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摘要：公路工程直接关系人们的出行和地区经济的发展，近年来，国家也是对公路工程建设加大了力度。但在公路工程中，往往还存在一定质量问题，对公路的使用性能和使用寿命产生了影响，为了确保公路具有良好的质量，探地雷达在公路检测中得到了广泛的应用，并有效为公路建设提供保障。文章就主要针对探地雷达在公路检测中的应用进行分析，希望对公路工程建设提供帮助。
关键词：公路工程；探地雷达；公路检测；检测应用
1 引言
裂缝病害不仅会影响公路的路用性能和行车舒适度，而且随着路表积水沿裂缝下浸，半刚性基层会被侵蚀，使基层丧失承载力与稳定性，进而引发卿浆、脱空等次生病害;同时在车辆荷载和温度应力影响下，会使裂缝向四周扩散，缩短路面使用寿命。探地雷达作为一种无损的探测技术，具有较高的探测精度和分辨率，对道路裂缝的探测具有较好的效果，能够为裂缝处治方案提供必要的资料，防范裂缝引发更严重的次生病害，延长路面使用寿命。三维探地雷达相比于二维探地雷达，具有覆盖面积广，裂缝形态判断准确等优点，在道路裂缝精细化检测中三维探地雷达能够取得较好的效果。
2 雷达探测技术的原理和要点
2.1 探地雷达的原理
探地雷达又被称为地质雷达，简称GPR，是一种利用电磁波进行地质勘探的方法，其基本工作原理如下：探地雷达发出的电磁波具有比较宽的频谱，在对地下介质进行探测的过程中，需要将天线与地面贴近，由发射机发出电磁波并传入大地中。当电磁波在地下遇到不同的介质后，会产生反射或是透射，接收机会对反射回来的电磁波进行接收，并以图形资料的形式进行显示，从而判别目标的特性。
2.2 探测要点
由于探测面不平整会造成多次反射波，影响雷达探测结果，所以要在掌子面相对平整的部位布设测线；在探测之前，要掌握探测区域内的地质情况，为探测数据处理和反射波解释提供依据，如掌握掌子面围岩性质、岩体结构、节理发育、破碎程度、填充物形态等基本地质情况以及地下水分布情况；在爆破出渣和排除危岩之后进行探测，在探测过程中不能将大型机械设备停放在掌子面前方，避免雷达信号受到干扰；探测中可采用点测法与连续剖面扫描法，一条测线往返两次进行探测，其中点测法要求测点间距控制在10cm，连续剖面扫描法在移动天线时要保证匀速运动；在雷达探测过程中不允许进行扰动性作业，如开挖作业、钻洞作业等，同时还要停止运行周边大型机械设备，避免对雷达信号产生振动干扰，降低反射波回弹的准确性；在探测过程中若发现掌子面流水，则要对天线接头采取必要的保护措施，避免渗水对探测结果产生影响。
3 探地雷达在公路检测中的应用
3.1 基层的高含水检测
在公路中，局部的路段因为基层的密实度存在不均匀，其填土存在不密实，就会呈现出松散的状态，若路面的积水没有及时排出，也可能会造成地表水的下渗，松散的基层内含水量比较大。在此区域内，介电的常数比较大，和周围的介质存在较大介电常数的差异性。通过探地雷达实施检测，能够在雷达的剖面图上表现出反射波比其前后同层面内波形低，且局部的反射波存在强烈的跳动情况，其反射波的能量还存在较大的强弱变化，面对这些情况能够对基层的高含水进行检测和判定。
3.2 路基沉降检测
测线布置要覆盖沉降区，现场采用红油漆划线打点标记，布置相距两米的平行测线，技术人员拖动天线沿着测线匀速检测并进行往返复测，记录好检测数据编号与现场对应的位置、方向，方便准确判断地下不良地质体位置。施工现场是素混凝土硬化地面，场地发生不均匀沉降，探测时确保天线与地面耦合（接触），布置的测线长度要同时经过沉降异常区和正常地段形成对比效果，测量过程避开地下管线、金属物等干扰。随着雷达数据处理软件不断优化，相关处理步骤更加简捷，图形显示方式更加丰富，为技术人员处理数据提供很大的帮助。常规的数据处理步骤包括时间零点矫正、背景去除、带通滤波、增益显示等，技术人员可以根据视图化需要进一步进行拉伸、压缩、图片颜色渲染等操作，增加图片结果的可辨别性。经过处理的道路测量数据，结合现场勘查地质资料，分析判断可能出现的地质灾害，进行解译雷达测量数据。
3.3 裂缝宽度定量化识别
垂直裂缝的反射波在雷达图像同相轴上呈现抛物线的图像特征，由此可判断裂缝的空间位置，但无法依此判断裂缝的宽度。探地雷达是根据地下介质的电性差异进行探测的，在介电常数不同的介质中，电磁波的振幅会发生变化，因此可以根据探地雷达回波信号的振幅差异来对裂缝的宽度进行判断。本节针对裂缝病害，建立不同宽度裂缝的数学模型，采用时域有限差分法对裂缝宽度进行数值模拟，对雷达回波信号进行分析，建立裂缝宽度与雷达振幅之间的关系，为裂缝宽度的定量化识别进行研究。三维探地雷达在道路裂缝检测中，具有定位准确，覆盖面积广，裂缝形态清晰等优点，在道路裂缝探测中能够取得较好的效果，实践表明，三维雷达探测结果与取芯检测结果基本一致，其无损检测特点不会对道路结构造成损害，不同深度的雷达剖面切片图有利于对裂缝的形态及发展层位进行判断，能够为后期的养护决策方案提供依据。
3.4 在破碎带检测中的应用
隧道洞身的岩性多为砂岩夹页岩，岩体的质地较为坚硬，岩层比较厚且稳定，无断裂构造通过，局部存在小断裂。地下水赋存于裂隙内，相对比较丰富，可能存在密集带富水的情况。出口一端覆盖有质地较为松散的碎石土，最大厚度为5.0m，洞身岩性的质地比较软。隧道进口与出口的地层相互接触，无明显的断裂构造通过，存在一条性质不明确的断层并与隧道相交，这条断层对出口围岩产生了一定的影响，导致围岩自身的稳定性变差。该隧道洞身岩层以页岩为主，埋深相对较大，由于页岩的质地比较软，在隧道开挖时，可能会发生膨胀变形。通过探地雷达对该隧道出口端进行探测后得到相应的剖面图，由此可知，局部界面存在反射波，强度相对较高，并且在同相轴上有多处错断，频率变化大。依据该隧道前期的地质勘查资料并结合隧道掌子面的围岩情况，作出如下推断：在该隧道掌子面前方18m范围内的岩体整体性较好，但局部岩体受节理裂隙发育的影响出现破坏，从而形成破碎带，稳定性大幅度降低，施工中容易坍塌。后续对该段进行开挖时发现岩体破碎带，验证了之前的推断。由此可见，探地雷达能够有效检测出隧道地质中的破碎带。
4 结束语
综上所述，探地雷达是一种现代化检测工具和技术，具有显著的技术特点和优势，在公路检测中的诸多方面得到了运用，为公路质量保障和缺陷维护等提供了技术支持，为了充分发挥此技术效果，需要对此技术不断研究，将其更好在公路工程中实现应用拓展，提升公路工程建设效果。
参考文献：
[1]狄建英.地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用[J].绿色环保建材,2017(12):105.
[2]朱梅林.地质雷达在公路隧道工程检测中的应用[J].建材与装饰,2017(20):255-256.
[3]达明.试析地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用[J].甘肃科技,2017,33(05):76-77+90.
[4]谭春森.地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用[J].江西建材,2017(01):160.
[5]车海清.地质雷达在公路工程检测中的应用[J].中华建设,2016(10):160-161.