总第181期
路与 汽运
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Highways & Automotive Applications
基于探地雷达的沥青路面厚度检测分析
吴忠辉
(长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙 410004)
摘要：在湖南永吉（永顺一吉首）高速公路上选取试验段，运用探地雷达对其沥青路面厚度进 行检测，通过探地雷达检测数据和钻孔取芯检测结果的相互比较，验证探地雷达用于现代道路工 程结构检测的实用性。
关键词：公路；探地雷达；沥青路面；路面厚度
中图分类号：U418.6
文献标志码：A
文章编号：1671 — 2668(2017)04 — 0093 — 02
依据中国现阶段路面使用情况，大多数路面正 接受严峻考验，路面检测已成为道路运营后养护与 维修中不可或缺的一部分。随着中国公路建设的飞 速发展，路面的各项性能指标愈加规范，对道路质量 检测技术的要求也越来越高，探地雷达作为一种新 型检测技术，在道路工程检测中得到普及应用。该 文结合湖南永吉（永顺一吉首）高速公路试验段质量 检测，分析探地雷达在沥青路面结构层厚度检测中 的应用。
1探地雷达的测试原理
探地雷达是顺应时代的新要求而开发的一种较
图2
探地雷达的工作原理示意图
沿路面的距离 一►
为新颖的检测仪器，可探测地面以下的构造和形态 特征，实现道路无损检测，且使用中不会引起路面其 他形式破坏。其主要功能和特点为：）路面缺陷的 各项指标可精确定位；）可实现无损检测；）可完 整地进行路面检测；4)方便快捷，不受周边环境因 素的影响。
11探地雷达的基本原理
探地雷达一般由电脑、发射机、接收机和控制面 板等组成（见图1)，其工作原理见图2。当探地雷达 接收天线的位置移动时，探地雷达反射波瀑图的信 号会不间断地显示在仪器上。图3为典型的探地雷 达3层路面结构雷达反射波爆图。
1控制面板H
发射机发射天线
器是计算机及A/D转换器。由于数字信号本身相 对较小，每个模拟一数字转换器需具备一个参考转 换模拟标准。成像系统主要由图像处理软件构成，
1
电脑
h图1
接收机H
接收天线
它能形象地反映探地雷达的信号处理过程，并将检 测结果以彩色图像的形式显示出来。
探地雷达的组成
探地雷达检测主要是基于电导率和介电常数等 电磁特性指标。探地雷达通过发射天线向地下发射 高频电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在
1.2探地雷达在道路工程中的测试原理
沥青路面检测时，探地雷达采集数据的主要仪
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公路与 汽运
2017年7月
电性差异的分界面时发生反射，接收天线接收反射 回地面的电磁波，根据接收到的电磁波的波形、振幅 强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位 置、结构、形态和埋藏深度。探地雷达检测的电磁特 性差异效应取决于对象和媒介。一般探地雷达检测 的电磁特性差异越大，检测效果越好。其中电磁特 性主要由两个参数的相对介电常数和电导率组成。 在公路工程实际应用中，探地雷达使用的频率最多， 雷达检测路面各项病害的技术也日渐成熟。
2道路结构层厚度检测
2.1 检测原理
路面结构层厚度是公路工程路面质量评价的一 个关键指标。路面结构由许多土体构成，每一层土 体的配合比设计、土体用量均可由地质雷达电磁特 征显示出来，对其差异性进行分析可判断路面厚度。 对于典型的3层路面结构，沥青路面结构层厚度A 按式（1)计算，第一层（面层）厚度M按式（2)计算， 第二层（基层）厚度^按式(3)计算。
h
二狏狋 (1)
式中狏为电磁波在介质中的传播速度狋为时间。
h7 1 = C 狋八
1
(2)
槡：1 2h2-------C b狋 二狋22(3 )
槡7 2
式中：C为光速，c = 3X108m/s;匕为介质的相对介 电常数。
2.2 工程实例分析
在永吉高速公路上选取试验段，采用No- qqrn100探地雷达对其路面厚度进行检测。为验证 探地雷达对路面厚度测试结果的精度，同时采用钻 探法取样进行测试。探地雷达与钻孔取芯检测结果 对比见表1和图4。从图4可看出：探地雷达与钻 孔取芯检测结果的平均误差较小，探地雷达检测结 果的准确性和可信度高。
需注意的是，地质雷达的使用频率不同，路面厚 度检测精度会不一样，频率会显著影响探地雷达的 准确性，高频雷达检测中不可应用低分辨率。
3结语
鉴于传统检测技术已很难满足现代公路工程建
设的需要，越来越多的新兴检测技术得到应用，以探 地雷达为代表的检测技术给中国迅速发展的道路行
表1
永吉高速公路路面厚度雷达检测与钻孔取芯结果对比路面厚度/cm位置
点号桩号仳号误差/钻孔取芯探地雷达%1
超车道
K9 + 61122.9521.6-1.352K19 + 65519.2020.00.803
K29 + 70828.2327.5-0.73左幅行车道4K39 + 76527.0826.2一 0.885K51 + 60025.4825.2一 0.286
K60 + 93027.2827.70.42右幅行车道
7K69 + 89527.5527.0一 0.558
K40 + 200
23.29
23.2
-0.09
15_____I_____I_____I_____|_____|_____|_____|_____|_____|
0123456789
点号
图4
永吉高速公路路面基层厚度检测结果对比
业注人了新的血液。诙文结合工程实例，对探地雷
达在沥青路面厚度检测中的应用进行分析，与钻芯 取样结果对比，其检测精度高，检测结果准确。
参考文献：
[1]郑健龙.基于结构层寿命递增的耐久性沥青路面设计
新思想[J].中国公路学报，2014,27(1).
[]孙壮心.沥青路面厚度及弯沉检测技术研究[D].大连：
大连海事大学，2009.
[]赵燕峰，娄海.道路探地雷达在高速公路检测技术中的
应用[J].河南师范大学学报：自然科学版，2004,32(2). [4] DanieSs D J, Gunton D J, Scott H F. Introduction to
subsurface radar[J].IEE Proceedings，1988，135(4).[]王惠濂.探地雷达概论：暨专辑序与跋[J].地球科学：中
国地质大学学报，1993(3).
[]刘恒.路用探地雷达在道路工程中的应用研究[D].大
连：大连理工大学，2009.
[]张淑荣，徐涛，朱德强.地质雷达在公路上的应用概述
[J].黑龙江交通科技，2005(1).
[]张淑荣，徐涛，朱德强.地质雷达在公路上的应用概述
[J] 黑龙江交通科技，2005(1)收稿日期：2016 — 09 — 30
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