一种基于FWD和3D探底雷达的道路质量检测方法与流程

本发明涉及道路工程技术领域，特别是一种基于fwd和3d探底雷达的道路质量检测方法。

背景技术：

技术词解释：fwd：落锤式弯沉仪。

在公路道路工程质量检验评定标准中，路面表层的平整度、弯沉值等均被列为评价高等级公路路面质量的重要指标。而如何对路面各项指标进行快速、客观的检测与评价，长期以来一直是建设部门和质量管理部重点关注的问题之一。

目前在本领域中，对公路道路的路面检测评价，其所采用的传统方法是钻心取样法，而现行所采用的方法则包括有结合钻心取样法与fwd技术的检测评价方法和结合钻心取样法与探地雷达的检测评价方法。可见，目前对公路道路的路面检测评价方法主要是依赖钻心取样法来实现的。而对于钻心取样法这一技术，虽然其具有直观、可靠的特点，但是却存有局限性大的问题，例如损坏路面、代表性差、效率低、成本高等。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于fwd和3d探底雷达的道路质量检测方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种基于fwd和3d探底雷达的道路质量检测方法，其中该道路由多块混凝土板块拼接而成，混凝土板块之间有拼接缝，该方法包括的步骤有：

s1采用fwd对道路进行弯沉检测，从而获取得到道路的弯沉数据；

s2采用探地雷达对道路进行道路探测，从而获取得到道路的探地雷达图像；

s3对获取得到的弯沉数据进行反算处理后得到反算模量，根据反算模量检测出符合道路损坏标准的道路部分；

s4对获得的探地雷达图像进行分析处理，从而在探地雷达图像中找出道路病害处；

s5对检测的符合道路损坏标准的道路部分与道路病害处进行一致性判断。

其中步骤s3对获取得到的弯沉数据进行反算处理后得到反算模量进一步包括：

s31根据获取的弯沉数据计算弯沉盆面积指数；

s32根据获取的弯沉盆面积指数计算弯沉系数；

s33根据获取的弯沉系数反算得到反算模量。

进一步，符合道路损坏标准的道路部分包括路基基层的薄弱处、路基的沉陷部分、接缝料破坏处中的一种或多种。

进一步，步骤s1之前还包括fwd采集点设置步骤；fwd采集点设置步骤包括：

在道路上，以20米为间距来设置fwd采集点。

进一步，fwd包括置于采集点的承载板，对承载板施加荷载的液压落锤，测量承载板荷载的荷载传感器，以及从承载板荷载中心位置向外以等间距设置的多个弯沉传感器。

进一步，步骤s31进一步包括：根据获取的弯沉数据，采用下列弯沉盆面积指数函数计算弯沉盆面积指数：

式中，aw表示弯沉盆面积指数，单位为(m)，s表示弯沉传感器之间的间距(优选0.3)，d0表示荷载中心位置的测量弯沉值，di表示第i个弯沉传感器的测量弯沉值。

进一步，步骤s32进一步包括：根据获取的弯沉盆面积指数，采用下列函数计算弯沉系数：

式中，ω表示弯沉系数，单位为(m^-1)，aw表示弯沉盆面积指数，l表示道路结构的相对刚度半径，其单位为(m)。

进一步，步骤s33进一步包括：根据获取的弯沉系数，采用下列反算函数计算得到反算模量：

式中，er表示道路反算模量，单位为(gpa)，μ表示道路混凝土的泊松比(优选0.15)，q表示fwd承载板的接地荷载，其单位为(mpa)，r表示fwd承载板的半径(优选0.15)，l表示相对刚度半径，d0表示荷载中心位置的测量弯沉值，ω表示弯沉系数。

进一步，步骤s3还包括：

s34根据获取的道路反算模量进行分析，从而分析出道路路基基层的薄弱处和/或路基的沉陷部分；

进一步，该方法还包括的步骤有：在混凝土板块之间的拼接缝设置fwd采集点，具体为在接近拼接缝一边的混凝土板块上设置fwd采集点，并采集拼接缝两边的弯沉数据；

步骤s3还包括：

s35根据接缝两边的混凝土板块上的弯沉数据获取接缝反算模量，并根据获取的接缝反算模量分析出道路的接缝料破坏处；其中，

获取接缝反算模量具体采用的反算函数为：

式中，lteδ表示接缝反算模量，dunload表示未受荷载的混凝板块上距离接缝15cm处的测量弯沉值；dload表示受荷载的混凝板块上距离接缝15cm处的测量弯沉值。

本发明的有益效果为：本发明为利用弯沉数据与探地雷达图像的结合，对找出的弯沉数据所对应的点位与道路病害处进行一致性判断，从而可精确确认出道路病害处，提高检测结果的准确性和可靠性，由此可见，通过使用本发明的方法，能及时且精准地检测出道路病害和位置，这样能便于工作人员能及时且准确地进行养护维修，对避免道路过早被破坏、延迟大修、延长道路使用寿命具有重大意义，同时还可以对旧路改造和养护大修提供重要依据和技术支持。

同时，本发明提出了一种新的根据弯沉数据进行反算处理得到反算模量后，进而根据获取的反算模量检测出符合道路损坏标准的道路部分的方法，该方法能够准确地以fwd测量的弯沉数据作为基础，以弯沉盘特征为作为有效的参数计算能够反应道路特别是混凝土板块上的弯沉特性，从而检测出道路病害。另外针对道路的接缝处，本发明也提出了一种专门针对接缝破坏的检测方法，能够有效地根据接缝两侧的弯沉数据分析该接缝是否存病害，客观性强准确性高，为道路病害检测的全面性和可靠性提供了技术支持。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明一种基于fwd和3d探底雷达的道路质量检测方法的步骤流程图。

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种基于fwd和3d探底雷达的道路质量检测方法，其中该道路由多块混凝土板块拼接而成，混凝土板块之间有拼接缝，该方法包括的步骤有：

s1采用fwd对道路进行弯沉检测，从而获取得到道路的弯沉数据；

s2采用探地雷达对道路进行道路探测，从而获取得到道路的探地雷达图像；

s3对获取得到的弯沉数据进行反算处理后得到反算模量，根据反算模量检测出符合道路损坏标准的道路部分；

s4对获得的探地雷达图像进行分析处理，从而在探地雷达图像中找出道路病害处；

s5对检测的符合道路损坏标准的道路部分与道路病害处进行一致性判断，从而利用弯沉数据来对道路病害处进行验证。

为实现上述方法，本发明采用的基于fwd和3d探底雷达的道路质量检测系统包括有：

fwd，用于对道路进行弯沉检测，从而获取得到道路的弯沉数据；

探地雷达，用于对道路进行道路探测，从而获取得到道路的探地雷达图像；

分别与fwd以及探地雷达连接的数据处理装置，包括用于实现各指令的处理器，该指令适用于有处理器加在并执行一下步骤：

对获取得到的弯沉数据进行反算处理后得到反算模量，根据反算模量检测出符合道路损坏标准的道路部分；

对获得的探地雷达图像进行分析处理，从而在探地雷达图像中找出道路病害处；

对检测的符合道路损坏标准的道路部分与道路病害处进行一致性判断，从而利用弯沉数据来对道路病害处进行验证。

本发明为利用弯沉数据与探地雷达图像的结合，对找出的弯沉数据所对应的点位与道路病害处进行一致性判断，从而可精确确认出道路病害处，提高检测结果的准确性和可靠性，由此可见，通过使用本发明的方法，能及时且精准地检测出道路病害和位置，这样能便于工作人员能及时且准确地进行养护维修，对避免道路过早被破坏、延迟大修、延长道路使用寿命具有重大意义，同时还可以对旧路改造和养护大修提供重要依据和技术支持。

同时，结合以下实施例对本发明做进一步解释阐述。

针对由多块混凝土板块拼接而成，其中混凝土板块之间有拼接缝的道路的质量检测方法，提出一种基于fwd和3d探底雷达的道路质量检测方法，该方法包括的步骤有：

s101将需要进行检测的道路封闭，然后采用fwd对道路中的每个车道进行弯沉检测，每20米进行一次弯沉数据采集(即在车道上，以20米为间距，每20米设置一fwd采集点)；然后，对采集的弯沉数据进行均匀性判断，当发现数据异常时需及时查找原因；

进一步，针对道路中的接缝处，在接近拼接缝一边的混凝土板块上设置fwd采集点，并在接缝两边分别距离接缝15-20cm的位置处设置fwd采集点，采集拼接缝两边的弯沉数据；

s102采用探地雷达对道路进行道路探测，从而获取得到道路的探地雷达图像；

s103对获取得到的弯沉数据进行反算处理后得到反算模量，首先根据获取的弯沉数据计算弯沉盆面积指数，根据获取的弯沉盆面积指数计算弯沉系数，根据获取的弯沉系数反算得到道路反算模量，并根据道路反算模量对路边即路基的结构刚度等力学特性做出定量的评价，从而检测分析出道路路基基层的薄弱处和/或路基的沉陷部分；针对接缝处采集的弯沉数据，根据接缝两边的混凝土板块上的弯沉数据获取接缝反算模量，并根据获取的接缝反算模量分析出道路的接缝料破坏处；

s104对获得的探地雷达图像进行分析处理，从而在探地雷达图像中找出道路病害处及对应的病害；

s105判断根据弯沉数据分析的道路路基基层的薄弱处或路基的沉陷部分或接缝料破坏处所对应的电位是否与道路病害处一直，若是，则表示找出的道路病害处得到了验证，为正确真实的道路病害处；反之，则需要进一步对不符合一致性的道路病害处及根据弯沉数据分析的基基层的薄弱处或路基的沉陷部分或接缝料破坏处进行检测确认。

进一步，根据获取的弯沉数据计算弯沉盆面积指数包括：根据获取的弯沉数据，采用下列弯沉盆面积指数函数计算弯沉盆面积指数：

式中，aw表示弯沉盆面积指数，单位为(m)，s表示弯沉传感器之间的间距，d0表示荷载中心位置的测量弯沉值，di表示第i个弯沉传感器的测量弯沉值。

优选地，弯沉传感器之间的间距为0.3m。

进一步，根据获取的弯沉盆面积指数计算弯沉系数包括：根据获取的弯沉盆面积指数，采用下列函数计算弯沉系数：

式中，ω表示弯沉系数，单位为(m^-1)，aw表示弯沉盆面积指数，l表示道路结构的相对刚度半径，其单位为(m)。

进一步，根据获取的弯沉系数反算得到道路反算模量包括：根据获取的弯沉系数，采用下列反算函数计算得到反算模量：

式中，er表示道路反算模量，单位为(gpa)，μ表示道路混凝土的泊松比，q表示fwd承载板的接地荷载，其单位为(mpa)，r表示fwd承载板的半径，l表示相对刚度半径，d0表示荷载中心位置的测量弯沉值，ω表示弯沉系数。

可选地，道路混凝土的泊松比为0.15；

优选地，fwd承载板的半径为0.15m。

本发明上述事实方式，提出了一种新的根据弯沉数据进行反算处理得到反算模量后，进而根据获取的反算模量检测出符合道路损坏标准的道路部分的方法，该方法能够准确地以fwd测量的弯沉数据作为基础，以弯沉盘特征为作为有效的参数计算能够反应道路特别是混凝土板块上的弯沉特性，从而检测出道路病害，当道路反算模量小于设定的阈值，则表示该采集点为路基承载力的薄弱处。

进一步，根据接缝两边的混凝土板块上的弯沉数据获取接缝反算模量，并根据获取的接缝反算模量分析出道路的接缝料破坏处；其中，

获取接缝反算模量具体采用的反算函数为：

式中，lteδ表示接缝反算模量，dunload表示未受荷载的混凝板块上距离接缝20cm处的测量弯沉值；dload表示受荷载的混凝板块上距离接缝20cm处的测量弯沉值。

针对道路的接缝处，本发明上述事实方式提出了一种专门针对接缝破坏的检测方法，能够有效地根据接缝两侧的弯沉数据分析该接缝是否存病害，当接缝反算模量大于设定的阈值时，表示该接缝存在接缝料破坏，客观性强准确性高，为道路病害检测的全面性和可靠性提供了技术支持。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。