DB15∕T 2617-2022 公路路基路面三维探地雷达检测规程.pdf
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1、 ICS 93.080.01 CCS P 66 15 内蒙古自治区地方标准 DB 15/T 26172022 公路路基路面三维探地雷达检测规程 Regulation of 3d ground penetrating radar detection for road subgrade and pavement 2022-06-24 发布 2022-06-24 实施 内蒙古自治区市场监督管理局 发 布 DB 15/T 26172022 I 目次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 基本规定 . 3 5 三维探地雷达检测系统 . 3 仪器设备组成
2、 . 3 三维探地雷达参数选取 . 4 6 检测准备及环境要求 . 5 前期资料调查 . 5 现场踏勘 . 5 检测环境要求 . 5 7 检测程序 . 5 系统标定 . 5 现场检测 . 6 复测验证 . 6 8 数据分析 . 6 数据处理 . 6 数据解译 . 7 9 报告编写 . 7 附录 A(规范性) 常见材料相对介电常数 . 8 附录 B(规范性) 公路材料相对介电常数标定 . 9 附录 C(规范性) 三维探地雷达现场记录表 . 11 DB 15/T 26172022 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 本文件由
3、内蒙古自治区交通运输科学发展研究院提出。 本文件由内蒙古自治区交通运输厅归口。 本文件起草单位:内蒙古自治区交通运输科学发展研究院、哈尔滨工业大学、香港理工大学、内蒙古呼和浩特新机场高速公路管理有限责任公司、 准格尔旗高等级公路投资有限责任公司、 内蒙古公路交通投资发展有限公司、欧美大地仪器设备中国有限公司、上海圭目机器人有限公司、长安大学。 本文件主要起草人:赵鑫、王大为、张洪伟、汤伏蛟、王学营、沈永飞、杨永平、刘振正、刘彦杉、石占斌、王新宽、冷真、赵晓亮、崔洪涛、王纬东、张袁备、谢春磊、陆国阳、惠冰、钟新然、王飔奇、洪斌、邢超、吕浩天、叶呈森、郭志祥、王博、云利华、杨睿、邓勇军、杨迎春。
4、DB 15/T 26172022 1 公路路基路面三维探地雷达检测规程 1 范围 本文件规定了三维探地雷达公路路基路面检测的设备、检测程序、数据分析等要求。 本文件适用于各等级公路路基路面结构层厚度、脱空、含水和含冰程度、裂缝等内容检测,其他等级公路路基路面检测可参考执行。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中, 注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 JT/T 940 公路断面探伤及结构层厚度探地雷达 JGJ/T 437 城市地下病害体综合探测与风险评估技术标准
5、JTG 3430 公路土工试验规程 JTG 3450 公路路基路面现场测试规程 JTG E42 公路工程集料试验规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 三维探地雷达 3D ground penetrating radar 采用阵列天线电磁波发射、 接收技术, 通过采集多通道反射信号反映地层纵剖面与横剖面地质情况,能够形成高密度三维立体电磁波数据的一种探地雷达,可用于公路工程结构层厚度、含水率、脱空、内部裂缝等检测,为一种无损检测技术。 探地雷达天线 GPR antenna 探地雷达发射和接收电磁波的装置, 分为发射天线及接收天线。 探地雷达天线分为脉冲式与频率步进式,以Hz为单位。
6、 相对介电常数 relative dielectric constant 介质相对于真空的介电常数,以字母r表示。 DB 15/T 26172022 2 测距轮 distance measurement instrument 一种通过转动测量距离的装置,每转动一圈产生固定的脉冲数。实际测距时,根据脉冲数和测量轮的周长可以确定距离。 扫描率 scan rate 单位时间或距离内的扫描次数。 时窗 time window 探地雷达接收信号的时间范围。 分辨率 resolution 分辨最小异常体的能力。 增益 gain 对探地雷达波信号进行放大或补偿的处理方法。 同相轴 events 探地雷达数据
7、中相邻道振动相位相同的极值(波峰或波谷)的连线。 信噪比 signal-noise-ratio 有效信号功率与干扰信号(噪声)功率之比。 滤波 wave filtering 根据有效信号与干扰信号的频率分布差异,采用合理的滤波器,将干扰信号尽可能去除,保留更多有效信号的数据处理方法。 反褶积(反滤波) deconvolution (inverse filtering) DB 15/T 26172022 3 去除探地雷达波信号中雷达子波长度影响,保留地下反射系数信号的数据处理方法。 偏移归位 migration 探地雷达波信号记录中将每个地下反射点移动至原有位置的数据处理方法。 背景去噪 bac
8、kground noise removal 通过对选定信号在整个剖面消除一致性的噪声, 抑制水平一致性的能量, 达到使雷达电磁波信号清晰的处理方法。 4 基本规定 三维探地雷达检测内容包括路基路面结构层厚度、脱空、含水和含冰情况、裂缝等。 公路含冰分布检测可在每年 11 月至次年 6 月进行, 检测前应通过钻探资料进行对比试验, 调查测区内有效波、干扰波分布规律,确定冻土区平均介电常数和大致厚度范围。 三维探地雷达应每年定期检查、校准和保养,具体要求应符合 JT/T 940 的规定。 5 三维探地雷达检测系统 仪器设备组成 包括雷达主机、雷达天线、采集触发系统、测量接收定位系统、里程计、测距轮
9、等,如图1所示。 图1 三维探地雷达设备示意图 三维探地雷达设备主要性能应满足如下要求: a)天线通道数不少于8道,各通道应保持良好的一致性; b)A/D转换位数不应小于16 bit; c)距离标定误差不大于2 ; DB 15/T 26172022 4 d)工作电源宜选用可充电电池,续航能力应在4 h以上,续航能力不足时,应配置备用电源; e)垂直分辨率不大于0.5 ns; f)测量接收定位系统的分辨率为厘米级。 三维探地雷达参数选取 5.2.1 雷达天线参数的选取应满足如下要求。 5.2.1.1 脉冲式探地雷达 若选择的天线为脉冲式,可按公式(1)确定天线中心频率: =15000(1) 式中
10、: fc 天线中心频率(MHz); x 分辨率(cm); r公路结构层平均相对介电常数,常见道路工程相关材料介相对介电常数见附录A。 5.2.1.2 频率步进式探地雷达 若选择的天线为频率步进式,可按公式(2)确定天线带宽: = 12(2) 式中: BW 天线带宽(GHz); 1加权系数,取1.11.2,充分考虑全频率信号衰减,干扰源种类小于等于4种或干扰源距天线大于3 m时,取1.1;干扰源种类大于4种或干扰源距天线小于3 m时,取1.2; C 光速,一般取30(cm/ns)。 5.2.2 天线中心频率或天线带宽选择宜参考表 1。 表1 天线参数选定表 检测深度(m) 测量误差允许范围(cm
11、) 中心频率(GHz) 带宽(GHz) 1.5 15.0 0.10.4 0.20.6 注:表1中测量误差允许值可视为分辨率值。 5.2.3 时窗长度可按公式(3)确定。 = 22(3) 式中: W 时窗长度(ns); 2 加权系数,一般取22.5,目标深度越小,加权系数越大; dmax最大检测深度(m); v 电磁波在介质中的传播速度(m/ns)。 5.2.4 扫描样点数可按公式(4)确定: DB 15/T 26172022 5 =500(4) 式中: S 扫描样点数; W 时窗长度(ns); fc天线中心频率(MHz); k 扫描样点数调整系数,根据天线中心频率调整,一般取610。 6 检测
12、准备及环境要求 前期资料调查 前期资料调查主要包括如下内容: a)检测区域路面结构、道路材料信息、交通量等相关资料; b)检测区域近3年内路面养护及维修等相关信息; c)检测区域内历年检测结果,重点关注冻胀、翻浆、裂缝等病害; d)与检测工作有关的其他资料,如检测区冻土分布等。 现场踏勘 现场踏勘主要包括如下内容: a)现场校核检测路段内的车道数与坐标控制点; b)记录检测路段内对检测工作有影响的环境干扰因素。 检测环境要求 检测环境包括如下要求: a)检测环境温度(空气温度)应在-30 40 范围内; b)待测道路应保证路面清洁、平整,无大块凸起物; c)检测过程中应远离电磁信号干扰较强区域
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