影響高頻地質雷達檢測精度的主要因素分析

韓興

（北京建業通工程檢測技術有限公司 北京 100000）

1 主要影響因素

1.1 行駛速度對檢測結果的影響

選擇新建設的高速公路的直線區間為700米的路段，在起點0米、200米處、終點700米處做標記，每次天線都沿著同一條測量線進行測量。開始檢測時，將雷達天線對準起點，啟動檢測車輛，在達到200m的位置前要求檢測車輛保持一定的速度，行駛到雷達天線終點后停止。檢測數據將分成兩階段進行分析。第一階段是0～200m的加速區間的數據，該階段的數據用于分析檢測車輛處于加速階段對檢測數據的影響。另一個是以一定速度行駛的200～700m區間的數據，分析速度差異帶來的影響。這次測試了20km/h、40km/h、60km/h、80km/h、100km/h的速度。通過這次等速區間的測試數據分析，采用不同的速度對測試結果的影響較小，各區間測試結果的變異系數都不超過1%。在交通運輸部部門計量檢定規程的相關規定中，厚度測量的重復性變異系數要求不大于5.0%，可見車速對測試結果的影響遠小于標準值對重復性測量的要求，不同的測試車速度對測試結果可以認為基本沒有影響。分析加速區間的檢測結果[1]，變動系數為0.71%，同樣小于5%，但比等速度區間的變動系數大，所以檢測車輛是否加速、減速的影響甚小，被認為在誤差容許范圍內。通過以上測試，檢測出不同速度情況下，車輛不管是不是處于加減速初期階段，對高頻地質雷達的檢測精度都影響甚微，但在實際工作中，為了減少對檢測到的雷電電波的干擾，一般用天線長支架使雷達原理車輛，如果在檢測中頻繁加減速的話，會對天線產生強烈的影響，為了保護天線，車輛會盡量保持檢測時處于勻速運動狀態，盡量不超過80km/h的行駛速度[2]。

1.2 檢測介質對檢測結果的影響

雷達波（電磁波）的傳播速度因介質而異。瀝青混合物是將瀝青、石材等各種材料以不同比例混合而成的混合物。就算是材料完全相同的瀝青混合物，在不同的壓力下雷達波的傳播速度也不同。從應用地質雷達檢測瀝青混凝土鋪路厚度來看，影響雷達波速的因素是十分復雜的。在某鋪設瀝青層的高速公路路段，使用雷達探測器測量路面的厚度，通過測量結果發現，隨著路面厚度的增加，雷達波波速逐漸降低，特別是在SMA的上層，隨著路面厚度的增加，雷達波的速度逐漸降低，在SMA結構中，雷達波的速度比AC結構慢。同樣，在下層和中下級層構造中，即使是相同的AC構造[3]，由于瀝青和集材的不同，可能會隨波的速度而不同，但由于瀝青只少部分包含在混合物中，所以判定主要是集材的不同，才導致波速的不同。通過以上分析，當應用地質雷達來說明檢測路面的厚度時，每一層路面的檢測厚度都必須用雷達的波速標識來標定，更不能用別的標段，甚至其他線路的標識數據，更不能在計算階位的波速時使用算成厚度的方法，否則測試的結果就會完全失真，導致檢測的結果偏離[4]。

1.3 路面干濕狀態對檢測結果的影響

在某個地點路面檢測厚度時，在干燥的路面上展開的波速標檢測出的5個芯樣，由于天氣降雨的影響，路面干燥后，再一次進行5個芯樣的波速標定，內部濕潤表面干燥狀態下雷達波速度下降，但是，干燥了與完全干燥的狀態相比，雷電波速度的變化較小，變動系數也同樣，基本上可以確認路面的干燥程度對檢測的結果幾乎沒有影響。但是，為了確保數據的正確性、公正性和雷達設備的安全性，推薦在路面十分干燥的狀態下進行試驗。另外，在測試的同時進行芯樣波速測量，使路面測試時的狀態和波速測量時的狀態一致[5]。

2 應用地質雷達檢測路面厚度的精度分析

為了驗證地質雷達測量表面厚度的準確度，最直觀有效的方法是將鉆芯取樣結果和檢測結果對比。在某條高速公路上，選擇了施工同一瀝青混合物的區間路線，測定了取芯標定波速后，用高頻地質雷達連續進行了500米的試驗，按計算路面的距離厚度進行了采芯驗證。通過對數據的分析總結出以下結果：（1）用以確定的雷達波速計算路面厚度的結果與實際有一定偏差，偏差的最大值為0.26厘米。但根據相關規定，在路面厚度≥100mm的情況下，測量誤差容許范圍為±3%h（h為路面厚度），所以頻率地質雷達的準確度滿足規格要求。（2）因為計算其他部分的路面厚度依據核心樣品的標準波速，所以波速在雷達厚度工作中非常重要，波速的正確性直接影響測試結果的正確性。（3）進行取芯標定時，對于芯樣的厚度一定要采用十字法。個別樣品底面不平，難以檢測出取芯樣品厚度量，此時該芯樣品的厚度只能參考，還需再次取樣，保證芯樣底面平坦。在取芯進行波速標定時，需要盡量采用定點方式，自由地采用穩定的圖像。其目的之一是有利于準確識別定點，二是正確采用反射時間。

3 結語

地質雷達作為無損檢測儀器，可大幅減少采面破壞，檢測效率和檢測精度也十分高。（2）參數設定正確時，地質雷達檢測結果會受到檢測車速的影響。（3）瀝青的混合物種類、集材種類等都會影響雷達波的速度，在開始測試之前，必須詳細了解相關情況并做不同的步驟，以確保與實際情況一致的數據，從而確認分段的標準化。（4）為了測試結果的正確性和設備的安全，在路面含有水的狀態下不得進行測試。