RU166300U1 - Устройство для определения толщины асфальтобетона (бетона) на базе георадарного оборудования - Google Patents
Устройство для определения толщины асфальтобетона (бетона) на базе георадарного оборудования Download PDFInfo
- Publication number
- RU166300U1 RU166300U1 RU2016107853/28U RU2016107853U RU166300U1 RU 166300 U1 RU166300 U1 RU 166300U1 RU 2016107853/28 U RU2016107853/28 U RU 2016107853/28U RU 2016107853 U RU2016107853 U RU 2016107853U RU 166300 U1 RU166300 U1 RU 166300U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thickness
- concrete
- georadar
- asphalt concrete
- transmitter
- Prior art date
Links
- 239000011384 asphalt concrete Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
- G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Road Repair (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
1. Устройство для определения толщины асфальтобетона, представляющее собой георадар с бесконтактным антенным блоком, отличающееся тем, что в антенном блоке будет всего один приемник и один передатчик, расстояние между которыми изменяется в процессе измерений за счет использования раздвижного кронштейна.2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что может быть произведено по типу моноблок, когда антенный блок, блок управления, блок обработки, датчик перемещения и блок питания располагаются в одном корпусе.3. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что может работать по способу общего пункта возбуждения и общего пункта приема.
Description
Асфальтобетон (бетон) является одним из наиболее дорогих материалов в конструкциях дорожных одежд, поэтому очевидно стремление дорожников обеспечить соответствие толщины асфальтобетонных (бетонных) слоев проектным данным. Метод отбора кернов монолитных материалов позволяет выборочно контролировать толщину асфальтобетонных (бетонных) слоев после их устройства, при этом негативно влияет на долговечность дорожной конструкции, является ресурсоемким и приводит к существенным издержкам пользователей автомобильных дорог высокой интенсивности движения. Устройство для определения толщины асфальтобетона (бетона) на базе георадарного оборудования предлагается в качестве альтернативы отбору кернов при георадиолокационных измерениях.
Полезная модель описывает устройство, изготовленное на базе георадарного оборудования, применяемое в основном для измерения толщины пакета и отдельных асфальтобетонных (бетонных) слоев дорожной одежды на автомобильных дорогах и взлетно-посадочных полосах аэродромов в ходе операционного и приемочного контроля при выполнении дорожно-строительных работ. Но может применяться и для определения толщины слоев основания дорожной одежды в ходе послойного их устройства. Техническим результатом применения данного устройства является повышение точности измерения толщины асфальтобетонных (бетонных) слоев не разрушающим способом, которое обеспечивается измерениями в режиме годографа и высокой плотностью точек годографа за счет использования раздвижного кронштейна (в т.ч. с узким диапазоном хода), при этом применяется исключительно бесконтактный (рупорный антенный) блок, оснащенный всего одним приемником и одним передатчиком.
Способ измерения толщины слоев подповерхностной среды, основанный на работе георадара в режиме годографа (когда передатчик перемещается относительно приемника), является довольно известным [1], однако он применялся для решения задач инженерной геологии (определение толщины слоев естественной геологической среды) с использованием контактных (грунтовых) антенных блоков.
Годограф отраженной волны описывается уравнением (1) [1].
где t - время прихода электромагнитной волны в точку на оси синфазности, снятое с радарограммы;
h - толщина слоя;
х - расстояние от передающей антенны до приемной;
V - скорость распространения волн в слое.
Поскольку величины h и V являются неизменными для узкого диапазона обследуемой среды, имея 2 точки годографа и более можно выразить величину h. Предлагаемое устройство позволяет получить большое количество точек годографа (в т.ч. в узком диапазоне обследуемой среды), что повышает точность измерения толщины слоев асфальтобетона (бетона). Стоит отметить, что при осуществлении измерений в режиме годографа оцениваются прямые, а не косвенные зависимости, наряду с использованием бесконтактных (рупорных) антенн это позволяет минимизировать погрешность определения толщины слоев асфальтобетона (бетона).
Измерение толщины асфальтобетонных (бетонных) слоев дорожной одежды с помощью георадарного оборудования в настоящее время, преимущественно, осуществляется либо по методу георадиолокационного профилирования с заверкой путем отбора кернов, либо по методу амплитуд. В обоих случаях применяют бесконтактные (рупорные) антенные блоки георадара, в которых приемник и передатчик сигнала неподвижны относительно друг друга (измерения на постоянной базе). Такая конструкция антенного блока позволяет получать непрерывный разрез подповерхностной среды с заданным шагом зондирования, обеспечивает возможность контроля относительного изменения толщины слоя, но не позволяет определять его абсолютные значения без заверки буровыми работами.
В ходе измерений по методу георадиолокационного профилирования с определенной периодичностью по трассе осуществляется отбор кернов, который позволяет локально получать фактические значения толщины слоев и относительно этих значений определять глубину заложения подошвы слоев при помощи георадара. При этом существенно снижаются межремонтные сроки дорожных конструкций, на период бурения приходиться перекрывать полосу движения, в кратчайшие сроки к местам пройденных вырубок необходимо доставлять равнопрочный материал для их заделки, а на покрытии искусственных сооружений отбор кернов не допускается вовсе.
При использовании метода амплитуд [2] бесконтактный (рупорный) антенный блок георадара вывешивают над металлическим листом и выполняют георадиолокационные измерения. Затем осуществляют традиционные измерения методом георадиолокационного профилирования или зондирования. В ходе указанных процедур измеряют амплитуду отраженного сигнала от металлического листа и поверхности асфальтобетонного покрытия. Расчет толщины асфальтобетонных слоев при измерениях методом амплитуд производится по общеизвестной формуле (2) [2].
где, h - толщина слоя;
с - скорость света в вакууме;
Δt - двойное время пробега волны;
ε - диэлектрическая проницаемость.
При этом диэлектрическая проницаемость определяется по формуле (3) [2].
где, А0 - амплитуда отражения от поверхности асфальтобетонного покрытия;
Ам - амплитуда отражения от поверхности металлической пластины.
Недостатком таких измерений является относительная точность данных, поскольку для определения толщины слоя используются не прямые, а косвенные зависимости. Кроме того, метод амплитуд позволяет определять толщину лишь первого слоя относительно поверхности.
Известен ряд других приборов и устройств измерения толщины асфальтобетонных слоев.
Существует прибор оперативного контроля толщины и качества дорожных покрытий, разработанный М.И. Фильковским и Ю.А. Дашевским [3], [4]. Прибор работает по принципу бурового зондирования (определяется удельное сопротивление слоев). Осуществляется бурение с покрытия и с помощью математического алгоритма, записанного в блок обработки прибора, на основании полученных значений удельного сопротивления происходит построение графиков, по которым возможна интерпретация и картирование разреза по слоям. Несмотря на малый диаметр бура (0,8 см), прибор относится к разрушающим, при этом его применение сопровождается теми же недостатками, связанными с ограничением движения и необходимостью заделки вырубок.
Известно устройство для определения толщины асфальтобетонных слоев, работающее по принципу емкостного способа [5]. В данном случае слой асфальтобетона рассматривается как конденсатор, а по его емкости можно судить о геометрических размерах, в том числе и толщине. Для получения результатов требуются базы предварительно рассчитанных зависимостей емкости от расстояния между электродом и поверхностью покрытия. В свою очередь на расчетные значения существенным образом будет влиять геометрия слоя, подстилающего асфальтобетонный слой, а он скрыт и не доступен для прямых измерений. Указанное обстоятельство является ограничением практического применения данного устройства.
За рубежом для определения толщины асфальтобетонных слоев применяют устройства производства MIT Mess- und 
GmbH (Германия) [6]. Данные устройства подобно георадарам излучают в дорожную конструкцию электромагнитный импульс, но для расчета толщины слоя им требуется металлический отражатель на границе раздела слоев, заложенный в конструкцию еще на этапе строительства. Поэтому применение подобных приборов на эксплуатируемых дорогах, без интегрированных отражателей становиться нецелесообразным.
В последние годы становятся очень перспективными георадары, антенные блоки которых содержат большое количество приемников и передатчиков, например 3-D Radar (Норвегия) [7]. Именно эти приборы являются наиболее близкими аналогами предлагаемого устройства. За счет большого количества приемников и передатчиков они могут эмитировать работу георадара в режиме годографа, при этом сами приемники и передатчики остаются неподвижными относительно друг друга. Плотность точек годографа определяется количеством приемников и передатчиков, а также расстоянием между ними. Неподвижная конструкция не позволяет получать такую плотность точек годографа, в т.ч. в узком диапазоне обследуемой среды, как посредством использования перемещающихся относительно друг друга приемника и передатчика, при этом наиболее существенным недостатком является высокая себестоимость подобных систем.
В основу полезной модели положена задача создания производительного неразрушающего устройства, обеспечивающего возможность определения толщины асфальтобетонных (бетонных) слоев дорожной одежды с минимальными погрешностями измерений, не требующего дополнительных калибровок, не имеющего ограничений по конструктивным особенностям дорожной одежды, имеющего максимально простую и надежную конструкцию, позволяющего решать указанные задачи при минимальной себестоимости его производства.
С целью решения поставленных задач устройство для определения толщины асфальтобетона, представляющее собой георадар с бесконтактным (рупорным) антенным блоком, будет отличаться тем, что в антенном блоке будет всего один приемник и один передатчик, расстояние между которыми будет изменяться в процессе измерений за счет использования раздвижного кронштейна (в т.ч. с узким диапазоном хода).
При этом устройство может устанавливаться на автомобиль (мототехнику), каток или тележку, буксируемую оператором.
Кроме того устройство может быть произведено по типу моноблок (антенный блок, блок управления, блок обработки, датчик перемещения и блок питания в одном корпусе), либо состоять из отдельных компонентов. При этом приемник и передатчик рупорного (бесконтактного) антенного блока, закрепленные на раздвижном кронштейне, могут быть установлены в едином корпусе, либо иметь отдельные корпуса.
Кроме того, устройство может работать как в режиме годографа, так и по методу георадиолокационного профилирования или зондирования (когда во время измерения расстояние между приемником и передатчиком не изменяется). При этом георадиолокационные измерения в режиме годографа могут производиться по способу общего пункта возбуждения (взрыва), общего пункта приема и по методу общей глубинной точки.
Устройство позволит повысить точность измерения толщины асфальтобетонных (бетонных) слоев за счет более высокой плотности точек годографа (в т.ч. в узком диапазоне обследуемой среды), при этом использование всего одного приемника и одного передатчика позволят обеспечить более простую конструкцию устройства и минимальную себестоимость его производства.
На фиг. 1 показан рупорный (бесконтактный) антенный блок 1 устройства по измерению толщины асфальтобетонных (бетонных) слоев, закрепленный на автомобиль 2 при помощи подвески 3 с раздвижным кронштейном 4.
На фиг. 2 показана схема конструкции рупорного (бесконтактного) антенного блока устройства, состоящего из раздвижного кронштейна 4, закрепленных на нем приемника 5 и передатчика 6.
На фиг. 3 и 4 показана схема работы устройства в режиме годографа на примере метода общей глубинной точки.
Принцип работы устройства основан на изменении расстояния между приемником и передатчиком бесконтактного (рупорного) антенного блока георадара в ходе осуществления записи георадиолокационных данных. На фиг. 3 и 4 дорожная конструкция представлена пакетом асфальтобетонных слоев 7, уложенных на щебеночное основание 8. Антенный блок устройства, состоящий из раздвижного кронштейна 4 с закрепленными на нем приемником 5 и передатчиком 6 вывешен над поверхностью покрытия с отрывом в несколько десятков сантиметров. До выполнения измерений приемник 5 и передатчик 6 находятся в исходном положении (см. фиг. 3), при этом расстояние между ними минимальное. Во время измерения приемник 5 и передатчик 6 равномерно начинают удаляться друг от друга, достигая своего крайнего положения (см. фиг. 4), при этом расстояние между ними становиться максимальным. По окончании измерения приемник 5 и передатчик 6 возвращаются в исходное положение (см. фиг. 3).
Рупорный (бесконтактный) антенный блок устройства, установленный на автомобиль (каток, мототехнику, передвижную тележку) совместно с другими компонентами образует комплекс георадарного оборудования. Во время измерения в режиме годографа георадарный комплекс, преимущественно, не меняет координаты планового положения (стоит на месте), либо двигается с минимальной скоростью. Далее при движении комплекса запись георадиолокационных данных осуществляется методом традиционного профилирования на постоянной базе (расстояние между приемником и передатчиком не меняется). Периодически георадарный комплекс останавливают (замедляют) и выполняют измерения толщины слоев асфальтобетона (бетона) в режиме годографа. На основании полученных значений толщины, измеренных в режиме годографа, производится перерасчет значений толщины слоя, полученных по методу георадиолокационного профилирования.
Передвигая приемник относительно передатчика, передатчик относительно приемника или равномерно перемещая приемник и передатчик относительно друг друга, с помощью раздвижного кронштейна, предоставляется возможность определить скорость электромагнитной волны в слое асфальтобетона (бетона), его диэлектрическую проницаемость и собственно толщину слоя. При этом высокая плотность точек годографа (в т.ч. в узком диапазоне обследуемой среды) позволяет повысить точность измерений толщины слоя.
При работе по способу общего пункта возбуждения приемник двигается относительно неподвижного передатчика, и, наоборот, при работе по способу общего пункта приема передатчик двигается относительно неподвижного приемника.
Источники информации принятые во внимание.
1. ВЛАДОВ М.Л., СТАРОВОЙТОВ А.В. ВВЕДЕНИЕ В ГЕОРАДИОЛОКАЦИЮ // Учебное пособие - М.: Издательство МГУ, 2004. - 153 с.
2. Curtis Berthelot Ph.D., P. Eng., Tom Scullion P.E., Ron Gerbrandt P. Eng., Larry Safronetz APPLICATION OF GROUND PENETRATING RADAR FOR COLD IN-PLACE RECYCLED ROAD SYSTEMS // Journal of Transportation Engineering American Society for Civil Engineers / Jul/Aug 2001 Vol. 127 No 4.
3. Аннотированный сборник научных разработок в сфере дорожного хозяйства (2000-2005 гг.) ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР» Москва - 2005.
4. Наука и транспорт. Транспортное строительство. 2012. №4.
5. Фильковский М.И., Дашевский Ю.А. Емкостный способ определения толщины асфальтобетонного покрытия - RU №2295701 С2 - 2005.
6. MIT Mess- und GmbH [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.mit-dresden.de/fileadmin/MIT-Dateien/Downloads/pdf/SCANT2/Description_of_the_Measuring_Method_042013.pdf - дата обращения - 22.02.2016.
7. Lapland University of Applied Sciences [Электронный ресурс] - http://maranord.ramk.fi/static/content_files/3d-Radar_MARA_Nord_2012.pdf - дата обращения - 22.02.2016.
Claims (3)
1. Устройство для определения толщины асфальтобетона, представляющее собой георадар с бесконтактным антенным блоком, отличающееся тем, что в антенном блоке будет всего один приемник и один передатчик, расстояние между которыми изменяется в процессе измерений за счет использования раздвижного кронштейна.
2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что может быть произведено по типу моноблок, когда антенный блок, блок управления, блок обработки, датчик перемещения и блок питания располагаются в одном корпусе.
3. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что может работать по способу общего пункта возбуждения и общего пункта приема.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016107853/28U RU166300U1 (ru) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | Устройство для определения толщины асфальтобетона (бетона) на базе георадарного оборудования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016107853/28U RU166300U1 (ru) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | Устройство для определения толщины асфальтобетона (бетона) на базе георадарного оборудования |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU166300U1 true RU166300U1 (ru) | 2016-11-20 |
Family
ID=57792854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016107853/28U RU166300U1 (ru) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | Устройство для определения толщины асфальтобетона (бетона) на базе георадарного оборудования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU166300U1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108645674A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-12 | 西安公路研究院 | 一种明色沥青透光率快速检测方法 |
| CN115479529A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-16 | 江苏现代工程检测有限公司 | 一种沥青路面全断面厚度快速无损检测方法 |
| CN116065462A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-05-05 | 衡水路桥工程有限公司 | 一种道路施工质量检测装置和检测方法 |
-
2016
- 2016-03-03 RU RU2016107853/28U patent/RU166300U1/ru active IP Right Revival
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108645674A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-12 | 西安公路研究院 | 一种明色沥青透光率快速检测方法 |
| CN115479529A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-16 | 江苏现代工程检测有限公司 | 一种沥青路面全断面厚度快速无损检测方法 |
| CN116065462A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-05-05 | 衡水路桥工程有限公司 | 一种道路施工质量检测装置和检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Solla et al. | A review of GPR application on transport infrastructures: Troubleshooting and best practices | |
| US9377528B2 (en) | Roaming mobile sensor platform for collecting geo-referenced data and creating thematic maps | |
| Liu et al. | Measurement of soil water content using ground-penetrating radar: A review of current methods | |
| US8680865B2 (en) | Single well reservoir imaging apparatus and methods | |
| Chalikakis et al. | Contribution of geophysical methods to karst-system exploration: an overview | |
| Leng et al. | An innovative method for measuring pavement dielectric constant using the extended CMP method with two air-coupled GPR systems | |
| RU166300U1 (ru) | Устройство для определения толщины асфальтобетона (бетона) на базе георадарного оборудования | |
| KR101267016B1 (ko) | 지피알 시스템을 이용한 지하시설물 탐측의 신호해석 장치 | |
| US20180031731A1 (en) | System and method for incorporating ground penetrating radar equipment on seismic source | |
| Tomecka-Suchoń et al. | Application of GPR and seismic methods for noninvasive examination of glacial and postglacial sediments in the Psia Trawka glade: the Tatra Mts., Poland | |
| Zhen et al. | Internal structure and trend of glacier change assessed by geophysical investigations | |
| Frid et al. | Features of a large-scale survey of highways with georadar | |
| Pupatenko et al. | Lithological profiling of rocky slopes using GeoReader software based on the results of ground penetrating radar method | |
| Almalki et al. | Efficiency of seismic attributes in detecting near-surface cavities | |
| Ghozzi et al. | An innovative technique for estimating the radius of buried cylindrical targets using GPR | |
| Pupatenko et al. | GPR data interpretation in the landslides and subgrade slope surveys | |
| Anbazhagan | Subsurface investigation—integrated and modern approach | |
| CN115826063A (zh) | 一种在大深度探测中实现高分率的数据采集方法 | |
| Sakhapov et al. | Innovative technology for monitoring pavements | |
| Butchibabu et al. | Delineation of Water Seepage Flow Path in the Underground Metro Rail Tunnel Using Cross-Hole GPR Tomography: A Case Study | |
| Balasubramani | Applications of Geophysical Techniques in Geotechnical Engineering | |
| Siddiqui et al. | Underground coal mines unexplored strata structure identification with subsurface profiling: a case study of inherent fault-detection method | |
| Hugenschmidt | Ground penetrating radar for the evaluation of reinforced concrete structures | |
| Zhang et al. | Forward Modeling and Detection of the Potential Slip in Artificial Slope by GPR | |
| Dera | Assessment of highway condition using combined geophysical surveys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180304 |
|
| NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20200519 |