探地雷达在路基检测中的应用研究

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摘要：探地雷达是一种新的无损检测工具，本文探讨了在公路路基无损检测过程中的探地雷达的应用，侧重于数据采集和参数设定，介绍了探地雷达在公路路基无损检测过程中，实现检测数据处理方法的应用措施，同时还简要介绍了探地雷达工作方法和探地雷达的技术特点及在路基雷达图像处理技术，并结合工程实例，探讨了探地雷达技术在公路路基质量检测中的应用优势和可行性，对于加强路基检测具有一定指导意义。

关键词：探地雷达；路基检测；应用研究

一、探地雷达在公路路基检测中的应用原理分析

近年来，我国公路建设实现了突飞猛进的发展，特别是高等级公路建设的发展更是取得了巨大进步，公路通车里程已跃居世界第二。然而由于公路施工单位的具体施工情况不能保证和施工质量却参差不齐等多种原因的影响，公路或道路路基路面病害和问题呈现逐渐增加的趋势。为了准确地确定公路路基路面病害和问题的成因，进而可以有效为公路病害处理设计提供依据，需要加强对公路路基质量的检测。

由于传统公路路基质量检测方法不够科学合理，在对核心地面进行检测时需要对路面进行钻孔，这种方法的优点是可以最大的视觉的发现具体问题，但这种方法的缺点也是显而易见的，会对路面造成一定的路面破坏，并且只能点到面，对路基质量不能进行全面的评价，同时这种方法的检测速度慢、周期长、还费时和费力。而探地雷达技术在公路路基质量检测方兴与使用传统方法相比，具有无法比拟的高质量特性。如不会会造成对路面的破坏，具有很高的分辨率，并且检测质量可靠，可以实时显示，检测效率高。

通过利用探地雷达的研究和探索先进的技术对公路路基进行质量检测取得了良好的效果。探地雷达的原理是利用宽带短脉冲的形式，利用高频电磁波产生的电磁波，从自上而下的表面发射，电磁波在地下传播过程中遇到不同介质界面会进行反射，通过一定的接收天线进行回波信息的接收和介电反射，数字信号在计算机上进行分析与计算图像处理后，根据反射程度的不同就可以将介质和空间形态特征进行识别。利用这一技术的振源产生的雷达波频率一般在100～1 000 MHz之间，并且穿透能力很强，所能探测的深度可达50多米，分辨率可达厘米级，同时高频电磁波探地雷达的各种频率的天线向地下发射十兆赫到千兆赫之间的电磁波。根据具体实践情况发现，根据不同探测深度的对象，要选择具体的雷达天线，比如如果需要探测浅层目标，天线通常是使用频率高，进而可以获取高分辨率，所以，在实际的工作中，不仅可以利用900MHz以上的高频雷达天线来探测公路路面沥青层的厚度，当然也可以用低于100MHz的雷达天线来探测路基岩土层的结构、厚度、路基病害，实现对路面路基的全方位的检测。

二、探地雷达在公路路基检测中的应用情况分析

从地球物理学的角度来看，路基结构类型可以被视为典型的水平层状介质模型。在路基施工材料和施工方法的差异来看，路基土的各种物理性质的存在，比如电气、密度、电磁波的传播速度的差异，也由于人工建造比自然水平层状地层的统一，路面的具体物理场所为地球物理方法应用无损检测提供了有利的条件。其具体的应用情况主要有以下几种类型：

（一）面板下疏松导致局部脱空的情况

公路路基的混凝土面层出现地质疏松和空洞等问题，这是由于内力或外力使混凝土面层和低密度之间的结合，在一定厚度的层间导致出现空隙和气孔变大、松散的状况。从地球物理学的角度看，空隙实际上是表面层和基底层之间所形成薄薄的一层空气。断板表面层松散后发现现场局部空隙的存在，实际上是少量的空隙在原混凝土板和下熔覆层之间，由于空隙的存在，在其中充满了外来物质。针对这种情况，在雷达表面就可以用剖面性能强散来进行检测，并形成雷达波形。另外，针对空洞的情况，路面异常的性质一般是基于异常体的位置，也会受到时间，频率，振幅等因素的异常特征的影响，如果有路基脱空，表现为异常波弧雷达剖面，强振幅异常通常是纯净的空孔弧，强振幅异常土壤孔会和填充弧一般表现为相对弱振幅异常。从理论上讲，在基础层和密集区域的表面层，由于层间弱反射，波形平坦，规则，没有杂乱反射，这可能是因为地表水入渗和水面积不排出，使面板与底座逐渐松散，进而导致局部出现脱空的现象。所以不同的层间介质介电常数不同，基于雷达波反射界面的具体做法，结合反射界面的传播特性，其传播速度明显下降而形成不同的雷达图象，进而便于测量。

（二）路面基层剧烈起伏的情况

由于局部路段基本密实度不均匀，当负荷转移能力之间的面板出现受力不均匀的情况时，由于受到超重荷载的长期影响，就可能导致路面地基不均匀而加剧沉降或拱起的情况出现，甚至产生基层裂缝，进而就会在波动谱的雷达波形中显现出其具体的性能特点。无损检测应贯穿高速公路建设和运营管理的路基整个过程，才能便于对其进行维护，特别是在工程建设中，雷达天线的选择也是一项重要工作内容，使用车载测量方法对路基填筑质量进行跟踪检测，可以及时发现高速公路的施工质量问题，同时也会出现基层损坏的状况，由于地方基层部分压实度不均匀，在不密实的超重负荷反复冲击下，加之受到地表水和地下水的影响，会对路面造成严重的损害，表现为雷达杂波和雷达反射波剖面起伏不断，并对所存在的缺陷检测异常可以及时进行处理，通过动态的手段和方法方便对公路路面的路基工程质量进行适当的监控和管理，确保科学合理的检测。

（三）基层高含水的情况

当公路路面出现不均匀就会导致路面部分基本密实度和填充密度较低，在宽松的条件下，可能会导致地表水入渗，加快水面积聚，同时松散的基层含水率是比较大的。因此，较大的介电常数会与周围的介电常数存在巨大差异。之前和之后的波比在一样的水平下也会出现低反射波形并在雷达剖面上的表现，同时部分反射波跳动的非常强，也会反映更大的能源强度的变化。路基压实、土壤密度分布和层间水渗流量光滑，除了面板和底座之间的介电常数存在差别外，其他地方的介电常数变化小，不存在明显的反射界面，这种情况在雷达剖面上的示波是没有规则并呈现杂乱反射的图象。

三、结语

路基的质量是高等级公路质量的关键因素，综合物探方法技术的应用，对路基工程质量进行无损检测方法的综合研究是当前公路工程质量检验评定问题的重要内容。在运用综合物探高速公路路基工程质量无损检测方法的过程中，需要加强试验研究，以探地雷达法为主要方法，结合其他方法为辅，结合具体的物理特性，进行钻岩土工程试验，才能得到不同类型的路基检测目标层的地球物理特征标志，以便用于解释具体情况研究，进而对路基质量评价取得检验路基提供科学依据。总而言之，路基的质量是影响高等级公路质量的关键因素之一，通过探地雷达技术的应用，对路基工程质量进行无损检测技术的综合研究，可以了解当前公路检测和评价的具体实际问题，当然，探地雷达作为一代新兴技术仍然还有许多需要改进的方面需要进行研究和完善，这就需要不断完善探地雷达在路基检测中的应用，更好发挥探地雷达的作用。

参考文献

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