论文部分内容阅读
江苏省交通科学研究院股份有限公司 江苏南京 210012
摘要：本文通过对高速公路路基路面无损检测技术的工作原理进行分析，并提出一些措施，期望能更好的促进高速公路路基路面无损检测技术的发展应用。
关键词：刚性路面；无损检测技术；分析
引言
当前我国交通越来越发达，公路涉及面积越来越广，而高速公路作为公路中的一个重要组成部分更是为人们的生活带来了极大的便利，但是同时我们也应该注意高速公路的施工质量状况，尤其是对于高速公路的路基和路面施工质量必须进行严格检测，但是就以往的一些检测手段来看，在很多方面都存在着很多的不足导致检测结果不准确，进而导致高速公路路基和路面出现很多的质量问题难以被发现，所以，当前在高速公路路基和路面检测中较为流行的一种检测手段就是无损检测技术，采用这种技术能够有效确保高速公路路基和路面施工的质量，进而提高高速公路后期使用的安全性和舒适性。
一、无损检测技术的工作原理
超声波无损检测技术，超声波指的是一种频率超出人耳能够听到的频率的声波，这种声波在传输过程中遵守波的传输规律，其主要的工作原理是：向材料介质发射一定频率的超声波，并接收相应的反射波的相关参数，通过对相关参数的分析，以便于对路面内部结构的破损情况进行判断，这是一种新型的无损检测方式。图像技术，通常将激光全息图像技术与红外成像技术统称为图像技术，红外成像技术主要是应用不同材料的导热性能，依据高精度热敏传感器对结构物内部的温度场分布情况及熱传导规律进行检测，并将监测结果以图像化的形式进行显示。激光检测技术是一种新型的检测技术，在实际应用中，激光具有衍射性、相干性、方向性好、分辨率高、亮度强的优点，这使得其在路面检测工作中具有非常好的应用性能。频谱分析技术，其主要工作原理是：依据波在不同介质表面传播频率特性的不同实施检测，在对路面结构表面实施检测的过程中，主要是通过力锤向路面施加瞬时的垂直冲击力，从而产生以振源为中心向四周传播的瑞雷面波，这些波中含有的频率成分各不相同，可以通过对力锤的重量进行调整来获取各种频率成分不同的瑞雷面波信号，可以将传感器设置在不同位置，来对波的传播频率进行检测，以便于达到不同深度分层介质力学参数测试的目的。
二、在对高速公路路基路面进行检测时采取的主要无损检测技术
（一）图像检测技术
图像技术通常包括两种，一种是红外成像技术，另外一种是激光全息图像技术。其中红外成像技术能够实现检测目的的主要原理为：不同材料所具有的导热性能也各不相同，利用热敏传感器来检测结构内部的温度分布情况和热传导情况，最后通过图像的形式把检测结果直观地显示出来，明确结构内部的具体情况。此外，激光全息图像技术的研究对象是采取全息方式而得到的全息图，然后通过对全息图所包含的各种数据进行分析和研究最终得到检测结果，这种方法能够提高检测结果的精确度和直观度。
（二）激光检测技术
激光检测技术能够发挥良好的检测效果的主要原因为：光电流可以随着激光光强的不断增强而逐渐增强。实际检测中，在光电转换器的作用下把光能有效地转化成电能，确保电流能够随着激光光强的强弱变化而发生改变。在检测之前需要明确电流和位移的关系，以便于直接反映出弯沉位移随着光电流的变化而发生的实际变化量。激光检测技术的主要优势之处在于分辨率较高、相干性以及方向性较好。
（三）肉眼检测法
肉眼检测法，就是通过视觉观察，并结合观察者自身的经验和道路的实际情况，对其离析现象进行检测的一种办法，可以看出，这是一种带有主观性质的检测办法，并且，具有一定的局限性，而且，适用范围较小，只适用于粗级配的路基砾石填筑结构，并且对其它的公路路基结构部适用；同时，由于其主观性，没有道路离析程度的定量评价标准，就容易在不同评定人员之间产生分歧。
（四）超声波检测技术
超声波检测技术是一种根据介质中分布在不同位置的传感器所检测到的超声波在该介质中传播的波的各项参数，判断该路面的结构内部的损坏状况的检测技术。通过测定超声波的传播时间来确定超声波的传播速度，从而根据传播速度与介质间的关系确定介质的力学性能，比如抗折强度、抗压强度和弹性模量，同时也可以判定介质结构内部的缺陷。超声波检测技术造价合理、使用简便等优点使其在路基路面的工程实践中得到了广泛应用。
（五）地质雷达测损技术
地质雷达测损技术主要利用是雷达波的“折射一反射”原理。通过雷达设备对所得数据进行分析从而得到地质雷达的图像剖面，再依据剖面呈现出来的状况判断公路的路基缺损状况。当被检测体中出现异常时，异常区与被检测体的界面两侧的电性差异相对较大，而且会出现较为强烈的反射波。另外，这一界面同时也是物性的特变点，通常会产生绕射波，由于绕射波在时间剖面上以双曲线的形式表现出来，所有其雷达图像便会呈现出同相轴不连续且紊乱等现象。此时便可以判定出异常区域的位置与深度，并且可以最终判定路基的危害程度、位置以及类型。
（六）贝克曼弯沉仪测量法
通过该方法可以在汽车车轮荷载作用下测出所产生在路面表面的垂直变形值，进而将路面整体抗压强度的状况反映出来。其测定的方法与步骤如下：（1）选定测点，每间隔50-100m的行车道就选定一个测点，并将测点里程和位置记录下来，如有必要还可以进行测点的加密。（2）通过“前进卸荷法”进行测定，一般将试验车的后面左右轮停在侧点上。（3）迅速在此后轮的两个轮胎间隙进行弯沉仪侧头的安置并调平。侧头的位置应该位于稍前于轮胎间隙中心5-10cm的地方。（4）进行百分表的调整，使其度数在4-5mm范围内。（5）吹口哨，指挥其车辆缓缓向前，百分表指针会随着增加的路面变形而向前持续转动，当到最大值的时候，将初读数d1迅速读取，车辆继续前行，其指针会反向回转，等到车辆驶离弯沉影响半径之后，其指针回转稳定，并将终度数d2读取，当2：1为其弯沉仪的杠杆比时，其回弹弯沉值（mm）就为L1=2（d1-d2）/100，最后在表中记录其回弹弯沉测量结果。
三、高速公路路基路面无损检测设备
（一）弯沉测试仪器
弯沉测试仪器是我们进行高速公路路面弯沉检测中必不可少的一种设备，当前最为常见的一种弯沉测试仪器就是落锤式弯沉仪（FWD），其最大的优势就是能够有效地模仿汽车运行过程中造成的冲击，进而提高检测的效果，一般来说，落锤式弯沉仪所造成的冲击力和汽车每小时60～80km的速度时所产生的冲击力相当；除此之外，当前还有一种弯沉测试仪器正在推广当中，即FWD，其主要就是利用高频激光扫描技术来完成对于高速公路路面的检测。
（二）断面测试仪器
断面测试仪器检测的目标就是高速公路路面的平整度和车辙，当前我国最常见的断面测试仪器主要有横断面尺和路面横断面仪两种。对于高速公路车辙检测来说，当前还有一项更为常用的仪器，连续式激光断面仪，这一设备的适用范围极为广泛，并且准确性极高，尤其是其对于高速公路中的横坡、转弯曲率、纵坡的测量能够在很大程度上确定车辙状况。
（三）抗滑能力检测
在高速公路路面检测中，抗滑能力也是需要我们重点检测的一个内容，当前我国常用的抗滑能力检测设备有横向力系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪和刹车式摩擦系数测试仪三种。
结束语
综上所述，高速公路的路基和路面质量极为关键，需要我们在高速公路施工建设中以及后期的养护中重点关注，尤其是要做好相关的检测工作确保施工质量，但是以往的一些传统检测手段总是在检测结果和检测过程中出现各种问题影响监测的质量，当前合理的采用最为先进的无损检测技术能够有效提高高速公路路基和路面检测的准确性，进而提高高速公路路基路面的施工质量，确保高速公路后期使用中的安全性和舒适性。
参考文献：
[1]周伟康，杨样.对道路工程路面路基检测技术的分析.科学杂志出版社，2010.
[2]王和强，孙鑫.浅析道路工程施工质量控制.内蒙古内蒙古出版社，2011.
[3]陈三河，刘佳.道路检测技术和存在问题分析.吉林吉林大学出版社，2009.
[4]周晓丽，罗星.试论我国道路工程建设发展.中原出版社，2009.
摘要：本文通过对高速公路路基路面无损检测技术的工作原理进行分析，并提出一些措施，期望能更好的促进高速公路路基路面无损检测技术的发展应用。
关键词：刚性路面；无损检测技术；分析
引言
当前我国交通越来越发达，公路涉及面积越来越广，而高速公路作为公路中的一个重要组成部分更是为人们的生活带来了极大的便利，但是同时我们也应该注意高速公路的施工质量状况，尤其是对于高速公路的路基和路面施工质量必须进行严格检测，但是就以往的一些检测手段来看，在很多方面都存在着很多的不足导致检测结果不准确，进而导致高速公路路基和路面出现很多的质量问题难以被发现，所以，当前在高速公路路基和路面检测中较为流行的一种检测手段就是无损检测技术，采用这种技术能够有效确保高速公路路基和路面施工的质量，进而提高高速公路后期使用的安全性和舒适性。
一、无损检测技术的工作原理
超声波无损检测技术，超声波指的是一种频率超出人耳能够听到的频率的声波，这种声波在传输过程中遵守波的传输规律，其主要的工作原理是：向材料介质发射一定频率的超声波，并接收相应的反射波的相关参数，通过对相关参数的分析，以便于对路面内部结构的破损情况进行判断，这是一种新型的无损检测方式。图像技术，通常将激光全息图像技术与红外成像技术统称为图像技术，红外成像技术主要是应用不同材料的导热性能，依据高精度热敏传感器对结构物内部的温度场分布情况及熱传导规律进行检测，并将监测结果以图像化的形式进行显示。激光检测技术是一种新型的检测技术，在实际应用中，激光具有衍射性、相干性、方向性好、分辨率高、亮度强的优点，这使得其在路面检测工作中具有非常好的应用性能。频谱分析技术，其主要工作原理是：依据波在不同介质表面传播频率特性的不同实施检测，在对路面结构表面实施检测的过程中，主要是通过力锤向路面施加瞬时的垂直冲击力，从而产生以振源为中心向四周传播的瑞雷面波，这些波中含有的频率成分各不相同，可以通过对力锤的重量进行调整来获取各种频率成分不同的瑞雷面波信号，可以将传感器设置在不同位置，来对波的传播频率进行检测，以便于达到不同深度分层介质力学参数测试的目的。
二、在对高速公路路基路面进行检测时采取的主要无损检测技术
（一）图像检测技术
图像技术通常包括两种，一种是红外成像技术，另外一种是激光全息图像技术。其中红外成像技术能够实现检测目的的主要原理为：不同材料所具有的导热性能也各不相同，利用热敏传感器来检测结构内部的温度分布情况和热传导情况，最后通过图像的形式把检测结果直观地显示出来，明确结构内部的具体情况。此外，激光全息图像技术的研究对象是采取全息方式而得到的全息图，然后通过对全息图所包含的各种数据进行分析和研究最终得到检测结果，这种方法能够提高检测结果的精确度和直观度。
（二）激光检测技术
激光检测技术能够发挥良好的检测效果的主要原因为：光电流可以随着激光光强的不断增强而逐渐增强。实际检测中，在光电转换器的作用下把光能有效地转化成电能，确保电流能够随着激光光强的强弱变化而发生改变。在检测之前需要明确电流和位移的关系，以便于直接反映出弯沉位移随着光电流的变化而发生的实际变化量。激光检测技术的主要优势之处在于分辨率较高、相干性以及方向性较好。
（三）肉眼检测法
肉眼检测法，就是通过视觉观察，并结合观察者自身的经验和道路的实际情况，对其离析现象进行检测的一种办法，可以看出，这是一种带有主观性质的检测办法，并且，具有一定的局限性，而且，适用范围较小，只适用于粗级配的路基砾石填筑结构，并且对其它的公路路基结构部适用；同时，由于其主观性，没有道路离析程度的定量评价标准，就容易在不同评定人员之间产生分歧。
（四）超声波检测技术
超声波检测技术是一种根据介质中分布在不同位置的传感器所检测到的超声波在该介质中传播的波的各项参数，判断该路面的结构内部的损坏状况的检测技术。通过测定超声波的传播时间来确定超声波的传播速度，从而根据传播速度与介质间的关系确定介质的力学性能，比如抗折强度、抗压强度和弹性模量，同时也可以判定介质结构内部的缺陷。超声波检测技术造价合理、使用简便等优点使其在路基路面的工程实践中得到了广泛应用。
（五）地质雷达测损技术
地质雷达测损技术主要利用是雷达波的“折射一反射”原理。通过雷达设备对所得数据进行分析从而得到地质雷达的图像剖面，再依据剖面呈现出来的状况判断公路的路基缺损状况。当被检测体中出现异常时，异常区与被检测体的界面两侧的电性差异相对较大，而且会出现较为强烈的反射波。另外，这一界面同时也是物性的特变点，通常会产生绕射波，由于绕射波在时间剖面上以双曲线的形式表现出来，所有其雷达图像便会呈现出同相轴不连续且紊乱等现象。此时便可以判定出异常区域的位置与深度，并且可以最终判定路基的危害程度、位置以及类型。
（六）贝克曼弯沉仪测量法
通过该方法可以在汽车车轮荷载作用下测出所产生在路面表面的垂直变形值，进而将路面整体抗压强度的状况反映出来。其测定的方法与步骤如下：（1）选定测点，每间隔50-100m的行车道就选定一个测点，并将测点里程和位置记录下来，如有必要还可以进行测点的加密。（2）通过“前进卸荷法”进行测定，一般将试验车的后面左右轮停在侧点上。（3）迅速在此后轮的两个轮胎间隙进行弯沉仪侧头的安置并调平。侧头的位置应该位于稍前于轮胎间隙中心5-10cm的地方。（4）进行百分表的调整，使其度数在4-5mm范围内。（5）吹口哨，指挥其车辆缓缓向前，百分表指针会随着增加的路面变形而向前持续转动，当到最大值的时候，将初读数d1迅速读取，车辆继续前行，其指针会反向回转，等到车辆驶离弯沉影响半径之后，其指针回转稳定，并将终度数d2读取，当2：1为其弯沉仪的杠杆比时，其回弹弯沉值（mm）就为L1=2（d1-d2）/100，最后在表中记录其回弹弯沉测量结果。
三、高速公路路基路面无损检测设备
（一）弯沉测试仪器
弯沉测试仪器是我们进行高速公路路面弯沉检测中必不可少的一种设备，当前最为常见的一种弯沉测试仪器就是落锤式弯沉仪（FWD），其最大的优势就是能够有效地模仿汽车运行过程中造成的冲击，进而提高检测的效果，一般来说，落锤式弯沉仪所造成的冲击力和汽车每小时60～80km的速度时所产生的冲击力相当；除此之外，当前还有一种弯沉测试仪器正在推广当中，即FWD，其主要就是利用高频激光扫描技术来完成对于高速公路路面的检测。
（二）断面测试仪器
断面测试仪器检测的目标就是高速公路路面的平整度和车辙，当前我国最常见的断面测试仪器主要有横断面尺和路面横断面仪两种。对于高速公路车辙检测来说，当前还有一项更为常用的仪器，连续式激光断面仪，这一设备的适用范围极为广泛，并且准确性极高，尤其是其对于高速公路中的横坡、转弯曲率、纵坡的测量能够在很大程度上确定车辙状况。
（三）抗滑能力检测
在高速公路路面检测中，抗滑能力也是需要我们重点检测的一个内容，当前我国常用的抗滑能力检测设备有横向力系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪和刹车式摩擦系数测试仪三种。
结束语
综上所述，高速公路的路基和路面质量极为关键，需要我们在高速公路施工建设中以及后期的养护中重点关注，尤其是要做好相关的检测工作确保施工质量，但是以往的一些传统检测手段总是在检测结果和检测过程中出现各种问题影响监测的质量，当前合理的采用最为先进的无损检测技术能够有效提高高速公路路基和路面检测的准确性，进而提高高速公路路基路面的施工质量，确保高速公路后期使用中的安全性和舒适性。
参考文献：
[1]周伟康，杨样.对道路工程路面路基检测技术的分析.科学杂志出版社，2010.
[2]王和强，孙鑫.浅析道路工程施工质量控制.内蒙古内蒙古出版社，2011.
[3]陈三河，刘佳.道路检测技术和存在问题分析.吉林吉林大学出版社，2009.
[4]周晓丽，罗星.试论我国道路工程建设发展.中原出版社，2009.