探地雷达在公路工程检测中应用探究

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1、探地雷达在公路工程检测中应用探究摘要：主要对探地雷达在公路工程检测的应用问题进行了研究，首先概述探地雷达技术的发展以及国内外主要的探地雷达，然后分析了探地雷达的工作原理，最后探讨了探地雷达在公路工程检测中的应用。关键词：探地雷达；公路工程；检测中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）15-0188-021探地雷达的发展现状1.1探地雷达技术的发展6探地雷达是一种地球物理探测方法，其主要利用超高频脉冲电磁波进行地下介质的探测。探地雷达的工作原理并不复杂，它利用一根天线向地下发射高频宽带电磁波，并通过另外一根天线接收

2、地下的反射波，信息处理设备对接收反射波的相关数据进行处理，根据处理结果来判断地下的情况。由于地下介质对电磁波具有较强的衰减性，同时地下介质的复杂性和多样性要远远大于地上的空气，所以，电磁波在地下的传播要比在地上传播复杂得多。所以，在探地雷达应用的初期，它主要用于冰层或岩盐矿等介质中，因为此类介质的电磁波吸收较弱，在上世纪七十年代以后，随着高新技术的不断发展以及新材料的不断涌现，探地雷达技术也获得了迅速的发展，探地水平有了很大的提升。到目前为止，探地雷达已经广泛应用到了道路下空洞及裂缝探测、埋设物探测、工程地质探测等多个领域。1.2国内外主要探

3、地雷达西方发达国家在探地雷达方面具有领先个技术和成熟的产品。能够提供探地雷达设备的国家主要有美国和加拿大，美国的GSSI公司可以提供15MHZ到2GHZ的SIR系列探地雷达，并提供相应的数据分析处理软件包；加拿大的SSI公司可以提供EKKO探地雷达系列；美国PENETRADAR公司可以提供IRIS系列路用探地雷达系统，并提供相关的处理分析软件包。随着我国科技实力的不断提升，国内很多研究院所也成功研发出了国产探地雷达设备，比如东南大学的GPR-1型探地雷达，大连理工大学的DTL-1型探地雷达，中科院长春地理所的SI2R型探地雷达，北京爱迪尔公司

4、推出的车载式探地雷达系统已经在国内得到了广泛的应用。2探地雷达的工作原理分析2.1探地雷达的系统构成6一套完整的探地雷达设备包括多个子系统，具体有主机、发射机、接收机、天线、信号处理等。发射机用来发射雷达信号，首先由控制电路产生脉冲雷达信号，然后由天线将该信号辐射到路面；接收机用来收集反射信号，由于从地下反射的信号比较微弱，所以要采用放大器对信号进行放大，然后再把信号传送给信号处理设备进行处理；天线可以用来发射和接收信号，天线主要分为地面耦合型天线和空气耦合型天线两类；分离器主要用于将发射器和接收器不断地与天线进行联结和切断，这样可以防止接收

5、机的输入元件被发射机的高能输出破坏；信号处理设备主要起到对接收的反射信号进行数据采集、存储、处理以及显示等作用。2.2探地雷达的技术原理探地雷达采用的是电磁探测技术，其依据的是电磁场理论，电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。随时间变化的电场产生磁场，随时间变化的磁电磁场场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。电磁波的传播不需要介质，同频率的电磁波，在不同介质中的速度不同。不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频

6、率越大折射率越大，速度越小。且电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播，若同一种介质是不均匀的，电磁波在其中的折射率是不一样的，在这样的介质中是沿曲线传播的。通过不同介质时，会6发生折射、反射、绕射、散射及吸收等。探地雷达应用的基础条件是路面材料的介电常数存在差异，雷达接收的反射波是介电常数的函数，利用不同介质介电常数的差异性，才可能对反射波数据进行分析和判断，从而确定地下介质的具体情况。2.3探地雷达的工作原理探地雷达通过发射和接受高频率、短脉冲电磁波，并对接收的数据进行处理，来推断出地下介质的具体特征。道路可以分为面层、基层和路基三层结构

7、，面层为混凝土时相对介电常数为6-9之间，面层为沥青时相对介电常数一般在3-5之间，基层与路基由于湿度较大，相对介电常数都在8以上，道路各层之间的介电常数差异较大，这为采用探地雷达设备进行公路工程检测提供了可靠的技术支持。探地雷达通过天线将发射器发射的雷达波传送到道路结构层，由于空气的介电常数与路基路面的介电常数具有很大的差异性（空气的介电常数为1，而路基路面远大于1），所以，雷达波的大部分能量都会被路面路基所吸收，同时波的折射角小于波的入射角。雷达波从入射到完成循环的整个过程数据都会由仪器进行记录，通过电磁波的旅行时间、行程和行进速度以后就

8、可以推算出路面和路基的各项具体参数，比如路基的密实程度、材料的厚度以及异常物位置等。3探地雷达在公路工程检测中的应用3.1厚度检测6根据《公路质量检测评定标准（JT