地质雷达检测公路路面技术的简述

　　摘要：本文阐述了地质雷达技术的工作原理，介绍地质雷达技术的发展概况，重点介绍了该项技术在公路路面检测领域的应用方向，最后对该项技术在公路工程领域中的应用加以展望。

　　关键词： 地质雷达，路面检测，技术简述

　　Abstract: this paper expounds the working principle of geological radar, this paper introduces the development situation of geological radar, this paper introduces the technology in the road surface testing field application direction, finally to the technology in highway engineering application in the field of disadvantages.

　　Keywords: geological radar, the road test, this technology

　　中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

　　近年来，随着我国公路建设规模的不断增加，相关的质量检测任务日益加重。然而，公路路面结构的破坏常常始于各种隐蔽的或不可见的隐患，针对上述隐患检测的传统方法又不能及时、准确地检测及判断隐患的具体情况。这就使得路桥结构的维护针对性差、盲目性大，而真正的问题却得不到解决。20世纪80年代后期，地质雷达技术被应用到公路工程的检测领域，才为该类问题的解决打开了局面。

　　地质雷达技术简述

　　地质雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)又称探地雷达、地面探测雷达，是用高频无线电波(频率一般介于1MHz～10GHz)来确定地下或者岩体介质分布状况的一种探测方法。地质雷达利用发射天线向地下或者岩体发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。使用探地雷达对路面结构进行检测具有实时、简便、高效、准确、连续、信息丰富等特点。目前，该项技术已被广泛应用于公路工程质量控制及病害检测中。

　　1　工作原理

　　地质雷达的工作原理是利用宽频带发射天线过向介质发射无线波电磁脉冲，电磁脉冲在介质传播过程中遇到不同电性介质界面时会产生反射。由接收天线接收到反射信号后，将其传输到主机内并将转化为数字信息，再通过数据、图像分析处理，就能计算出被探测介质的某些参数，从而区分不同介质层面，并确定不同层面物体的深度。

　　对于不同介质，雷达波的穿透深度是不尽相同的，这主要取决于波的频率和地下介质的电学特性等因素的影响。一般地，频率越高，穿透深度越小;导电率越高，穿透深度越小，反之亦然。在常见的工程材料中，混凝土的导电率高于沥青，因此同样频率的雷达波在水泥中的穿透能力小于在沥青中的穿透能力。在实际应用中，需要针对检测对象材质的不同，采用不同频率的电磁波。例如，在实际检测工作中，探测沥青路面常常使用频率大于1 200MHz的天线，而对于水泥混凝土面层一般使用900MHz～1 000MHz的天线;探测路基可使用频率为300MHz～900MHz的天线。

　　2　发展概况

　　1910年，德国人Leimbaeh和Lowy首次阐明了地质雷达的基本概念。此后的很长一段时间里，地质雷达技术有了很大改进。但由于电磁波在地下介质中传播的复杂性和不均匀性，使得对地质雷达的研究它仅限于相对均匀、对电磁波吸收较弱的地质环境。1960年，John C. Cook等提出了采用雷达波探测地下介质层并开发了能够探测地下介质的雷达系统。上世纪70年代以后，随着电子技术及现代数据处理技术的迅速发展与应用，许多商业化的探地雷达系统先后问世，其应用范围不断扩大，极大促进了地质雷达技术在工程中的应用。我国针对地质雷达技术在工程领域的应用研究始于上世纪80年代。1983年，铁道部引进了第一台地质雷达。此后，各科研部门经过十几年的不断努力，在雷达硬件设备、目标信号提取、目标识别、目标成像等方面取得重大进展和突破，特别是成功地实现了对地下目标的三维层析成像，大大提高了分辨率和清晰度，使地质雷达在信号处理和成像技术方面进入了世界领先行列。目前在我国，地质雷达技术已经在军事、地质、水利、交通、城建等部门得到广泛应用。

　　3　在公路路面检测中的应用简述

　　地质雷达技术早期在公路工程检测领域中的应用主要是探测路面结构层的厚度。近几年，人们开始致力于研究应用地质雷达探测路面工程及其相关结构层的病害和缺陷，解决公路工程施工过程和使用期间中的工程问题。本文中通过使用瑞典MALA公司的地质雷达，结合工程实践，对地质雷达在检测路面结构中常见的应用做简单的介绍：

　　1)公路施工期：检测公路各结构层厚度和密度，及时监控施工质量，并做到在施工现场进行实时质量检测。图1是一段公路的雷达波形图，从图中可以清晰的看到道路的面层、上基层、下基层的分界线，可以由软件识别出指定桩号的各结构层(尤其是面层)层厚，为施工过程中的质量控制提供了有力保障。

　　2)公路使用期：使用地质雷达对公路定期进行快速、连续检测，结合路面外观普查。检测层间脱空、空隙和破碎区域范围，方便管理部门及时掌握公路质量变化情况，实施补救措施，并进行道路状况动态管理，为公路养护提供可靠的依据。图2方框中所示为新铺路面与原有旧路面结合处有填料不密实现象，图3方框中所示为路面与基层之间存在脱空或者高含水区域。

　　4 结论

　　地质雷达技术虽然是一项较为前沿的检测技术，但是以其独特的优越性，已经在公路工程施工及后期检测养护等领域得到广泛的应用。例如，在工程建设前期，可利用地质雷达对地质概况进行勘查探测，确定地质结构、查找不良地段;在工程建设过程中，利用地质雷达可以准确地探测出路面结构层的厚度，进而使施工质量得到保证;在工程的服役阶段，运用地质雷达进行常规例行检测，以便于及时发现可能存在的各种隐患，为工程结构的养护和维修提供指导以及，这对于延长使用工程结构的使用寿命具有重要意义。作为公路行业中新兴的一种高效先进的无损检测手段，地质雷达在未来将越来越普及，其应用范围和探测能力也将不断提高，对我国的公路建设管养事业具有重大意义。

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文章名称： 地质雷达检测公路路面技术的简述

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