短脈沖雷達(dá)測試路面厚度方法
 
JTG 3450—2019《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》中T 0913-2019 短脈沖雷達(dá)測試路面厚度方法

1 適用范圍
1.1 本方法適用于采用短脈沖雷達(dá)測試瀝青路面面層厚度。
1.2 本方法不適用于潮濕路面或用富含鐵礦渣集料等介電常數(shù)較高的材料鋪筑的路面。
2 儀具與材料技術(shù)要求
短脈沖雷達(dá)測試系統(tǒng)由承載車、發(fā)射天線、接收天線和控制單元等組成，其主要技術(shù)要求如下：
（1）距離標(biāo)定誤差不大于0.1%。
（2）最小分辨層厚不大于40mm。
（3）系統(tǒng)測量精度要求如表T 0913-1。

測量深度       測量誤差允許范圍
H＜100mm           ±3mm
H≥100mm         ±(3%H)mm
（4）天線：采用空氣耦合方式，帶寬能適應(yīng)所選擇的發(fā)射脈沖頻率。
3 方法與步驟
3.1 準(zhǔn)備工作
（1）測試前應(yīng)收集設(shè)計(jì)圖紙、施工配合比等資料，以合理確定標(biāo)定路段。
（2）按要求進(jìn)行距離標(biāo)定。
（3）將天線安裝牢固，用連接線連接主機(jī)，并按要求開機(jī)預(yù)熱。
（4）將金屬板放置在天線正下方，啟動控制軟件，完成測試系統(tǒng)標(biāo)定。
（5）根據(jù)不同的測試目的，設(shè)置控制軟件的采樣間隔、時間窗、增益等參數(shù)。
3.2 測試步驟
（1）開啟安全警示燈，將天線正下方對準(zhǔn)起點(diǎn)，啟動軟件測試程序，緩慢加速承載車到正常測試速度。
（2）測試過程中，操作人員應(yīng)標(biāo)記測試路段內(nèi)的橋梁、隧道等構(gòu)造物的起終點(diǎn)。
（3）測試過程中，承載車每隔一定距離應(yīng)完全停下，在采集軟件上做標(biāo)記，雷達(dá)圖像應(yīng)界面清晰、容易辨識且沒有突變，同時在地面上找出雷達(dá)天線中心所對應(yīng)的位置，做好標(biāo)記；按本規(guī)程T 0912 的方法在標(biāo)記處鉆取芯樣并量測芯樣高度；將現(xiàn)場鉆取的芯樣高度與雷達(dá)采集軟件的結(jié)果進(jìn)行對比，得出芯樣的波速；將該標(biāo)定路段的芯樣波速平均值輸入測試程序；每個波速標(biāo)定路段鉆芯取樣位置應(yīng)均勻分布，取樣間距不宜超過5km，芯樣數(shù)量應(yīng)足以保證波速標(biāo)定結(jié)果的代表性和準(zhǔn)確性。
（4）當(dāng)承載車到達(dá)測試終點(diǎn)后，停止采集程序。
（5）操作人員檢查數(shù)據(jù)文件，文件應(yīng)完整，內(nèi)容應(yīng)正常，否則應(yīng)重新測試。
（6）關(guān)閉測試系統(tǒng)電源，結(jié)束測試。
4 數(shù)據(jù)處理
4.1 由雷達(dá)波識別軟件自動識別各層分界線，得到雷達(dá)波在各層中的雙程走時Δt。根據(jù)該雙程走時以及電磁波在路面材料中的傳播速度，按照式（T 0913-1）計(jì)算面層厚度。
?? （T 0913-1）
式中：T——面層厚度，mm；
v ——電磁波在路面材料中的傳播速度（mm/ns）；
Δt——雷達(dá)波在路面面層中的雙程走時時間（ns）。
4.2 按照本規(guī)程附錄Ｂ的規(guī)定，計(jì)算一個測試路段的厚度平均值、標(biāo)準(zhǔn)差，并計(jì)算厚度代表值。
5 報(bào)告
本方法應(yīng)報(bào)告如下技術(shù)內(nèi)容：
（1）測試路段信息（起止樁號、路面結(jié)構(gòu)層材料類型等）。
（2）電磁波在路面材料中的傳播速度、面層厚度。
（3）測試路段的厚度平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、代表值。

條文說明

  采用本方法測試路面厚度時，短脈沖雷達(dá)天線頻率是影響測試效果的重要因素，建議根據(jù)被測路面的標(biāo)稱厚度選擇適當(dāng)頻率的天線。一般情況下，當(dāng)被測路面標(biāo)稱厚度小于10cm 時，通常選用頻率不小于2GHz 的雷達(dá)天線；標(biāo)稱厚度為（10～25）cm 時，通常選用頻率不小于1.5GHz 的雷達(dá)天線；標(biāo)稱厚度大于25cm 時，通常選用頻率不小于1GHz 的雷達(dá)天線。
  本次修訂調(diào)整了測試系統(tǒng)技術(shù)要求及測量誤差精度要求，與該設(shè)備的計(jì)量檢定規(guī)程JG(交通)124－2015《公路斷面探傷及結(jié)構(gòu)層厚度探地雷達(dá)》保持一致。
  本次修訂刪除了測試系統(tǒng)的工作溫度要求。主要考慮我國南北氣溫差異較大，工作溫度要求不僅不利于設(shè)備適應(yīng)能力水平的提高，還不易滿足南北測試工作的需求，況且從目前雷達(dá)測試系統(tǒng)在我國的應(yīng)用情況看，各種品牌的測試系統(tǒng)均表現(xiàn)出一定的溫度適應(yīng)性，能夠滿足測試需求，對工作溫度的要求無實(shí)際意義。
  為了準(zhǔn)確計(jì)算出路面厚度，需要盡量準(zhǔn)確地得到路面材料的介電常數(shù)或者雷達(dá)波在材料中的傳播速度。已知被測材料介電常數(shù)，一般按公式（T 0913-2）計(jì)算電磁波在其中的傳播速度：rv c? （T 0913-2）
式中： v ——電磁波在介質(zhì)中的傳播速度（mm/ns）；
c——電磁波在空氣中的傳播速度，取300mm/ns；
εr——介質(zhì)的相對介電常數(shù)。
  然而，介電常數(shù)（或波速）隨著路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)厚度、集料類型、瀝青產(chǎn)地、混合料類型、施工水平、密度以及濕度等的變化而不同，因此，測試時一般應(yīng)通過現(xiàn)場鉆芯取樣的方式標(biāo)定波速，且應(yīng)根據(jù)上述因素的差異，確定合理的波速標(biāo)定段落長度和鉆芯取樣數(shù)量，確保波速標(biāo)定結(jié)果的代表性及準(zhǔn)確性。波速標(biāo)定段落長度一般不宜大于20km，同一標(biāo)定段落內(nèi)，根據(jù)有關(guān)單位積累的檢測經(jīng)驗(yàn)，一般情況下芯樣個數(shù)在3 個以上時基本能保證波速標(biāo)定結(jié)果的代表性和準(zhǔn)確性。部分常見材料的相對介電常數(shù)范圍見表T 0913-2，可作為波速標(biāo)定時的參考。
表T 0913-2 部分常見材料的相對介電常數(shù)參考范圍

介質(zhì)類型    相對介電常數(shù)范圍
空氣            1
水             81
普通水泥混凝土        4-15
瀝青混凝土           3-10
干砂               3-6
石灰?guī)r              7-9

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