探地雷达在道路检测中的应用研究
探地雷达在道路工程中的应用研究
探 地 雷达 在 道路 工程 中 的应 用研 究
刘 勇
摘 要： 介绍 了探地雷达的研究现状、 设备组成及 工作原理 ， 并通过 常见工程 实例分析 ， 一步证明 了该项技术在我 国公 进
路建设 中推广应用的必要性， 着重指出该技术在工程建设 中推广 普及具 有广 阔的发展前景 。
关键词 ： 无损 检 测 ， 地 雷达 ， 害 识别 探 病 中 图分 类 号 ： １ Ｕ４ ６ 文 献标 家族 ， 广泛应 用于路基 、 路面厚度 前， 我国公路 工程检测技术还停 留在世界 发达国家 ２ 纪 ８ ０世 ０年 透 、 代初期或 中期水平 ， 检测设备和检测方法原始 、 落后 ， 不能很好 的 和桥梁破损检测 。 对工程质量进 行全 面 、 速 、 快 准确的评价 。许 多费用 高 、 效率低 、 在 国内方面 ： 地质雷达一诞生 ， 我国即开始 了引进 ， 但发展缓 直 ９７ 月在南京召开 了“ 地质雷达公路检 测专项技术 劳动强度大 ， 甚至对工程有破坏性 的检测 仪器和检测方 法仍 在继 慢 ， 至 １９ 年 ３ 之后 ， 该项 技术在 我 国才受到 一定 的重视 ， 先后有辽 宁 、 续使用 ， 传统 的公路路基 路面检测 设备相 对落后 ， 现行 的传 统路 研讨会”
发射机 、 接收机 、 号处理机和终端设备 等 信 有耗介质 。８ ０年代末期 ， 国率先开始将雷达技术移植于路基路 术。设备 主要 由天线 、 美 组成 。它是探测地表下结构和埋设物的新 型无损探测仪器 ， 即利 面物理力学指标 的无破 损检测 ， 于 １９ 并 ９ ４年制造 出第 一台公路
面性 能评 价 方 法 已不 能 满 足 日益 繁 忙 的 交 通 需 要 ， 此 亟 需 发 展 河南、 为 河北 、 西 、 广 吉林 等 １ 个省 市引进路用雷 达并实际应用 于 １
探地雷达在道路病害检测中的应用
河南建材201812019年第2期探地雷达在道路病害检测中的应用徐健李想彭永恒王腾张作韬李思展罗柏松大连民族大学土木工程学院（116650）摘要:为了对大连民族大学金石滩校区土木工程学院周边的道路病害进行全方位探测，从而准确而有效地对这段道路进行修缮工作，提高道路修缮过程的准确性，检测人员借助探地雷达进行室外现场检测试验，采集到不同位置病害的原始图像。
对原始图像进行分析处理后，检测人员得到了道路病害长度及其深度的相关数据，这不仅对道路病害进行了超前地质预报，还为道路后期的维修施工提供了宝贵的参考资料。
关键词:道路病害；图像分析；修复；探地雷达0引言钻芯取样法是我国最早采用的道路路面检测的方法,而检测道路路面弯沉情况时则通常采用贝克曼梁法进行检测。
随着经济的快速发展,道路上的车辆也在迅速增加,此时,在道路路面上钻芯取样,不但会对道路路面结构造成伤害,而且给取样的工作人员带来生命威胁,在破坏道路路面结构整体性和美观性的同时,也影响行车的舒适感,具有相当大的局限性。
这对于道路检测技术提出了更高的要求,也使得检测技术迅速发展,诞生了更为先进的道路路面检测方法———落锤式弯沉仪法。
落锤式弯沉仪法相比于钻芯取样法更为简便,检测结果更加精确,实现了巨大的进步。
在道路路面检测技术的蓬勃发展的同时,检测手法也逐渐从人工检测转变成自动检测,检测结果的准确性明显提高,检测过程中对道路的损坏程度越来越小,检测速度越来越快,检测精度也发生了由低到高的巨大转变。
探地雷达[1]是一种新型的检测设备,在道路工程实际应用中逐渐被人们所采纳,得到广泛应用。
探地雷达的工作原理是穿过路面向下发射高频的电磁波,接着由接收天线接收返回的电磁波。
电磁波在地下穿过各种介质层,并以一种电性差别分析所接收到的电磁波的波形和波幅等变化特点,从而推测出介质的空间状况和结构形态[2-4]。
利用探地雷达,不仅可以检测道路路面厚度和道路路面弯沉情况,同时还可探得地下深处的道路病害,经过综合汇总分析得到道路的综合情况。
探地雷达道路检测方案
探地雷达道路检测方案一、为啥要用探地雷达检测道路。
咱先唠唠为啥要搞这个探地雷达来检测道路呢？你想啊，道路就像人的血管一样，每天都有好多车在上面跑，时间一长，道路里面可能就会出现各种毛病，比如地基下沉啊，有个空洞啥的。
要是不及时发现，说不定哪一天就会突然出个大坑，那车开着开着“哐当”一下，多危险啊。
所以呢，咱们就得用探地雷达这个厉害的家伙，就像给道路做个全身CT一样，把它内部的情况看得明明白白的。
二、探地雷达是啥玩意儿。
探地雷达就像一个超级透视眼。
它会发出一种电磁波，这个波就像小探子一样，能钻进道路里面。
遇到不同的东西，比如说遇到坚实的地基、松软的空洞或者是埋在地下的管线啥的，波就会有不同的反应，然后再反射回来。
探地雷达就把这些反射回来的信号收集起来，然后分析出道路里面到底是个啥情况。
三、检测前的准备工作。
1. 装备大集合。
2. 了解道路情况。
在检测之前，咱得对要检测的道路有个大概的了解。
比如这条路是啥时候修的，以前有没有出现过啥问题，周围有没有啥特殊的建筑或者设施。
这就好比医生看病之前要先问病人的病史一样。
这样我们在检测的时候就能更有针对性，知道哪些地方可能更容易出问题。
3. 标记检测区域。
到了现场之后，得用一些明显的标记把要检测的区域标记出来。
就像给道路划个框一样，告诉探地雷达：“你就检测这个框里面的地方就行啦。
”这样可以避免遗漏或者重复检测。
四、检测过程。
1. 设备安装与调试。
把探地雷达的设备安装好，天线要稳稳地放在地上，然后连接好各种线，打开主机。
就像给机器开机预热一样，要对设备进行调试，确保它能正常工作。
比如说调整一下发射功率、接收灵敏度啥的，让它处于最佳状态，就像给运动员做热身运动，准备好迎接“比赛”。
2. 开始检测。
然后就可以开始沿着标记好的区域慢慢地移动探地雷达了。
这个移动速度可不能太快，就像散步一样，慢慢地走，这样才能保证雷达能把下面的情况探测清楚。
在移动的过程中，操作人员要时刻盯着设备的屏幕，看看有没有什么异常的信号。
LTD–2100探地雷达在公路无损检测中的应用
LTD–2100探地雷达在公路无损检测中的应用摘要：公路在竣工通车后不久，由于路基沉降引起的大面积路面坍塌、悬空、开裂等，造成交通事故、甚至瘫痪的情况屡见不鲜。
因此开展公路的无损检测技术是当前的迫切需要。
本文结合济南经十路K511+500～K511+600的道路状况，采用信息产业部中国电波传播研究所青岛分所研制的LTD–2100新型探地雷达对其进行了检测，为探地雷达在道路无损检测中更好的应用和推广提供了理论和实践意义。
关键词：公路质量无损检测探地雷达LTD-2100探地雷达检测的基本原理探地雷达实现路面厚度及钢筋分布检测基于电磁波在介质中的反射及散射论。
探地雷达向地下以脉冲形式収射电磁波，电磁波在均匀各向同性介质中以一定的速度，由近及远传播。
当电磁波在传播过程中遇到不同介质时，在介质交界面上就会产生反射和透射如下图所示，探地雷达就是通过接收地面的反射波来探测路面结构层厚度的。
图1.公路层厚检测原理图对于水泥混凝土路面中的钢筋检测可以把钢筋看成一个异常体，由于钢筋的介电常数比混凝土的大很多，因此在钢筋和混凝土的交界面上将产生强烈反射，由于电磁波从远及近对钢筋产生反射，因此钢筋会形成一个双曲线或是月牙形状。
弧形的顶点即为钢筋的顶部位置。
图2.典型的钢筋显示检测设备介绍山东英才学院建工学院实训中心从中国电波所青岛分所引进的LTD-2100探地雷达，配备了主机及主频GC1500MHZ、400MHZ、270MHZ、100MHZ的新型雷达地面耦合天线，可以满足不同工程状况下的测量精度需求。
主机内配置了2G的SD卡，可以较大的进行工程数据的存储，后期处理采用ISDP6.0软件进行分析。
工程分析（1）首先采用主频为1500MHZ的雷达天线进行测量，采集速度为128，采用点数为512，数据位数为16，深度范围为85cm，介电常数为7.8，探测方式为轮测，时窗选择15。
采用道标准化，共划分为5000道。
图3.公路层位追踪标注图4.公路厚度计算图5.公路沥青面层厚度报表（2）采用主频天线为400MHZ的地面耦合天线，采集速度为128，采用点数为1024，数据位数为16，深度范围为3.377m，介电常数为7.1，探测方式为连续，时窗选择60。
探地雷达在公路工程检测中的应用研究
地 雷 达 ， 后 分 析 了探 地 雷 达 的 工 作 原 理 ， 后 探 讨 了探 地 雷 达 在 公 路 工 程 检 测 中 的应 用 然 最
关 键 词 ： 地 雷 达 ； 路 工 程 ； 测 探 公 检
中 图分 类 号 ： ＴＢ
文献标识码 ： Ａ
文章 编 号 ：６ ２３ （ ０ ２ １－１ ８０ １ ７— ｌ８ ２ １ ） ５０ ８ —２ ９ 电磁 波 在 地 下 的 传 播 要 比 在 地 上 传 播 复 杂 得 多 。 所 以 ， 在
现 代 商 贸 工 业 Ｍ ｏ ｅｎＢ ｓ ｅ ａｅＩｄ ｓ ｙ ｄ ｒ ｕｉ ｓ Ｔｒ ｕｔ ｎｓ ｄ ｎ ｒ
２ｌ Ｏ ２年 第 １ ５期
探地雷达在公路工程 检测 中的应 用研究
何 刚 刚
（ 鸟 市恒风路桥 有限公 司， 江 义 鸟 ３２０ ） 义 浙 ２ ０ ０
摘 要 ： 要 对探 地 雷达 在 公 路 工 程 检 测 的 应 用 问 题 进 行 了研 究 ， 先 概 述 探 地 雷 达 技 术 的 发 展 以及 国 内 外 主 要 的 探 主 首
造 成 浪 费 、 土 搅 拌 不 均 匀 会 使 反 应 不 完 全 达 不 到 改 良 效 程 应 用 时 ， 虑 到 土 的破 碎 程 度 和 工 地 的拌 和 条 件 ， 及 项 灰 考 以 果 ， 量 过 高 或 搅 拌 不 均 匀 都 会 造 成 石 灰 颗 粒 充 填 在 土 体 目所 在 地 的 气 候 条 件 、 工 季 节 等 因 素 ， 际 掺 量 应 当 增 加 掺 施 实
了 考 虑 添加 改 良 剂 使 改 良 土 的 物 理 、 学 指 标 能 达 到 规 范 力 已经 改 变 ， 此 土 的 塑 性 指 标 得 到 较 好 的 改 善 ， 击 实 土 的 要 求 以 及对 路 基 土 的 长 期 稳 定 性 产 生 良 好 作 用 外 ， 需 结 因 但 尚 最 佳 含 水 量 却 较 天 然 含 水 量 偏 低 ， 水 量 也 因 掺 砂 量 的 提 合 项 目特 点 ， 持 因 地 制 宜 、 地 取 材 、 约 资 源 、 护 环 吸 坚 就 节 保 高 明 显 升 高 ， 得 利 用 改 良土 作 为 填 料 对 压 实 施 工 含 水 量 、 境 、 便 施 工 、 少 工 程 造 价 的 原 则 ， 择 最 适 合 项 目特 点 使 方 减 选 天气 条件较 为苛刻 ， 掺砂量的 改 良土受 水淋 泡会 产 生“ 高 泌 的 添加 剂 种 类 和 掺 量 进 行 改 良 。 水 ” 象 。并 且 倘 若 搅 拌 不 均 匀 ， 生 砂 、 分 层 或 成 团 现 现 产 土 总 之 ， 目前 公 路 建 设 中 ， 设 计 到 施 工 建 设 各 阶 段 的 在 从 象 ， 的 属 性 在 填 土 内 各 向异 性 明 显 ， 使 压 实 土 产 生 弹 簧 周 期 都 非 常 紧 凑 ， 进 行 高 液 限 土 的 改 良 处 治 设 计 中 ， 了 土 易 在 除 现象并会 留下“ 水破坏” 亲 的隐 患 。 考 虑 添 加 改 良 剂 使 改 良 土 的 物 理 、 学 指 标 能 达 到 规 范 要 力 （ ） 加 土 壤 稳 定 剂 改 良 ： 通 过 水 理 作 用 对 红 粘 土 进 求 以及 对 路 基 土 的 长 期 稳 定 性 产 生 良 好 作 用 外 ， 需 结 合 ３掺 是 尚 行 改 良 ， 定 剂 与 土 颗 粒 发 生 离 子 交 换 作 用 ， 附 在 土 颗 粒 项 目特 点 ， 持 因 地 制 宜 、 地 取 材 、 约 资 源 、 护 环 境 、 稳 吸 坚 就 节 保 表 面形 成 油 性 保 护 膜 ， 使 土 颗 粒 挤 密 排 列 ， 弱 土 的 亲 水 方 便 施 工 、 少 工 程 造 价 的 原 则 ， 择 最 适 合 项 目特 点 的 添 并 削 减 选 性 。 由 于 水 理 作 用 对 土 的 属 性 影 响 较 小 ， 此 土 的 塑 性 指 加 剂 种 类 和 掺 量 进 行 改 良 。 因 标 未 见 明 显 降 低 ， 至 出 现 反 常 升 高 现 象 。 但 是 改 良 击 实 甚 土最佳 含水量与 天然含水量 较 为接近 ， 胀量 明显 降低 ， 膨 吸 参 考 文 献 水 量 大 幅 度 稳 定 降 低 ， Ｂ 值 明 显 提 高 ， 明掺 加 土 壤 稳 定 ［ ］高 大钊 ． 质 学与 土 力 学［ ． 京 ： 民 交 通 出 版 社 ，０ １ Ｃ Ｒ 说 １ 土 Ｍ］ 北 人 ２０． 剂 能 较 好 的 改 善 红 粘 土 的 水 稳 定 性 ， 高 红 粘 土 的 强 度 。 ［ ３梁 军 林 ， 提 ２ 高液 限粘 土 的工 程 性 质 和 应 用［ ］ 广 西 交 通科 技 ，０ ５ Ｊ． ２０ ．
地质雷达在道路检测中的应用
PRACTICE区域治理地质雷达在道路检测中的应用青海省交通检测有限公司 肖梅摘要：道路工程的使用寿命受道路检测的技术影响。
由于地质雷达检测系统包含许多的优点，使得雷达检测技术在道路工程中得到了十分广泛的应用。
目前该技术对于道路工程的建设施工以及质量控制有着重要的意义。
关键词：雷达技术；道路检测；检测技术中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）27-0229-0002所谓的地质雷达，其实指的是一种通过在106—109Hz这个范围的频率的无线电波对地下介质、砌体以及岩体情况进行确定的方法。
它通过发射天线向地下介质发射高频电磁波，当这些电磁波发射到地下介质时，遇到具有电差的界面时会发生反射现象。
可以通过使用波形、时间和振幅强度的变化特性来判断介质的空间位置、结构特征、埋藏深度和形状。
如今，雷达检测技术已广泛应用于道路应用。
在当前的道路工程施工中，尤其是在道路质量无损检测当中，雷达检测技术不仅仅对提供道路工程竣工质量的验收速度的提高有所帮助，还能够提供准确的、科学的数据，避免取样偏差以及人为干扰等因素的影响，保证技术指标的准确度。
一、应用地质雷达检测技术的意义地质雷达是当前通过发射天线在地下发射高频电磁波的方法。
当它遇到不同的地下介质时，会形成不同的反射波。
这就需要了解有关地质信息，例如强度、时差和波形变化的地质形态，埋藏深度以及天线接收到的空间分布位置。
在当前道路工程的建设中，特别是在道路结构件的无损检测过程中，地质雷达探测技术可以在确保工程数据准确性的同时，大大加快工程竣工验收的速度[1]。
该技术的应用更符合工程事实，避免了人为干扰现象。
此外，地质雷达探测技术还可用于无损检测，例如钻孔和取芯，可防止严重破坏地面结构。
在对道路状况进行调查和分析的过程中，地质雷达检测系统可以更好地识别是否存在诸如板坯下的空隙等问题，并进行有效处理，以防止整个路面出现严重裂缝，进而影响交通安全[2]。
《基于三维探地雷达的沥青路面结构性能检测研究》范文
《基于三维探地雷达的沥青路面结构性能检测研究》篇一一、引言在公路和城市道路的养护与管理中，沥青路面的性能检测是一项重要的工作。
随着科技的进步，传统的检测方法已无法满足现代道路检测的高效性和精确性需求。
为此，本研究提出了一种基于三维探地雷达（3D-GPR）的沥青路面结构性能检测方法。
该方法利用三维探地雷达的高分辨率和高穿透性，对沥青路面的结构性能进行精确、全面的检测，为道路养护和管理提供有力的技术支持。
二、三维探地雷达技术三维探地雷达是一种无损检测技术，具有高分辨率、高穿透性的特点。
它通过发射高频电磁波并接收其反射波，根据电磁波的传播时间和幅度等信息，推断出地下介质的结构和性质。
在沥青路面结构性能检测中，三维探地雷达能够清晰地揭示路面各层次的结构、材料特性和损伤状况。
三、研究方法本研究采用三维探地雷达对沥青路面进行扫描，获取路面的三维图像数据。
然后，通过图像处理和分析技术，提取出路面的结构信息、材料特性和损伤状况。
具体步骤如下：1. 选取典型沥青路面作为研究对象，进行现场勘查和资料收集。
2. 设计合适的探地雷达参数，如频率、天线间距、扫描范围等。
3. 使用三维探地雷达对沥青路面进行扫描，获取路面的三维图像数据。
4. 对获取的三维图像数据进行预处理，如滤波、去噪、增强等操作。
5. 利用图像处理和分析技术，提取出路面的结构信息、材料特性和损伤状况。
6. 对提取的信息进行统计和分析，得出沥青路面的结构性能评价结果。
四、实验结果与分析通过对典型沥青路面的检测，我们得到了丰富的实验数据。
通过对这些数据的分析，我们得出了以下结论：1. 三维探地雷达能够清晰地揭示沥青路面的各层次结构，包括面层、基层和底基层等。
2. 通过分析反射波的幅度和传播时间，可以判断出路面材料的性质和损伤状况。
3. 与传统检测方法相比，三维探地雷达具有更高的检测精度和更全面的检测范围。
4. 基于三维探地雷达的沥青路面结构性能检测方法可以为道路养护和管理提供有力的技术支持。
探地雷达在检测道路路基病害中的应用
探地雷达在检测道路路基病害中的应用摘要：随着国家对道路交通等基础设施建设的投入加大,近几年我国道路建设规模和速度都达到世界第一。
我国高等级公路建设突飞猛进,高速公路的通车里程已跃居世界第二,城市道路建设也日新月异。
然而由于道路建设工期安排不合理、施工质量欠佳、道路沿线地质条件复杂、公路选线不合理等多种原因,道路路面或路基发生病害的路段也大范围产生,因此道路路基质量检测越来越受到建设方、监理方和设计人员的重视。
关键词：探地雷达；检测道路；路基病害；应用分析1引言探测道路路基病害的方法主要是钻孔或开挖,即在路面上钻孔取芯进行探测,该法最大的优点是直观,但其缺点也很明显:①对路面具有一定的破坏性;②只能以点代面、检测精度较低,无法准确确定病害的形态和分布范围,不能全面评价路基质量;③检测速度慢,周期长,费时费力。
而用探地雷达技术对道路路基病害进行探测则具备传统方法无法实现的优质高效的特点,如:①不破坏路面;②具有很高的分辨率,检测质量可靠;③快速移动、快速采样和实时显示等,工作效率高。
2探地雷达探测路基病害的原理探地雷达又称地质雷达，工作原理是由发射天线向地下发射高频脉冲雷达波(电磁波，1MHz～1GHz)，其传播路径、电磁场强度和波形等传播特性随着通过介质的电性和几何形态的变化而变化。
雷达主机对反射波进行适时接收，将采集到的信息数据处理后，形成雷达回波波形信息，再由技术人员根据波形的特征进行波幅、波长、波形及同相轴等分析，形成图像解释成果，以确定地下界面、地质体空间位置和结构特性等[1]。
见图1.图1探地雷达的探测示意图图2土体疏松的雷达图像目前道路路基病害探测常通过雷达测线剖面图和雷达单道波形图两种图像进行分析。
雷达测线剖面图是由原始雷达测线剖面图进行数据处理后形成的“雷达测线位置－雷达波双程走时”图像，利用雷达波的同向性，根据波形特征的变化等规律进行病害图像识别。
雷达单道波形图为测点的“时间－振幅(也表示雷达波能量的强弱)”图像，通过反射点的振幅、相位、波形、波长等特征，以及同相邻点的波形图分析比较，找出病害的深度范围[2]。
地质雷达在公路质量检测中的应用
140地质雷达在公路质量检测中的应用文/周春生近些年，随着我国城镇化进程持续推进，密集化的公路交通网随之建成，很多已投入运营的公路，长期承受着车辆载荷及自然因素的作用后，逐渐出现了脱空、沉陷、裂缝、塌边等情况，以上这些隐患直接影响公路项目运营安全性及使用寿命。
通过定期检测及时发现已运营公路内潜在的隐患，精准获得病害信息，确定其具体位置范围，尽早加强维护处理，对延长公路使用年限有很大助益。
随着公路工程的飞速发展，公路施工技术也在不断革新，传统的公路质量检测技术已经被淘汰，地质雷达技术作为一种先进、高效、精确和安全无损的检测技术已经全面取代传统的公路质量检测技术。
相较于传统公路质量检测技术，地质雷达技术具有众多优点，其应用前景不言而喻，但是当前在公路工程质量检测中，对于地质雷达技术的应用仍存在一定的不足之处，所以，如何在公路工程质量检测中更好地应用地质雷达技术是公路工程技术人员迫切需要解决的问题。
质雷达检测技术在持续发展过程中取得了很大提升，未来将会成为公路质量无损检测的一种常规办法。
地质雷达检测技术的概述地质雷达探测基本原理地质雷达简称GRP，主要是通过高频电磁波对地下介质电性分布情况进行探测， 地质雷达具有较高的应用优势，能够对工程展开无损和连续性检测，实际检测精度值较高，工作效率良好。
在近些年公路检测中得到有效应用。
地质雷达检测公路质量的原理即通过发射电磁波获得公路路面下各质量指标的数值。
电磁波向下传播过程中当遇到电磁性不同的物体时，就会发生散射、反射，地面上的天线接收散射、反射而来的电磁波，随后再传送到相应检测装置内加以分析。
检测装置基于反射波的波长、强度、时间等参数综合分析路面下目标物的形状、方位及结构特征等，最后把分析结果转化成直观的图像，为施工人员判断公路质量、病害程度及制定处理方案等提供可靠依据。
地质雷达检测技术有非接触式物理检测的特性，能在确保公路地下结构真实状况分析精准度的基础上，规避既有路面结构被破坏的问题。
三维探地雷达图谱识别技术在城市道路塌陷隐患检测中的应用
三维探地雷达图谱识别技术在城市道路塌陷隐患检测中的应用摘要：城市地下病害体诱发的塌陷事故频繁发生，造成巨大的经济损失和不良社会影响。
地下病害体具有隐蔽性、突发性、难以提前预测等特点，为了提前发现、及时处置地下病害体，传统的路面结构病害检测属于破损性检测，耗费人力多、周期长、恢复交通慢。
本文应用三维雷达在检测路段的检测结果，分析三维雷达检测图谱中特征波形对应的病害类型，发现探地雷达方法对道路浅层隐蔽性病害体识别应用效果好，为相关部门制定针对性的处理措施提供依据和城市道路安全运行提供有力支撑。
1 探测方法技术地质雷达（GPR）是通过发射天线向探测体内发射电磁波，利用接收天线接收来自目标体界面的反射波（图1）。
根据电磁波传播理论，电磁波在穿过层状介质时，遇到上下不同介质层，电磁波产生折射与反射，由接收天线接收介质反射的回波信息，经计算机对接收的信号及信息进行分析处理。
电磁波在介质传播过程中，其传播速度V主要是由介质的介电常数决定，当碰到与周围介电常数不同的目标体边界时，将产生反射波，并由接收天线接收，从而达到探测目的。
图1 探地雷达原理示意图2 数据处理、解译为突出有效波，提高雷达记录的信噪比和分辨率，提供和显示记录中包含的与地下目标体的位置、形态、结构和属性等有关的信息，通常采用的数据处理方法有：去除直达波、时间滤波、背景去除、时间增益、通过对处理后的雷达数据体进行针对性的切割，即可得到地下异常体或目标体的轮廓、位置等多种地下信息，取得可靠的检测成果。
3 地下病害体分类及地质雷达图谱特征地下病害体主要有脱空、空洞、疏松体和富水体等类型，不同的地下病害在地质雷达剖面上有不同的特征，具体图谱特征见表1。
表1地下病害体的地质雷达图谱特征（1）正常路面基层的标准雷达异常图像由于路面为层状结构，每一层铺筑的材料具有一定的介电性差异，因此，对于正常路面基层的雷达异常图像的波相同相轴或色谱图将呈现为近水平线型展布，每一层内的信号强度基本一致，反映在图像上无明显变化。
探地雷达在道路工程检测的应用
探地雷达在道路工程检测的应用道路作为交通运输的重要基础设施，其质量和安全性直接关系到人们的出行和经济的发展。
为了确保道路的良好性能和可靠性，需要采用有效的检测技术对其进行评估和监测。
探地雷达作为一种先进的无损检测技术，在道路工程检测中发挥着越来越重要的作用。
一、探地雷达的工作原理探地雷达是一种利用高频电磁波来探测地下介质分布的设备。
它通过向地下发射高频电磁波脉冲，这些电磁波在地下传播过程中遇到不同电性介质的界面时会发生反射和折射。
探地雷达接收并记录这些反射波的时间、振幅和相位等信息，通过对这些数据的处理和分析，可以推断地下介质的结构、性质和分布情况。
在道路工程检测中，探地雷达通常使用的电磁波频率在几百兆赫兹到数吉赫兹之间。
电磁波在道路结构层中的传播速度取决于介质的电性参数，如介电常数等。
通过测量电磁波在不同层位的传播时间，可以计算出各层的厚度；而反射波的振幅和相位变化则可以反映介质的电性差异，从而判断道路结构层中是否存在缺陷、空洞、含水区域等异常情况。
二、探地雷达在道路工程检测中的应用领域1、道路结构层厚度检测准确测量道路结构层的厚度对于评估道路的承载能力和使用寿命至关重要。
探地雷达可以快速、无损地检测出沥青面层、水泥稳定基层、底基层等各层的厚度，与传统的钻孔取芯检测方法相比，具有效率高、代表性强、不破坏路面等优点。
2、道路病害检测道路在使用过程中可能会出现各种病害，如裂缝、松散、脱空、沉陷等。
探地雷达能够探测到这些病害的位置、形态和大小，为道路的养护和维修提供准确的依据。
例如，对于裂缝病害，探地雷达可以检测出裂缝的深度和走向；对于脱空病害，能够确定脱空区域的范围和程度。
3、道路基层和路基含水量检测含水量是影响道路基层和路基稳定性的重要因素。
探地雷达可以通过测量电磁波在介质中的传播特性来间接推算出含水量的分布情况，帮助工程人员及时发现潜在的水损害问题，并采取相应的措施进行处理。
4、地下管线探测在道路改扩建或维护工程中，需要了解地下管线的分布情况，以避免施工对管线造成破坏。
《基于三维探地雷达的沥青路面结构性能检测研究》范文
《基于三维探地雷达的沥青路面结构性能检测研究》篇一一、引言随着道路交通的快速发展，沥青路面的质量与性能越来越受到人们的关注。
传统的路面检测方法虽然具有一定的有效性，但往往存在检测效率低、结果精度不高的问题。
因此，发展高效、精确的路面检测技术成为当前研究的热点。
三维探地雷达作为一种新型的无损检测技术，具有高分辨率、非接触式测量等优点，被广泛应用于沥青路面结构性能的检测中。
本文旨在研究基于三维探地雷达的沥青路面结构性能检测方法，以提高路面检测的效率和精度。
二、三维探地雷达技术概述三维探地雷达是一种利用高频电磁波探测地下介质分布的地球物理探测技术。
其工作原理是通过发射高频电磁波，接收来自地下介质的反射波，从而推断出地下介质的结构和性质。
在沥青路面检测中，三维探地雷达能够有效地探测出路面的结构层、裂缝、坑槽等缺陷，为路面的维护和修复提供重要的依据。
三、基于三维探地雷达的沥青路面结构性能检测方法1. 数据采集：利用三维探地雷达设备，对沥青路面进行扫描，获取路面的雷达图像数据。
2. 数据处理：对采集的雷达图像数据进行预处理，包括滤波、增强、二值化等操作，以提高图像的信噪比和分辨率。
3. 图像解析：通过图像解析技术，对处理后的雷达图像进行解析，提取出路面的结构层、裂缝、坑槽等缺陷信息。
4. 性能评价：根据提取的缺陷信息，对沥青路面的结构性能进行评价，包括结构层的厚度、平整度、裂缝率等指标。
四、实验与分析为了验证基于三维探地雷达的沥青路面结构性能检测方法的可行性和有效性，我们进行了实验分析。
实验选取了不同年龄、不同使用状况的沥青路面，利用三维探地雷达设备进行数据采集和处理。
通过对比实验结果和实际路面情况，我们发现该方法能够有效地检测出路面的结构层、裂缝、坑槽等缺陷，且检测结果精度高、效率快。
五、结论与展望本文研究了基于三维探地雷达的沥青路面结构性能检测方法，通过实验分析验证了该方法的可行性和有效性。
基于三维探地雷达的沥青路面检测技术具有高分辨率、非接触式测量等优点，能够有效地提高路面检测的效率和精度。
探地雷达技术在道路检测中的应用
探地雷达技术在道路检测中的应用道路作为交通运输的重要基础设施，其质量和安全性直接关系到人们的出行和经济的发展。
为了确保道路的良好状况，及时发现潜在的问题和缺陷，各种检测技术应运而生。
其中，探地雷达技术以其高效、准确、无损等优点，在道路检测领域发挥着越来越重要的作用。
一、探地雷达技术的基本原理探地雷达技术是一种利用高频电磁波来探测地下介质分布的无损检测方法。
它通过向地下发射高频电磁波脉冲，当这些电磁波遇到不同介质的分界面时，会产生反射和散射。
接收天线接收反射回来的电磁波，并将其转换成电信号进行处理和分析，从而获取地下介质的结构、厚度、含水量等信息。
在道路检测中，探地雷达的电磁波能够穿透道路表面的沥青或混凝土层，探测到基层、底基层甚至路基的状况。
例如，可以检测出基层的裂缝、松散、空洞等缺陷，以及路基的不均匀沉降等问题。
二、探地雷达技术在道路检测中的优势1、高效性探地雷达技术能够快速地对道路进行大面积检测，大大提高了检测效率。
相比传统的检测方法，如钻孔取样，它不需要破坏道路结构，节省了时间和人力成本。
2、准确性通过对反射电磁波的精确分析，可以准确地确定道路内部缺陷的位置、大小和形状，为后续的修复和维护提供可靠的依据。
3、无损性探地雷达检测不会对道路造成任何损伤，不影响道路的正常使用，这对于交通繁忙的道路来说尤为重要。
4、多参数检测除了检测道路结构的缺陷，探地雷达还可以同时获取道路材料的含水量、介电常数等参数，为全面评估道路状况提供更多信息。
三、探地雷达技术在道路检测中的应用场景1、道路结构层厚度检测准确测量道路各结构层的厚度是评估道路质量的重要指标之一。
探地雷达可以清晰地分辨出不同结构层之间的界面，从而精确测量各层的厚度，判断其是否符合设计要求。
2、道路病害检测（1）裂缝检测能够发现道路表面和内部的裂缝，包括横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝。
对于细小的裂缝，也能有较好的检测效果。
（2）空洞和脱空检测道路基层或路基中的空洞和脱空会严重影响道路的稳定性和承载能力。
公路路面厚度检测中的地质雷达应用研究
公路路面厚度检测中的地质雷达应用研究摘要：在介绍地质雷监测原理与优点基础上，通过工程实例对地质雷达在公路路面厚度检测中的应用进行探讨，希望文中内容对相关工作人员可以有所帮助。
关键词：公路工程；地质雷达；路面厚度；无损检测地质雷达检测是一种先进检测、连续无损检测方法，将其应用在公路路面厚度检测中，其具有高效、高精度等特点，应用效果良好。
1地质雷达检测原理与优点1.1检测原理采用地质雷达检测公路工程路面厚度就是利用雷达向地下发射电磁波，从而对公路路面下存在的各种安全隐患进行确定，施工人员在工作开展期间，发现安全隐患之后，采取挖掘方式开展作业，完成相应修复工作，从而大奥降低事故发生几率的目的。
地质雷达的应用的原理就是向地下发射电磁波，电磁波如果遇到介质，电磁波频率将会发生改变，电磁波反射到地面之后被设置在地面上的接收装置接收，接收到数据之后，通过处理数据能够确定地下异常情况[1]。
考虑到地质雷达在应用期间会受到天线频率的应用，无法同时兼顾分辨率和探测深度，如果需要获取较大深度数据时，经过处理后的数据，分配频率通常都较低，这会对病害情况的判断造成影响，而在病害较浅的情况下，能够直接得到高清晰图像。
1.2 优点地质雷达检测技术的优点如下：（1）频率广地质雷达检测频率能够达到50-3050MHz，对其进行应用完成对公路路面厚度进行检测，检测深度能够达到20.0m，同时与性能良好的数据分析处理软件进行联合，能够提高分辨率波形，工作人员通过分析波形图像，实现对探测物体尺寸的精准判断，从而为后续相关工作开展提供支持[2]。
（2）无损性地质雷达检测技术与传统桩芯检测方式相比，通过发射电磁波方式就可以完成相应检测工作，不会对道路工程造成破坏，特别是交通繁忙地段，检测工作可以在不封闭交通情况开展，这也就能够提高检测作业效率，减小检测工作杜宇交通造成的不良影响，同时，可以获取到高精准数据。
（3）抗干扰能力强地质雷达检测技术能够应用在不同地形中，而且在有干扰情况下，雷达天线接收反射回的电磁波，通过过滤分析后，能够直观、精准确定病害。
探地雷达在道路缺陷检测中的应用
雷达剖面转变 为顺 向剖面 （ 从小 桩号 到大桩 号 ） 的雷 达剖 面 。使
当一道 雷达 引起路面塌陷 的原 因不是单一 的 ， 常常是几种 因素综 合作用 各条测线所标桩 号与雷 达图像上的定标 点对应起 来 ， 记录 的采样点数 过多 时 ， 检测数 据将 占取 较大 的存储 空间， 并将 的结果。引起 路面塌陷 的原 因主要 分为两类 ： １ ）自然 因素 ： 地震 、 在保 证垂 向分辨 率 的前提 下 ， 通 过道 内重 采 样进 道路下原有空洞 、 地 下水 冲刷 、 冻融 ； ２ ） 人为 因素 ： 路 基未压 实 、 地 影响处理速度 ，
・
ｌ ３ ４・
第４ ０卷 第 ４期 ２ ０ １ ４年 ２月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎ ｏ ． ４ Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ １ ３ ４ — ０ ３
原始雷达记 录转换为反射 系数 序列 （ 还原为理想 的尖脉 冲） ， 达到
提 高地下 目标 的垂 向分辨 率使 在对接收天线接收到 的雷达波进行 处理和分 析的基础 上 ， 根 据接 压缩天线子波和减弱 鸣振 的 目的 ， 收到的雷达波形 、 强度 和双 程走 时等 ， 结合 路面 结构便 可推 断地 得地下 目标 能够 准确探测 乃至成像 显示 。 下 目标体 的空 间位 置 、 几何形 态 ， 从 而达到 对地 下隐 蔽 目标 物 的 ４ 资料解 释
满足显 示和 分析 的要求 。然后 运用 频谱 分析 ， 借 布、 脱空 、 不密 实等情况 进行 分析 。验 证探 地雷 达在 探测 道路 隐 节振幅的大小 ， 助于傅里叶变换等数学手段将一 道雷达记 录展开 为不 同频 率 、 不 伏病 害的可行 性。
三维探地雷达在道路裂缝检测中的应用探析
TECHNOLOGY AND INFORMATION46 科学与信息化2023年5月上三维探地雷达在道路裂缝检测中的应用探析黄鹂安徽省公路工程建设监理有限责任公司 安徽 合肥 230088摘 要 本文简要分析探地雷达工作原理及特点，重点强调三维探地雷达技术，并以三维探地雷达在道路裂缝检测中的应用作为切入点，对检测要点及裂缝宽度识别模型等方面进行研究，以期能够为相关人员提供参考，加强对道路裂缝的检测，保障道路质量。
关键词 裂缝形态；裂缝检测；三维探地雷达；裂缝宽度Application of 3D Ground Penetrating Radar in Road Crack Detection Huang LiAnhui Highway Engineering Construction Supervision Co., Ltd., Hefei 230088, Anhui Province, ChinaAbstract This paper briefly analyzes the working principle and characteristics of ground penetrating radar, emphasizes the 3D ground penetrating radar technology, and takes the application of 3D ground penetrating radar in road crack detection as the starting point to study the detection points and crack width recognition model, so as to provide reference for relevant personnel, strengthen the detection of road cracks, and ensure road quality.Key words crack morphology; crack detection; three-dimensional ground penetrating radar; crack width引言三维探地雷达是一种无损探测技术，能够在不影响道路的情况下对道路裂缝进行检测工作，拥有良好的分辨率与探测精度，因此被广泛应用在道路裂缝检测当中，并发挥着至关重要的作用。
地质雷达在隧道路面无损检测中的应用_
成比例关系，ν=1/√ 。
当相邻存在差异时，也就是两介质的波阻抗ν有差异时，使入射到两结构层分界面上的电磁波产生反射，形成反射波，也可以用功率反射系数Pr表示，即P r=|R|2。
反射系数直接反映了介质的电性及其差异。
假设地下为N层结构，第i层的厚度为d，其电磁特性由雷达根据测得的雷达波走时，自动求出反射物的深度和范围。
1.2仪器设备Y2测线为大里程往小里程方向。
图1 现场路面测线布置图3地质雷达数据预处理实际测试环境下，隧道内采集到的原始数据由于噪声杂. All Rights Reserved.其中，r xy(l)为x(n)和y(n)相差l点的互相关函数，通过计算分别计算x(n)y(n-l)和y(n)x(n+l)求和后取平均得到。
对齐后将接收信号减去对空波形，即去除了背景波的影响。
窗函数带通滤波隧道采集中会存在很多不同频的干扰影响，如环境随机噪声、系统热噪声、空间中干扰信号构成的背景杂波等。
窗函数法是将采集到的时域波形变换到频域后乘以设计好的窗函数，滤除不需要的频率分量。
窗函数的形式主要有矩形窗、Hanning 窗、Hamming窗、Blackman窗和Kaiser窗等。
不同位置的干扰杂波如隧道内的照明设施、电力设施或是测试时空气中的金属目标会以不同的视速反应到F-K此本文设计了如下F-K滤波器FK(k,f)，其作用于频域。
其中此滤波器对低视速空气中背向的杂波干扰以及高视速直达波干扰都有较好的去除作用。
本文选取的是对斜率在[0.3,1.5]和[-1.5,-0.3]之间的分量都进行保留，其余均如图2所示，在未注浆前，左右侧仰拱处底部存在不同程度的不密实情况以及脱空情况。
对仰拱测线处深部信号进行分析，在深部电磁波反射信号总体上出现明显变化，即频率变化幅度大、振幅较强，这可能是由于底部围岩密实程度较差，电磁波反射信号遇到不均匀介质出现较强的反射。
忽略测量过程中表面不能紧密贴合情况，汇总较大病害由于电磁波波速在不同介质中传播速度并不一样及探测过程中条件限制，所得深度及缺陷仅为参考值)，针对这些地方可尝试采取相应措施处理。
三维探地雷达在道路地下病害体探测中的应用
三维探地雷达在道路地下病害体探测中的应用摘要：本文旨在探讨三维探地雷达技术在道路地下病害体探测中的应用，首先介绍了三维探地雷达技术的优势，然后详细讨论了常见的道路地下病害体，接着描述了三维探地雷达在道路地下病害检测中的应用过程，最后总结了该技术在道路维护和安全方面的重要性。
关键词：三维探地雷达；道路地下病害体；道路维护引言：道路随着时间的推移，不可避免地会出现各种地下病害体，如裂缝、腐蚀和排水问题，这些问题可能对道路的安全性和使用寿命造成严重威胁。
因此，及早发现和修复这些地下病害体对于道路维护至关重要。
传统的道路地下病害体检测方法往往需要进行大规模的挖掘和破坏性检测，不仅费时费力，还可能导致交通中断和环境污染。
为了克服这些问题，三维探地雷达技术应运而生，它具有非侵入式检测、高分辨率与精准性以及多功能性等显著优势，逐渐成为道路地下病害体探测的重要工具。
一、三维探地雷达技术在道路地下病害体探测中的优势1.非侵入式检测三维探地雷达技术以其非侵入性的特点在道路地下病害体探测中显得尤为重要。
传统的地下结构检测方法通常需要挖掘或开采，这不仅费时费力，还会对交通流通和环境造成严重干扰。
相比之下，三维探地雷达通过发射无害的电磁波并测量其反射来获取地下信息，无需直接接触地面。
这意味着道路可以保持正常使用状态，不会因检测工作而中断，不会给道路维护工作带来额外的困难。
这对于城市交通和道路维护至关重要，能够降低社会成本，提高效率。
2. 高分辨率与精准性三维探地雷达技术具有出色的分辨率和精准性，这使得它能够提供详细且精确的地下图像。
通过高频率的电磁波发射和精密的信号处理，三维探地雷达可以清晰地捕捉地下结构的细节，包括病害体的位置、形状和尺寸。
这些信息对于道路维护工作至关重要，因为它们可以帮助维修人员更准确地识别问题的根本原因，并采取适当的修复措施。
不仅如此，高分辨率的数据还有助于监测病害体的发展和变化，从而及早发现潜在的问题，减少维修成本。
三维探地雷达在道路检测中的研究与应用
三维探地雷达在道路检测中的研究与应用
赵镇;黄勇;冯昆
【期刊名称】《测绘通报》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】近年来,城市建设的发展及地下空间的开发利用在为群众生活带来便利的同时,一定程度上也导致了城市道路病害的发生,道路塌陷事故频发促使需要对城市道路进行一次全面的体检。
本文基于三维时域有限差分方法原理的GprMax,对地质雷达在充气型管道、方涵、空洞等的传播特性进行了数值模拟,初步建立了雷达图像的正演特征模型,并以三维探地雷达在天津地区的道路检测工作为例,对雷达数据体的图像特征进行分析,同时介绍了城市道路地下病害体检测中的相关经验和应用,为道路检测提供了技术方法和指导。
【总页数】5页(P148-152)
【作者】赵镇;黄勇;冯昆
【作者单位】天津市测绘院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】P258
【相关文献】
1.二三维探地雷达一体化在道路检测中的应用
2.三维探地雷达在道路地下病害体检测中的应用研究
3.三维探地雷达在道路裂缝检测中的应用
4.三维探地雷达在道路裂缝检测中的应用
5.三维探地雷达在道路裂缝检测中的应用探析
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探地雷达在道路工程检测的应用
探地雷达在道路工程检测的应用摘要：本文首先介绍了无损检测技术发展现状及常用的无损检测技术超声波、激光、图象、频谱分析等技术，重点结合探地雷达的应用,对出现的路基路面病害提出相应的预防性养护方案及措施。
关键词：无损检测；道路；应用Ground-penetrating radar applications in the detection of road worksYang LinMeiJiang YunfeiAbstract: This paper describes the development status and non-destructive testing techniques commonly used in ultrasonic nondestructive testing techniques, laser, image, spectrum analysis techniques, combined with ground-penetrating radar key application for the occurrence of the corresponding disease Pavement preventive maintenance program and measures.Key words: non-destructive testing; road; application一、无损检测技术发展现状无损检测技术主要应用于施工质量检测与控制,通过采用先进、高效的检测评价技术,能够及时发现工程质量隐患,有效地防止路面出现各种早期破坏。
在道路建成后的养护管理阶段,随着使用时间的增加,相应地,在不同时期恢复路面使用性能所需要的费用也明显不同,这就给养护决策提出了最佳修复方案或养路资金优化分配问题。
当前公路路面检测的总体趋势是由人工检测向自动化检测技术发展,由破损类检测向无损检测技术发展,由低速度、低精度向高速度、高精度发展。
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射波能量的比值。
上下层介质之间介电常数之间的关系可以用下式表
示
!εｒ２ ＝!εｒ１
１＋Ｒ１ １－ Ｒ１
（ ２）
ＧＯＮＧＬＵ Ｊ ＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｉ ＹＩＮＧＹＯＮＧ ＪＩＳＨＵ ＢＡＮ １０９
技术论坛Biblioteka 本栏目由安徽省公路勘测设计院协办
式 中 ， εｒ１ 为 上 层 介 质 的 介 电 常 数 ； εｒ２ 为 下 层 介 质 的 介
图 ６ 出现空洞后波形文件的变化
３ ＧＰＲ 在路面厚度检测中的应用
３．１ 厚度检测的原理 简单的说， 厚度检测就是通过得知电磁波传播的时
间和速度， 求得结构层的厚度， 因此求层 面厚度的关键就是要知道电磁波在路面结构中传播
的时间和速度， 电磁波传播的时间根据上图可以看出， 速度
ｖ＝ｃ／
!
ε ｒ
（ １）
（ ６）
（ ７） 计算得到面层厚度为 ８．２２ｃｍ， 根据上海市路面系统 数据库资料， 可以查到民主路的面层厚度为 ８ｃｍ， ＧＰＲ 探测计算结果误差为 ０．２２ｃｍ， 相对误差＜５％。 用同样的方法， 再选取几条道路的波形图像进行分
析和面层厚度的计算， 以便进行验证和比较， 具体计算
过 程 同 上 ， 不 再 赘 述 。为 了 验 证 ＧＰＲ 探 测 结 果 的 有 效
ＧＯＮＧＬＵ Ｊ ＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｉ ＹＩＮＧＹＯＮＧ ＪＩＳＨＵ ＢＡＮ １０７
技术论坛
本栏目由安徽省公路勘测设计院协办
接收， 电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与 波形将随所通过介质的性质及几何形态而变化。再利用 采样技术将其转化为数字信号进行处理， 通过对电磁波 反射信号 （即回 波信号） 的时频特征和振幅特征进行分 析， 便能了解路面层的特征信息 （如介电常 数 、层 厚 、 空洞等）。路用探地雷达系统主要由 ３ 部分组 成：天 线 ， 发射机， 接收机。探地雷达应用于路面探测时， 原理如 图 １ 所示， 探地雷达系统根据电磁脉冲回波原理而设 计。
影响路面结构介电常数的因素很多， 它和材料的密 度 （ 也即沥青面层的孔隙率） 以及粒料基层的含水量有 密切关系。含水量增加， 材料的介电常数增大 （ 由于水 的介电常数较大） ； 孔隙 率增加 （ 由于空气的 介 电 常 数 较小） ， 材料的介电常数减小。
电磁波在遇到水后将发生极强的反射。图 ４ 中， 基 层与面层界面的波峰后出现波幅突然增大的波形， 说明 电磁波穿越了介电常数突然增大的介质。水的介电常数 比普通路面结构大很多， 所以可以推断这里结构层的含 水量有较大的变化， 或者是出现了被水填满的空洞。
１０８ ＧＯＮＧＬＵ Ｊ ＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｉ ＹＩＮＧＹＯＮＧ ＪＩＳＨＵ ＢＡＮ
翻修或者加铺 （ 如白加黒） ， 路面结构可能出现多层次， 反映到波形文件上就是形成多个波峰 （ 超过 ３ 个） 的情 况。 （ ３） 旧路下异常情况的发生， 如空洞， 异物等等。 电磁波触碰到空洞或异物就会形成波形文件上的波幅的 突然增大， 或者出现波谷。违反正常波形文件波幅有序 递减的规律。 ２．３ 路面结构层含水量变化及结构层破损的检测
公路交通科技 应用技术版
探地雷达在道路检测中的应用研究
杨 强， 王春晖， 陈 长， 孙立军
（ 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室， 上海 ２０００９２）
摘 要： 近年来我国公路建设速度正在加快。对公路工程质量以及工后养护路况的快速、准确评价非常重要， 而
传统的道路评定准确度不高， 或者损坏路面且效率低。探地雷达是近年我国开始应用于公路检测的一项新技术，
式中， ｃ 为光速； εｒ 为介质介电常数。
反射界面上下层材料的介电常数关系与界面的反射
系数 Ｒ 之间存在一定关系， 反映在波形上也就是材料介
电常数差异越大， 界面反射系数越大， 反射界面反射波
的波幅 （ 即电压） 也就越大。应用波幅即可以求路面各
层界面的反射系数
Ｒ＝Ａ／Ａｍ
式中， Ａ 为各界面反射波幅大小； Ａｍ 铁板标定反射波幅 的大小， 所以反射系数代表结构层界面反射波能量与入
图 １ 探地雷达系统 探地雷达检测路面是利用高频电磁波以宽频带短脉 冲的形式， 通过天线中的发射器将信号传入地下， 波在 地下传播过程中遇到不同电性介质界面时， 一部分电磁 波能量被界面反射回来， 另一部分能量会继续穿透界面 进入下一层介质， 各界面反射电磁波由天线中的接收器
作者简介： 杨强 （ １９８４－ ） ， 男， 湖南岳阳人， 在读硕士， 研究方向为路基路面工程与路面维护管理。
公路交通科技 应用技术版
图 ５ 路面层间出现空洞
图 ４ 含水量变化引起的波形变化
一般道路基层空洞多发生在水泥混凝土路面下。由 于空气的介电常数最小， 电磁波在遇到空洞后反射强度 将明显低于基层材料， 当路面下出现破损的空洞或者各 结构层之间出现脱空时， 电磁波由路面材料进入空气 中， 再 由空气进入路面材料中 （ 如图 ５ 所 示） 。这 样 就 出现了多余的一次反射， 反映在波形上就是在正常的波 峰之间多出一个波谷。
电常数。
第一次反射时， 上层介质为空气， εｒ１ ＝１。第二次反
射时， 由于面层材料的介电常数已经求得， 所以
!εｒ３ ＝!εｒ２
１＋Ｒ２ １－ Ｒ２
（ ３）
但是由于能量的衰减， 入射波的能量要乘一个能量损失
２
系数（ １－ Ｒ１） ， 也即
Ｒ２ ＝
Ａ２
２
（ ４）
Ａｍ （１－ Ｒ１ ）
依次类推， 求出不同层的介电常数， 这样就可得到
图像中出现的第一个波峰就是空气与地面交界面上 的反射波。第一个波峰前杂乱的波形为仪器内部杂波 （ 金属板间反射而形成的） ， 可以通过处理去除。后面的 两个波峰分别为第一层反射 （ 面层与基层之间的界面反
图 ３ 波形文件
射） 和第二层反射 （ 基层与土层之间的界面反射） 。 ２．２ 波形文件的比较
通过比较新建道路和旧路的波形文件， 可以发现 新建道路波形文件较为规律， 符合理论上标准的波形 文件， ３ 次反射的波峰清晰显示， 而且波幅有规律的 递 减 （ 见 图 ３ａ） 。 而 旧 的 道 路 波 形 文 件 比 较 杂 乱 ， 有 时 无 法 清 晰 的 显 示 ３ 次 反 射 的 波 峰 （ 见 图 ３ｂ） ； 或 者 出现多个相似的波峰， 无法辨认哪些才是真正的界面 间 反 射 （ 即 小 波 干 扰 ， 如 图 ３ｃ） ； 或 者 波 幅 不 能 呈 现
纪 ７０ 年代初期， 一些高校和研究单 位 相 继 引 进 国 外 的 仪器， 许多单位推出了自己的探地雷达样机， 在理论上 作了一些研究。
在道路工程中， 应用路用探地雷达可以开展大量的 工 作： （ １） 施 工 质 量 的 控 制 ； （ ２） 路 面 结 构 与 材 料 研 究； （ ３） 检测设备应用技术研究； （ ４） 设计资料的勘 察收集； （ ５） 病害隐患探测； （ ６） 工程质量事故原因 的监察与仲裁； （ ７） 旧路的评定和改建。 １．２ ＧＰＲ 工作原理
让以后的工程人员有章可循。
关键词： 探地雷达； 公路工程； 质量检测； 图像分析
中图分类号： Ｕ４１８．６
文献标识码： Ｂ
１ 概述
随着近年来公路建设的步伐逐年加快， 我国公路网 已经具备了一定的规模。由于公路的长期使用， 路面维 护是我们无法逃避的现实问题。路面维护是建立在充分 的系统路面状况数据基础之上的， 所以准确有效的公路 状况检测手段是十分重要的。而传统的方法不仅效率 低、代表性差， 而且对路面具有破坏性。一种新的检测 手段— ——探地雷达 （ ＧＰＲ） 应运而生。这种检测技术因 其无损、高效、精确而得到广泛应用。
基层类型为碎砾石。该路上检测得到的波形图像如图 ７
所示， 由上面波形文件图显示可知， 表面反射的电场能
量幅值 Ａ１ 为 ９．２Ｖ， 横坐标显示电 磁 波 在 面 层 内 传 播 时 间为 １．７２ｍｓ。铁板标定的波形文件如图 ８ 所示， 从图中
可知 Ａｍ＝１７．８Ｖ。
图 ８ 铁板标定波形图像 根据上面的公式
电磁波在各结构层中的传播速度。由于电磁波在结构层
中经过了入射和反射的双向传播， 所以上述时间为电磁
波的双向走时， 结构层厚度为电磁波传播路程的 １／２， 即
Ｈ＝ ｃｔ
（ ５）
２ !εｒ
３．２ 厚度检测实例分析
这次研究选取上海市闵行区民主路作为分析对象，
民主路为经过了加铺的旧路， 面层类型为水泥混凝土，
如图 ６ 所示， 同一条路不同位置的波形， 下面的波 形为正常情况的波形， 上面的波形为出现空洞后的波 形。两条波进行对比后发现， 面层反射和第一层反射的 波峰均未发生变化， 而正常情况下的第二层发射处变成 了波谷， 而第二层波峰退后了， 说明在基层与地基的交 界处出现了空洞或脱空。同理可以根据波形文件来推断 路面内部其他位置出现的空洞。
２ ＧＰＲ 在路面状况检测中的应用
公路路基往往由于人类活动或自然原因造成路基下 面存在不良地质构造， 地质病害、地基土软弱、压实度 不够、承载力不足等原因导致路基产生过量下沉， 形成 空洞、裂缝， 甚至失稳而发生滑塌。公路路面在车辆荷 载的反复作用下也会逐渐损坏， 导致路面开裂、翻浆甚 至发生沉陷。 ２．１ 基本的波形文件
图 ２ 基本的探地雷达电磁波波形
如图 ２ 所示， 波形文件中的横向表示波向地下的纵 向传播， 横坐标为波传播的时间。纵坐标为波的波幅， 波幅反映的是反射波的能量， 由于电磁波在传播过程中 能量被不断的吸收， 波幅也就不断的减小。同时波幅也 反映出相邻介质介电常数差异的大小， 介电常数差异越 大， 则反射越容易发生 （ 同性介质中就不会发生反射） ， 反射波的能量也就越大， 反映到波形文件上波幅就越 大。