道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法，包括利用探地雷達(dá)進(jìn)行連續(xù)測(cè)量和人工點(diǎn)測(cè)，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)圖像，大致確定裂縫位置，然后在此基礎(chǔ)上通過(guò)橢圓法對(duì)數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行解析處理，提高定位精度，從而對(duì)半剛性基層裂縫的長(zhǎng)度和深度進(jìn)行準(zhǔn)確定位。采用探地雷達(dá)連續(xù)測(cè)量和人工點(diǎn)測(cè)，得到半剛性基層裂縫的水平位置誤差達(dá)到4.4%，裂縫上端誤差達(dá)到32%。通過(guò)橢圓法數(shù)據(jù)分析后，半剛性基層裂縫的水平位置誤差達(dá)到2.2%，裂縫上端深度誤差達(dá)到22%，水平位置的精度提高了2.2%，裂縫上端深度的精度提高了10%，可以為裂縫的維護(hù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用意義。
【專利說(shuō)明】道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種道路基層隱含裂縫深度和水平位置的檢測(cè)方法，尤其涉及一種道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)高速公路發(fā)展迅速，由于半剛性材料具有初期強(qiáng)度高、良好的板體性、抗?jié)B度和抗凍性好等優(yōu)點(diǎn)[?，半剛性材料的使用得到廣泛推廣，同時(shí)道路質(zhì)量的檢測(cè)任務(wù)也日益增多，道路的使用狀況評(píng)價(jià)成為目前的重要任務(wù)。面對(duì)道路質(zhì)量評(píng)價(jià)工作量的急劇增加，傳統(tǒng)的鉆芯取樣等有損檢測(cè)技術(shù)，由于工作量大、對(duì)道路有破壞性等特點(diǎn)，已經(jīng)不能適應(yīng)目前檢測(cè)的任務(wù)。探地雷達(dá)(Ground Penetration Radar)檢測(cè)技術(shù)作為一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具有高分辨率、高效率、無(wú)損探測(cè)、結(jié)果直觀等優(yōu)點(diǎn)，可以在較短時(shí)間內(nèi)得到檢測(cè)道路的使用情況，為道路維護(hù)提供必要的依據(jù)。國(guó)內(nèi)外將探地雷達(dá)應(yīng)用于高等級(jí)公路路面厚度、路基空洞與缺損等的檢測(cè)，并做出了大量研究工作。隨著道路建設(shè)不斷發(fā)展，道路的病害檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)任務(wù)日益加重，特別是高等級(jí)公路的半剛性基層裂縫檢測(cè)問(wèn)題，由于其隱蔽性，檢測(cè)難度較大，但半剛性基層裂縫對(duì)道路承載力影響較大，因此成為近幾年道路質(zhì)量檢測(cè)的一個(gè)重要方向。如何利用探地雷達(dá)研究在反射裂縫出現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)半剛性基層隱含裂縫的檢測(cè)技術(shù)，具有重要實(shí)際應(yīng)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法，檢測(cè)精確，效率高。
[0004]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0005]道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0006]A:利用探地雷達(dá)探測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)ε，通過(guò)反演計(jì)算，得出實(shí)際介電常數(shù)值大小ε ;
[0007]B:通過(guò)實(shí)際介電常數(shù)值大小ε，由公式v = 得出探地雷達(dá)電磁波在被測(cè)介質(zhì)中的波速值V ;
[0008]C:利用探地雷達(dá)進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，初步確定裂縫所在的大致位置A-B，并記錄；
[0009]D:以探地雷達(dá)接收天線和發(fā)送天線的中點(diǎn)為基點(diǎn)，在A點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)行一次點(diǎn)測(cè)，并記錄點(diǎn)測(cè)時(shí)間t,由公式2a=V*t得出a ;
[0010]E^A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以A到B的水平方向?yàn)閄軸，與地面垂直方向?yàn)閅軸建立坐標(biāo)系，并以探地雷達(dá)接收天線和發(fā)送天線所在位置為焦點(diǎn)，以a為半長(zhǎng)軸做出一個(gè)橢圓，則異常點(diǎn)肯定為橢圓曲線上一點(diǎn)；
[0011]F:以S點(diǎn)距，重復(fù)步驟E，進(jìn)行連續(xù)點(diǎn)測(cè)直至測(cè)量到B位置，得到多個(gè)橢圓；
·[0012]G:采用試算法，選擇半長(zhǎng)軸最小的3個(gè)橢圓繪制成第一定位圖，將半長(zhǎng)軸最小的4個(gè)橢圓繪制成第二定位圖，觀察橢圓交點(diǎn)分布情況，對(duì)比第一定位圖和第二定位圖，將橢圓交點(diǎn)近似呈現(xiàn)對(duì)稱分布的橢圓圖作為最終定位圖，將定位圖中的橢圓交點(diǎn)的坐標(biāo)求均值，即得到異常點(diǎn)位置坐標(biāo)，其橫坐標(biāo)為距離起始探測(cè)點(diǎn)A點(diǎn)的水平距離，縱坐標(biāo)為距離地面的垂直距離。
[0013]所述的步驟A中反演計(jì)算具體為對(duì)探地雷達(dá)進(jìn)行預(yù)設(shè)介電常數(shù)值m，對(duì)無(wú)裂縫道路基層進(jìn)行一次預(yù)點(diǎn)測(cè)，讀出點(diǎn)測(cè)時(shí)間t，由于對(duì)相同介質(zhì)，時(shí)間確定時(shí)，可知預(yù)點(diǎn)測(cè)得到介電常數(shù)與實(shí)際介電常數(shù)的比值等于對(duì)應(yīng)的介質(zhì)厚度平方的倒數(shù)的比，所以可以通過(guò)實(shí)際測(cè)量基層厚度值得出實(shí)際介電常數(shù)值大小ε。
[0014]所述的點(diǎn)距S大小為1.5cm。
[0015]本發(fā)明利用探地雷達(dá)進(jìn)行先后連續(xù)測(cè)量和人工點(diǎn)測(cè)，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)和圖像，首先大致確定裂縫位置，然后在此基礎(chǔ)上通過(guò)多次人工點(diǎn)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行橢圓法處理，進(jìn)而通過(guò)橢圓法得出待測(cè)基層裂縫的位置以及其長(zhǎng)度和深度值，整體提高基層裂縫的定位精度，從而對(duì)半剛性基層裂縫的長(zhǎng)度和深度進(jìn)行準(zhǔn)確定位，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0017]圖2為本發(fā)明所述人工點(diǎn)測(cè)的檢測(cè)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明所述基層裂縫的連續(xù)檢測(cè)圖像；
[0019]圖4為本發(fā)明所述目標(biāo)體位于兩個(gè)采樣點(diǎn)中間附近示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明所述目標(biāo)體位于采樣點(diǎn)附近示意圖；
[0021]圖6為本發(fā)明所述橢圓法繪制橢圓交點(diǎn)圖；
[0022]圖7為本發(fā)明所述擬采用三個(gè)橢圓進(jìn)行繪制橢圓交點(diǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0024]首先利用探地雷達(dá)探測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)，通過(guò)反演計(jì)算，得出實(shí)際介電常數(shù)值大小ε ;具體為對(duì)探地雷達(dá)進(jìn)行預(yù)設(shè)介電常數(shù)值m，對(duì)無(wú)裂縫道路基層進(jìn)行一次點(diǎn)測(cè)，讀出點(diǎn)測(cè)時(shí)間t，由于對(duì)同一個(gè)介質(zhì)，時(shí)間確定時(shí)，可知介電常數(shù)的比值等于對(duì)應(yīng)介質(zhì)厚度平方的倒數(shù)比，所以可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量基層厚度值得出實(shí)際介電常數(shù)值大小ε，以下以具體例子進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例采用C15標(biāo)號(hào)水泥，水泥、砂、石、水的配合比采用240:894:1026:135，混凝土試件的尺寸分別為IOOcmX IOcmX 7.3cm, IOOcmX IOcmX 5.0cm。將7.3cm的混凝土試件中間斷開(kāi)，模擬基層裂縫。將5.0cm的混凝土試件放置在其上邊，模擬面層。裂縫沿檢測(cè)方向長(zhǎng)2.0cm，沿垂直檢測(cè)方向長(zhǎng)10.0cm,高7.3cm，裂縫上端深度5.0cm0探地雷達(dá)型號(hào)為L(zhǎng)TD-2000，雷達(dá)天線采用900MHz地面耦合天線，時(shí)窗設(shè)置為15ns，天線長(zhǎng)33cm，高9.5cm，收發(fā)天線間距為5cm，
[0025]利用探地雷達(dá)對(duì)介質(zhì)的厚度進(jìn)行測(cè)量，已知探地雷達(dá)上的接收天線和發(fā)送天線間距為d，路基介質(zhì)厚度為H，c為聲波在空氣傳播速度，由幾何知識(shí)得路基介質(zhì)厚度
【權(quán)利要求】
1.道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟: A:利用探地雷達(dá)探測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)e，通過(guò)反演計(jì)算，得出實(shí)際介電常數(shù)值大小e ; B:通過(guò)實(shí)際介電常數(shù)值大小e，由公Sv = I得出探地雷達(dá)電磁波在被測(cè)介質(zhì)中的波速值V ； C:利用探地雷達(dá)進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，初步確定裂縫所在的大致位置A-B，并記錄； D:以探地雷達(dá)接收天線和發(fā)送天線的中點(diǎn)為基點(diǎn)，在A點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)行一次點(diǎn)測(cè)，并記錄點(diǎn)測(cè)時(shí)間t,由公式2a=V*t得出a ; E:以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以A到B的水平方向?yàn)閄軸，與地面垂直方向?yàn)閅軸建立坐標(biāo)系，并以探地雷達(dá)接收天線和發(fā)送天線所在位置為焦點(diǎn)，以a為半長(zhǎng)軸做出一個(gè)橢圓，則異常點(diǎn)肯定為橢圓曲線上一點(diǎn)；F:以S點(diǎn)距，重復(fù)步驟E，進(jìn)行連續(xù)點(diǎn)測(cè)直至測(cè)量到B位置，得到多個(gè)橢圓； G:采用試算法，選擇半長(zhǎng)軸最小的3個(gè)橢圓繪制成第一定位圖，將半長(zhǎng)軸最小的4個(gè)橢圓繪制成第二定位圖，觀察橢圓交點(diǎn)分布情況，對(duì)比第一定位圖和第二定位圖，將橢圓交點(diǎn)近似呈現(xiàn)對(duì)稱分布的橢圓圖作為最終定位圖，將定位圖中的橢圓交點(diǎn)的坐標(biāo)求均值，即得到異常點(diǎn)位置坐標(biāo)，其橫坐標(biāo)為距離起始探測(cè)點(diǎn)A點(diǎn)的水平距離，縱坐標(biāo)為距離地面的垂直距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟A中反演計(jì)算具體為對(duì)探地雷達(dá)進(jìn)行預(yù)設(shè)介電常數(shù)值m，對(duì)無(wú)裂縫道路基層進(jìn)行一次預(yù)點(diǎn)測(cè)，讀出點(diǎn)測(cè)時(shí)間t，由于對(duì)相同介質(zhì)，時(shí)間確定時(shí)，可知預(yù)點(diǎn)測(cè)得到介電常數(shù)與實(shí)際介電常數(shù)的比值等于對(duì)應(yīng)的介質(zhì)厚度平方的倒數(shù)的比，所以可以通過(guò)實(shí)際測(cè)量基層厚度值得出實(shí)際介電常數(shù)值大小e。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的道路基層隱含裂縫深度和水平位置的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于:所述的點(diǎn)距S大小為1.5cm。
【文檔編號(hào)】G01V3/12GK103675920SQ201310462792
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】李勝利, 孫攀旭, 姜楠, 朱小青, 陳淮 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)