基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法，特別是涉及一種使用探地雷達(dá) 成套設(shè)備及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)道路路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部出現(xiàn)的病害檢測(cè)并綜合評(píng)價(jià)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)的公路尤其是高速公路的建設(shè)突飛猛進(jìn)。在我國(guó)公路建設(shè)快速發(fā)展 的同時(shí)，其間存在的不合理性也逐漸顯現(xiàn)：公路部門用于公路新建、擴(kuò)建的投資比重大，相 應(yīng)地用于公路養(yǎng)護(hù)方面的投資較少；對(duì)于公路質(zhì)量狀況的檢評(píng)重視不夠，尤其是在公路路 面結(jié)構(gòu)質(zhì)量狀況檢測(cè)方面缺少有效的方法和手段。
[0003] 傳統(tǒng)的人工養(yǎng)護(hù)方式路上作業(yè)危險(xiǎn)性大，且難以發(fā)現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的病害隱 患；以鉆孔取芯為代表的傳統(tǒng)檢測(cè)方法按照規(guī)范隨機(jī)選點(diǎn)、鉆孔取樣，進(jìn)行分析處理，從而 獲得道路質(zhì)量狀況參數(shù)。這些常規(guī)方法由于隨機(jī)選擇測(cè)點(diǎn)因而檢測(cè)結(jié)果隨機(jī)性大；檢測(cè)深 度有限而難以發(fā)現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部病害隱患，通常只有等到道路病害影響到路面時(shí)才會(huì)被 發(fā)現(xiàn)；檢測(cè)效率低、安全性差、影響交通，而且對(duì)公路具有一定的破壞作用。由于缺少有效的 檢測(cè)手段，不能預(yù)先發(fā)現(xiàn)和查明公路內(nèi)部病害隱患的分布狀況和嚴(yán)重程度，也就難于監(jiān)控 和評(píng)估路面質(zhì)量狀況并有針對(duì)性地制定處理措施，只能"頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳"，難以根治病 害。這顯然已不能適應(yīng)現(xiàn)代高速公路飛速發(fā)展的需要，為此急需發(fā)展快速、簡(jiǎn)便、有效的公 路檢測(cè)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上形成的公路路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)便、適用性廣、經(jīng)濟(jì)及有效 的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況綜合評(píng)價(jià)方法，通過(guò)探地雷達(dá)數(shù)值模擬，建立了一套對(duì)病害圖譜 分析的有效方法，從而在應(yīng)用探地雷達(dá)檢測(cè)公路路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部病害時(shí)，對(duì)檢測(cè)出的病害種 類、范圍及嚴(yán)重程度的速判提供了可靠依據(jù)，進(jìn)而評(píng)價(jià)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0006] -種基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法，其特征是，包括 如下步驟：
[0007] 1)對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，總共分為i。個(gè)類 別；
[0008] 2)對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害的各個(gè)類別選取評(píng)價(jià)常數(shù)、權(quán)重和雷達(dá)參量參數(shù)，所述雷達(dá) 參量參數(shù)包括介電常數(shù)e、速度V、反射系數(shù)R以及衰減系數(shù)0 ;
[0009] 3)對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害的各個(gè)類別選取分級(jí)系數(shù)G ;
[0010] 4)帶入綜合評(píng)價(jià)計(jì)算公另
C中S表示路段的綜合評(píng)價(jià) 得分；Q表示評(píng)價(jià)路段區(qū)域內(nèi)某種病害類別的長(zhǎng)度（m) ;L表示所評(píng)價(jià)路段總長(zhǎng)度（m)必1表 示對(duì)應(yīng)病害類別不同程度的分級(jí)系數(shù)；Ci表示對(duì)應(yīng)病害類別的評(píng)價(jià)常數(shù)；Wi表示對(duì)應(yīng)病害 類別的權(quán)重。
[0011] 前述的基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法，其特征是，所 述步驟1)中病害的分類為松散、層間粘結(jié)不密實(shí)、富水和脫空；所述松散類別根據(jù)疏松病 害區(qū)域的雷達(dá)反射波振的大小、波形散亂現(xiàn)象程度以及疏松病害下方的道路結(jié)構(gòu)層界面同 相軸缺失的程度由小到大分為輕級(jí)松散、中級(jí)松散和重級(jí)松散；富水類別根據(jù)振幅與周圍 介質(zhì)反射波振幅大小的比較以及頻譜上大部分高頻信號(hào)被吸收截?cái)嘀饕憩F(xiàn)分為主要表 現(xiàn)為中低頻譜的輕富水類別和主要表現(xiàn)為低頻譜的重富水類別。
[0012] 前述的基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法，其特征是，所 述步驟4)中綜合評(píng)價(jià)得分S的標(biāo)準(zhǔn)是不低于90分為優(yōu)，低于90不低于80為良，低于80 不低于70為中，低于70不低于60為次，低于60為差。
[0013] 前述的基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法，其特征是，所 述病害數(shù)據(jù)的分類依據(jù)實(shí)際情況以及經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行分類。
[0014] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：使用探地雷達(dá)成套設(shè)備及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)道路路面結(jié) 構(gòu)層內(nèi)部出現(xiàn)的病害進(jìn)行探測(cè)，主要為路面結(jié)構(gòu)層層間富水、疏松、層間離析、松散等隱狀 病害，根據(jù)綜合評(píng)價(jià)得分計(jì)算公式得到的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)代表路面內(nèi)部質(zhì)量狀況綜合指數(shù)，再依 據(jù)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)定，進(jìn)而對(duì)后續(xù)病害處 理進(jìn)行指導(dǎo)和提供依據(jù)，符合公路養(yǎng)護(hù)部門及業(yè)主的需求。本發(fā)明實(shí)用性強(qiáng)，與公路部門的 養(yǎng)護(hù)需求聯(lián)系緊密；適用性廣，研究成果也可以用于隧道、機(jī)場(chǎng)跑道、鐵路路基和混凝土的 質(zhì)量檢測(cè)，有著極強(qiáng)的市場(chǎng)潛力，對(duì)于提高公路質(zhì)量檢測(cè)水平和道路無(wú)損檢測(cè)水平可以起 到推動(dòng)作用，有著顯著的的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的社會(huì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方 案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016] 本發(fā)明涉及一種基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法，包括 如下步驟：
[0017] 1)對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類：病害的分類為松 散、層間粘結(jié)不密實(shí)、富水和脫空，其中松散類別根據(jù)疏松病害區(qū)域的雷達(dá)反射波振的大 小、波形散亂現(xiàn)象程度以及疏松病害下方的道路結(jié)構(gòu)層界面同相軸缺失的程度由小到大分 為輕級(jí)松散、中級(jí)松散和重級(jí)松散；富水類別根據(jù)振幅與周圍介質(zhì)反射波振幅大小的比較 以及頻譜上大部分高頻信號(hào)被吸收截?cái)嘀饕憩F(xiàn)分為主要表現(xiàn)為中低頻譜的輕富水類別 和主要表現(xiàn)為低頻譜的重富水類別，見(jiàn)表1。
[0018]
[0019]
[0020] 表1路面結(jié)構(gòu)層病害分類分級(jí)
[0021] 2)對(duì)步驟1)中分類好的路面結(jié)構(gòu)層病害數(shù)據(jù)選取評(píng)價(jià)常數(shù)、權(quán)重和雷達(dá)參量參 數(shù)。雷達(dá)參量參數(shù)包括介電常數(shù)e、速度V、反射系數(shù)R以及衰減系數(shù)0。其中評(píng)價(jià)常數(shù)和 權(quán)重依據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值確定，雷達(dá)測(cè)量參數(shù)中介電常數(shù)e、速度V、反射系數(shù)R以及衰減系數(shù)0作為評(píng)價(jià)常數(shù)和權(quán)重取值的參考。
[0022]
[0023] 表2路面結(jié)構(gòu)層病害評(píng)定參數(shù)
[0024] 3)對(duì)不同路面的病害數(shù)據(jù)選取分級(jí)系數(shù)G，其中松散分級(jí)系數(shù)依據(jù)細(xì)集料的散失 程度和是否出現(xiàn)粗集料的散失進(jìn)行分級(jí)；富水依據(jù)層內(nèi)介質(zhì)含水情況分級(jí)。
[0025]
[0026]
[0027] 表3不同路面病害分級(jí)系數(shù)以及描述
[0028] 4)帶入綜合評(píng)價(jià)計(jì)算公3
式中S表示路段的綜合評(píng)價(jià) 得分；Q表示評(píng)價(jià)路段區(qū)域內(nèi)某種病害類別的長(zhǎng)度（m) ;L表示所評(píng)價(jià)路段總長(zhǎng)度（m)必1表 示對(duì)應(yīng)病害類別不同程度的分級(jí)系數(shù)；Q表示對(duì)應(yīng)病害類別的評(píng)價(jià)常數(shù)；Wi表示對(duì)應(yīng)病害 類別的權(quán)重。
[0029] 評(píng)價(jià)路段的綜合評(píng)價(jià)得分代表路面內(nèi)部質(zhì)量狀況綜合指數(shù)，分?jǐn)?shù)越低表示路面結(jié) 構(gòu)層內(nèi)部病害的程度越嚴(yán)重，滿分為1〇〇分。分?jǐn)?shù)統(tǒng)一為非負(fù)值，當(dāng)計(jì)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，統(tǒng)一 評(píng)為〇分。
[0030] 綜合評(píng)價(jià)得分S的標(biāo)準(zhǔn)是不低于90分為優(yōu)，低于90不低于80為良，低于80不低 于70為中，低于70不低于60為次，低于60為差。
[0031] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法，其特征是，包括如下步 驟： 1) 對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，總共分為i。個(gè)類別； 2) 對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害的各個(gè)類別選取評(píng)價(jià)常數(shù)、權(quán)重和雷達(dá)參量參數(shù)，所述雷達(dá)參量 參數(shù)包括介電常數(shù)ε、速度V、反射系數(shù)R以及衰減系數(shù)β ; 3) 對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害的各個(gè)類別選取分級(jí)系數(shù)G ; 4) 帶入綜合評(píng)價(jià)計(jì)算公式，式中S表示路段的綜合評(píng)價(jià)得 分；L1表示評(píng)價(jià)路段區(qū)域內(nèi)某種病害類別的長(zhǎng)度（m) ;L表示所評(píng)價(jià)路段總長(zhǎng)度（m) A1表示 對(duì)應(yīng)病害類別不同程度的分級(jí)系數(shù)A表示對(duì)應(yīng)病害類別的評(píng)價(jià)常數(shù);W 1表示對(duì)應(yīng)病害類 別的權(quán)重。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法， 其特征是，所述步驟1)中病害的分類為松散、層間粘結(jié)不密實(shí)、富水和脫空；所述松散類別 根據(jù)疏松病害區(qū)域的雷達(dá)反射波振的大小、波形散亂現(xiàn)象程度以及疏松病害下方的道路結(jié) 構(gòu)層界面同相軸缺失的程度由小到大分為輕級(jí)松散、中級(jí)松散和重級(jí)松散；富水類別根據(jù) 振幅與周圍介質(zhì)反射波振幅大小的比較以及頻譜上大部分高頻信號(hào)被吸收截?cái)嗟闹饕?現(xiàn)分為主要表現(xiàn)為中低頻譜的輕富水類別和主要表現(xiàn)為低頻譜的重富水類別。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法， 其特征是，所述步驟4)中綜合評(píng)價(jià)得分S的標(biāo)準(zhǔn)是不低于90分為優(yōu)，低于90不低于80為 良，低于80不低于70為中，低于70不低于60為次，低于60為差。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法， 其特征是：所述步驟1)中，路面結(jié)構(gòu)病害數(shù)據(jù)的分類依據(jù)實(shí)際情況以及經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行分類。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法， 其特征是：所述步驟2)中，路面結(jié)構(gòu)病害評(píng)定參數(shù)依據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬并結(jié)合經(jīng) 驗(yàn)確定。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法， 其特征是：所述步驟3)中，不同路面病害分級(jí)系數(shù)G依據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬并結(jié)合 實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)值確定。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于探地雷達(dá)成套設(shè)備的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)方法，其特征是，包括如下步驟：1)對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類；2)對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害的各個(gè)類別選取評(píng)價(jià)常數(shù)、權(quán)重和雷達(dá)參量參數(shù)；3)對(duì)路面結(jié)構(gòu)層病害的各個(gè)類別選取分級(jí)系數(shù)；4)帶入綜合評(píng)價(jià)計(jì)算公式。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本發(fā)明實(shí)用性強(qiáng)，與公路部門的養(yǎng)護(hù)需求聯(lián)系緊密；適用性廣，研究成果也可以用于隧道、機(jī)場(chǎng)跑道、鐵路路基和混凝土的質(zhì)量檢測(cè)，有著極強(qiáng)的市場(chǎng)潛力，對(duì)于提高公路質(zhì)量檢測(cè)水平和道路無(wú)損檢測(cè)水平可以起到推動(dòng)作用，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的社會(huì)效益。
【IPC分類】E01C23/01
【公開(kāi)號(hào)】CN105064188
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510460291
【發(fā)明人】俞先江, 汪春桃, 劉亞樓, 王正, 顧章川, 馬圣昊
【申請(qǐng)人】江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日