基于探地雷达的密级配覆水沥青层的空隙率检测

崔立龙¹，凌天清²，曾凡贵³，梁丽娟⁴，李汝凯¹

1. 重庆交通大学土木工程学院2. 重庆交通大学建筑与城市规划学院3. 重庆建工住宅建设有限公司4. 贵阳市城市发展投资集团股份有限公司

摘 要：为了解决目前探地雷达金属板反射法无法对覆水沥青层空隙率进行检测的问题,建立三种不同脉冲波入射角的路面结构FDTD数值模型,研究脉冲波色散现象对单色子波反射系数的影响,在干-湿双层体系的假设前提下,考虑脉冲波入射角,以全波形反演理论为基础,提出了一种非线性检测算法,在路表覆水的条件下利用探地雷达获得干燥沥青层的介电常数与空隙率,并建立七种不同含水量干-湿双层体系的FDTD数值模型并通过实验室实测对该方法的可靠性进行验证。研究结果表明:在三种数值模型脉冲波入射角范围内,单色子波反射系数变异性很小,可视为常数,即入射波各频率点对应的激励值相同;通过非线性检测算法重构而得的合成脉冲波与实际接收波具有较高吻合度,金属板反射法与非线性检测法介电常数测量误差随湿沥青层含水量升高而增大,但非线性检测算法误差增长远小于金属板反射法;与金属板反射法相比,探地雷达非线性检测算法所获得的介电常数相对误差由10.9%降至1.6%,沥青混合料毛体积密度相对误差由4.6%降至1.1%,空隙率相对误差由24.9%降至7.2%,证明非线性检测算法可有效消除路表覆水的影响,准确计算干燥沥青层的介电常数及空隙率,为沥青面层压实质量实时监控及智能压实技术提供一种精确、高效的方式。

关键词：路面工程;探地雷达;空隙率;密级配覆水沥青层;介电常数;FDTD数值模型;