基于3D-Radar的蹊径结构质量剖析评价系统 - 918博天堂仪器装备中国有限公司

3DR探地雷达蹊径结构质量剖析评价系统是一款能大面积快速获取蹊径结构属性、剖析介电参数的自动化剖析系统。它不但能有用降低检测机构获取蹊径质料特征的本钱、提高检测效率，更能让检测机构对检测目的地下信息形成一个完整的系统，大幅度降低人为履历对检测效果的滋扰。

1. 系统简介

蹊径结构质量剖析评价系统基于挪威3D-Radar GeoScope^TM 探地雷达系统和车载阵列式天线设计开发。与常见的剖面式扫描差别，该系统基于CMP（共中点）扫描。它通过设置在阵列中心两侧成对天线收发电磁波的方法和自主研发的算法模子，获得蹊径面层与下层的反射面的介电属性、层面的准确厚度、层密实度（逍遥率）信息。

图 1.1 剖面扫描和CMP扫描

基于终年蹊径视察的数据与履历，系统还可进一步对蹊径结构总体质量以及漫衍情形做出判断，并自动天生相关报表。

图1. 2 剖析软件效果和报表

2. 介电常数与蹊径结构质量的关系

蹊径结构的介电常数漫衍情形与蹊径结构质量保存密不可分的关系。作为一种发射电磁波并纪录往返时间的较高精度装备，探地雷达电磁波往返时间的是非不但受到结构层自己厚度的影响，还受到质料介电常数的影响。

表2.1 常见蹊径结构物质参数列表

介质	相对介质常数	电导率（ms/m）	传输速率（m/ns）	衰减系数（dB/m）
空气	1	0	0.3	0
水	80	0.5	0.033	0.1
砂岩	6	0.04	/	/
灰岩	4-8	0.5-2	0.12	0.4-1
花岗岩	4-6	0.01-1	0.13	0.01-1
混凝土	4-20	1-100	0.11-0.12	/
粘土	5-40	2-1000	0.06	1-300

当蹊径结构完好的时间，面层和下层的相对介电常数基本维持在4-20之间，电磁波在蹊径结构内部的撒播速率只有在空气中撒播的一半甚至四分之一。

图2.1 带病害结构层的电磁波撒播路径

当结构层泛起松散、逍遥、朴陋等病害时，若是其内部填充的是空气，会使电磁波波速在病害区域受到的介质影响要小于没有病害结构层的介质影响，最终病害结构层的相对介电常数低于周围介质，电磁波撒播速率高于周边正常结构。

而当病害内部填充水，或者介质层含水率较高时，电磁波波速受到的影响要大于没有水的结构层影响，从而病害结构层相对介电常数高于周边介质，电磁波撒播速率小于周边正常结构。

图2.2 常见蹊径下层介电常数与质量判别

总之，当结构层内松散、含空宇量较多时，结构层介电常数向空气属性靠拢，使其介电常数降低；当内部含水率较高，结构层介电常数向水偏向靠拢，从而使介电常数升高。

3. CMP检测法在多条蹊径的应用实验

系统通过对工业园内部蹊径、市政蹊径、高速公路等多类蹊径检测实验发明：统一条蹊径差别检测路段间由于地质条件和用料施工水平相近，往往体现在结构层厚度和物理属性的相似性，但保存一定的波动；差别蹊径间（包括统一蹊径的无邪车道和非无邪车道），由于地质条件和用料施工水一律因素，其结构层厚度和介电参数等物理属性就会有较大差别。

表3.1 各蹊径结构层剖析效果汇总

测线	长度(m)	面层平均厚度(m)	下层平均厚度(m)	面层平均介电常数	下层平均介电常数
园区蹊径	102.0	0.09	0.29	4.53	5.55
市政蹊径1	132.0	0.08	0.24	4.62	4.95
市政蹊径2 无邪车道	58.0	0.23	0.46	5.22	5.91
市政蹊径2 非无邪车道	98.5	0.16	0.33	4.81	5.68
高速公路	58.6	0.22	0.79	5.1	5.74