地质雷达在公路面层检测的运用

摘要： 随着我国经济的高速发展，现代经济发展对现代化高等级的公路需求越来越多，已建成通车的公路越来越多，其中公路厚度及缺陷检测越来越成为一件相当重要的工作。本文通过对地质雷达在公路面层检测中的运用，地质雷达在公路面层检测的应用要领、天线频率的选择、雷达图像的定位、空洞及脱空带准确定位等问题进行阐述。

关键词：地质雷达；公路面层；工程检测；应用要领

中图分类号： TN95 文献标识码： A 文章编号：

前言：随着国家陆路交通的不断发展，公路的数量和长度也在逐年增加、公路检测工作日益繁重。这就需要引进多种高效的能够对公路进行全面快速的检测方法来适应这种发展，其中使用地质雷达对公路面层检测就一种很好的办法，地质雷达能够得到精确、快速的检测。

地质雷达检测方法可以对公路面层厚度进行快速检测，它不仅克服了传统上以点盖面的只靠目测和打孔抽查来对公路面层厚度进行不全面检测的问题，而且是一种采用高科技手段，以其高分辨率和高准确率、能快速、高效的进行无损检测的方法，在国内已经得到广泛而深入的应用；并且已经得到业内专家的认可。地质雷达检测技术经过检测部门在实际工程中的长期实践和不断发展，现已形成一套完整而权威的检测方法。

1工作原理

地质雷达是利用超高频窄脉冲电磁波探测介质分布及突变的一种地球物理勘探方法，主要的工作原理是发射天线向隧道衬砌内发射电磁波信号（106～109Hz），在电磁波衬砌内方传播的过程中，当遇到电性差异的目标体（如空洞、回填物、脱空带等）时，形成反射波，被接收天线接收，从而形成雷达特征波形。我们通过对地质雷达数据进行处理和分析，根据雷达波形、电磁场强度、振幅和双程走时等参数便可得衬砌内钢筋分布及间距，是否存在空洞、回填物、脱空带等。

电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性主要有电导率μ和介电常数ε，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不同的地质体(物体)具有不同的

孤立体地层

电性，因此，在不同电性的地质体的分界面上，都会产生回波。

地质雷达在勘查中的基本参数描述如下：

1. 电磁脉冲波旅行时

式中：z—勘查目标体的埋深； x—发射、接收天线的距离（式中因z>x,故X可忽略）；v—电磁波在介质中的传播速度。

2. 电磁波在介质中的传播速度

式中 c—电磁波在真空中的传播速度（0.29979m/ns）; —介质的相对介电常数， —介质的相对磁导率（一般）

3. 电磁波的反射系数

电磁波在介质传播过程中，当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时，电磁波将产生反射及透射现象，其反射和透射能量的分配主要与异常变化界面的电磁波反射系数有关：

式中r — 界面电磁波反射系数； —第一层介质的相对介电常数； —第二层介质的相对介电常数。

4. 地质雷达记录时间和勘查深度的关系

式中z — 勘查目标体的深度；t — 雷达记录时间。

测试方法：

由于不同频率天线的测深能力不同，频率越低，探测深度越大。隧道检测的有效深度在2米以内，查找空洞、不密实体和脱空等，由于二衬，初衬及围岩的介电常数不同，且变化较大，选择500M天线是适宜的。综合场地的特点，RAMAC/GPR的工作参数为500M的频率天线，20ns的采集时窗，自动迭加，距离触发测试方式，道间距为0.03米。

2 测量方法

2.1 地质雷达和天线频率的选择

地质雷达选用世界著名地质雷达瑞典MALA公司生产的MALA/GPR。。天线中心频率的选择需要兼顾目标体深度、目标体最小尺寸以及天线尺寸是否适合场地要求。由于不同频率天线的测深能力不同，频率越低，探测深度越大。公路面层厚度检测的有效深度在0.3m以内，精确定位面层厚度、空洞、不密实体和脱空等，由于公路面层厚度的介电常数均一，且变化不较大，选择1600M或更高频的天线是适宜的。综合场地的特点，MALA/GPR的工作参数为1600M的频率天线，16ns的采集时窗，自动迭加，距离触发测试方式，道间距为0.25m。

2.2 检测布置及现场测试照片

2.2.1 在检测工作开展前，施工单位的技术人员先期安排检测车的前后保护车辆等涉及到路上安全的一切事宜。

2.2.2 检测工作开始后：检测单位技术工程师负责设备操作、测线笔记记录，施工单位技术工程师负责现场协调和介绍桩号等。

2.2.3 检测过程中，检测单位的技术工程师根据需要随时进行拍照记录。

2.2.4 数据采集速度由现场情况确定。

2.2.5 在全部测线完成后，根据需要进行钻孔取芯验证雷达波速。

2.2.6 在现场采集过程中如遇突况，所有人员听从检测单位现场指挥的安排，不能随意采取行动，如果是工程问题则听从施工单位现场指挥的安排

现场测试照片

2.3典型雷达图像的判读及解释

上图红色示线为沥青面层及下层水温层的分界面

上图红色示线为沥青面层的分界面，黑色示线为水稳层上分界面，蓝色示线为水稳层下分界面

3、 结束语

用探地雷达做公路面层检测是一项较为成熟的技术.可以说,雷达方法是公路面层检测最有效和快速的方法.用探地雷达方法进行公路面层,可以确定其准确位置,厚度等.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。