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1、探地雷達(dá)在公路工程檢測中應(yīng)用探究摘要：主要對探地雷達(dá)在公路工程檢測的應(yīng)用問題進行了研究，首先概述探地雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展以及國內(nèi)外主要的探地雷達(dá)，然后分析了探地雷達(dá)的工作原理，最后探討了探地雷達(dá)在公路工程檢測中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：探地雷達(dá)；公路工程；檢測中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2012）15-0188-021探地雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀1.1探地雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展6探地雷達(dá)是一種地球物理探測方法，其主要利用超高頻脈沖電磁波進行地下介質(zhì)的探測。探地雷達(dá)的工作原理并不復(fù)雜，它利用一根天線向地下發(fā)射高頻寬帶電磁波，并通過另外一根天線接收
2、地下的反射波，信息處理設(shè)備對接收反射波的相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)處理結(jié)果來判斷地下的情況。由于地下介質(zhì)對電磁波具有較強的衰減性，同時地下介質(zhì)的復(fù)雜性和多樣性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地上的空氣，所以，電磁波在地下的傳播要比在地上傳播復(fù)雜得多。所以，在探地雷達(dá)應(yīng)用的初期，它主要用于冰層或巖鹽礦等介質(zhì)中，因為此類介質(zhì)的電磁波吸收較弱，在上世紀(jì)七十年代以后，隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展以及新材料的不斷涌現(xiàn)，探地雷達(dá)技術(shù)也獲得了迅速的發(fā)展，探地水平有了很大的提升。到目前為止，探地雷達(dá)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了道路下空洞及裂縫探測、埋設(shè)物探測、工程地質(zhì)探測等多個領(lǐng)域。1.2國內(nèi)外主要探
3、地雷達(dá)西方發(fā)達(dá)國家在探地雷達(dá)方面具有領(lǐng)先個技術(shù)和成熟的產(chǎn)品。能夠提供探地雷達(dá)設(shè)備的國家主要有美國和加拿大，美國的GSSI公司可以提供15MHZ到2GHZ的SIR系列探地雷達(dá)，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析處理軟件包；加拿大的SSI公司可以提供EKKO探地雷達(dá)系列；美國PENETRADAR公司可以提供IRIS系列路用探地雷達(dá)系統(tǒng)，并提供相關(guān)的處理分析軟件包。隨著我國科技實力的不斷提升，國內(nèi)很多研究院所也成功研發(fā)出了國產(chǎn)探地雷達(dá)設(shè)備，比如東南大學(xué)的GPR-1型探地雷達(dá)，大連理工大學(xué)的DTL-1型探地雷達(dá)，中科院長春地理所的SI2R型探地雷達(dá)，北京愛迪爾公司
4、推出的車載式探地雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。2探地雷達(dá)的工作原理分析2.1探地雷達(dá)的系統(tǒng)構(gòu)成6一套完整的探地雷達(dá)設(shè)備包括多個子系統(tǒng)，具體有主機、發(fā)射機、接收機、天線、信號處理等。發(fā)射機用來發(fā)射雷達(dá)信號，首先由控制電路產(chǎn)生脈沖雷達(dá)信號，然后由天線將該信號輻射到路面；接收機用來收集反射信號，由于從地下反射的信號比較微弱，所以要采用放大器對信號進行放大，然后再把信號傳送給信號處理設(shè)備進行處理；天線可以用來發(fā)射和接收信號，天線主要分為地面耦合型天線和空氣耦合型天線兩類；分離器主要用于將發(fā)射器和接收器不斷地與天線進行聯(lián)結(jié)和切斷，這樣可以防止接收
5、機的輸入元件被發(fā)射機的高能輸出破壞；信號處理設(shè)備主要起到對接收的反射信號進行數(shù)據(jù)采集、存儲、處理以及顯示等作用。2.2探地雷達(dá)的技術(shù)原理探地雷達(dá)采用的是電磁探測技術(shù)，其依據(jù)的是電磁場理論，電磁場是有內(nèi)在聯(lián)系、相互依存的電場和磁場的統(tǒng)一體的總稱。隨時間變化的電場產(chǎn)生磁場，隨時間變化的磁電磁場場產(chǎn)生電場，兩者互為因果，形成電磁場。電磁場可由變速運動的帶電粒子引起，也可由強弱變化的電流引起，不論原因如何，電磁場總是以光速向四周傳播，形成電磁波。電磁波的傳播不需要介質(zhì)，同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中的速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時，頻
6、率越大折射率越大，速度越小。且電磁波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，若同一種介質(zhì)是不均勻的，電磁波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的。通過不同介質(zhì)時，會6發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等。探地雷達(dá)應(yīng)用的基礎(chǔ)條件是路面材料的介電常數(shù)存在差異，雷達(dá)接收的反射波是介電常數(shù)的函數(shù)，利用不同介質(zhì)介電常數(shù)的差異性，才可能對反射波數(shù)據(jù)進行分析和判斷，從而確定地下介質(zhì)的具體情況。2.3探地雷達(dá)的工作原理探地雷達(dá)通過發(fā)射和接受高頻率、短脈沖電磁波，并對接收的數(shù)據(jù)進行處理，來推斷出地下介質(zhì)的具體特征。道路可以分為面層、基層和路基三層結(jié)構(gòu)
7、，面層為混凝土?xí)r相對介電常數(shù)為6-9之間，面層為瀝青時相對介電常數(shù)一般在3-5之間，基層與路基由于濕度較大，相對介電常數(shù)都在8以上，道路各層之間的介電常數(shù)差異較大，這為采用探地雷達(dá)設(shè)備進行公路工程檢測提供了可靠的技術(shù)支持。探地雷達(dá)通過天線將發(fā)射器發(fā)射的雷達(dá)波傳送到道路結(jié)構(gòu)層，由于空氣的介電常數(shù)與路基路面的介電常數(shù)具有很大的差異性（空氣的介電常數(shù)為1，而路基路面遠(yuǎn)大于1），所以，雷達(dá)波的大部分能量都會被路面路基所吸收，同時波的折射角小于波的入射角。雷達(dá)波從入射到完成循環(huán)的整個過程數(shù)據(jù)都會由儀器進行記錄，通過電磁波的旅行時間、行程和行進速度以后就
8、可以推算出路面和路基的各項具體參數(shù)，比如路基的密實程度、材料的厚度以及異常物位置等。3探地雷達(dá)在公路工程檢測中的應(yīng)用3.1厚度檢測6根據(jù)《公路質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)（JT
