一种基于地质雷达的碾压路基质量评价方法与流程

1.本发明属于碾压路基的质量检测评价技术领域，具体涉及一种基于地质雷达的碾压路基质量评价方法。


背景技术：

2.通过一层层填料碾压，是路基施工普遍采用的方式，碾压后的密实度是路基质量控制的关键指标。目前主要的检测手段是灌砂法测压实度，操作复杂，费时费力，公路工程质量检验评定标准(jtg f80/1-2017)规定每层压实层200m选取2点检测压实度，试验点选取随机性强，缺乏代表性。地质雷达作为一种无损检测技术，具有方便快捷，可连续检测的特点，图像能够反应路基的脱空，疏松等未压实区域，是路基压实质量的直观反应。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于地质雷达的碾压路基质量评价方法，该方法可靠性强，克服了灌砂法检测费时费力、缺乏代表性的特点。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种基于地质雷达的碾压路基质量评价方法，包括以下步骤：
6.步骤1：进行典型施工试验，建立路基填料的类型与其对应的路基相对介电常数和路基压实度之间的拟合关系；
7.步骤2：进行正式路基施工，首先选定路基填料的类型，铺设松铺层，将空心球埋入松铺层，并记录埋入空心球的平面位置；
8.步骤3：按照碾压施工的工艺参数对路基进行碾压压实，然后沿着碾压完成的路基进行地质雷达检测，实现整个路基段的快速全面检测，通过雷达检测的图像反映路基的疏松，脱空等情况，从而对路基的碾压质量进行定性评价；
9.步骤4：通过雷达检测的包含空心球的雷达图像获得空心球深度内的双程走时，量取空心球顶部与地表距离，利用公式计算电磁波在该路基中的传播速度，再根据公式ε＝(c/v)2计算出该路基的相对介电常数值；
10.步骤5：将步骤4计算出的路基的相对介电常数值，带入步骤1中建立的路基填料的类型与其对应的路基相对介电常数和路基压实度之间的拟合关系中，计算得到该路基的压实度，从而实现对路基进行定量评价。
11.在上述技术方案中，步骤1包括以下步骤：
12.步骤1.1：选定路基填料的类型，铺设松铺层，将空心球埋入松铺层，空心球埋设数量不小于10个，记录埋入空心球的平面位置；
13.步骤1.2：路基压实后，沿着碾压完成的路基进行地质雷达检测，在雷达检测的图像中识别空心球双曲线型反射信号，读取反射波的双程走时，并在空心球正上方，采用直径
1cm～2cm微型洛阳铲开挖，量取揭露的空心球表面距碾压层顶部的距离，利用公式计算电磁波在路基中的传播速度(式中，h为空心球顶部外表面距碾压层顶部的距离，t为雷达检测出的空心球的双曲线型反射信号的双程走时)，再根据公式ε＝(c/v)2计算压实路基的相对介电常数值(式中，c是电磁波在真空中的传播速度)；
14.步骤1.3：在空心球附近直径1.0m范围内进行灌砂法试验，获取路基的压实度数据，再结合步骤1.2获得的路基的相对介电常数据，建立步骤1.1中特定类型路基填料下的路基相对介电常数与路基压实度之间的拟合关系式；
15.步骤1.4：改变路基填料的类型，按照步骤1.1至步骤1.3，建立多种类型的路基填料所对应的路基相对介电常数与路基压实度之间的拟合关系式。
16.在上述技术方案中，所述空心球为金属材质的圆形空心球体，具有足够的刚度，防止压实松铺层时空心球发生变形，空心球直径不小于3.0cm，埋设深度宜为松铺层中下部。
17.在上述技术方案中，雷达检测天线频率选用900mhz～1500mhz，测量模式采用测距轮模式，时窗深度超过碾压路基层厚。
18.在上述技术方案中，步骤2中，每100m长度内间隔埋设2～4个空心球。
19.在上述技术方案中，步骤3中，对路基的碾压质量进行定性评价是通过雷达信号的反射强度，同相轴连续性，判断路基是否存在疏松或者脱空区。
20.在上述技术方案中，步骤5中，计算时，首先在步骤1所得的拟合关系中找到与步骤2中选定的路基填料类型相同的路基填料类型，然后在该路基填料类型下，根据其相对介电常数和压实度之间的关系，计算得到压实度。
21.本发明的优点和有益效果为：
22.本发明提供了一种快速对碾压路基进行连续性检测方法，省时省力，能够对路基质量实现全面定性到定量评价。
附图说明
23.图1路基压实度评价流程图。
24.图2探测示意图。
25.图3路基检测雷达图像。
26.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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
28.参见附图1-2，一种基于地质雷达的碾压路基质量评价方法，包括以下步骤：
29.步骤1：进行典型施工试验，建立路基填料的类型与其对应的路基相对介电常数和路基压实度之间的拟合关系。具体步骤如下：
30.步骤1.1：选定路基填料的类型，铺设松铺层，借助铁锹等工具，将空心球埋入松铺层，空心球埋设数量不小于10个，记录埋入空心球的平面位置，以便雷达检测时能探测到空
心球的位置。所述空心球为金属材质的圆形空心球体，具有足够的刚度，防止压实松铺层时空心球发生变形，空心球直径不小于3.0cm，埋设深度宜为松铺层中下部。然后对松铺层进行压实，同时获取碾压施工的工艺参数，所述松铺层厚度一般不超过50cm，压实后路基层厚度约20cm～30cm。
31.步骤1.2：路基压实后，沿着碾压完成的路基进行地质雷达检测，在雷达检测的图像中识别空心球双曲线型反射信号(参见附图3)，读取反射波的双程走时，并在空心球正上方，采用直径1cm～2cm微型洛阳铲开挖，量取揭露的空心球表面距碾压层顶部的距离，利用公式计算电磁波在路基中的传播速度(式中，h为空心球顶部外表面距碾压层顶部的距离，t为雷达检测出的空心球的双曲线型反射信号的双程走时)，再根据公式ε＝(c/v)2计算压实路基的相对介电常数值(式中，c是电磁波在真空中的传播速度)。
32.步骤1.3：在空心球附近直径1.0m范围内进行灌砂法试验，获取路基的压实度数据，再结合步骤1.2获得的路基的相对介电常数据，建立步骤1.1中特定类型路基填料下的路基相对介电常数与路基压实度之间的拟合关系式。
33.步骤1.4：改变路基填料的类型，按照步骤1.1至步骤1.3，建立多种类型的路基填料所对应的路基相对介电常数与路基压实度之间的拟合关系式。
34.步骤2：进行正式路基施工，首先选定路基填料的类型，铺设松铺层，借助铁锹等工具，将空心球埋入松铺层，每100m长度内间隔埋设2～4个空心球，并记录埋入空心球的平面位置。
35.步骤3：按照碾压施工的工艺参数对路基进行碾压压实，然后沿着碾压完成的路基纵向进行地质雷达检测，采用900mhz天线，地质雷达测线布置时，可每车道布置一条，或每隔2m～3m布设一条测线，实现整个路基段的快速全面检测，通过雷达检测的图像可反映路基的疏松，脱空等情况，从而对路基的碾压质量进行定性评价。
36.步骤4：通过雷达检测的包含空心球的雷达图像获得空心球深度内的双程走时，采用微型洛阳铲开挖空心球，量取空心球顶部与地表距离，利用公式计算电磁波在该路基中的传播速度，再根据公式ε＝(c/v)2计算出该路基的相对介电常数值。
37.步骤5：将步骤4计算出的路基的相对介电常数值，带入步骤1中建立的路基填料的类型与其对应的路基相对介电常数和路基压实度之间的拟合关系中，计算得到该路基的压实度(计算时，首先在步骤1所得的拟合关系中找到与步骤2中选定的路基填料类型相同的路基填料类型，然后在该路基填料类型下，根据其相对介电常数和压实度之间的关系，计算得到压实度)，从而实现对路基进行定量评价。
38.对于通过以上步骤得到的压实度值，低于压实度设计要求的地段，即质量评价不合格的路基，可采用灌砂法压实度复测或复压方式处理。
39.本方法实现了对分层碾压路基质量的快速、连续、全方位的检测，能有有效控制路基填筑质量，具有重要的工程现场应用意义。
40.以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。