专利名称：基于探地雷达的路面裂缝深度无损检测方法
技术领域：
本发明涉及道路工程检测技术领域，特别是指一种基于探地雷达的路面裂缝深 度无损检测方法。
背景技术：
目前，我国在进行公路路面裂缝深度检测和病害原因诊断时主要是采用人工调 查结合钻孔取芯的方法。这种方法需要对路面实施一定程度的破坏，工作效率低下，而 且属于小样本检测，代表性差。探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)测试技术是利用高频电磁脉冲波
在不同电磁性介质中的传播规律，达到探测地下目标体分布形态及特征的一种方法，具 有连续高效、准确无损、信息丰富等优点。近年来，GPR技术在公路无损检测领域的应用日益广泛，主要用于检测路面结 构层厚度、压实度、含水量和路基路面内部缺损等内容。在测量路面裂缝深度方面，由 于路面具有多层结构，路面开裂后，各个不同裂缝深度的路层均会在测量过程中反射回 电磁波，采用GPR技术的设备会接收到多个电磁波，而GPR设备无法选择出最深层反射 回的电磁波，存在无法测量出有效的路面开裂深度的问题。

发明内容
有鉴于此，本发明在于提供基于探地雷达的路面裂缝深度无损检测方法，以解 决上述各个不同裂缝深度的路层均会在测量过程中反射回电磁波，GPR设备无法选择出 最深层反射回的电磁波，存在无法测量出有效的路面开裂深度的问题。为解决上述问题，本发明提供一种基于探地雷达的路面裂缝深度无损检测方 法，包括按照采样间隔S和发射频率向路面的裂缝发射电磁波；其中，所述采样间隔S通过以下公式运算得出
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2sin(arctan 圣)ξ为裂缝开裂深度识别分辨率；H为待测路面裂缝深度的最大值；δ为探地雷 达GPR的误差值；按照所述路面裂缝中各层材料反射的电磁波振幅，从接收的反射电磁波中，过 滤出裂缝处各层材料所对应的电磁波振幅；通过过滤出的电磁波的旅行时间、各层材料的介电常数，运算出所述路面裂缝 的深度。进一步地，所述路面裂缝中各层材料包括面层、基层和土基层；每层材料所反射的电磁波振幅B为B = τ fA
其中，f为路表面和空气介电常数和界面反射系数，0.6 <f< 0.7; A为所述 发射频率对应的振幅；t为不同材料的反射系数所述材料为浙青面层，0.25 < X <0.35;所述材料为基层，0.1 < X <0.2;所述材料为土基层，0.04 < x <0.05。进一步地，所述f为0.65;所述材料为浙青面层，所述T为0.3，所述材料为基 层，所述t为0.15，所述材料为土基层，所述t为0.045。进一步地，运算所述路面裂缝深度的过程包括
n y f通过公式Z =运算出裂缝的深度；其中，Z是裂缝的深度；t,为电磁
波在路面第i层的传播时间；^为光在空气中速度3X108m/S; 为第i层材料的介电常 数，n为电磁波传播过程中所经历的路面结构层数。进一步地，还包括在同一裂缝中的多次测量，获得相应的多个所述路面裂缝 深度，选择出最小值作为所述路面裂缝深度。进一步地，所述发射频率介于1.0GHZ至1.5GHZ之间。进一步地，所述发射频率为1.2GHZ。进一步地，所述探地雷达采用数量在两根以上的天线。进一步地，运算出所述路面裂缝的深度后，记录该深度对应的桩号。本发明的方法，通过裂缝中不同深度的各层材料反射波的振幅，选择出最深层 反射回的电磁波，从而有效的测量出路面开裂深度。避免了 GPR设备无法选择出最深层 反射回的电磁波，测量出的路面开裂深度不准确的问题。


图1是实施例的方法流程图；图2是实施例中各个电磁波至裂缝处的路径示意图；图3是实施例中GPR设备在行进检测过程中，不同位置处对同一裂缝开裂深度 的探测示意图；图4是实施例中裂缝开裂深度检测过程中电磁波的路径示意图；图5是实施例中裂缝开裂深度提取示意图。
具体实施例方式为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。本发明的方法可应用在GPR设备中，并在车辆行驶过程中，向地面不断的发射 电磁波，并接收电磁波，进行分析，从而运算出路面开裂的深度。参见图1，图1是实施例的方法流程图，包括以下步骤S11 按照预定的采样间隔S和发射频率向路面发射电磁波。采样间隔S可通过以下公式运算
2sin(arctan 圣)其中，I为用户设定的裂缝开裂深度识别分辨率；H为用户设定的裂缝开裂深 度最大值，可预先设定待测路面上，裂缝开裂的最大深度为50mm ；对于开裂较小的路段，如只开裂在基层和面层，也可以选择为基层和面层的厚度之和，作为裂缝开裂深度 最大值H; S为GPR设备的系统误差；通过这些已知的参数，即可运算出采样间隔S。采样的间隔S的确定过程可参见图2，图2中战、H2分别为GPR设备在 行进过程中检测到的裂缝开裂深度，H为裂缝开裂深度，S为采样间隔。其中，
权利要求
1.基于探地雷达的路面裂缝深度无损检测方法，其特征在于，包括 按照采样间隔S和发射频率向路面的裂缝发射电磁波；其中，所述采样间隔S通过以下公式运算得出ξ =----Β + δ2sin(arctan 圣)I为裂缝开裂深度识别分辨率；H为待测路面裂缝深度的最大值；δ为探地雷达 GPR的误差值；按照所述路面裂缝中各层材料反射的电磁波振幅，从接收的反射电磁波中，过滤出 裂缝处各层材料所对应的电磁波振幅；通过过滤出的电磁波的旅行时间、各层材料的介电常数，运算出所述路面裂缝的深度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路面裂缝中各层材料包括面 层、基层和土基层；每层材料所反射的电磁波振幅B为 B = τ fA其中，f为路表面和空气介电常数和界面反射系数，0.6 <f< 0.7; A为所述发射频 率对应的振幅；τ为不同材料的反射系数所述材料为浙青面层，0.25 < τ <0.35；所 述材料为基层，0.1 < τ < 0.2 ；所述材料为土基层，0.04 < τ < 0.05。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述f为0.65;所述材料为浙青面层， 所述τ为0.3，所述材料为基层，所述τ为0.15，所述材料为土基层，所述τ为0.045。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，运算所述路面裂缝深度的过程包括 “y t通过公式ζ =运算出裂缝的深度；其中，Z是裂缝的深度；I1为过滤出的电磁波在路面结构第i层的传播时间；Vtl为光 在空气中速度3X108m/S; 为第i层材料的介电常数，η为电磁波传播过程中所经历的 路面结构层数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括在同一裂缝中的多次测量， 获得相应的多个所述路面裂缝深度，选择出最小值作为所述路面裂缝深度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射频率介于1.0GHZ至1.5GHZ 之间。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发射频率为1.2GHZ。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探地雷达采用数量在两根以上的天线。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，运算出所述路面裂缝的深度的同时，记 录该深度对应的桩号。
全文摘要
本发明公开了一种基于探地雷达的路面裂缝深度无损检测方法，包括按照采样间隔S和发射频率向路面的裂缝发射电磁波；按照所述路面裂缝中各层材料反射的电磁波振幅，从接收的反射电磁波中，选择出裂缝最底部的材料所对应的电磁波振幅；按照所述选择出的电磁波振幅，从所述接收的各个反射电磁波中，过滤出相应的电磁波；使用所述过滤出的电磁波的旅行时间、路面各层材料的介电常数，运算出所述路面裂缝深度。通过裂缝的不同深度处的反射波，提取出最深处反射回的电磁波，从而有效的测量出路面开裂深度。
文档编号G01B15/00GK102012221SQ201010520819
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者刘刚, 李强, 潘玉利 申请人:中公高科(北京)养护科技有限公司