基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况评价方法.pdf

本发明公开了一种基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况评价方法，其特征是，包括如下步骤：1)对路面结构层病害数据进行采集，根据采集数据进行分类；2)对路面结构层病害的各个类别选取评价常数、权重和雷达参量参数；3)对路面结构层病害的各个类别选取分级系数；4)带入综合评价计算公式。本发明所达到的有益效果：本发明实用性强，与公路部门的养护需求联系紧密；适用性广，研究成果也可以用于隧道、机场跑道、铁路路基和混凝土的质量检测，有着极强的市场潜力，对于提高公路质量检测水平和道路无损检测水平可以起到推动作用，有着显著的经济效益和广泛的社会效益。

1.基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况评价方法，其特征是，
包括如下步骤：
1)对路面结构层病害数据进行采集，根据采集数据进行分类，总共分为i₀个
类别；
2)对路面结构层病害的各个类别选取评价常数、权重和雷达参量参数，所
述雷达参量参数包括介电常数ε、速度v、反射系数R以及衰减系数β；
3)对路面结构层病害的各个类别选取分级系数G；
4)带入综合评价计算公式式中S表示路段的综合评
价得分；L_i表示评价路段区域内某种病害类别的长度(m)；L表示所评价路段
总长度(m)；G_i表示对应病害类别不同程度的分级系数；C_i表示对应病害类别
的评价常数；W_i表示对应病害类别的权重。
2.根据权利要求1所述的基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况
评价方法，其特征是，所述步骤1)中病害的分类为松散、层间粘结不密实、富
水和脱空；所述松散类别根据疏松病害区域的雷达反射波振的大小、波形散乱
现象程度以及疏松病害下方的道路结构层界面同相轴缺失的程度由小到大分为
轻级松散、中级松散和重级松散；富水类别根据振幅与周围介质反射波振幅大
小的比较以及频谱上大部分高频信号被吸收截断的主要表现分为主要表现为中
低频谱的轻富水类别和主要表现为低频谱的重富水类别。
3.根据权利要求1所述的基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况
评价方法，其特征是，所述步骤4)中综合评价得分S的标准是不低于90分为
优，低于90不低于80为良，低于80不低于70为中，低于70不低于60为次，
低于60为差。
4.根据权利要求2所述的基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况
评价方法，其特征是：所述步骤1)中，路面结构病害数据的分类依据实际情况
以及经验值进行分类。
5.根据权利要求1所述的基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况
评价方法，其特征是：所述步骤2)中，路面结构病害评定参数依据大量实验数
据和数值模拟并结合经验确定。
6.根据权利要求1所述的基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况
评价方法，其特征是：所述步骤3)中，不同路面病害分级系数G依据大量实
验数据和数值模拟并结合实际情况和经验值确定。

基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况评价方法

技术领域

本发明涉及一种路面结构内部质量状况评价方法，特别是涉及一种使用探地雷达成套设备及数据处理系统对道路路面结构层内部出现的病害检测并综合评价的方法。

背景技术

近年来，我国的公路尤其是高速公路的建设突飞猛进。在我国公路建设快速发展的同时，其间存在的不合理性也逐渐显现：公路部门用于公路新建、扩建的投资比重大，相应地用于公路养护方面的投资较少；对于公路质量状况的检评重视不够，尤其是在公路路面结构质量状况检测方面缺少有效的方法和手段。

传统的人工养护方式路上作业危险性大，且难以发现路面结构层内部的病害隐患；以钻孔取芯为代表的传统检测方法按照规范随机选点、钻孔取样，进行分析处理，从而获得道路质量状况参数。这些常规方法由于随机选择测点因而检测结果随机性大；检测深度有限而难以发现路面结构层内部病害隐患，通常只有等到道路病害影响到路面时才会被发现；检测效率低、安全性差、影响交通，而且对公路具有一定的破坏作用。由于缺少有效的检测手段，不能预先发现和查明公路内部病害隐患的分布状况和严重程度，也就难于监控和评估路面质量状况并有针对性地制定处理措施，只能“头痛医头，脚痛医脚”，难以根治病害。这显然已不能适应现代高速公路飞速发展的需要，为此急需发展快速、简便、有效的公路检测技术，并在此基础上形成的公路路面结构内部质量状况综合评价方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种简便、适用性广、经济及有效的路面结构内部质量状况综合评价方法，通过探地雷达数值模拟，建立了一套对病害图谱分析的有效方法，从而在应用探地雷达检测公路路面结构内部病害时，对检测出的病害种类、范围及严重程度的速判提供了可靠依据，进而评价路面结构内部质量。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况评价方法，其特征是，包括如下步骤：

1)对路面结构层病害数据进行采集，根据采集数据进行分类，总共分为i₀个类别；

2)对路面结构层病害的各个类别选取评价常数、权重和雷达参量参数，所述雷达参量参数包括介电常数ε、速度v、反射系数R以及衰减系数β；

3)对路面结构层病害的各个类别选取分级系数G；

4)带入综合评价计算公式式中S表示路段的综合评价得分；L_i表示评价路段区域内某种病害类别的长度(m)；L表示所评价路段总长度(m)；G_i表示对应病害类别不同程度的分级系数；C_i表示对应病害类别的评价常数；W_i表示对应病害类别的权重。

前述的基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况评价方法，其特征是，所述步骤1)中病害的分类为松散、层间粘结不密实、富水和脱空；所述松散类别根据疏松病害区域的雷达反射波振的大小、波形散乱现象程度以及疏松病害下方的道路结构层界面同相轴缺失的程度由小到大分为轻级松散、中级松散和重级松散；富水类别根据振幅与周围介质反射波振幅大小的比较以及频谱上大部分高频信号被吸收截断主要表现分为主要表现为中低频谱的轻富水类别和主要表现为低频谱的重富水类别。

前述的基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况评价方法，其特征是，所述步骤4)中综合评价得分S的标准是不低于90分为优，低于90不低于80为良，低于80不低于70为中，低于70不低于60为次，低于60为差。

前述的基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况评价方法，其特征是，所述病害数据的分类依据实际情况以及经验值进行分类。

本发明所达到的有益效果：使用探地雷达成套设备及数据处理系统对道路路面结构层内部出现的病害进行探测，主要为路面结构层层间富水、疏松、层间离析、松散等隐状病害，根据综合评价得分计算公式得到的评价分数代表路面内部质量状况综合指数，再依据路面结构内部质量综合评价标准对路面结构内部质量状况进行评定，进而对后续病害处理进行指导和提供依据，符合公路养护部门及业主的需求。本发明实用性强，与公路部门的养护需求联系紧密；适用性广，研究成果也可以用于隧道、机场跑道、铁路路基和混凝土的质量检测，有着极强的市场潜力，对于提高公路质量检测水平和道路无损检测水平可以起到推动作用，有着显著的的经济效益和广泛的社会效益。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明涉及一种基于探地雷达成套设备的路面结构内部质量状况评价方法，包括如下步骤：

1)对路面结构层病害数据进行采集，根据采集数据进行分类：病害的分类为松散、层间粘结不密实、富水和脱空，其中松散类别根据疏松病害区域的雷达反射波振的大小、波形散乱现象程度以及疏松病害下方的道路结构层界面同相轴缺失的程度由小到大分为轻级松散、中级松散和重级松散；富水类别根据振幅与周围介质反射波振幅大小的比较以及频谱上大部分高频信号被吸收截断主要表现分为主要表现为中低频谱的轻富水类别和主要表现为低频谱的重富水类别，见表1。

表1路面结构层病害分类分级

2)对步骤1)中分类好的路面结构层病害数据选取评价常数、权重和雷达参量参数。雷达参量参数包括介电常数ε、速度v、反射系数R以及衰减系数β。其中评价常数和权重依据大量实验数据和数值模拟并结合经验值确定，雷达测量参数中介电常数ε、速度v、反射系数R以及衰减系数β作为评价常数和权重取值的参考。

表2路面结构层病害评定参数

3)对不同路面的病害数据选取分级系数G，其中松散分级系数依据细集料的散失程度和是否出现粗集料的散失进行分级；富水依据层内介质含水情况分级。

表3不同路面病害分级系数以及描述

4)带入综合评价计算公式式中S表示路段的综合评价得分；L_i表示评价路段区域内某种病害类别的长度(m)；L表示所评价路段总长度(m)；G_i表示对应病害类别不同程度的分级系数；C_i表示对应病害类别的评价常数；W_i表示对应病害类别的权重。

评价路段的综合评价得分代表路面内部质量状况综合指数，分数越低表示路面结构层内部病害的程度越严重，满分为100分。分数统一为非负值，当计算结果为负时，统一评为0分。

综合评价得分S的标准是不低于90分为优，低于90不低于80为良，低于80不低于70为中，低于70不低于60为次，低于60为差。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。