一种基于三维探地雷达检测的裂缝评价方法与流程

1.本发明涉及沥青路面三维探地雷达裂缝检测的数据解释的技术领域，尤其涉及一种基于三维探地雷达检测的裂缝评价方法。


背景技术：

2.三维探地雷达是探地雷达技术革命创新的产品，其可实现三维图像显示，对于道路病害探测具有实质性提升。但三维探地雷达于2013年开始引入我国，2015年开始应用于道路工程领域，引入我国时间较短，目前暂未进行过系统的道路工程应用研究。鉴于此，本发明提供了一种基于三维探地雷达检测的裂缝评价方法，对沥青路面进行三维探地雷达检测，采集三维探地雷达数据；对三维探地雷达数据进行处理，去除原始信号中的噪声、杂波以及多次波的影响，突出三维雷达图像中的异常位置；根据探地雷达三维图像在各结构层分界面深度位置的水平切片图进行结果判读，根据裂缝的发育情况，对比四种裂缝发育类型，对裂缝进行归类。
3.鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计基于三维探地雷达检测的裂缝评价方法，能够有效解决现有三维探地雷达技术在沥青路面裂缝检测、分析与评价方面的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种基于三维探地雷达检测的裂缝评价方法，能够有效解决现有三维探地雷达技术在沥青路面裂缝检测、分析与评价方面的问题，提高实用性。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于三维探地雷达检测的裂缝评价方法
6.包括如下步骤：
7.步骤1，进行设备选择准备工作，准备完成后对待检测路面进行无损检测，采集三维探地雷达数据，根据检测结果判断异常位置，并确定裂缝桩号；
8.步骤2，对三维探地雷达数据进行时间零点、滤波、增益、偏移成像处理，去除原始信号中的噪声、杂波以及多次波的影响，突出三维雷达图像中的异常位置；
9.步骤3，对处理后的三维探地雷达图像，选取裂缝处表面、面层与基层深度的水平切片、基层与基层深度的水平切片以及基层与底基层深度的水平切片进行结果判断；
10.步骤4，根据裂缝处表面、面层与基层和基层与底基层分界面处裂缝的发育情况，对比上下发展中间无裂缝型、上下发展中间裂缝局部贯穿型、完全贯穿型及自上而下型裂缝的特点，对裂缝进行归类。
11.进一步地，所述步骤1中所述设备选择准备工作包括：先需要根据待检测路面的情况来选择的三维探地雷达的天线检测参数，在待检测路面上布置测线位置并标记桩号，在检测的同时，需要记录实际位置桩号，并对待检测路面进行标注，根据检测结果判断异常位
置，并确定裂缝的桩号。
12.进一步地，所述雷达的天线检测参数中的中心频率是根据待检测路面的深度及所需满足的三维探地雷达的垂直分辨率和水平分辨率来判断。
13.进一步地，所述垂直分辨率的计算式：
[0014][0015]
式中，δd为三维探地雷达天线的垂直分辨率；λ为介质中电磁波的波长；f
c
为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；ε
r
为介质的介电常数；μ
r
为介质的磁导率。
[0016]
进一步地，所述水平分辨率的计算式：
[0017][0018]
式中，r
f
为三维探地雷达天线的水平分辨率；λ为介质中电磁波的波长；f
c
为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；ε
r
为介质的介电常数；μ
r
为介质的磁导率；h为目标体的埋藏深度。
[0019]
进一步地，所述步骤4中所述上下发展中间无裂缝型的判定方法为：在路面整个横断面上，沥青面层中的上面层出现开裂，而中下面层均无裂缝，半刚性基层呈现贯穿开裂型式，则判断裂缝为所述上下发展中间无裂缝型。
[0020]
进一步地，所述步骤4中所述上下发展中间裂缝局部贯穿型裂缝的判定方法为：在路面横断面上，裂缝基本完全贯穿，但是仅局部存在中部未开裂的现象时，则判断裂缝为所述上下发展中间裂缝局部贯穿型裂缝。
[0021]
进一步地，所述步骤4中所述完全贯穿型裂缝的判定方法为：整条裂缝都从上表面开始，一直向下发育，自上而下有对应性，则判断裂缝为所述完全贯穿型裂缝。
[0022]
进一步地，所述步骤4中所述自上而下型裂缝的判定方法为：如果在横断面上，裂缝仅有面层出现开裂，其他地方均完好，则判断裂缝为所述自上而下型裂缝裂缝。
[0023]
通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：
[0024]
通过分析三维探地雷达检测数据，能够对裂缝的发展层位及形态进行准确的判断，根据裂缝的发育情况，对比四种裂缝发育类型，对裂缝进行归类，能够有效解决现有三维探地雷达技术在沥青路面裂缝检测、分析与评价方面的问题。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]
图1为本发明实施例中基于三维探地雷达检测的裂缝评价方法的流程示意图；
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0028]
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0029]
一种基于三维探地雷达检测的裂缝评价方法，如图1所示，
[0030]
包括如下步骤：
[0031]
步骤1，进行设备选择准备工作，准备完成后对待检测路面进行无损检测，采集三维探地雷达数据，根据检测结果判断异常位置，并确定裂缝桩号；
[0032]
步骤2，对三维探地雷达数据进行时间零点、滤波、增益、偏移成像处理，去除原始信号中的噪声、杂波以及多次波的影响，突出三维雷达图像中的异常位置；
[0033]
步骤3，对处理后的三维探地雷达图像，选取裂缝处表面、面层与基层深度的水平切片、基层与基层深度的水平切片以及基层与底基层深度的水平切片进行结果判断；
[0034]
步骤4，根据裂缝处表面、面层与基层和基层与底基层分界面处裂缝的发育情况，对比上下发展中间无裂缝型、上下发展中间裂缝局部贯穿型、完全贯穿型及自上而下型裂缝的特点，对裂缝进行归类。
[0035]
具体的，步骤2中，将三维探地雷达数据从采集软件中导出，利用三维探地雷达数据处理软件rslicer，将三维探地雷达数据进行时间零点、干扰抑制、反傅里叶变换、背景去除、带通滤波、增益补偿、偏移成像等步骤的处理，去除原始信号中的噪声、杂波以及多次波的影响，压制较强信号，增强较弱信号，突出三维探地雷达图像中异常体的位置。
[0036]
具体的，在步骤3中，对处理后的三维探地雷达图像，选取裂缝处表面、面层与基层深度的水平切片、基层与基层深度的水平切片以及基层与底基层深度的水平切片(常规高速公路结构层分界面一般取表面1cm、面层与基层18cm、基层与基层36cm、基层与底基层54cm)进行结果判读，对裂缝在各结构层分界面位置处裂缝的发育情况进行判断。
[0037]
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述步骤1中所述设备选择准备工作包括：先需要根据待检测路面的情况来选择的三维探地雷达的天线检测参数，在待检测路面上布置测线位置并标记桩号，在检测的同时，需要记录实际位置桩号，并对待检测路面进行标注，根据检测结果判断异常位置，并确定裂缝的桩号。
[0038]
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述雷达的天线检测参数中的中心频率是根据待检测路面的深度及所需满足的三维探地雷达的垂直分辨率和水平分辨率来判断。
[0039]
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述垂直分辨率的计算式：
[0040][0041]
式中，δd为三维探地雷达天线的垂直分辨率；λ为介质中电磁波的波长；f
c
为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；ε
r
为介质的介电常数；μ
r
为介质的磁导率。
[0042]
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述水平分辨率的计算式：
[0043][0044]
式中，r
f
为三维探地雷达天线的水平分辨率；λ为介质中电磁波的波长；f
c
为三维探地雷达发射信号的频率；c为电磁波在空气中的传播速度；ε
r
为介质的介电常数；μ
r
为介质的磁导率；h为目标体的埋藏深度。
[0045]
具体的，为保证数据位置的准确，三维探地雷达的定位精度必须小于三维探地雷达的剖面间距的1/2，根据检测目的的不同，可选用gps、rtk基准站及cors网等定位方式；针对不同发育形态的裂缝，在对裂缝进行探测是应选择极化方向垂直于裂缝方向进行探测，该测线布置方式可获得最佳的探测效果。
[0046]
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述步骤4中所述上下发展中间无裂缝型的判定方法为：在路面整个横断面上，沥青面层中的上面层出现开裂，而中下面层均无裂缝，半刚性基层呈现贯穿开裂型式，则判断裂缝为所述上下发展中间无裂缝型。
[0047]
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述步骤4中所述上下发展中间裂缝局部贯穿型裂缝的判定方法为：在路面横断面上，裂缝基本完全贯穿，但是仅局部存在中部未开裂的现象时，则判断裂缝为所述上下发展中间裂缝局部贯穿型裂缝。
[0048]
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述步骤4中所述完全贯穿型裂缝的判定方法为：整条裂缝都从上表面开始，一直向下发育，自上而下有对应性，则判断裂缝为所述完全贯穿型裂缝。
[0049]
作为上述实施例的优选，如图1所示，所述步骤4中所述自上而下型裂缝的判定方法为：如果在横断面上，裂缝仅有面层出现开裂，其他地方均完好，则判断裂缝为所述自上而下型裂缝裂缝。
[0050]
具体的，对裂缝的判断方法根据裂缝的不同形态进行分属归类，再根据分类进行不同的相应处理。
[0051]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。