專利名稱：基于探地雷達(dá)的路面裂縫深度無(wú)損檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路工程檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于探地雷達(dá)的路面裂縫深 度無(wú)損檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)在進(jìn)行公路路面裂縫深度檢測(cè)和病害原因診斷時(shí)主要是采用人工調(diào) 查結(jié)合鉆孔取芯的方法。這種方法需要對(duì)路面實(shí)施一定程度的破壞，工作效率低下，而 且屬于小樣本檢測(cè)，代表性差。探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar,簡(jiǎn)稱GPR)測(cè)試技術(shù)是利用高頻電磁脈沖波
在不同電磁性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，達(dá)到探測(cè)地下目標(biāo)體分布形態(tài)及特征的一種方法，具 有連續(xù)高效、準(zhǔn)確無(wú)損、信息豐富等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，GPR技術(shù)在公路無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，主要用于檢測(cè)路面結(jié) 構(gòu)層厚度、壓實(shí)度、含水量和路基路面內(nèi)部缺損等內(nèi)容。在測(cè)量路面裂縫深度方面，由 于路面具有多層結(jié)構(gòu)，路面開裂后，各個(gè)不同裂縫深度的路層均會(huì)在測(cè)量過(guò)程中反射回 電磁波，采用GPR技術(shù)的設(shè)備會(huì)接收到多個(gè)電磁波，而GPR設(shè)備無(wú)法選擇出最深層反射 回的電磁波，存在無(wú)法測(cè)量出有效的路面開裂深度的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明在于提供基于探地雷達(dá)的路面裂縫深度無(wú)損檢測(cè)方法，以解 決上述各個(gè)不同裂縫深度的路層均會(huì)在測(cè)量過(guò)程中反射回電磁波，GPR設(shè)備無(wú)法選擇出 最深層反射回的電磁波，存在無(wú)法測(cè)量出有效的路面開裂深度的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于探地雷達(dá)的路面裂縫深度無(wú)損檢測(cè)方 法，包括按照采樣間隔S和發(fā)射頻率向路面的裂縫發(fā)射電磁波；其中，所述采樣間隔S通過(guò)以下公式運(yùn)算得出
§
2sin(arctan 圣)ξ為裂縫開裂深度識(shí)別分辨率；H為待測(cè)路面裂縫深度的最大值；δ為探地雷 達(dá)GPR的誤差值；按照所述路面裂縫中各層材料反射的電磁波振幅，從接收的反射電磁波中，過(guò) 濾出裂縫處各層材料所對(duì)應(yīng)的電磁波振幅；通過(guò)過(guò)濾出的電磁波的旅行時(shí)間、各層材料的介電常數(shù)，運(yùn)算出所述路面裂縫 的深度。進(jìn)一步地，所述路面裂縫中各層材料包括面層、基層和土基層；每層材料所反射的電磁波振幅B為B = τ fA
其中，f為路表面和空氣介電常數(shù)和界面反射系數(shù)，0.6 <f< 0.7; A為所述 發(fā)射頻率對(duì)應(yīng)的振幅；t為不同材料的反射系數(shù)所述材料為浙青面層，0.25 < X <0.35;所述材料為基層，0.1 < X <0.2;所述材料為土基層，0.04 < x <0.05。進(jìn)一步地，所述f為0.65;所述材料為浙青面層，所述T為0.3，所述材料為基 層，所述t為0.15，所述材料為土基層，所述t為0.045。進(jìn)一步地，運(yùn)算所述路面裂縫深度的過(guò)程包括
n y f通過(guò)公式Z =運(yùn)算出裂縫的深度；其中，Z是裂縫的深度；t,為電磁
波在路面第i層的傳播時(shí)間；^為光在空氣中速度3X108m/S; 為第i層材料的介電常 數(shù)，n為電磁波傳播過(guò)程中所經(jīng)歷的路面結(jié)構(gòu)層數(shù)。進(jìn)一步地，還包括在同一裂縫中的多次測(cè)量，獲得相應(yīng)的多個(gè)所述路面裂縫 深度，選擇出最小值作為所述路面裂縫深度。進(jìn)一步地，所述發(fā)射頻率介于1.0GHZ至1.5GHZ之間。進(jìn)一步地，所述發(fā)射頻率為1.2GHZ。進(jìn)一步地，所述探地雷達(dá)采用數(shù)量在兩根以上的天線。進(jìn)一步地，運(yùn)算出所述路面裂縫的深度后，記錄該深度對(duì)應(yīng)的樁號(hào)。本發(fā)明的方法，通過(guò)裂縫中不同深度的各層材料反射波的振幅，選擇出最深層 反射回的電磁波，從而有效的測(cè)量出路面開裂深度。避免了 GPR設(shè)備無(wú)法選擇出最深層 反射回的電磁波，測(cè)量出的路面開裂深度不準(zhǔn)確的問(wèn)題。


圖1是實(shí)施例的方法流程圖；圖2是實(shí)施例中各個(gè)電磁波至裂縫處的路徑示意圖；圖3是實(shí)施例中GPR設(shè)備在行進(jìn)檢測(cè)過(guò)程中，不同位置處對(duì)同一裂縫開裂深度 的探測(cè)示意圖；圖4是實(shí)施例中裂縫開裂深度檢測(cè)過(guò)程中電磁波的路徑示意圖；圖5是實(shí)施例中裂縫開裂深度提取示意圖。
具體實(shí)施例方式為清楚說(shuō)明本發(fā)明中的方案，下面給出優(yōu)選的實(shí)施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的方法可應(yīng)用在GPR設(shè)備中，并在車輛行駛過(guò)程中，向地面不斷的發(fā)射 電磁波，并接收電磁波，進(jìn)行分析，從而運(yùn)算出路面開裂的深度。參見圖1，圖1是實(shí)施例的方法流程圖，包括以下步驟S11 按照預(yù)定的采樣間隔S和發(fā)射頻率向路面發(fā)射電磁波。采樣間隔S可通過(guò)以下公式運(yùn)算
2sin(arctan 圣)其中，I為用戶設(shè)定的裂縫開裂深度識(shí)別分辨率；H為用戶設(shè)定的裂縫開裂深 度最大值，可預(yù)先設(shè)定待測(cè)路面上，裂縫開裂的最大深度為50mm ；對(duì)于開裂較小的路段，如只開裂在基層和面層，也可以選擇為基層和面層的厚度之和，作為裂縫開裂深度 最大值H; S為GPR設(shè)備的系統(tǒng)誤差；通過(guò)這些已知的參數(shù)，即可運(yùn)算出采樣間隔S。采樣的間隔S的確定過(guò)程可參見圖2，圖2中戰(zhàn)、H2分別為GPR設(shè)備在 行進(jìn)過(guò)程中檢測(cè)到的裂縫開裂深度，H為裂縫開裂深度，S為采樣間隔。其中，
權(quán)利要求
1.基于探地雷達(dá)的路面裂縫深度無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于，包括 按照采樣間隔S和發(fā)射頻率向路面的裂縫發(fā)射電磁波；其中，所述采樣間隔S通過(guò)以下公式運(yùn)算得出ξ =----Β + δ2sin(arctan 圣)I為裂縫開裂深度識(shí)別分辨率；H為待測(cè)路面裂縫深度的最大值；δ為探地雷達(dá) GPR的誤差值；按照所述路面裂縫中各層材料反射的電磁波振幅，從接收的反射電磁波中，過(guò)濾出 裂縫處各層材料所對(duì)應(yīng)的電磁波振幅；通過(guò)過(guò)濾出的電磁波的旅行時(shí)間、各層材料的介電常數(shù)，運(yùn)算出所述路面裂縫的深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述路面裂縫中各層材料包括面 層、基層和土基層；每層材料所反射的電磁波振幅B為 B = τ fA其中，f為路表面和空氣介電常數(shù)和界面反射系數(shù)，0.6 <f< 0.7; A為所述發(fā)射頻 率對(duì)應(yīng)的振幅；τ為不同材料的反射系數(shù)所述材料為浙青面層，0.25 < τ <0.35；所 述材料為基層，0.1 < τ < 0.2 ；所述材料為土基層，0.04 < τ < 0.05。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述f為0.65;所述材料為浙青面層， 所述τ為0.3，所述材料為基層，所述τ為0.15，所述材料為土基層，所述τ為0.045。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，運(yùn)算所述路面裂縫深度的過(guò)程包括 “y t通過(guò)公式ζ =運(yùn)算出裂縫的深度；其中，Z是裂縫的深度；I1為過(guò)濾出的電磁波在路面結(jié)構(gòu)第i層的傳播時(shí)間；Vtl為光 在空氣中速度3X108m/S; 為第i層材料的介電常數(shù)，η為電磁波傳播過(guò)程中所經(jīng)歷的 路面結(jié)構(gòu)層數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括在同一裂縫中的多次測(cè)量， 獲得相應(yīng)的多個(gè)所述路面裂縫深度，選擇出最小值作為所述路面裂縫深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射頻率介于1.0GHZ至1.5GHZ 之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射頻率為1.2GHZ。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述探地雷達(dá)采用數(shù)量在兩根以上的天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，運(yùn)算出所述路面裂縫的深度的同時(shí)，記 錄該深度對(duì)應(yīng)的樁號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于探地雷達(dá)的路面裂縫深度無(wú)損檢測(cè)方法，包括按照采樣間隔S和發(fā)射頻率向路面的裂縫發(fā)射電磁波；按照所述路面裂縫中各層材料反射的電磁波振幅，從接收的反射電磁波中，選擇出裂縫最底部的材料所對(duì)應(yīng)的電磁波振幅；按照所述選擇出的電磁波振幅，從所述接收的各個(gè)反射電磁波中，過(guò)濾出相應(yīng)的電磁波；使用所述過(guò)濾出的電磁波的旅行時(shí)間、路面各層材料的介電常數(shù)，運(yùn)算出所述路面裂縫深度。通過(guò)裂縫的不同深度處的反射波，提取出最深處反射回的電磁波，從而有效的測(cè)量出路面開裂深度。
文檔編號(hào)G01B15/00GK102012221SQ201010520819
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者劉剛, 李強(qiáng), 潘玉利 申請(qǐng)人:中公高科(北京)養(yǎng)護(hù)科技有限公司