CN107268400B - 一种路面施工质量检测方法及系统 - Google Patents
一种路面施工质量检测方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种路面施工质量检测方法及系统，该系统包括三维探地雷达、无核密度仪和数据处理装置。该方法包括：根据由三维探地雷达测算得到的路面的介电常数，计算得出对应路面的第一密度数据；根据第一密度数据，绘制生成出路面密度彩色图；根据通过无核密度仪而获取得到的第二密度数据，绘制生成出路面密度灰度图；对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行一致性判断。通过使用本发明的方法及系统，可快速及时且精确地评价新建好的路面的施工质量，从而对施工单位后期的施工提出对应的指导意见，以提高路面的施工质量。本发明作为一种路面施工质量检测方法及系统可广泛应用于道路施工工程领域中。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程检测技术，尤其涉及一种基于三维探地雷达与无核密度仪的路面施工质量检测方法及系统。
背景技术
在公路道路工程质量检验评定标准中，路面表层的平整度、弯沉值等均被列为评价高等级公路沥青路面质量的重要指标。而如何对路面各项指标进行快速、客观的检测与评价，长期以来一直是建设部门和质量管理部重点关注的问题之一。
目前在本领域中，对道路路面的质量检测与评价，其所采用的传统方法是钻心取样法，而现行所采用的方法则包括有结合钻心取样法与无核密度仪的路面质量检测技术和结合钻心取样法与雷达检测技术的路面质量检测技术。可见，目前对道路路面的质量检测与评价方法主要是依赖钻心取样法来实现的。而对于钻心取样法这一技术，虽然其具有直观、可靠的特点，但是却存有局限性大的问题，例如损坏路面、代表性差、效率低、成本高等。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于三维探地雷达与无核密度仪的路面施工质量检测方法，对路面基本不造成损害，并且能快速及时准确地对路面质量进行检测。
本发明的另一目的是提供一种基于三维探地雷达与无核密度仪的路面施工质量检测系统，对路面基本不造成损害，并且能快速及时准确地对路面质量进行检测。
本发明所采用的方法技术方案是：一种路面施工质量检测方法，该方法包括以下步骤：
采用三维探地雷达对路面进行检测，从而测算得到路面的介电常数；
根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
采用无核密度仪对路面进行检测，从而获取得到路面的第二密度数据；
根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图；
根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图；
对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行分析对比，从而判断路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的一致性。
进一步，所述根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据这一步骤，其具体包括：
根据测算得到的路面的介电常数，采用介电常数-空隙率模型来计算得出对应的路面的空隙率；
将路面的空隙率转换成相对应的第一密度数据。
进一步，所述介电常数-空隙率模型的表达公式如下所示：
VV＝λae(-b=δ*k*β)
其中，VV表示为空隙率，a和b均表示为拟合参数，λ和β均表示为最大理论密度变化时的调整系数，k为厚度的调整系数，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数。
进一步，所述利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数，其计算公式如下所示：
其中，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数；εr为介质的相对介电常数；T为面层厚度；C为电磁波在空气中的传播速度，取值为300mm/ns；Δt为雷达波在路面面层中的双程走时，单位为ns。
进一步，所述采用三维探地雷达对路面进行检测这一步骤，其具体为：采用三维探地雷达对路面的上中下面层进行连续扫描。
本发明所采用的一系统技术方案是：一种路面施工质量检测系统，该系统包括有：
三维探地雷达，用于对路面进行检测，从而测算得到路面的介电常数；
无核密度仪，用于对路面进行检测，从而获取得到路面的第二密度数据；
数据处理装置，包括用于实现各指令的处理器，所述指令由处理器加载并执行以下步骤：
根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图；
根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图；
对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行分析对比，从而判断路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的一致性；
所述三维探地雷达的输出端与无核密度仪的输出端均与数据处理装置的输入端通讯连接。
进一步，所述根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据这一步骤，其具体包括：
根据测算得到的路面的介电常数，采用介电常数-空隙率模型来计算得出对应的路面的空隙率；
将路面的空隙率转换成相对应的第一密度数据。
进一步，所述介电常数-空隙率模型的表达公式如下所示：
VV＝λae(-b*δ*k*β)
其中，VV表示为空隙率，a和b均表示为拟合参数，λ和β均表示为最大理论密度变化时的调整系数，k为厚度的调整系数，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数。
进一步，所述利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数，其计算公式如下所示：
其中，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数；εr为介质的相对介电常数；T为面层厚度；C为电磁波在空气中的传播速度，取值为300mm/ns；Δt为雷达波在路面面层中的双程走时，单位为ns。
本发明所采用的另一系统技术方案是：一种路面施工质量检测系统，该系统包括：
测算模块，用于根据由三维探地雷达测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
第一生成模块，用于根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图；
第二生成模块，用于根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图；其中，所述第二密度数据是通过无核密度仪对路面进行检测而获取得到的；
对比判断模块，用于对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行分析对比，从而判断路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的一致性。
本发明方法的有益效果是：本发明的检测方法通过采用三维探地雷达和无核密度仪分别对路面进行检测，从而获取得到对应的路面的第一密度数据和第二密度数据，然后对利用第一密度数据而生成的路面密度彩色图，与利用第二密度数据而生成的路面密度灰度图进行对比分析，从而对两者进行一致性判断，以精确确认得出路面的施工质量真实状态，可见，通过使用本发明，能令工作人员可快速及时且精确地评价新建好的路面的施工质量，从而对施工单位后期的施工提出对应的指导意见，以提高路面的施工质量，而且采用本发明检测方法，对新建路面基本不造成损害。
本发明系统的有益效果是：本发明的检测系统通过采用三维探地雷达和无核密度仪分别对路面进行检测，从而获取得到对应的路面的第一密度数据和第二密度数据，然后对利用第一密度数据而生成的路面密度彩色图，与利用第二密度数据而生成的路面密度灰度图进行对比分析，从而对两者进行一致性判断，以精确确认得出路面的施工质量真实状态，这样令工作人员可快速及时且精确地评价新建好的路面的施工质量，从而对施工单位后期的施工提出对应的指导意见，以提高路面的施工质量，而且采用本发明检测系统，对新建路面基本不造成损害。此外，本发明系统还具有结构简单、易于实现等优点。
附图说明
图1是本发明一种基于三维探地雷达与无核密度仪的路面施工质量检测方法的步骤流程图；
图2是本发明一种基于三维探地雷达与无核密度仪的路面施工质量检测系统的结构框图；
图3是路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的对比示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种路面施工质量检测方法，该方法包括以下步骤：
采用三维探地雷达对路面进行检测，从而测算得到路面的介电常数；
根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
采用无核密度仪对路面进行检测，从而获取得到路面的第二密度数据；
根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图；
根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图；
对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行分析对比，从而判断路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的一致性。
对于上述一种路面施工质量检测方法，其所对应的检测系统，包括有：
测算模块，用于根据由三维探地雷达测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
第一生成模块，用于根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图；
第二生成模块，用于根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图；其中，所述第二密度数据是通过无核密度仪对路面进行检测而获取得到的；
对比判断模块，用于对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行分析对比，从而判断路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的一致性。
如图2所示，一种路面施工质量检测系统装置，其包括有：
三维探地雷达，用于对路面进行检测，从而测算得到路面的介电常数；
无核密度仪，用于对路面进行检测，从而获取得到路面的第二密度数据；
数据处理装置，包括用于实现各指令的处理器，所述指令由处理器加载并执行以下步骤：
根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图；
根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图；
对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行分析对比，从而判断路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的一致性；
所述三维探地雷达的输出端与无核密度仪的输出端均与数据处理装置的输入端通讯连接。
结合以下优选实施例来对上述本发明方法及系统做详细阐述。
在本实施例中，被测路面为新建的沥青路面，那么一种采用三维探地雷达和无核密度仪对新建的沥青路面施工质量检测方法，其具体优选步骤包括有：
S101、在新建的沥青路面上随机选取500米，采用三维探地雷达对该选取出的路面的上中下面层进行连续扫描，从而获取得到该路面的三维图像，以及测算出每层的介电常数和厚度；
S102、根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
对于所述步骤S102，其具体包括：
S1021、根据测算得到的路面的介电常数，采用介电常数-空隙率模型来计算得出对应的路面的空隙率；其中，所述介电常数-空隙率模型的表达公式如下所示：
VV＝λae(-b*δ*k*β)
其中，VV表示为空隙率，a和b均表示为拟合参数，λ和β均表示为最大理论密度变化时的调整系数，k为厚度的调整系数，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数；其中，k＝(真实厚度)2/(假定厚度)2；
所述利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数，其计算公式如下所示：
其中，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数；εr为介质的相对介电常数；T为面层厚度；C为电磁波在空气中的传播速度，取值为300mm/ns；Δt为雷达波在路面面层中的双程走时，单位为ns；
S1022、将步骤S1021计算得出的路面的空隙率转换成相对应的第一密度数据；
S103、在雷达扫描过的500米中随机选取50米，每平米选取四个点位，进行无核密度仪的检测，记录下检测得到的上中下面层的第二密度数据和压实度；
S104、利用绘图软件，根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图，该彩色图上显示了路面上各个位置点所对应的密度数据；
利用绘图软件，根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图，该灰度图上同样显示了路面上各个位置点所对应的密度数据；
S105、从路面密度彩色图(即雷达数据彩色图)中，截取与无核密度仪所扫描的50米路面相对应的路面密度彩色图；
S106、将路面密度灰度图与截取出的路面密度彩色图进行对比分析，判断两者之间的一致性，即将对同一路段的路面所对应的路面密度彩色图与路面密度灰度图进行对比分析，判断两者之间的一致性；其中，路面密度灰度图与截取出的路面密度彩色图如图3所示。当判断结果为一致时，则表示路面密度彩色图/路面密度灰度图得到了验证，路面密度彩色图/路面密度灰度图能真实准确地表示了路面施工质量的真实状况，这样通过使用本发明的检测方法及系统，工作人员可快速及时且精确地对新建好的路面的施工质量进行评价，从而对施工单位后期的施工提出对应的指导意见，以提高路面的施工质量，而且采用本发明检测方法及系统，对新建路面基本不造成损害。此外，通过采用上述第一密度数据的计算步骤，能更快速且精确地计算得出对应的路面密度，这样通过基于第一密度数据而绘制生成的彩色图能更真实地反应出路面的施工质量。还有，利用上述介电常数-空隙率模型，还能实现对路面施工质量的控制。
此外，为了能够精确地进行检测，在进行检测前，需要对无核密度仪的检测精度进行验证；而对于介电常数-空隙率模型中的a和b这两个拟合参数，其是通过随机选取由无核密度仪所测算出的空隙率，与由三维探地雷达所测算出的介电常数，结合所述模型来进行多次拟合，从而确认得出a和b这两个拟合参数的具体参数值。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种路面施工质量检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
采用三维探地雷达对路面进行检测，从而测算得到路面的介电常数；
根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
采用无核密度仪对路面进行检测，从而获取得到路面的第二密度数据；
根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图；
根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图；
对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行分析对比，从而判断路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的一致性。
2.根据权利要求1所述一种路面施工质量检测方法，其特征在于：所述根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据这一步骤，其具体包括：
根据测算得到的路面的介电常数，采用介电常数-空隙率模型来计算得出对应的路面的空隙率；
将路面的空隙率转换成相对应的第一密度数据。
3.根据权利要求2所述一种路面施工质量检测方法，其特征在于：所述介电常数-空隙率模型的表达公式如下所示：
VV＝λae(-b*δ*k*β)
其中，VV表示为空隙率，a和b均表示为拟合参数，λ和β均表示为最大理论密度变化时的调整系数，k为厚度的调整系数，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数。
4.根据权利要求3所述一种路面施工质量检测方法，其特征在于：所述利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数，其计算公式如下所示：
其中，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数；εr为介质的相对介电常数；T为面层厚度；C为电磁波在空气中的传播速度，取值为300mm/ns；Δt为雷达波在路面面层中的双程走时，单位为ns。
5.根据权利要求1-4任一项所述一种路面施工质量检测方法，其特征在于：所述采用三维探地雷达对路面进行检测这一步骤，其具体为：采用三维探地雷达对路面的上中下面层进行连续扫描。
6.一种路面施工质量检测系统，其特征在于：该系统包括有：
三维探地雷达，用于对路面进行检测，从而测算得到路面的介电常数；
无核密度仪，用于对路面进行检测，从而获取得到路面的第二密度数据；
数据处理装置，包括用于实现各指令的处理器，所述指令由处理器加载并执行以下步骤：
根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图；
根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图；
对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行分析对比，从而判断路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的一致性；
所述三维探地雷达的输出端与无核密度仪的输出端均与数据处理装置的输入端通讯连接。
7.根据权利要求6所述一种路面施工质量检测系统，其特征在于：所述根据测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据这一步骤，其具体包括：
根据测算得到的路面的介电常数，采用介电常数-空隙率模型来计算得出对应的路面的空隙率；
将路面的空隙率转换成相对应的第一密度数据。
8.根据权利要求7所述一种路面施工质量检测系统，其特征在于：所述介电常数-空隙率模型的表达公式如下所示：
VV＝λae(-b*δ*k*β)
其中，VV表示为空隙率，a和b均表示为拟合参数，λ和β均表示为最大理论密度变化时的调整系数，k为厚度的调整系数，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数。
9.根据权利要求8所述一种路面施工质量检测系统，其特征在于：所述利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数，其计算公式如下所示：
其中，δ表示为利用三维探地雷达而测算得到的路面的介电常数；εr为介质的相对介电常数；T为面层厚度；C为电磁波在空气中的传播速度，取值为300mm/ns；Δt为雷达波在路面面层中的双程走时，单位为ns。
10.一种路面施工质量检测系统，其特征在于：该系统包括：
测算模块，用于根据由三维探地雷达测算得到的路面的介电常数，计算得出对应的路面的第一密度数据；
第一生成模块，用于根据第一密度数据，绘制生成出对应的路面密度彩色图；
第二生成模块，用于根据第二密度数据，绘制生成出对应的路面密度灰度图；其中，所述第二密度数据是通过无核密度仪对路面进行检测而获取得到的；
对比判断模块，用于对路面密度彩色图与路面密度灰度图进行分析对比，从而判断路面密度彩色图与路面密度灰度图之间的一致性。
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