地质雷达检测沥青路面厚度误差分析及校核方法(精).docx

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1、地质雷达检测沥青路面厚度误差分析及校核方法(精)2020年02期(总第50期作者简介：李志强1979-，男，山西沁县人，工学硕士，助理工程师，从事公路工程研究工作。1雷达构造组成与工作原理雷达作为一种快速无损检测工具已经广泛的应用在公路建设中。1.1构造组成SIR-20高速地质透视仪由喇叭探头、高度地面电磁探测仪、探头控制电缆、测距系统、支架及固定装置等部分组成。1.2工作原理探地雷达方法是利用高频电磁波以宽带短脉冲形式由地面通过发射天线送入介质内部，经目的体的反射后回到外表，接收天线接收回波信号。电磁波在介质中传播时，其途径、电磁场强度及波形随所通过介质的电性性质及物性体界面几何形态而变化，

2、根据接收的反射回波的双程走时、幅度、相位等信息，对介质的内部构造进行判定、解释。路面雷达是利用电磁波碰到介电常数突变的界面发生反射这一现象进行工作的。当向路面发射一系列脉冲电磁波时，电磁波在空气与路外表发生反射，另一部分能量透过该界面折射到路面中，在面层与基层处再次进行反射和透射，如图1所示。图1地质雷达工作原理当接收天线接收到发射波，并构成时间序列后，此时可得到各反射脉冲的时差。当已知电磁波在某构造层的传播速度后，便能够利用公式1，计算出各层的厚度。而电磁波传播速度与该层介电常数有关。hi=viti，vi=c/ri姨1式中，hi为各层厚度，cm；vi为电磁波在该层传播速度，cm/ns；c为电

3、磁波在真空中传播速度，30cm/ns；ri为各层相对介电常数。2误差来源与分析地质雷达在几十公里至上百公里的公路检测中所提供的路面厚度与路面的真实厚度存在误差是不可避免的，分析误差来源对减少误差是特别必要的，误差来源于下面几方面。2.1测点位置上的偏差由于公路设计是按中心线标定距离，并对路段有弯度要求。雷达连续检测中，在弯曲路段，测量轮测量的距离与标段距离不等，雷达检测面层厚度结果中按桩号提供的厚度不一定是该桩号处的真实厚度。能够通过在路面厚度检测点进行手动打标志的方法，使雷达检测厚度与提供的厚度位置保持一致，当检测距离与实际距离不符时可应用软件进行距离平差处理。2.2反射波行程时间拾取上的误

4、差在雷达剖面上，由人工或由计算机拾取反射波双程走时，由于对反射波起跳点误别不准确产生时间拾取上的误差。拾取时间的误差最终体如今检测厚度上，能够通过软件分析时去除奇异点及插点的方法消除。2.3波速变化引起厚度计算误差地质雷达检测沥青路面厚度误差分析及校核方法李志强山西省交通科学研究院，山西太原030006摘要：文章介绍了地址雷达的组成与工作原理，对雷达进行沥青路面厚度检测时的误差进行了分析，给出了一种减少误差的校核方法，并通过工程实例进行了讲明。关键词：地质雷达；厚度检测；精度分析；校核方法中图分类号：U416.2文献标识码：B道路工程862020年02期(总第50期公路交通科技应用技术版引起波

5、速变化的原因很多，如沥青面层强度上的差异，各标段面层材料配合比上的差异，都能引起雷达波速的变化。在上百公里的连续检测中，波速是难以控制的变化量，由波速的变化引起的厚度计算误差是不可避免的。十分是以某一标段标定的波速值计算其他标段的值时，可能产生较大的误差。本文将重点介绍这一误差的校核方法。3误差校准方法3.1环境要求校准在检测现场进行，选择枯燥，湿度小的地段，仪器周围不应有积水、振动、强磁场、建筑物、电线电缆、发射塔等，以免影响校准检测结果。3.2方法与与步骤外界及仪器本身因素对精度与准确性的影响最终体如今检测结果上，而检测结果取决于雷达在介质中的传播速度，通过将现场的检测值与雷达检测值的比照

6、分析，计算最佳反算速度使其符合精度与准确性要求，详细方法如下：1天线底面距地面的高度在40cm左右。2综合考虑标段、里程和路面构造类型进行段落划分，在每一段落中选择5个具有代表性路段的检测点，代表性路段指上坡、下坡、直线等路段，并兼顾检测路段长度，尽可能均匀选点。3应用雷达进行该段落的厚度检测。4根据（公路路基路面现场测试规程）JTJ059-95T0912-95路面厚度测试规程对检测点进行钻芯取样，测量该点面层厚度，准确到0.1cm，用hi表示。5由于雷达波界面反射波波速、时间差与行程知足下面关系h=vt/22式中：h为电磁波在该层传播速度，cm/ns；t为为双程旅行时间，ns；v为为某一界面

7、埋深，cm。计算机可准确计算出发射与接收时差，用已经取芯点的厚度计算雷达波的波速。6通过钻芯检测点的厚度反雷达波速度vi；并计算平均值。7以1%浮动水平，计算从95%到105%之间11个速度vp1vp11值。8将vp1vp11分别代入分析软件中计算出各检测点的计算厚度hpi，再计算所有检测点的平均相对误差的绝对值kpj，计算公式为kpj=1mi=1(hpi-hii3式中，kpj为第j个速度值平均相对误差的绝对值，%；hi为第i个点的钻芯厚度，cm；hpi为通过vpj计算的检测点厚度，cm；m为检测点的个数，取5；n为反算速度水平个数，取11。9以为纵坐标，为横坐标建立直角坐标图，将各点用平滑曲

8、线连接，确定最小时的，即为最佳雷达波反算速度。10以为最终反算速度，代入计算程序求得各检测点的厚度，并保证各点相对误差在5%之内。3.3结果处理1校准结果知足要求时，检测结果有效，若通过调整雷达波速无法知足各点相对误差在5%之内时，讲明该路段路面构造差异明显，应重新进行检测段划分。2若重新划分检测段落还不能知足要求时，应联络厂家进行仪器性能检定。4案例分析4.1原始数据分析以某条国道的检测结果为例进行分析，现场钻取芯样测的沥青面层厚度、通过分析软件计算得出各检测点的反算速度及雷达检测原始数据见表1。从表中能够看出，雷达检测的平均厚度比实际厚度小了0.1cm，检测结果基本知足要求，最大相对误差为

9、-3.0%。表1现场钻芯厚度与雷达检测结果分析872020年02期(总第50期4.2校核经过以各点反算速度的平均值12.615cm/ns为基准，计算其5%内的11个反算速度，并将这些反算速度代入软件求得各个速度下的平均相对误差的绝对值，见表2。建立反算速度与平均相对误差绝对值的函数关系图，确定最佳反算速度，从图2中可确定最佳反算速度为12.800cm/ns。图2确定最佳反算速度将最佳反算速度为12.800cm/ns代入软件求各点的厚度及误差分析见表3。表3最佳反算速度下误差分析从表中能够看出，通过确定最佳反算速度能够减小各点的平均相对误差，使其平均厚度与实测平均厚度保持一致。5结论及讲明通过确定最佳反算速度能够使总体相对体误差大大减少，避免了使用单点反算厚度造成的较大误差影响，如碰到路面构造，路面干湿类型变化较大时，应重新进行校核。参考文献：1袁明德.公路地质雷达10年发展J.公路交通科技，20064：7-9.2李大心.探地雷达方法与应用M.北京：地质出版社，1994.3钟燕辉，张蓓，王复明，蔡迎春.路面构造层材料介电常数模型研究J.公路交通科技，2006(4：19-21.4蔡迎春，王复明，张蓓，等.路面雷达厚度测试误差分析J.公路交通科技，2006(4：24-27.表2各水平反算速度下误差分析道路工程88