准确获取地质雷达检测结果应注意的问题

准确获取地质雷达检测结果应注意的问题

王大为

(吉林省交通科学研究所　长春市130012)

　　摘　要:着重介绍了在公路工程质量检测中,为提高地质雷达检测结果应注意的一些问题,以便提高检测水平。　　关键词:地质雷达;检测;数据处理

　　无损检测技术是交通工程质量保障体系中的重要环节。由美国劳雷公司和美国公路战略研究所共同开发的地质雷达系统,作为目前世界上最先进的用于公路连续无破损检测设备,正以其速度快、精度高、图像直观等优点,在工程地质和公路工程检测上推广应用。我所于1997年5月引进美国SIR-10H型地质雷达,先后应用于路面、桥面结构检测、路面裂缝检测、隧道工程检测、桥头搭板沉降与填料压实检测等方面。结合当前地质雷达的基本理论,通过大量的工作实践,在此着重讨论为了提高检测结果的精确性和准确性应注意的一些问题,以利于进一步提高检测水平。

1　前期准备工作中应注意的问题

体的特性和所处环境进行了解、分析,为保证检测的顺利考虑工作步骤。首先对目标体的介电常数、电导率有所了解。因为地质雷达检测方法需要由足够的反射或散射能量才能由系统识别。其次,要对目标体的深度,目标体的几何形态,包括它的方向、位置、长、宽、高等相关测量因素进行关注。因为它们都关系到雷达检测系统应具有的分辨率和天线中心频率的选用。同时,这些因素对工作步骤,即测线位置、布网起决定作用。比如,当目标体为管线,已知方向时,测线应垂直管线长轴;未知方向时,应针对其体积大小,先用大网格小比例尺初查,再用小网格大比例尺详查。1997年我们在查找某高速公路路下电缆任务中,正是由于对目标体的详细了解(该电缆埋深约1m,2根并列的<6.6cm铁管,方向斜跨路面),使得检测时快速确定了天线频率和布线方位,在最短时间内,得到清晰的雷达图像。最后,要注意测区环境对雷达检测结果的影响。这就要求必须知道工程资料、现场施工情况、在测区周围是否有重金属和无线发射频源等强干扰存在,还要适当考虑湿度和温

前期准备工作较容易被忽视,但它却直接影响到检测结果的准确性和难易程度。前期准备工作应主要研究目标体和地质雷达参数的选择、调整。111　目标体方面

当接受一个地质雷达检测任务时,应该对目标

收稿日期:2002-08-05

　　(3)最后全线加铺10cm沥青混凝土。

此外,对于桥头沉陷、桥面处理、路肩下沉分别采取不同的措施进行处理,在此不再详述。5　结论

(1)路面调查项目及内容主要取决于路况,应根

需对路面进行钻探或钻芯检测。

(3)在进行处治方案设计时,应充分考虑不同的破损情况,以免一条路一个方案造成不必要的浪费;但也应避免方案过多造成施工困难。参考文献:

[1]　谭积青,车卓君等1广佛高速公路路面处治方案研

据要求确定,以免调查项目过多造成不必要的浪费或过少满足不了需求。

(2)考虑路面处治是否应补强,弯沉是重要指标,但不是唯一指标,应充分考虑破损情况,必要时

究120021

[2]　公路沥青路面养护技术规范(JTJ07312-2001)1

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　2002年　第9期　　　　　　　　　　王大为:准确获取地质雷达检测结果应注意的问题度等客观条件,并引起重视。1998年我所在检测某隧道工程衬砌厚度中,现场环境为高空作业,且地面凸凹不平,施工干扰严重,不能实现连续检测,必须分区分段检测。1999年对某一级公路进行厚度检测,由于标段多、交错施工和桩号不统一,为提高检测工作的准确性增加了许多工作量,因而必须对实际检测过程详尽分析后,才能提供结果。1.2　地质雷达测量参数选择与调整

(1)前期检测准备中,选择天线中心频率为首要问题,要全面考虑目标深度,目标最小尺寸及天线是否符合现场检测要求等因素。我所现有的4套天线相比:2.5G天线频率高,分辨率好,可区分3cm内不同的介质介面,但能量低,穿透力不强,用来区分沥青路面效果最佳;1G天线,相对2.5G天线分辨率低,但测深增加,可用来测量混凝土路面与基层;而隧道工程和路基路面公路缺陷等问题用400M和900M天线效果理想。

(2)时窗的选择。时窗选择主要取决于最大探测深度与地层电磁波速度。地质雷达系统通常把时窗的选用值增加30%,主要考虑为了目标在深度上的变化及地层速度变化而留出余量。

(3)采样率与测量点距的选择。采样率是记录反射波采样点之间的时间间隔,SIR雷达系统建议采样率为天线中心频率的10倍,即:样点数󰃗扫描=(时窗󰃗发射脉冲宽度)×10,测量点距则可根据检测要求,设置疏密。SIR雷达系统认为查清目标体应至少保证有20次扫描通过目标。我们根据经验认为,当检测目标体积小,或隐患问题不易发现时,可设置间距密些(如点距4cm),对大多数的路面厚度检测,为保持车速30km󰃗h,在准确检测的基础上控制间距大小,点距设为10cm、25cm、50cm均可。如1998年对某高速公路桥面事故测量时,由于问题比较严重,特将采样率与测量间距在局部重点范围内设置增密,使得检测结果图像清晰,分析起来一目了然。

(4)地质雷达波波速的标定。我们认为同反射系数求得方法不如直接取芯标定法便利、快捷。在测量中应注意反复测量标定点,力求将误差降至最低,增加检测精度,还要注意介质发生变化,必须再次标定。

以上仅是检测前期准备工作中各部分应注意的

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问题,当然也不能一概而论,但只要能将雷达检测系统图像做的更清晰,有效范围做的更大,更好地排除干扰波,易于后期工作的处理,就是达到了目的。2　后期对雷达检测数据的处理与图像的解释应注

意的问题

后期对雷达系统采集数据处理的主要目的就是压制随机的和规则的干扰,以最大可能的分辨率来显示目标反射波,以利于提取有用的参数,准确、合理地提供检测结果。我所采用的RADAN󰂬和RADACT软件,在检测数据处理中,具有自动追层和自动计算等特点,在结构检测中极为实用、便利。但同时有以下几点需要注意。

(1)处理文件前,应先根据检测要求做数据编辑,以减少处理时间。

(2)计算机并不能处理某些检测路段的异常点,有必要进行人为调整,找出杂点、错点,进行修正。

(3)总体数据处理完成后,要进行检查跟踪,了解处理结果和人为异常,此项环节必不可少。

对于雷达检测公路工程质量缺陷图像的解释,应注意以下问题。

(1)雷达波在地下的传播极为复杂,不可避免伴随各种干扰,这些都对反映缺陷的清晰程度造成一定影响。因此,有必要采取多次叠加来压制随机噪声,用低通、高通、带通等频率域消除干扰频率,只有这样在突出目标体后,解释时才更准确和清晰。

(2)当条件允许时,可根据检测目标,做实物实验进行比较以配合图像的解释。

最后,地质雷达本身汇集了电磁波理论、地球物理技术、计算机技术等多领域学科,使用的要求并不是简单的操作,它有很高的技术要求,作为最新的无损检测手段,在公路工程检测应用中无疑是成熟的、可靠的。同时,地质雷达也会面临新的工程难题等待我们进一步研究。参考文献:

[1]　李大心编著.探地雷达原理与方法.地质出版社.

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