探地雷达在公路检测中的应用
摘要：有效、无损、快捷、简便是公路检测技术的发展方向。

当前国内外先进的超浅层勘测技术—探地雷达检测，以其无损、快捷以及超浅层高分辨率的优势被迅速应川于公路检测。

关键词：公路；检测；探地雷达
0引言
探地雷达(ground penetrating radar，简称gpr)测试技术是一种利用高频电磁脉冲电磁波在不同电磁性介质中的传播规律，探测地下目标体分布形态及特征的方法。

使用探地雷达进行路面检测具有实时、简便、高效、准确、连续、信息丰富等特点，被广泛应用于路面结构检测中。

路面结构施工质量的好坏，关系到公路运行的可靠性和长期运行的稳定性，因此需要对路面各结构层实际厚度和分层碾压密实程度进行检测。

本文通过在路面施工过程中，利用探地雷达现场进行检测分析，并分别在路面各结构分层界面处埋且金属标定板，用以对比检测分析，从而得出路面各结构层材料的各种特性参数和厚度;其次，根据雷达检测后剖面显示的异常特征，进行现场钻孔验证，从而得出产生雷达检测剖面出现异常特征的原因，并对路面施工中出现的缺陷异常进行总结，为以后公路施工的质里检测提供一定的指导意见。

1探地雷达路面检测原理
1.1 基本原理
探地雷达在路面结构检测时，由工作天线向地下发射高频电磁脉冲波，当相邻结构层材料的介电常数不同时，电磁波在结构层的分层界面处发生反射和透射，经过多层反射和透射后，一部分电磁波能量逐步衰减掉，另一部分电磁波返回地面，并被工作接收天线接收，形成反射界面。

公路路面各结构层相对于探地雷达检测可认为是水平层状结构。

虽然公路不同结构层的铺筑材料是不同的，但是同层的铺筑材料可认为是均匀一致的。

尽管是分层碾压而成，但相对于探地雷达电磁波垂直入射而言，可认为单层介质是各向同性的。

公路路面各结构层可简化为各向同性水平层状介质，探地雷达电磁波在路面结构层中的传播路径。

路面各结构层分别为表层、沥青面层、混凝土层和基层，各层的介电常数分别为、、和，由于各结构层材料的介电性不一样，入射波到达各结构层的分层界面处分别形成了反射投射，在各层中的传播时间分别为，，，当知道电磁波在各结构层中的传播速度是，就可以利用以下公式计算出各个结构层的厚度。

（1）
式中：光速，。

为了准确测定各结构层的电磁波速度，在公路施工中，预先在路面各结构层之间的分层表面埋里金属标定板。

1.1 埋置标定板的意义
（1）埋置标定板可明显地辨别出路面各结构层分层界面在探地
雷达检测剖面图上的位置，从而比较准确地得出探地雷达电磁波在路面各结构层中的双程旅行时间。

金属标定板在埋置前，通过标尺准确测出试验路段各结构层的厚度，通过路面厚度计算公式，可计算出电磁波在各结构层中的传播速度，以及各结构层厚度和材料的介电常数。

（2）用各种频率的雷达检测天线检测埋置金属标定板的路面，通过金属标定板在探地雷达检测剖面上的特征显示，可以得知各种频率的雷达天线在路面检测中的有效检测深度。

（3）通过金属标定板的显示定位，可以准确地识别出各结构层的分层界面在探地留达检测剖面上的显示特征，判别分层界面处雷达的反射波特征。

2路面雷达的最大探测深度
探地雷达能探测到最深的目标体的深度称为路面雷达的最大探测深度。

探测深度是关系到路面雷达技术能否运用的一个关键因素.
探空雷达的探测距离一般可通过雷达方程来确定，因为雷达方程将雷达的作用距离和雷达发射、接受、天线和环境等因素联系起来。

但探地雷达与探空雷达不同，不能直接由雷达方程来确定其探测深度，因为在于探地雷达天线辐射的电磁波在路面结构中传播特性较为复杂，因介质不同会有不同的衰减。

对探地雷达，目前还没有一套比较成熟、严格的理论体系来描述探地雷达的工作性能。

在此采用修正后的雷达方程来估算探地雷达的探测深度。

用信号能量表示的雷达方程为：
（1）
其中，为雷达的最小可检测信号的功率，为雷达的最大发射功率；，其中为接收单元的等效噪声温度，为波尔兹曼常数，为噪声字数，为噪声频带宽度；、分别为雷达发射天线和接受天线的增益；为电磁波的波长；为目标的散射截面积；为雷达的最大探测距离。

3结语
3. 1探地雷达是一种新型的、先进的公路检测技术，在有条件的情况下，还应尽可能地与其它公路检测方法配合开展工作，加强与当前成熟的检测方法进行对比研究，以充分发挥各种方法的技术优势，共同促进公路检测水平的提高。

3. 2如同其它探测方法一样，探地雷达检测技术在实际应用中，应当根据检测日的等具体情况，选择合理的测量参数和适宜的工作方式，以增强探地雷达在公路检测中的有效性。

3.3 借鉴核了密度仪在公路密实度检测方面的经验，根据其它地球物理勘察方法，开展探地宙达检测在公路密实度检测方面的应用研究，逐步由定性步入半定量、甚至定量解释。

减少公路有损测试，提高测试效率，充分发挥探地宙达测试连续性的优势，使密实度检测的数据采样更充分，更具有真实性。

参考文献:
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[2] 杨永俊.探地雷达用于公路检测初探，公路交通科技，2000.6
[3] 方南.探地雷达在高速公路检测中的应用，交通世界，2004.3
[4] 吴勇，赵珺.探地雷达在山区水毁公路检测中的应用，试验与检测，2010.4
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。