探地雷达在公路工程检测中的应用研究

论文摘要

随着我国高等级公路建设的迅速发展,路面在公路投资方面所占的份额越来越大,路面质量的好坏和使用效果直接影响着公路的整体质量,使用寿命也直接影响着公路的投资效益和公路质量形象。在新建道路迅速增加的同时,道路质量的检测任务日益加重,道路后期维护过程中,路况质量评价的工作量也急剧增大。传统的检测方法测点随机,密度稀,速度慢,且对路面有破坏,难以准确全面地发现道路内部存在的隐性病害,往往容易导致道路破损加剧。路面雷达检测技术是近年来国际上新发展起来的一项新技术,它依靠发射高频或超高频电磁波和接收其从目标反射的回波来获取目标的信息。其作为一种非接触、非破损的路面检测技术,它不仅检测精度高、费用低、检测内容丰富,而且检测速度快,在很短的时间内,就能计算出所需要的信息。这些优点使得探地雷达在高等级公路质量检测中发挥的作用日益显著。本文对GPR作了较全面的分析,介绍了探地雷达的发展过程、设备组成与探测原理,并依据电磁场理论的基本分析方法,对地下回波以及电磁波在公路和多层介质中的传播进行了定性分析与总结,以期对探地雷达数据处理软件的设计开发提供帮助;重点讲述了探地雷达数据处理的基本方法,并给出了具体的处理方法步骤和处理结果实例,并以此为基础开发了基于虚拟仪器软件平台开发的数据处理软件和面向对象的Windows开发平台的报表打印软件;最后介绍了利用钻孔取芯法确定了秦皇岛地区的沥青路面和水泥混凝土路面的介电常数推荐范围和推荐值,并对探地雷达数据处理的过程和结果进行了分析。分析结果表明探地雷达应用于道路检测是相当准确而可靠的,其快速、无损检测的优势非常明显,数据处理软件的分析精度也达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的意义
• 1.2 探地雷达特点
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 探地雷达技术的发展
• 1.3.2 国内外主要探地雷达
• 1.3.3 路用探地雷达应用现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本文结构安排
• 第2章 探地雷达检测系统与工作原理
• 2.1 探地雷达系统组成
• 2.2 探地雷达基本理论
• 2.2.1 电磁波波动方程
• 2.2.2 电磁波的传播特点
• 2.2.3 电磁波在公路中的传播
• 2.2.4 电磁波在多层介质中的传播
• 2.2.5 介电常数
• 2.3 探地雷达工作原理
• 2.4 探地雷达厚度检测原理
• 2.5 探地雷达探测性能分析
• 2.5.1 探测深度
• 2.5.2 分辨率
• 2.6 路用探地雷达的性能指标
• 2.7 探地雷达在公路检测中的典型应用
• 2.7.1 厚度检测
• 2.7.2 隐患探查
• 2.8 本章小结
• 第3章 探地雷达数据处理原理
• 3.1 引言
• 3.2 数据预处理
• 3.2.1 波形修正
• 3.2.2 固定杂波消除
• 3.2.3 信号滤波
• 3.3 介电常数的确定
• 3.3.1 钻孔取芯法
• 3.3.2 反射系数法（金属板反射法）
• 3.3.3 双钻孔法
• 3.4 常规数据处理方法
• 3.4.1 瞬时参数分析
• 3.4.2 反滤波
• 3.4.3 均衡处理
• 3.5 探地雷达资料解释
• 3.5.1 基本原理
• 3.5.2 探地雷达检测剖面
• 3.6 公路层面检测和跟踪
• 3.6.1 峰值检测和跟踪方法
• 3.6.2 道相关检测和跟踪方法
• 3.7 本章小结
• 第4章 软件的编制与实现
• 4.1 LabWindows/CVI简介
• 4.2 数据处理与报表打印软件的编制实现
• 第5章 软件数据处理结果分析
• 5.1 秦皇岛地区路面材料的介电常数推荐值确定
• 5.1.1 沥青路面介电常数推荐值的确定
• 5.1.2 水泥混凝土路面介电常数的确定
• 5.2 滤波结果分析
• 5.3 界面线自动识别结果分析
• 5.4 报表打印程序分析
• 5.5 软件测试结果分析
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A
• 附录B