雷达技术在公路检测中的应用分析

徐凯雯

摘 要：公路是国家的重点项目，它们的存在对于带动国家的经济进步有着非常重要的意义。然而当前时期我们国家的公路项目的品质并不是非常完美，存在各种各样的问题。因此，必须积极开展检测工作。过去的检测方法的效果并不是非常好，其主要是依据规定选择测试点，然后钻探取样，最后分析数据，以此明确工程数值。这种方法的局限性较为明显，所以假如可以研究出一种速度快、显示直观并且可以体现道路内在情况的检测方法的话，必然会将道路建设品质提升到一个全新的层面。在这种背景之下，雷达技术开始被运用到道路检测工作之中。如今，它的稳定性以及时效性受到越来越多人的认同，不过因为这项技术还不是很成熟，因此到目前为止还未形成相对统一的技术标准，使得检测效果不尽人意。具体来看原因主要在于工作频率以及作业措施等选取不合理或是没有事先估计探测深度等。笔者在这个前提之下，具体分析了探地雷达对于道路检测工作的意义所在。

关键词：探地雷达；雷达无损测试技术；公路检测；应用

中图分类号：TN95 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）22-0162-02

当我们开展公路建设工作的时候，一般使用钻芯取样措施来明确路面厚度。该措施在使用的时候会对路面造成各种程度的影响，而且因为它的代表性不是很強，人为干扰要素较多，会导致结果有失公正。在这种背景之下，探地雷达技术开始被运用到道路检测工作之中。该方法的优点众多，比如它采集信息的速度快、精确性高、不存在损伤现象等。正是因为其存在上述优点，所以它能够很好的弥补传统措施的缺陷，有着重要的存在价值。

1 探地雷达无损测试技术对公路检测异常的识别

1.1 探地雷达工作原理

通常来讲，探地雷达在工作的时候是借助发射天线的形式把电磁波传达到地下，然后借助目标体反馈回地面由天线接收。当电磁波传播的时候，它的幅度以及频率等会因为传输介质的改变而发生改变，依据波段的相位以及幅度等生成我们所需的持续的剖面图，进而获知地层厚度以及构造特征等信息。

当我们使用雷达技术测试之后可以获取各种道路问题对应的异常图像，然后将图像归类，在做好钻孔验证工作的前提之下，总结道路潜在的各种缺陷问题的表现特点，经由分析这些缺陷特点，在后续的检测中可以从图像上直接判定出问题所在，此时就不需要再次钻孔了，也就是说能够保证路面不被损害。

1.2 探地雷达无损测试技术

要想得知问题路面的雷达图像，首先就需要了解正常的路面雷达图像。众所周知，路面的结构呈现出明显的层次化，而每一层使用的建筑材料都不是完全一样的，正是因为存在材料差异因此导致其介电性也有一定的不同之处，通过测试可知，对于正常路面来讲，其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，所有层中的信号的强度大体上是相同的，体现到图像之中的话是不会有特别明显的差别的。判别正常路面基层探地雷达检测图像的标志。

路面基层的上下界面对应着明显的负峰、平缓、近水平的同相轴或色谱线条，其内对应沿剖面均匀分布的色谱特征。

因路面基层较厚而分层铺筑的条件下，除具有上述图像特征外，基层内同料分层铺筑的界面处一般还会呈现微弱的、断续的、负峰、平缓、近水平的同相轴或色谱线，如果图像越窄越弱的话，就表示着项目质量越优秀。相反的话就表示界面存在问题，比如过于松散或是存在夹层。

2 探地雷达在公路检测中的应用

2.1 雷达对地层空洞的探测

当前的公路施工工艺十分复杂，其路面的施工品质关乎到道路的总体品质。由于很多干扰要素的存在导致路面问题频出，比如基层缝隙或是面层破损。而一旦出现问题的话就会导致结构改变，最终使得结构间的布局发生改变。在这种背景之下，雷达释放电磁波和正常区域的路面比对，我们就可以从剖面图中获知路面问题所在。

2.2 公路裂缝调查

对于公路来讲，其缝隙问题的最明显影响是会导致雨水渗透到其中，使路面以及路基等都会被损毁，导致道路无法正常运行。探地雷达在公路裂缝调查中，主要是对反射波同相轴的分析研究，进行公路裂缝检测实际工作时，要设置天线中心频率保持在1000赫兹左右。如果天线的频率相对较为稳定，同时其宽度以及路面的规模等相对一定的情况下，我们可以以同样的速度持续测试，以此来保证检测结果的精准。

3 雷达无损测试技术在公路检测上的应用

雷达无损测试的检测速度非常快，最主要的是对目标不会产生负面影响。此类检测装置以及方法非常直观便捷，而且可以明显的节省工作者的工作量，降低工作强度，从一定层面上讲使得管理工作进入到新的发展时期，意义重大。开展路面和桥梁无损检测与评价技术的研究，将在控制道桥施工质量、深入认识路面长期使用性能、改善路面设计、优化道路改造方案及提高路网维护水平等方面具有深远而现实的重要意义。该技术的存在能够明显的提升道路的施工品质，增加道路使用时间，把它合理的运用到道路检测活动之中，可以在第一时间获知项目潜在的问题，对于避免道路出现过早破坏有着非常重要的意义。

3.1 路面厚度、密实度测试

雷达发射电磁脉冲，以较快的速率穿透道路表面，脉冲反射波被无线接收机接收，数据采集系统记录返回时间和路面结构中的不连续电介质常数的突变情况。由于路面有很多的结构层，而每个结构层使用的材料完全不一样，因此其电介质的数值也是不一样的。电介质数值突然发生改变的地方就是两个结构层的接触面。通过获取的电介质数值以及速率等，可以获知路面所有的结构层的含水率以及厚度等等信息。通常路面雷达测试速率的快慢和采样的频率有着非常直接的关系。通过无数的实践我们可知，路面雷达的存在为我们开展厚度测试以及含水率测试等工作提供了极大的便利。通常来讲，把合乎强度规定的电磁脉冲释放到地下的介质里面，然后论述采集的地域波形数值，比如传递时间以及幅度等，可知介质构造以及方位等信息，假如介质的密度较低，或是有大量的积水存在的话，此时雷达的剖面相位以及它们的幅度等都会有一定的改变。

3.2 雷达无损测试的勘查与定位

其原理是借助传感器穿过结构面层，此时较短的声波脉冲可以传播，同时材料表层的发射信号会被设备获取。此类信号的介电数值并非完全一样的，最终获取的数据是持续截面。它的风险较之于别的方法来讲要低很多，在使用的时候会释放电磁脉冲，然后经由天线传递。冲击波在传递的时候如果碰到界面的话会发生折射现象，而且会被设备保存。此时天线发射装置会把频率较高的电磁波传递到介质之中，当经过明显的有差别的介质的时候，设备会接受一些被反射的电磁能，另外的一些会继续传递。我们通过分析反射波的传递时间和它的传递速度等，就能够得知反射面和表面的间距。依据反射波的振幅以及波形等的改变情况，可以得知介质属性。该方法的优点非常明显，比如它的测试速度十分快，应用区间广，最关键的是它的安全指数高。正是因为该技术有如此多的优点，因此它被大量的运用到很多条件较差的区域之中。

3.3 雷达无损测试病害与养护技术

当我们使用雷达技术测试之后可以获取各种道路问题对应的异常图像，然后将图像归类，在做好钻孔验证工作的前提之下，总结道路潜在的各种缺陷问题的表现特点，经由分析这些缺陷特点，在后续的检测中可以从图像上直接判定出问题所在，此时就不需要再次钻孔了，也就是说能够保证路面不受损害。地质雷达在瀝青路面病害的无损检测和养护中使用较多，测试时主要包括测试布线、确定水平采样点距、时窗选择、天线频率选取、垂向取样点距选取等关键步骤。进而分析数据，明确面层波速以及含水率等数值，真正实现无损检测。

4 结束语

探地雷达是利用高频电磁脉冲波（10～1000MHz或更高）以宽频带短脉冲形式由发射天线送入地下，其脉冲在传播的时候会遇到各种不一样的介质面，此时一些雷达波释放的能量会反射到地表由天线接收。探地雷达探测的是来自地下介质交界面的反射波，每一记录道的雷达数据n（t）可看成是雷达脉冲子波b（t）与反射波系数序列R（t）的卷积，式子中，子波b（t）取决于所使用的雷达系统，而R（t）则包含了地下介质的相关信息。通过探地雷达记录的反射波到达地面的时间t和反射波的波幅来研究地下介质的分布，以其特有的高分辨率在浅层或超浅层探测中有着极其广阔的应用。我们坚信由于科技不断发展，该项检测工作一定会开展的更加到位，检测技术会更为先进，其运用区间也会更宽泛。总的来看，随着脉冲回拨技术、波形接收信号分析、现代电子技术以及高灵敏传感系统等的不断发展，雷达检测技术必然会朝着全新的方向发展，此时无损检测装置也会朝着更小、更集约、更安全的方向发展。

参考文献：

[1]康旺东.基于地质雷达无损检测技术的挡土墙质量评定及研究[D].中南大学，2012.

[2]汪贵春.挡墙质量无损检测技术应用研究[D].重庆交通大学，2009.

[3]王映娟.挡墙病害无损检测技术探讨[J].四川建材，2012，38（6）：130-132.

[4]孙宇.探地雷达在辽宁普通公路面层检测中的应用[J].北方交通，2012（4）.

[5]王国群.探地雷达技术在公路工程检测中的应用[J].江苏交通工程，2010（4）.