公路路面層裂縫病害探地雷達正演模擬研究.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)越來越受到各個公路養(yǎng)護部門的關(guān)注，而傳統(tǒng)的方法無法檢測出其早期的形式，公路用地質(zhì)雷達（GroundPenetrate Radar，GPR）作為一種比較新型的公路無損檢測技術(shù)手段之一，能以較高的效率不間斷地工作，檢測速率很快，具有對路面無損傷、分辨率高且不受天氣影響等優(yōu)點，已經(jīng)開始在公路質(zhì)量檢測中逐步投入使用。但是，目前探地雷達圖像的識別和解釋準確度還比較低，其中人為因素占的比重較多，判

2、斷結(jié)果往往會受人為影響而帶有一些主觀性，通過路面結(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)雷達反射剖面圖的規(guī)律，從而提高對于反射圖像解釋的正確性和精度，有利于進一步有效推進GPR技術(shù)的應(yīng)用和提高。正演模擬是以時域有限差分法（Finite Difference Time Domain，F(xiàn)DTD）為理論基礎(chǔ)的，時域有限差分法經(jīng)過多年的發(fā)展已成為一種較為成熟和先進的電磁波數(shù)值模擬計算方法，探地雷達作為瞬態(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)模型無法真實的反映出雷達波在地下空間中的傳播情況，本文以隨機介質(zhì)模型為基礎(chǔ)，對目前瀝青混凝土路面層的早期裂縫病害進行正演模擬分析，總結(jié)了其雷達剖面圖的各種特征，同時也和路面層裂縫病害的現(xiàn)場采集結(jié)果進行了對比和分析總結(jié)。本文的主要工作內(nèi)容如下：
　　(1)詳細介紹了瀝青混凝土路面層中的裂縫病害和各種檢測方法，并分析了它們之間的優(yōu)劣；簡要介紹了GPR的基本組成

4、和工作原理，深入分析了其相關(guān)參數(shù)對正演模擬的影響。
　　(2)運用彈性波的相關(guān)理論建立電磁波的隨機介質(zhì)模型，分析了此模型的參數(shù)對其結(jié)果的影響，并以實際公路模型為例分析了此隨機介質(zhì)模型相對于傳統(tǒng)均勻介質(zhì)模型的雷達波形特征以及二者之間的差異性；通過CAS雷達所進行的試驗結(jié)果和隨機介質(zhì)模型的結(jié)果進行對比，以此來驗證隨機介質(zhì)模型結(jié)果的準確性。
　　(3)通過上述隨機介質(zhì)模型的方法來建立二維空間下的正演模擬，研究裂縫病害在不同的雷達中