隧道衬砌空洞积水模型试验研究

文中通过模拟隧道衬砌空洞积水病害，使用探地雷达对其进行探测，得出雷达原始图像；利用软件分析原始图像得出积水高度，并与实际积水高度进行比较。通过试验得出利用探地雷达定量分析衬砌空洞积水高度是可行的结论。     

基于探地雷达的路面结构完整性定量化评价方法

为了快速评价路面结构完整性,选用高动态探地雷达MALA GX750MHz进行检测,检测速度约为80km/h,并采用背景去除、带通滤波、傅里叶变换分别去除回波信号中的混叠波、噪声和杂波,得到雷达回波有效信号;针对影响路面结构完整性的空隙多、层间不良、松散等3类隐性病害,建立了雷达检测评定图谱,并进行了取芯验证;提出了结构完整性综合评价指标路面内部破损状况指数IPCI,基于江苏省11条高速公路、1 484(车道·km)检测数据,验证了评价方法有效性。结果表明:不同类型隐性病害的雷达灰度图具有显著差异,基于雷达检测评定图谱的取芯验证准确率约为95%;交通量与IPCI具有双对数关系,养护历史与IPCI具有半对数关系,交通量越大、养护工程量越少,路面隐形病害越多,IPCI评分越低;与层间不良、松散相比,隐性病害空隙多与交通量相关性较低,这主要是因为空隙多隐性病害受路面结构初始空隙率状况影响较大。探地雷达可用于路面隐性病害的定量化评价,评价结果可为路面养护维修提供决策支持。     

三维探地雷达道路隐性病害检测分析与数字化技术综述

道路服役数据信息是交通基础设施数字化建设与养护的关键，先进探测设备是获取道路服役数据信息的途径。近年来，三维探地雷达(3D Ground Penetrating Radar, 3D GPR)因其高效、无损等检测优势得到广泛应用，可为道路隐性病害数据获取提供重要支撑。基于此，对道路典型隐性病害类型与检测手段进行总结归纳。梳理了三维探地雷达技术原理、数据采集方法、数据处理及在道路工程检测中的应用；根据三维探地雷达图谱隐性病害特征与识别手段，重点分析人工智能技术在探地雷达图谱识别技术中的应用与发展。针对交通基础设施发展进程，展望基于探地雷达数据的数字孪生技术，主要介绍基于三维探地雷达数据的建模与模型仿真方法。该综述可为三维探地雷达道路隐性病害检测提供基础理论知识与实践方法借鉴，同时为基于三维探地雷达数据的数字化交通基础设施建设与道路养护决策提供参考。     

基于空气耦合式探地雷达探测的衬砌层位特征识别的正演模拟

采用探地雷达进行隧道衬砌检测时,需要准确提取衬砌的层位特征（含相应病害信息）。采用空气耦合式探地雷达对隧道衬砌质量进行检测,基于GprMax2D和Matlab为平台环境,对衬砌层位特征识别进行研究。主要研究及结论如下： 1）对多种实际工况的衬砌形式进行二维正演模拟分析,并对电磁波在多层介质中反射特征进行研究。研究表明,探地雷达反射回波的起始位非零,而电磁波在介质分界层处发生反射的时刻取决于电磁波所传播层面的厚度,当2层介质差别较大或2层介质之间有空气存在时,反射时刻位于波形的最大波峰或波谷所在位置,而与脉冲源的位置和第2层介质的介电常数无关。 2）根据隧道衬砌的分层特征,在实际隧道衬砌中,对探地雷达数据和实际干扰因素进行分析处理,对与理论反射时间误差太大的进行修正。研究成果对应隧道衬砌层位及病害性状识别均具有指导和借鉴意义。     

基于三维探地雷达路面隐性病害识别与评价

路面内部隐性病害的发育、发展具有隐蔽性，而当前缺乏有效的检测手段、评价指标和标准。依托溧马高速路面养护维修工程，通过基于三维探地雷达的路面隐性病害识别与评价研究，建立了路面内部典型隐性病害标准图谱，提出基层损坏状况指数BPCI及分级标准，并给出了不同等级路面内部隐性病害养护对策。研究结果表明：三维探地雷达可高效准确识别路面内部隐性病害，识别精度可达90%以上；基于三维探地雷达的基层破损状况指数BPCI,用于评价路面结构内部状况是可靠的，其探测结果可为路面内部隐性病害检测定位和沥青路面的养护施工提供参考。     

基于探地雷达的路面隐性病害检测与识别研究

概述了探地雷达现场检测布置方式和关键参数的设置,并基于专业Reflexw数据处理软件,对原始数据滤波处理方法进行了详细探究,结合工程实例中积累的大量雷达检测图像,着重对沥青路面典型隐性病害特征进行分析,并通过现场取芯,验证了探地雷达识别的准确性。研究结果表明,使用探地雷达可有效实现对路面结构内部隐性病害的无损探测。     

探地雷达检测技术在湛徐高速公路路况检测中的应用研究

随着我国建成公路的里程数迅速增长,道路养护需求规模日益增加。目前道路上检测仍为传统的以钻芯取样为代表的破环型检测,快速无损检测手段经过了多年研究实践,证明其已经可以应用于道路检测。本文在广东湛徐高速公路首次采用探地雷达对道路基层隐性结构病害进行了检测分析,同时在典型特点处进行钻芯取样对比分析,研究了探地雷达进行沥青路面结构基层隐性结构病害检测的可靠和准确程度。根据研究结果可知,探地雷达可以对路面质量、路面隐性病害破坏程度进行可靠的快速检测,未来具有广阔的应用前景。     

沥青路面结构完整性影响因素定量分析

为提高结构完整性评价指标的合理性,针对影响路面结构完整性的空隙多、层间不良、层间松散、结构松散等4类隐性病害,考虑面层、上基层、下基层、底基层等4个层位及其层间,利用有限元软件对这4类14项病害进行模拟,以结构数作为结构承载能力评价指标,分析不同隐性病害对路面结构完整性的影响,确定相应权重,优化路面结构完整性IPCI综...     

基于MATLAB的二维探地雷达三维成像技术研究

为了拓宽二维探地雷达检测功能,依据三维探地雷达数据采集原理,使用二维探地雷达多线程数据采集方法模拟了三维数据,并利用MATLAB的成像功能,建立了能够读取探地雷达三维数据的三维模型,导入三维数据后实现了三维成像及对其切片式显示等功能。通过内部病害图像显示测试发现,病害三维切片图像较为清晰,实现了使用二维探地雷达对高速公路路面进行三维检测的目标。     

城市道路土基病害核匹配追踪识别算法

为准确识别道路土基病害以避免路面塌陷事故的发生,采用探地雷达对城市道路进行检测。针对城市非硬化道路和硬化道路土基病害出现的一般规律,首先通过维纳滤波器对探地雷达图像进行一维滤波,在滤波过程中,对增益函数进行倒谱域内的平滑处理,进而得到增强的雷达图像;然后,采用傅里叶变换、小波变换等信号处理方法,得到探地雷达图像在不同变换域的结果,并通过构建傅里叶核函数、多项式核函数、克罗内克核函数等不同的核函数字典,对探地雷达图像在不同变换域的结果进行匹配追踪,比较在不同核函数下的核匹配追踪序列;最后,通过比较不同核匹配追踪序列的差异,分别找出对道路土基水害和空洞病害类型敏感的核匹配追踪序列,通过该序列识别城市道路土基病害的类型。利用基于相关系数的病害度量算法比较核匹配追踪序列,判断城市道路土基病害发生的区域,并通过算法识别非硬化道路与硬化道路的地下病害。结果表明:病害类型及范围与实际情况相符,水害和空洞均能得到有效识别;通过5组城市道路探地雷达探测数据集验证了算法的有效性,识别准确率达到了99%以上;利用核匹配追踪算法处理探地雷达图像有助于城市道路土基病害识别,可减少路面塌陷事故的发生。     

基于探地雷达和高速弯沉仪的结构内部状态评价

为准确判别高速公路沥青路面结构内部状态,采用探地雷达和高速弯沉仪进行联合检测,分别从结构完整性和结构强度提出结构内部状态评价方法、评价指标和评价标准,并进行实例分析。探地雷达实测表明,路面存在不密实、层间接触不良、松散等3种隐性病害时,可采用路面内部破损状况指数IPCI进行评价;高速激光弯沉仪检测结果可线性转化为贝克曼梁值,采用结构强度指数PSSI进行评价;路面养护及时时,路面结构内部状态较好,需维修路段较少。     

基于探地雷达结构层厚度测量的钢桥沥青路面车辙评价

高温车辙是钢桥沥青路面的主要病害之一，可使用钻芯进行室内试验和现场测试表征；但钻芯取样采集的路面信息极其有限，现场车辙尺和激光剖面仪无法评价由于铺装层内部变形导致的车辙。基于探地雷达的沥青路面结构层厚度测量可进行车辙评价，但车辙导致的层间压缩会因有限的信号分辨率产生测量误差。钢桥面板的金属强反射和天线制式等影响因素尚未得到系统研究，缺乏控制试验验证。探讨了探地雷达在钢桥沥青路面车辙评价的可行性。基于室内加速加载试验条件建立沥青路面和空气耦合天线的数值模型，结果表明2 GHz空气耦合天线净空不超过50 cm可获得最佳测量速度和精度。采集室内加速加载设备不同荷载作用次数下的路面探地雷达电磁波信号，比较数值模拟探地雷达信号与室内实测信号，分析空气耦合天线探地雷达在钢桥面沥青路面反射信号中的特征。针对层间信号重叠，提出了信号重构和自动化厚度测量的非线性梯度下降算法；针对路面不平整度导致的振动效应，使用经验模式分解法进行信号降噪，钻芯取样验证算法的厚度测量精度。结果表明：在室内试验条件下，车辙宽度预测误差为4.9%,SMA层和MA层平均厚度预测误差分别为2.3%和3.8%,上面层SMA层变形大于...     

基于分时复用原理的多通道探地雷达时序控制模块设计及应用

为实现对隧道衬砌空洞和地质病害的无损、高效检测，基于分时复用原理，通过FPGA编程和时序电路设计实现一种瞬态脉冲型多通道探地雷达时序控制模块，并应用于多频多通道隧道病害检测探地雷达系统。该时序控制模块可以产生多路同频等相位差时钟，分时触发各个通道脉冲信号的单次收发，从时间上分离通道间串扰信号和有效雷达回波，实现探地雷达多频段多通道的高效工作。试验测试和实地验证结果表明： 该时序控制模块在脉冲重复频率为500 kHz时，能实现8通道雷达测试系统相邻通道间240 ns左右的触发时差，并在触发时差范围内保证观察时窗内雷达回波信号的稳定性； 同时，该模块也能应用于3频段6通道隧道病害检测探地雷达系统，并在距离介质分界面65 cm时反映出实际隧道预埋病害的深度和尺寸信息。     

融合SAR分支深度学习的隧道病害识别与成像

随着交通事业的不断发展，大量隧道相继建设并陆续投入运营。在其运营过程中，隧道衬砌混凝土结构内部往往出现不可见的隐蔽病害，对工程安全带来了严重隐患。及时识别检测内部病害，预防安全事故的发生十分必要。探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)是检测混凝土内部病害的主流无损检测技术，但探地雷达数据中的病害响应信号与实际结构内部病害形态并不存在直观的空间对应关系，从探地雷达数据中仅能估计病害的类型与大概位置，难以对其轮廓进行成像。针对上述问题，研究了基于探地雷达的隧道衬砌隐蔽病害智能识别技术，针对探地雷达数据特点，设计了融入合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像处理分支的地下工程目标识别深度神经网络模型，通过在传统Unet网络中融入SAR成像分支，实现了对病害的准确成像，并成功对6种隧道衬砌常见的病害进行类型识别。采用仿真数据对该方法验证，结果表明本研究设计的融入SAR成像分支Unet网络的预测结果对6种病害的平均识别精度为96%,与传统Unet网络相比，精度提升了5%,由此证明本文构建的融入SAR成像分支的Unet网络有效提...     

旧沥青路面改扩建工程内部病害无损检测研究

依托茂湛高速改扩建工程,采用三维探地雷达技术和落锤式弯沉仪两种无损检测手段,从路面结构内部隐性病害分布和结构承载力两个角度评估旧路面的内部结构完整性和力学强度。研究发现：三维探地雷达可准确探测旧路内部病害;沥青上面层病害主要为坑槽、纵横向裂缝,中面层病害主要为纵横向裂缝,下面层病害主要为纵横向及网状裂缝;水稳基层病害主要以纵横向及网状裂缝为主;慢车道的结构病害数量与发育程度均比超车道更加严重。从路面结构承载力分析发现：慢车道弯沉值比超车道高约2.5～3.4(0.01 mm);相比设计采用的动态模量,旧路面模量衰减幅度约60%～70%。对典型病害成因与发育规律进行系统分析,并推荐处治方案。     

隧道病害检测中探地雷达技术的应用

文章通过对探地雷达原理的分析,详细介绍了探地雷达在某隧道病害中的应用。经对检测结果的分析表明,雷达在隧道病害检测中具有分辨率高、图像直观、使用方便的优点。     

探地雷达在路基勘查中的应用

高速公路是国家发展的命脉,随着高速公路使用年限的增加,各种路基病害也日渐显现。传统的钻探取芯检测方法虽能达到检测的目的,但是检测不全面而且对道路破坏性大;探地雷达方法的引入,为路基的无损探测提供了有利保障,并且大大提高了探测效率。文中从探地雷达的原理出发,探讨了探地雷达识别路基病害的影响因素,通过对常见路基病害形成原因及其地球物理特征的详细分析,总结了路基病害的探地雷达图像特征。并通过某段高速公路的探测实例进行了应用研究,确定了路基病害的成因并圈定了其分布范围。     

无损检测技术在某高速公路旧路评价中的应用研究

通过对落锤式弯沉仪检测路面弯沉盆分析,反演路面各结构层模量,并结合探地雷达可以判断出路面结构层的病害层位,对旧路的质量情况进行准确评价,从而为科学制定预防性的养护方案,降低工程投资提供可靠的依据.     

探地雷达在路面基层厚度检测中的应用研究

施工不均匀性、路基破损等因素容易造成路面基层厚度变化，导致路面质量降低。无损检测技术——探地雷达能有效检测路面面层厚度，但对于均匀性较差的基层，其检测、分析难度较大，成为路面基层厚度检测中的难题。文中依托实体工程，针对探地雷达在基层检测中的弱点，从分析探地雷达基层检测的原理和方法出发，通过误差分析，对比分析基层不同铺筑阶段、不同天线频率、横向电磁波速度不均匀性以及接触式天线垂向颠簸四个因素对检测效果的影响，最后通过准确性试验分析探地雷达在路面基层检测中的应用效果。     

探地雷达检测路基压实质量现场应用可行性研究

本文通过理论推导和现场试验,对路基材料的介电常数与压实度、含水量等压实指标间的相关关系进行研究。在此基础上,结合实际工程,尝试将探地雷达无损检测技术应用到路基施工过程控制中,开拓了探地雷达的应用领域和范围,为探地雷达无损检测技术在路基上的应用做了良好的铺垫。