，Scullion T和Lau C把路面 实际厚度输 FW D反 件中，

的弹性 作为研究 提高落锤式 （FWD)反算数值的精度，通过探地雷达探测厚度，再采用FW D试验确 面 化的界线，结合探地雷达 部可能存在的损坏。[3_8]

美国德克萨斯大学交通学院Maste「和Scullion 等采用GPR对几条发生剥落的 凝土路面

部，存在剥落的 在 与面层和基 面反射间有个波峰，对于不存在剥洛的面 电磁波反 形成的波形图只在、面 与基 面产 波峰。[2+

1994年Momayez尝试用探地雷达检测路面结 构层内部裂缝位置，但检测 并不能反映实际情。1990年，美国的Roth研究 介电 与含水率、 存在 式，并通过 实验

土 度与介质介电 之间的关系，为探地雷达研究道 面参数提供 。+:国的Robert Lytton教授最早利用GPR技术对含水量和 实度的检测 研究，并且得出电磁波与 的关 。[0+

沈飚等研究 探地雷达电磁波探测波动方程与地震弹性波波动方程是相似的，采 演模拟电磁波在二维介质中的传播！拟效果与实际 相吻合，提出了台阶二维地电模型，为高分辨探地雷达 波勘探奠定了理论基础。[11]

付国强系统研究 基空区中不同介质和非均匀介质 对 达反 波参 及 像 的，不同介电常数所产生的正演模拟图像存在 ，介电常数差异越大，波像特征差异越大，反之，越小。*2]

2018年第6期总第131期 39