维普资讯 http://www.cqvip.com 学问・科教探索》 第２４卷１６期 浅谈公路地质雷达检测技术及其在质量监督工作中的应用 杨文杰杨松 １ １４００９） １１４００９） （鞍山市公路工程质量安全监督处（鞍山市公路工程质量安全监督处【摘要】简述了公路地质雷达检测公路路面厚度的基本 原理、检测方法、速度标定、数据处理及其误差分析等内容，同 时介绍该技术在公路质量监督工作中的应用情况。 【关键词】地质雷达；质量监督；应用 路面雷达检测基本原理 路面雷达（又称探地雷达）是利用高频电磁波的反射来探 测目标体的。路面雷达通常由控制器、发射和接收天线组成， 控制器是雷达的核心部分。 地质雷达检测技术属于反射波探测法。探地雷达通过发 射天线，向地下发射高频带短脉冲电磁波，向地下传播。由于 公路的各结构层是由不同材料构筑而成，不同材料具有不同 的电性，因此电磁波在其中的传播速度不同。当电磁脉冲传到 两种材料分界面上时。脉冲的一部分反射回地面。另一部分透 过截面继续向下传播，继续向下传播。直到接触第二层分界 面。又重复上面的过程。雷达的接收天线专门捕捉返回地面的 电磁波。并按照到达时间的先后顺序记录。如此。在地面上的 个测点。可以得到一条扫描线，它反映了地下不同深度处各 种界面的反射时间，将其乘以电磁波在介质中的传播速度，就 得出了相应界面的深度。 二、电磁波在介质中传播速度的计算方法 计算电磁波在介质中的传播速度是探地雷达应用中非常 重要的工作，通过计算雷达在介质中的传播速度，可以计算得 到地下目标体的深度、大小等信息。常用的计算电磁波在介质 中传播速度的方法有两种，①已知埋深体反算平均速度；②用 反射系数计算平均速度。公路沥青混凝土摊铺厚度检测中常 用第一种方法。对于均质介质，在已知该介质介电常数的情况 下，可用下式计算传播速度 （１） 一、采集时，车速一般为６０－８０ｋｉｎ／ｈ（车速是根据采样频率等工作 参数的选择而不同）。在数据采集中，根据路况将桥梁、涵洞等 影响面层厚度的信息，通过手动打点的方式记录在数据中。这 样在以后的数据处理时就可以保证数据的准确。 ３．电子图形的数据处理与分析 将求得的平均电磁波波速代人全线的雷达实测数据中。 在雷达实测数据进行修正后，得到该线路路面实际厚度。最 后，打出结果数据报告。 四、探地雷达检测厚度结果精确度的影响因素 １、仪器采集误差和资料电算处理中波组提取误差。 采样误差由仪器采样时间和波至拾取引起，采样误差不 大于一个采样间隔，由于实际工作中采样点数为５１２个．所以 该因素的误差相当小。波至拾取误差与信噪比有关．目前我们 采用高采样率采集方式及计算机自动拾取波至时间。因此。该 误差基本可以不予考虑。 ２、由于电磁波速度在个结构层中的变异以及估计不准确 引起的系统误差。 一由于在实际施工中各种因素造成沥青混合料混有杂质。 该杂质在介质中所处的具体环境是不完全相同的（如搅拌不 均匀、分撒不均、压实不均等），其电性也会有轻微的不同。使 雷达反射波拾取产生误差。由于，这种误差是各测点的随机误 差，相对于某一段而言，采样点相当多（每公里１００００点）。所 以，该误差产生的单点值在计算路段的平均值时不产生影响。 五、雷达检测路面厚度在质量监督工作中的应用 质量是工程的生命，在当前公路建设领域中，质量监督工 作尤显重要。在路面结构中，各个层次在保证厚度的情况下。 整体强度才能得到保证，而其中造价最高的路面摊铺结构层 厚度更是监控重点，传统的钻孔取样法属有损检测法，且不能 全面反映工程情况，这就亟需一种便捷、精确、高效的无损检 测技术，地质雷达检测技术设备的引进解决了这一问题。 １、在交（竣）工检测鉴定中的应用。传统的钻孔取样法属 式中，ｃ是电磁波在真空的传播速度，为３０ｃｍ／ｎｓ；８ｒ为结构 层的相对介电常数。 三、探地雷达实际操作 雷达探测路面的厚度是由以下几种因素所决定的。 １．数据采集方式和主要技术参数 探地雷达工作时有多种数据采集方式。如自由采集、测距 轮连续采集和点采集。探地雷达的工作参数包括：点距、时窗 和采样间隔。 （１）数据采集方式。目前公路探地雷达检测厚度常采用测 距轮连续采集方式。这种方式是利用测量轮触发天线控制开 关，自动、均匀、连续地记录数据。点距一般可以在Ｏ．０１ｍ一 ９．９９ｍ之间选择．定位误差为Ｏ．２％。 （２）点距的选取。测点点距的选取取决于雷达天线扫描速 有损检测法，对路面有一定破坏，更主要的是该方法所取得的 数据不能真正给公路路面厚度一个真实评价。所以。鞍山地区 从２００６年开始就使用雷达设备对全地区沥青摊铺路面厚度 进行检测，掌握了全面、真实的厚度数据，客观地做出了检测 结论，收效较好。 ２、在施工过程的质量监控中的应用。在施工过程中。我们 应用雷达设备对结构层的试验段或前期铺筑段进行检测。及 时给出真实的厚度数据，从而有效的指导实际施工。特别是在 路面分层摊铺施工中，我们及时对下部层次进行检测，及时发 现存在的厚度未达标的路段，将检测数据与实际位置的一一 对应，在上层施工中进行有效的找补，找补后仍未达标的段落 再行返工处理，最终达到规范要求。这一检测手段在质量监控 中发挥了重要作用。 率和雷达主机数据的处理能力。鞍山市处的探地雷达天线中 心频率为２．０ＧＨｚ，典型穿透深度为０．５米。扫描速率为３００ 次／秒，扫描采样点数５１２，发射率４００ＨＫｚ。 （３）时窗的选择。时窗的选择主要取决于最大探测深度与 介质中电磁波速度。对于鞍山地区的公路．介质主要是沥青混 凝土，取电磁波的平均波速１２．５ｃｍ／ｍｓ，探测深度一般为２０ｃｍ 左右，故时窗取８ｎｓ。 【参考文献】 ［１］．李刚．高速公路路面自动化测试评价方法的研究【Ｄ］． 杭外ｌ：浙江大学硕士学位论文。２００４． ［２］．袁德明．公路地质雷达１Ｏ年发展卟公路交通科技， ２００６（４）：７—９． ［３］．蔡迎春，王复明，张蓓．路面雷达厚度测试误差分析【刀． 公路交通技，２００６（４）：２４—２７． ２．电磁波在介质中传播速度的采集 在检测过程中，根据实际情况进行采集速度标定文件，钻 芯取样，测量钻芯实际厚度，用于电磁波波速计算时使用连续 一１２１—
