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地质雷达在公路质量检测领域中应用

摘要:首先对地质雷达基本原理及地质雷达技术进行了分析,随后对其应用范围展开探讨,如公路路面厚度检测、公路路基和路面病害检测、公路路面局部密实度不均匀、脱空问题、公路裂隙以及路面塌陷问题检测等。结论证实,在实际应用中,地质雷达各方面应用前景较为广阔,在公路检测中具有重要意义,能够提高公路工程建设质量,扩大社会效益,避免诸多事故的发生,促进我国公路事业的长远发展。

关键词:地质雷达;公路质量;检测领域;应用

1地质雷达基本原理及地质雷达技术分析

地质雷达简称GRP,主要是通过高频电磁波对地下介质电性分布情况进行探测,在近些年公路检测中得到有效应用。地质雷达具有较高的应用优势,能够对工程展开无损和连续性检测,实际检测精度值较高,工作效率良好。地质雷达主要是由雷达主机与天线系统构成,主机由计算机系统和控制系统构成,天线系统通过该发射装置与接收天线进行作用。计算机系统以及控制系统的应用主要是为了更好地触发信号,将不同信号数字模拟化处理,然后将多项数据有效保存。天线系统主要是对各项信号进行接收与发送,将电磁波信号与发射脉进行有效互转。地质雷达基本工作原理是通过高频电磁波以宽带脉冲形式,借助天线通过不同角度传输到公路工程施工领域中,然后在电性查体基础上,将不同物体信号进行反射,高频电磁波以及接收天线会在不通介质特性影响下发生相应改变。所以需要相关技术人员对接收的时域波进行处理,更好地掌握地质体空间结构与具体位置。在公路工程质量检测中应用地质雷达技术,在施工活动开展之前可以通过此项技术对施工区域工作面地质情况以及水文条件等进行勘探分析。在过去地质勘探技术应用过程中主要是采取工程钻探为主,此类方式消耗的资源以及时间量较大。如果地质条件变化系数较高,或是岩层条件较为复杂,在工程中单方面借助工程钻探会产生不同程度误差问题,容易在后期工程建设过程中导致多项建设事故的发生。通过地质雷达技术,能够准确掌握地质情况,避免各项事故的发生。地质雷达技术在公路工程检测中能够对隧道工程断层、溶洞情况进行分析。对检测空间具体情况和规模进行勘测。如果断层中存有裂隙等问题时需要添加填充物,与诸多物质产生电性差。通过地质雷达能够探究裂隙存在情况,从而为断层基本地质情况提供相应的物质基础。

2地质雷达在公路质量检测领域中的应用探析

2.1公路路面厚度检测

在我国公路传统路面厚度检测中主要采取挖坑检测法以及钻芯取样法,此类方法在实际应用中具有盲目性,生产耗时量较大,整体效率较低,对原有的路面结构会造成破坏性,在目前交通情况较为复杂的背景下具有较大风险性。通过电磁波反射原理研制出无载波脉冲地质雷达能够对地面上诸多目标进行无损、实时、连续检测,获取相关成像,能够对路面厚度质量进行有效检测。在当前公路质量检测过程中需要对路面厚度进行过检测,在正常情况下公路路面厚度需要达到20cm。在对公路厚度进行探测时,需要对误差范围进行控制,正负保持在1cm范围内。在水泥混凝土以及沥青混凝土中电磁波实际传播速度要能达到0.1m/ns,确保检测厚度误差能够保持在1cm范围内。在公路路面厚度检测过程中根据电测脉冲在路面与路基中的基本反射时间以及传输速度,能够获取路面厚度。所以厚度是路面检测中的关键之处,需要分析路面底界面回波时间,确定基本传输速度,获取电磁波在路面基本传递速度以及厚度值,这样能够更好地提升公路质量检测效率。

2.2公路路基和路面病害检测

现阶段公路交通情况日趋复杂化,公路一旦建完之后进入应用阶段,公路路基与路面会受到自然条件以及车辆荷载问题影响产生不同变化。路基会产生不同程度沉降问题,逐渐形成空层、空洞、暗穴、滑塌的损坏问题,路面会出现车辙、裂缝等问题。通过地质雷达技术能够勘测路基、路面剖面图,然后掌握路面实际损害程度以及受损范围,这样能够为后续路面检修及养护提供有效依据。

2.3公路路面局部密实度不均匀、脱空问题

在公路工程项目建设过程中,在路面施工中需要采用不同的铺筑材料,不同材料具有不同分层结构,会形成介电特性的基本差异,但是实际获取的图像中信号传递强度具有一致性,各项结果误差值较小。从理论角度来看,在公路表面层与基层和密集区进行结合,不同层之间产生的波形具有规则平滑性,不会出现杂波的反射问题。当公路项目中的水分不能及时排出时,地表水会逐步渗入,导致不同表层之间出现松散问题,情况严重会导致空隙问题不断扩大。在一段时间内,该层介电常数会发生相应变化,层数之间的常数差异值不断扩大。根据雷达波发射界面和传播界面基本特征,能够看出反射界面基本变化情况,实际传播速度在不断降低,通过地质雷达能够获取相关图像。

2.4公路裂隙以及路面塌陷问题检测

目前公路路面裂隙问题较为常见,裂隙周边介质介电质会因为裂隙水变化而产生相应改变,雷达电磁波在边界位置会产生不同反射问题。相关技术人员需要采取判定措施,针对不含水的基层裂隙和表面反射波在地质雷达异常剖面图中同相轴中断,实际表现是在两侧同相轴出现不同的错动问题。在富水基层裂隙所对应的地质雷达异常剖面图中能够观察到串珠型的线性异常问题。在公路建设危害中,其中基层富水是主要危害,致使公路强度值不断降低,公路路面抗剪强度值降低,如果地域车辆荷载会直接导致公路出现较为严重的变形问题。此外,水自身具有较高的介电性,会导致非富水区与基层富水层之间存在较大的介电性差异。从探地雷达检测图像中能够对介电性差异进行判断,掌握非富水区域和基层富水区之间的节点差异,实际图像表现为长波以及云斑状特征。

3地质雷达在公路质量检测领域中的应用前景分析

从相关资料记载中可以看出,我国是世界上最早在公路质量检测中应用地质雷达进行探测的国家之一,随着近些年我国各项科学技术以及计算机信息技术的快速发展,地质雷达探测措施应用范围在不断扩大。加上我国城市化进程不断加快,公路工程建设范围在逐步拓展,所以提高公路工程建设质量以及质量检测验收工作对提高工程安全性、稳定性、社会效益等方面具有重要意义。随着各项质量检测手段的不断完善,地质雷达各方面应用性能也会随之完善,能够全面解决公路路面破损等问题。在实际应用中,地质雷达各方面应用前景较为广阔,在公路检测中具有重要意义,能够提高公路工程建设质量,扩大社会效益,避免诸多事故的发生,促进我国公路事业的长远发展。

4结语

综合上述,地质雷达技术属于精确性较高、安全无损、高速的检测技术,目前需要对此项应用技术展开全面评价。目前在公路质量检测中应用地质雷达技术具有广阔的发展前景,但是技术应用中仍旧存在较多问题,需要从实践中加强技术应用,解决各项工程问题,促进工程建设项目长远发展。

参考文献:

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作者:高伟杰 单位:河北省公路工程质量安全监督站

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