CN110837082B - 一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置及试验方法，由以下三部分组成：第一试块、第二试块、试验槽。第一试块和第二试块分为多种规格，用于模拟道路沥青面层和水稳基层。试块和试块上切割有不同深度、不同位置、不同宽度的细槽以模拟裂缝。开展室内试验时，不同的第一试块与第二试块可自由搭配选择，构建出不同位置、深度、宽度的路面裂缝，并可在所开细槽中填入湿土或其他物质，以模拟含水或其他物质的路面裂缝。本发明所公开的装置可用于探地雷达室内扫描试验，从而观测不同裂缝所对应的波形与灰度图特征。
Description
技术领域
本发明涉及路面裂缝检测领域；尤其涉及一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置及试验方法。
背景技术
探地雷达是一种通过天线发射和接收高频电磁波，探测介质内部物质特性和分布规律的设备。在路面检测领域，对于裂缝在路面内部的发展情况，若欲查明其宽度、位置等信息，按照传统方法将进行取芯操作，其操作复杂，对路面结构有破坏，且取样位置间断，无法实现路面裂缝的连续检测，探地雷达即提供了一种无损检测路面裂缝的方法。
现阶段，探地雷达在路面裂缝检测领域已有广泛应用，但仍存在很多待解决的问题。建立各类裂缝的探地雷达波形特征图谱和灰度图像特征图谱，结合人工智能技术，开发探地雷达对路面裂缝的自动识别体系，是当下的重要发展方向。基于人工智能的识别技术需要大量的裂缝特征数据与探地雷达裂缝检测数据，但裂缝特征数据在实际道路上需结合钻芯确定，其成本较高，且实际路面裂缝变异较大，其典型性往往不佳。在实验室中构建典型的路面裂缝，用于探地雷达检测，是克服以上困难的重要途径。
发明内容
本发明公开了一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置及试验方法，可用于模拟道路沥青面层和水稳基层中出现的不同深度、不同位置、不同宽度的裂缝，并可模拟含水或其 他物质的路面裂缝。
技术方案：
一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置，所述试验装置由第一试块、第二试块、试验槽三部分组成；所述根据实验需要配置不同规格的第一试块和第二试块；其中第一试块和第二试块用于模拟道路沥青面层和水稳基层；所述试验槽为凹型试验槽，所述试验槽内从下到上依次设有第二试块和第一试块；所述第一试块和第二试块上均切割有模拟裂缝用的第一细槽和第二细槽；每个所述细槽内均填设湿土或者其他物质。
本发明进一步改进在于：所述第一试块为60×100×18cm的长方体，其材质为沥青混凝土，各表面均应平整；所述第二试块为60×100×40cm的长方体，其材质为水稳碎石，各表面均应平整；
所述第一细槽的中心线垂直与所述第一试块中宽度为100cm的侧边的中线重合；所述第二细槽的中心线垂直与所述第二试块中宽度为100cm的侧边的中线重合； 所述第一细槽和第二细槽的长度均为50cm，所述第一细槽和第二细槽的左右两侧均留下5cm的部分不要开槽，使第一细槽和第二细槽的左右两侧分别不与第一试块和第二试块的表面连通。
本发明进一步改进在于：第一试块根据第一细槽的位置和深度可分为8类：第一类：所述第一试块的顶部开设槽深为2cm的第一细槽；
第二类：所述第一试块的顶部开设槽深为7cm的第一细槽；
第三类：所述第一试块的顶部开设槽深为14cm的第一细槽；
第四类：所述第一试块的底部开设槽深为4cm的第一细槽；
第五类：所述第一试块的底部开设槽深为11cm的第一细槽；
第六类：所述第一试块的顶部开设槽深为11cm的第一细槽；
第七类：所述第一试块上开始贯通顶面和底面的第一细槽；
第八类：所述第一试不开槽；
其中，第一类到第六类中，第一细槽的宽度可以是1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第七类和第八类均仅含一种与第一试块对应相适配的规格；这样所述第一试块可以分为29种。
本发明进一步改进在于：所述第二试块根据所述第二细槽深度可分为5类，分别是
第九类：所述第二试块的顶部开设槽深为5cm的第二细槽；
第十类：所述第二试块的顶部开设槽深为15cm的第二细槽；
第十一类：所述第二试块的顶部开设槽深为25cm的第二细槽；
第十二类：所述第二试块开设贯通顶面与底面的第二细槽；
第十三类：所述第二试块上不开设第二细槽；
其中，第九类至第十一类的，第二试块上的第二细槽的宽度为1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第十二类和第十三类的第二试块均为一种与第二试块对应相适配的规格；这样所述第二试块共计17种。
本发明进一步改进在于：所述试验槽的外部尺寸为100×100×73cm，内部空槽应恰好容纳上、下叠放的第一试块与第二试块，内部空槽的尺寸为60×100×53cm，其材质为水泥混凝土，各内外表面均应平整；所述试验槽的顶部左右两平台的宽度应能容纳探地雷达推车的左右侧车轮，宽度为20cm。
一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验方法，包括以下步骤：
步骤（1）设置试验装置；由第一试块、第二试块、试验槽三部分组成；第二试块的下表面与试验槽内部空槽的底面重合，第一试块的下表面与第二试块的顶面重合，其中第一试块和第二试块的左右两表面与试验槽内部空槽的左右两表面重合，第一试块和第二试块的前后两表面与试验槽的前后两表面处于同一竖直面上；试验中探地雷达推车的两侧车轮分别在试验槽顶部的左右平台上；
其中步骤（1）中的第一试块和第二试块根据试验规格分别分为：第一试块分为8类；第一类：所述第一试块的顶部开设槽深为2cm的第一细槽；
第二类：所述第一试块的顶部开设槽深为7cm的第一细槽；
第三类：所述第一试块的顶部开设槽深为14cm的第一细槽；
第四类：所述第一试块的底部开设槽深为4cm的第一细槽；
第五类：所述第一试块的底部开设槽深为11cm的第一细槽；
第六类：所述第一试块的顶部开设槽深为11cm的第一细槽；
第七类：所述第一试块上开始贯通顶面和底面的第一细槽；
第八类：所述第一试不开槽；
其中，第一类到第六类中，第一细槽的宽度可以是1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第七类和第八类均仅含一种与第一试块对应相适配的规格；这样所述第一试块可以分为29种；
述第二试块根据所述第二细槽深度可分为5类，分别是
第九类：所述第二试块的顶部开设槽深为5cm的第二细槽；
第十类：所述第二试块的顶部开设槽深为15cm的第二细槽；
第十一类：所述第二试块的顶部开设槽深为25cm的第二细槽；
第十二类：所述第二试块开设贯通顶面与底面的第二细槽；
第十三类：所述第二试块上不开设第二细槽；
其中，第九类至第十一类的，第二试块上的第二细槽的宽度为1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第十二类和第十三类的第二试块均为一种与第二试块对应相适配的规格；这样所述第二试块共计17种；
步骤（2）：开展试验时，将不开第一细槽的第一试块与不开第二细槽的第二试块组合，模拟完整无裂缝的路面；并用探地雷达扫描；其意义在于由于本实验装置所模拟的路面结构分为上部的第一试块和下部的第二试块两部分，而两部分之间不可能完全紧密结合，将形成类似于实际路面各层脱空的状况，会对探地雷达扫描结果产生影响。因此，应将步骤组合的试验装置的扫描结果作为基准，在后续试验组的扫描波形与灰度图中滤去此“脱空”的影响，再用以进行后续分析；
步骤（3）试验槽内部空槽中所放置的步骤1中29种第一试块的任意一种和步骤1中17种第二试块的任意一种进行组合；可模拟有不同位置、深度、宽度裂的路面缝；
步骤（4）试验中探地雷达推车的两侧车轮分别在试验槽顶部的左右平台上，推动探地雷达沿平行于试验槽内部空槽左右两侧壁的方向匀速运行。
本发明的进一步改进在于：所述第一细槽和第二细槽 中填入湿土，模拟含有积水的裂缝；亦可填入石屑等物质，模拟实际路面裂缝中的各类杂质。
有益效果：探地雷达在路面裂缝检测领域已有广泛应用，建立各类裂缝的探地雷达波形特征图谱和灰度图像特征图谱，结合人工智能技术，开发探地雷达对路面裂缝的自动识别体系，是当下的重要发展方向。基于人工智能的识别技术需要大量的裂缝特征数据与探地雷达裂缝检测数据，但裂缝特征数据在实际道路上需结合钻芯确定，其成本较高，且实际路面裂缝变异较大，其典型性往往不佳。在实验室中构建典型的路面裂缝，用于探地雷达检测，是克服以上困难的重要途径；本发明成本较低，且试块搭配形式与模拟裂缝的试块细槽中的填料设置灵活多样，可用于模拟道路沥青面层和水稳基层中出现的不同深度、不同位置、不同宽度的裂缝，并可模拟含水或其他物质的路面裂缝。
附图说明
图1为试验装置组装后整体示意图；
图2为本实施例的第一试块示意图；
图3为本实施例的第二试块；
图4为本实施例的试验槽的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本实施的一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置，
如图1所示,此试验装置由第一试块1、第二试块2、试验槽3三部分组成。其中，第一试块1和第二试块2分为多种规格，用于模拟道路沥青面层和水稳基层。第一试块1和第二试块2上切割有不同深度、不同位置、不同宽度的细槽以模拟裂缝。
如图1所示，试验时，所述第一试块2的下表面与试验槽3内部空槽的底面重合，第一试块1的下表面与第二试块2的顶面重合，第一试块1和第二试块2的左右两表面与试验槽3内部空槽的左右两表面重合，其中第一试块1和第二试块2前后两表面与试验槽3前后两表面处于同一竖直面上。试验中探地雷达推车的两侧车轮分别在试验槽3顶部的左、右平台3-1、3-2上，推动探地雷达沿平行于试验槽3内部空槽左右两侧壁方向匀速运行。
开展室内试验时，不同的第一试块1与第二试块2可自由搭配选择，构建出不同位置、深度、宽度的路面裂缝，并可在所开细槽中填入湿土或其他物质，以模拟含水或其他物质的路面裂缝。试验槽3为第一试块1和第二试块2提供稳定的承载平台。
如图2所示，第一试块1为60×100×18cm的长方体，其材质为沥青混凝土，各表面均应平整。
如图3所示，第二试块2为60×100×35cm的长方体，其材质为水稳碎石，各表面均应平整。
如图2、图3所示，第一试块1和第二试块2上所开第一细槽1-1的和第二细槽2-1的中线均与垂直于宽度为100cm一边的中线重合，第一细槽和第二细槽长度均为50cm，第一、二细槽的左右两侧均留下5cm的部分不要开槽，使细槽的左右两侧不与对应的试块表面连通。
如图4所示，探地雷达推车的两侧车轮分别在凹字形试验槽3顶部的左右平台上，推动探地雷达沿平行于试验槽3内部空槽左右两侧壁的方向匀速运行。
如图4所示，试验槽3为凹型试验槽，其外部尺寸为100×100×73cm，内部空槽应恰好容纳上下叠放的第一试块1与第二试块2，尺寸为60×100×53cm，其材质为水泥混凝土，各内外表面均应平整。试验槽3的顶部左右两平台的宽度应能容纳探地雷达推车的左右侧车轮，均取为20cm。
其中第一试块1和第二试块2根据试验规格分别分为：第一试块1分为8类；第一类：所述第一试块1的顶部开设槽深为2cm的第一细槽1-1；
第二类：所述第一试块1的顶部开设槽深为7cm的第一细槽1-1；
第三类：所述第一试块1的顶部开设槽深为14cm的第一细槽1-1；
第四类：所述第一试块1的底部开设槽深为4cm的第一细槽1-1；
第五类：所述第一试块1的底部开设槽深为11cm的第一细槽1-1；
第六类：所述第一试块1的顶部开设槽深为11cm的第一细槽1-1；
第七类：所述第一试块1上开始贯通顶面和底面的第一细槽1-1；
第八类：所述第一试块1-1不开槽；
其中，第一类到第六类中，第一细槽的宽度可以是1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第七类和第八类均仅含一种与第一试块1对应相适配的规格；这样所述第一试块1可以分为29种；
述第二试块2根据所述第二细槽2-1深度可分为5类，分别是
第九类：所述第二试块2的顶部开设槽深为5cm的第二细槽2-1；
第十类：所述第二试块2的顶部开设槽深为15cm的第二细槽2-1；
第十一类：所述第二试块2的顶部开设槽深为25cm的第二细槽2-1；
第十二类：所述第二试块2开设贯通顶面与底面的第二细槽2-1；
第十三类：所述第二试块2上不开设第二细槽2-1；
其中，第九类至第十一类的，第二试块2上的第二细槽2-1的宽度为1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第十二类和第十三类的第二试块2均为一种与第二试块2对应相适配的规格；这样所述第二试块2共计17种；
其中试验槽3内部空槽中所放置的第一试块1可在以上所述的29种试块中任意选取，第二试块2所述17种第二试块中任意选取。
开展试验前，将不开第一细槽的第一试块1与不开第二细槽的第二试块2组合，模拟完整无裂缝的路面；并用探地雷达扫描；
试验时：试验槽3内部空槽中所放置的步骤1中29种第一试块1的任意一种和步骤1中17种第二试块2的任意一种进行组合；可模拟有不同位置、深度、宽度裂的路面缝；
试验中探地雷达推车的两侧车轮分别在试验槽3顶部的左右平台上，推动探地雷达沿平行于试验槽3内部空槽左右两侧壁的方向匀速运行。
所述第一细槽1-1和第二细槽2-1中填入湿土，模拟含有积水的裂缝；亦可填入石屑等物质，模拟实际路面裂缝中的各类杂质。
在本发明的基础上，将发明中所提及的各层位试块重新组合，改变尺寸，均应视作在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置，其特征在于：所述试验装置由第一试块（1）、第二试块（2）、试验槽（3）三部分组成；根据实验需要配置不同规格的第一试块（1）和第二试块（2）；其中第一试块（1）和第二试块（2）用于模拟道路沥青面层和水稳基层；所述试验槽（3）为凹型试验槽，所述试验槽（3）内从下到上依次设有第二试块（2）和第一试块（1）；所述第一试块（1）和第二试块（2）上均切割有模拟裂缝用的第一细槽（1-1）和第二细槽（2-1）；每个所述细槽内均填设湿土；所述第一试块（1）为60×100×18cm的长方体，其材质为沥青混凝土，各表面均应平整；所述第二试块（2）为60×100×40cm的长方体，其材质为水稳碎石，各表面均应平整；
所述第一细槽（1-1）的中心线垂直与所述第一试块（1）中宽度为100cm的侧边的中线重合；所述第二细槽（2-1）的中心线垂直与所述第二试块（2）中宽度为100cm的侧边的中线重合； 所述第一细槽（1-1）和第二细槽（2-1）
的长度均为50cm，所述第一细槽（1-1）和第二细槽（2-1）的左右两侧均留下5cm的部分不要开槽，使第一细槽（1-1）和第二细槽（2-1）的左右两侧分别不与第一试块（1）和第二试块（2）的表面连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置，其特征在于：第一试块（1）根据第一细槽（1-1）的位置和深度可分为8类：第一类：所述第一试块（1）的顶部开设槽深为2cm的第一细槽（1-1）；
第二类：所述第一试块（1）的顶部开设槽深为7cm的第一细槽（1-1）；
第三类：所述第一试块（1）的顶部开设槽深为14cm的第一细槽（1-1）；
第四类：所述第一试块（1）的底部开设槽深为4cm的第一细槽（1-1）；
第五类：所述第一试块（1）的底部开设槽深为11cm的第一细槽（1-1）；
第六类：所述第一试块（1）的顶部开设槽深为11cm的第一细槽（1-1）；
第七类：所述第一试块（1）上开始贯通顶面和底面的第一细槽（1-1）；
第八类：所述第一试块（1-1）不开槽；
其中，第一类到第六类中，第一细槽的宽度1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第七类和第八类均仅含一种与第一试块（1）对应相适配的规格；这样所述第一试块（1）可以分为29种。
3.根据权利要求1所述的一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置，其特征在于：所述第二试块（2）根据所述第二细槽（2-1）深度可分为5类，分别是
第九类：所述第二试块（2）的顶部开设槽深为5cm的第二细槽（2-1）；
第十类：所述第二试块（2）的顶部开设槽深为15cm的第二细槽（2-1）；
第十一类：所述第二试块（2）的顶部开设槽深为25cm的第二细槽（2-1）；
第十二类：所述第二试块（2）开设贯通顶面与底面的第二细槽（2-1）；
第十三类：所述第二试块（2）上不开设第二细槽（2-1）；
其中，第九类至第十一类的，第二试块（2）上的第二细槽（2-1）的宽度为1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第十二类和第十三类的第二试块（2）均为一种与第二试块（2）对应相适配的规格；这样所述第二试块（2）共计17种。
4.根据权利要求1所述的一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验装置，其特征在于：所述试验槽（3）的外部尺寸为100×100×73cm，内部空槽应恰好容纳上、下叠放的第一试块（1）与第二试块（2），内部空槽的尺寸为60×100×53cm，其材质为水泥混凝土，各内外表面均应平整；所述试验槽（3）的顶部左、右两侧平台（3-1、3-2）的宽度应能容纳探地雷达推车的左右侧车轮，宽度为20cm。
5.一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（1）设置试验装置；由第一试块（1）、第二试块（2）、试验槽（3）三部分组成；第二试块（2）的下表面与试验槽（3）内部空槽的底面重合，第一试块（1）的下表面与第二试块（2）的顶面重合，其中第一试块（1）和第二试块（2）的左右两表面与试验槽（3）内部空槽的左右两表面重合，第一试块（1）和第二试块（2）的前后两表面与试验槽（3）的前后两表面处于同一竖直面上；试验中探地雷达推车的两侧车轮分别在试验槽（3）顶部的左右平台上；
其中步骤（1）中的第一试块（1）和第二试块（2）根据试验规格分别分为：第一试块（1）分为8类；第一类：所述第一试块（1）的顶部开设槽深为2cm的第一细槽（1-1）；
第二类：所述第一试块（1）的顶部开设槽深为7cm的第一细槽（1-1）；
第三类：所述第一试块（1）的顶部开设槽深为14cm的第一细槽（1-1）；
第四类：所述第一试块（1）的底部开设槽深为4cm的第一细槽（1-1）；
第五类：所述第一试块（1）的底部开设槽深为11cm的第一细槽（1-1）；
第六类：所述第一试块（1）的顶部开设槽深为11cm的第一细槽（1-1）；
第七类：所述第一试块（1）上开始贯通顶面和底面的第一细槽（1-1）；
第八类：所述第一试块（1-1）不开槽；
其中，第一类到第六类中，第一细槽的宽度可以是1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第七类和第八类均仅含一种与第一试块（1）对应相适配的规格；这样所述第一试块（1）可以分为29种；
所述第二试块（2）根据第二细槽（2-1）深度可分为5类，分别是
第九类：所述第二试块（2）的顶部开设槽深为5cm的第二细槽（2-1）；
第十类：所述第二试块（2）的顶部开设槽深为15cm的第二细槽（2-1）；
第十一类：所述第二试块（2）的顶部开设槽深为25cm的第二细槽（2-1）；
第十二类：所述第二试块（2）开设贯通顶面与底面的第二细槽（2-1）；
第十三类：所述第二试块（2）上不开设第二细槽（2-1）；
其中，第九类至第十一类的，第二试块（2）上的第二细槽（2-1）的宽度为1mm，3mm，5mm，10mm四种规格的其中一种，其中第十二类和第十三类的第二试块（2）均为一种与第二试块（2）对应相适配的规格；这样所述第二试块（2）共计17种；
步骤（2）：开展试验时，将不开第一细槽的第一试块（1）与不开第二细槽的第二试块（2）组合，模拟完整无裂缝的路面；并用探地雷达扫描；其意义在于由于本实验装置所模拟的路面结构分为上部的第一试块（1）和下部的第二试块（2）两部分，而两部分之间不可能完全紧密结合，将形成类似于实际路面各层脱空的状况，会对探地雷达扫描结果产生影响；
因此，应将步骤（2）组合的试验装置的扫描结果作为基准，在后续试验组的扫描波形与灰度图中滤去此“脱空”的影响，再用以进行后续分析；
步骤（3）试验槽（3）内部空槽中所放置的步骤1中29种第一试块（1）的任意一种和步骤1中17种第二试块（2）的任意一种进行组合；可模拟有不同位置、深度、宽度裂的路面缝；
步骤（4）试验中探地雷达推车的两侧车轮分别在试验槽（3）顶部的左右平台上，推动探地雷达沿平行于试验槽（3）内部空槽左右两侧壁的方向匀速运行。
6.根据权利要求5所述的一种用于路面裂缝探地雷达检测的试验方法，其特征在于：所述第一细槽（1-1）和第二细槽（2-1）中填入湿土，模拟含有积水的裂缝；或者填入石屑，模拟实际路面裂缝中的各类杂质。
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