公路路面層裂縫病害探地雷達(dá)正演模擬研究.pdf

1、裂縫作為廣泛存在于瀝青混凝土路面層中的多發(fā)病害，已經(jīng)越來(lái)越受到各個(gè)公路養(yǎng)護(hù)部門的關(guān)注，而傳統(tǒng)的方法無(wú)法檢測(cè)出其早期的形式，公路用地質(zhì)雷達(dá)（GroundPenetrate Radar，GPR）作為一種比較新型的公路無(wú)損檢測(cè)技術(shù)手段之一，能以較高的效率不間斷地工作，檢測(cè)速率很快，具有對(duì)路面無(wú)損傷、分辨率高且不受天氣影響等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)開(kāi)始在公路質(zhì)量檢測(cè)中逐步投入使用。但是，目前探地雷達(dá)圖像的識(shí)別和解釋準(zhǔn)確度還比較低，其中人為因素占的比重較多，判

2、斷結(jié)果往往會(huì)受人為影響而帶有一些主觀性，通過(guò)路面結(jié)構(gòu)層病害模型的正演分析，可以深入了解公路病害地質(zhì)雷達(dá)反射剖面圖的規(guī)律，從而提高對(duì)于反射圖像解釋的正確性和精度，有利于進(jìn)一步有效推進(jìn)GPR技術(shù)的應(yīng)用和提高。正演模擬是以時(shí)域有限差分法（Finite Difference Time Domain，F(xiàn)DTD）為理論基礎(chǔ)的，時(shí)域有限差分法經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已成為一種較為成熟和先進(jìn)的電磁波數(shù)值模擬計(jì)算方法，探地雷達(dá)作為瞬態(tài)電磁波理論發(fā)展應(yīng)用的重要技術(shù)成

3、果，其工作方式和作用原理基本契合電磁學(xué)的相關(guān)理論。
　　傳統(tǒng)的均勻介質(zhì)模型無(wú)法真實(shí)的反映出雷達(dá)波在地下空間中的傳播情況，本文以隨機(jī)介質(zhì)模型為基礎(chǔ)，對(duì)目前瀝青混凝土路面層的早期裂縫病害進(jìn)行正演模擬分析，總結(jié)了其雷達(dá)剖面圖的各種特征，同時(shí)也和路面層裂縫病害的現(xiàn)場(chǎng)采集結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比和分析總結(jié)。本文的主要工作內(nèi)容如下：
　　(1)詳細(xì)介紹了瀝青混凝土路面層中的裂縫病害和各種檢測(cè)方法，并分析了它們之間的優(yōu)劣；簡(jiǎn)要介紹了GPR的基本組成

4、和工作原理，深入分析了其相關(guān)參數(shù)對(duì)正演模擬的影響。
　　(2)運(yùn)用彈性波的相關(guān)理論建立電磁波的隨機(jī)介質(zhì)模型，分析了此模型的參數(shù)對(duì)其結(jié)果的影響，并以實(shí)際公路模型為例分析了此隨機(jī)介質(zhì)模型相對(duì)于傳統(tǒng)均勻介質(zhì)模型的雷達(dá)波形特征以及二者之間的差異性；通過(guò)CAS雷達(dá)所進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果和隨機(jī)介質(zhì)模型的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)驗(yàn)證隨機(jī)介質(zhì)模型結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　(3)通過(guò)上述隨機(jī)介質(zhì)模型的方法來(lái)建立二維空間下的正演模擬，研究裂縫病害在不同的雷達(dá)中