一种基于三维激光检测技术的沥青路面打毛效能评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于渐青路面施工质量评价领域，具体设及一种基于=维激光检测技术的 渐青路面打毛效能评价方法。
【背景技术】
[0002] 渐青路面因行车舒适性好、建设速度快、养护维修方便是我国高等级公路最主要 的结构类型。由于我国气候和交通荷载条件恶劣，车辆超载现象严重，通车后容易发生层间 剪切滑移，严重时形成车徹、滑移、推挤和拥包等病害，而运些病害产生的根本原因是由于 渐青路面层间粘结效能不足所导致的。目前针对出现的各种常见路面病害类型，通常的方 法是加厚渐青面层或增加新铺面层W加强对拉应力和拉应变的抵抗能力。但是，如果忽视 层间的粘结，即使面层和基层的强度再高，渐青路面的病害仍不会根本解决。因此，渐青路 面层间粘结效能对路面使用寿命和服务质量的影响至关重要。
[0003] 增强层间粘结效能的措施主要有打毛（人工钢刷粗糖和专用打毛机打毛)和喷洒 粘层油。喷洒粘层油是在渐青路面结构层之间喷洒的高粘材料，其作用是使上下渐青层完 全粘结成一个整体。但是在施工过程中由于喷洒量控制不严、喷洒不均匀W及层间污染等 问题，仅采用喷洒粘层油的实际效果并不十分理想。因此，实际施工中在喷洒粘层油之前一 般还要对下层渐青表面进行打毛处置。打毛(人工钢刷粗糖和专用打毛机打毛)是使层间表 面变得粗糖W增加层间粘结效能，运种方法在国内外获得了广泛的认可和应用。然而，由于 施工时选用的打毛转子类型、打毛速度W及操作人员的施工经验等原因，打毛的横、纵断面 均匀性无法得到严格控制，而通过刻度尺等工具进行人为量测无法对打毛后的路表横、纵 断面特征进行准确量化，而且难W建立打毛表面特征与层间粘结效能的关系。因此提出一 种快速、准确地建立路表打毛特征参数与层间粘结效能评价方法成为迫切需要解决的问 题。
[0004] 随着激光检测的快速发展，=维激光因其高速度、高精度、高解析率的构建路表= 维形貌特征成为未来路面检测发展的主要方向。=维激光分辨率最高可达0.092mm，扫描速 度最高可达5000化。每条剖面轮廓线所包含的数据点数最多为1280个，利用车载=维激光 系统还可W实现现场高速检测。尽管如此，=维激光的原理却并不复杂。=维激光技术主要 基于光学=角法原理，由一个激光发射器和一个包含电禪合装置(CCD)或互补金属氧化物 半导体(CMOS)传感器的数字照相机组成。当采集数据时，激光发射器向扫描对象表面发出 线激光，照相机W图像的方式获取线激光。然后，应用次像素峰值检测算法来分析线激光图 像，找到线激光次像素的位置，将线激光的形变转化为物体表面的形变。因此，利用=维激 光技术所获取的物体表面高精度、高密度、高解析率的激光点云数据可构建近乎真实的层 间处置界面细观模型。
[0005] 基于上述分析，鉴于渐青路面层间粘结效能对路面使用寿命和服务质量的影响至 关重要，而打毛作为一种有效增强渐青路面层间粘结效能的技术措施。由于难W全面、准确 地描述渐青层间打毛界面的细观纹理差异，进而无法准确量化评价不同打毛处置技术对层 间粘结强度的影响并且无法检验层间处置施工的均匀性与准确性。因此，当前迫切需要解 决的技术问题是提供一种能够快速获取打毛界面细观纹理并建立打毛效能评价方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于=维激光检测技术的渐青路面打毛效能评价方 法，W克服上述现有技术存在的缺陷，本发明能够评价打毛界面施工的均匀性与准确性，为 保证层间处置施工质量奠定了基础。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种基于=维激光检测技术的渐青路面打毛效能评价方法，包括W下步骤：
[0009] 步骤1:制备若干渐青混合料车徹板试件，并对渐青混合料车徹板试件表面按照不 同打毛深度沿纵向打毛；
[0010] 步骤2:利用=维激光发射器对不同打毛深度的渐青混合料车徹板试件表面进行 扫描，扫描方向与打毛方向平行，W获取渐青混合料车徹板试件表面的原始=维激光点云 数据；
[0011] 步骤3:对原始=维激光点云数据进行平滑处理，得到平滑后的=维激光点云数 据；
[0012] 步骤4:根据平滑后的S维激光点云数据计算横断面相邻峰-峰间距PWiW及相邻 峰-谷差值rvdi;
[OOU]步骤5:根据横断面相邻峰-峰间距PWiW及相邻峰-谷差值rvdi计算每个横断面相 邻峰-峰间距均值pW及相邻峰-谷差值均值并将得到的横断面相邻峰-峰间距均值E、:相 邻峰-谷差值均值F作为每个横断面的代表值，再将运些代表值进行正态性检验并拟合为正 态分布曲线，从而得出正态分布曲线的均值y及标准差O ;
[0014] 步骤6:制备双层车徹板试件，然后从双层车徹板试件中钻取若干圆柱体忍样，并 将圆柱体忍样分别进行直接剪切与层间拉拔试验获得剪切应力平均值和拉拔应力平均值；
[0015] 步骤7:利用剪切应力平均值和拉拔应力平均值W及正态分布曲线的均值y及标准 差曰对不同打毛参数车徹板试件表面的打毛效能进行评价。
[0016] 进一步地，步骤2中利用=维激光发射器对不同打毛深度的渐青混合料车徹板试 件表面进行扫描时激光发射器的移动速率为3.6km/h。
[0017] 进一步地，步骤3中对原始=维激光点云数据进行平滑处理具体为:将横断面原始 =维激光点云数据的=维坐标点逐点连接，利用局部加权回归散点平滑法对原始横断面形 貌进行平滑处理，削弱或去除激光点云的噪声。
[001引进一步地，步骤4中横断面相邻峰-峰间距PWi的计算方法如下：
[0019] pwi = xpi+i-xpi (i = l,2......m)
[0020] 式中，m为横断面中波峰的数量，xpi为第i个波峰的横坐标，xpi+i为第i+1个波峰的 横坐标。
[0021] 进一步地，步骤4中横断面相邻峰-谷差值rvdi的计算方法如下：
[0022] rvdi = zp广Zti (i = l ,2......n)
[0023] 式中，n为横断面中波谷的数量，ZPi为第i个波峰的高程值，Zti为第i个波谷的高程 值。
[0024] 进一步地，步骤5中每个横断面相邻峰-峰间距均值長的计算方法如下：
[0025]
[0026] 式中，m为横断面中波峰的数量，PW功横断面相邻峰-峰间距。
[0027] 进一步地，步骤5中每个横断面相邻峰-谷差值均值7的计算方法如下：
[002引
[0029] 式中，n为横断面中波谷的数量，rvd功横断面相邻峰-谷差值。
[0030] 进一步地，步骤6中制备双层车徹板试件的方法为:将渐青混合料车徹板试件按照 0.5kg/m2洒布量均匀的涂抹上乳化渐青粘层油，然后将渐青混合料车徹板试件放入双层模 具中，按AC-16的配合比制成双层车徹板试件。
[0031] 进一步地，步骤6中每个双层车徹板试件上钻取四个尺寸为IOOmmX IOOmm的忍样 为平行试件。
[0032] 与现有技术相比，本发明具有W下有益的技术效果：
[0033] 本发明弥补了渐青路面打毛效能评价方法的空白，基于先进的=维激光检测技 术，能够准确、快速地获取打毛后渐青混合料车徹板试件激光点云数据，对点云数据进行平 滑处理，提取并计算横、纵断面特征参数。通过运些特征参数拟合的正态分布曲线评价打毛 界面整体的均匀性，根据车徹板试件的剪切拉拔试验结果来评价打毛效能。运种评价方法 可W对打毛后的路表横、纵断面特征进行准确量化，还可W建立打毛表面特征与层间粘结 效能的关系，从而为进一步探讨横断面结构对渐青混合料层间粘结强度的影响规律，确定 施工中如何提高渐青路面层间粘结强度的最佳打毛参数，评价打毛界面施工的均匀性与准 确性，为保证层间处置施工质量奠定了基础。
【附图说明】
[0034] 图1是本发明的流程示意图；
[0035] 图2是渐青混合料车徹板试件扫描的示意图；
[0036] 图3是某路表横断面平滑前后的=维激光点云数据图；
[0037] 图4a是试件I原始S维激光点云数据图；
[0038] 图4b是试件n原始S维激光点云数据图；
[0039] 图4c是试件虹原始S维激光点云数据图；
[0040] 图5a是试件I平滑后的S维激光点云数据图；
[0041] 图化是试件n平滑后的S维激光点云数据图；
[0042] 图5c是试件虹平滑后的S维激光点云数据图；
[0043] 图6是渐青混合料车徹板试件表面断面特征参数说明图；
[0044] 图7是渐青混合料车徹板试件横断面代表值正态性检验图；
[0045] 图8a是渐青混合料车徹板试件横断面峰谷差值拟合正态分布曲线图；
[0046] 图8b是渐青混合料车徹板试件横断面峰峰间距拟合正态分布曲线图；
[0047] 图9a是渐青混合料车徹板试件钻忍1~4取样位置示意图；
[004引图9b是渐青混合料车徹板试件钻忍5~8取样位置示意图；
[0049] 图10是渐青混合料车徹板试件直接剪切和层间拉拔试验结果直方图。
【具体实施方式】
[0050] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
[0051] 参见图1及图2,一种基于=维激光检测技术的渐青路面打毛效能评价方法，包括 W下步骤:1.渐青混合料车徹板试件的制备与打毛
[0052] 1)渐青混合料车徹板试件的制备
[0053] 按照交通部部颁标准JTG E20-2011《公路工程渐青及渐青混合料试验规程》中的 T07