基于探地雷达的沥青路面施工质量均匀性评价指标与方法研究

'分类号:U418.610710-2015221105专业硕士学位论文基于探地雷达的沥青路面施工质量均匀性评价指标与方法研究卢永伟导师姓名职称沙爱民教授专业学位类别申请学位类别硕士交通运输工程及领域名称论文提交日期2018年4月16日论文答辩日期2018年5月12日学位授予单位长安大学 StudyonEvaluationIndexandMethodofAsphaltPavementConstructionQualityUniformityBasedonGroundPenetratingRadarAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LuYongweiSupervisor：Prof.ShaAiminChang’anUniversity,Xi’an,China 摘要我国道路使用寿命普遍较低，究其原因是路面早期损坏现象频发，而路面早期损坏出现的主要原因是沥青路面施工质量不均匀，进而导致路面各项指标实际值偏离设计值，路面达不到预期使用效果。现行公路工程相关规范还没有建立公认有效的沥青路面均匀性评价指标与方法。本文基于探地雷达，配合无核密度仪，对沥青路面施工质量均匀性进行检测评价研究，分别提出了沥青路面结构均匀性和材料均匀性评价指标及分级标准，为建立沥青路面施工质量均匀性控制和评价体系提供一种新思路。论文从探地雷达系统组成展开，详细分析了探地雷达检测工作原理，对探地雷达路面典型反射波形进行了分析总结。综合考虑本文所用探地雷达的使用要求及现有试验条件，搭建了探地雷达室内检测系统。将沥青路面均匀性细分为结构均匀性和材料均匀性，通过对结构均匀性和材料均匀性的分析，选取厚度和密度指标分别对其评价。提出以指标偏差率作为均匀性分级标准，并确定了具体的分级界限。室内成型试件，应用雷达室内检测系统对试件进行检测评价，验证了该系统的可行性。已知路面厚度标准值的情况下，提出了介电常数均值法，用以标定路面实际介电常数值，并验证了该标定法的可行性及准确性。应用建立的雷达室内检测系统对室外试验段进行检测评价研究，引入加权非均匀率的概念，采用序关系分析法对路面不均匀等级进行权重分配，分别对各检测段测线的结构均匀性和材料均匀性进行量化评价，并对三个检测段的整体均匀性进行了分析评价，验证了该评价方法的可行性。关键词：探地雷达，沥青路面，均匀性评价，雷达室内检测系统，介电常数标定I AbstractTheroadservicelifeofourcountryisgenerallylow,thereasonisthattheearlydamagephenomenonofthepavementfrequentlyoccurs.Andthemainreasonfortheearlydamageofthepavementisthenonuniformqualityoftheasphaltpavementconstruction,whichleadstothedeviationfromthedesignvalueoftheactualvalueofthepavement,sothepavementcannotreachtheexpectedeffect.Theexistinghighwayengineeringspecificationshavenotyetestablishedacknowledgedandeffectiveevaluationindicatorandmethodforasphaltpavementuniformity.Thisarticleisbasedongroundpenetratingradar(GPR),combinedwithnonnucleardensitymeter,todetectandevaluatetheuniformityofasphaltpavementconstructionquality.Theevaluationindexandgradingstandardofasphaltpavementstructureuniformityandmaterialuniformityareputforwardrespectively,soastoprovideanewideafortheestablishmentofqualityuniformitycontrolandevaluationsystemforasphaltpavementconstruction.ThepaperstartsfromthecompositionofGPRsystem,andanalyzestheworkingprincipleofGPRdetectionindetail.ThetypicalpavementreflectionwaveformofGPRareanalyzedandsummarized.Consideringtherequirementsofgroundpenetratingradarusedinthispaperandtheexistingtestconditions,theinsidedetectionsystemforgroundpenetratingradarisbuilt.Theuniformityofasphaltpavementissubdividedintostructureuniformityandmaterialuniformity.Throughtheanalysisofstructureuniformityandmaterialuniformity,thethicknessanddensityareselectedtoevaluatethemrespectively.Theindexdeviationrateisusedasthegradingstandardofuniformity,andthespecificgradelimitisdetermined.TheinsidemoldingsamplesaretestedandevaluatedbytheGPRinsidedetectionsystem,whichverifiesthefeasibilityoftheinsidedetectionsystem.Whenthestandardvalueofpavementthicknessisknown,thedielectricconstantmeanmethodisproposedtocalibratetheactualdielectricconstantofthepavement,andthefeasibilityandaccuracyofthecalibrationmethodareverified.III TheGPRinsidedetectionsystemisappliedtotestandevaluatetheoutsidetrialpavementsections.Theconceptofweightednonuniformrateisintroduced,andorderrelationanalysisisappliedtoassignweightstothenonuniformgradeofpavement.Thestructureuniformityandmaterialuniformityofthedetectionlinesofeachdetectionsectionareevaluatedquantitatively,andtheoveralluniformityofthethreedetectionsectionsisanalyzedandevaluated,whichverifiedthefeasibilityoftheevaluationmethod.Keywords:groundpenetratingradar(GPR),asphaltpavement,uniformityevaluation,GPRinsidedetectionsystem,dielectricconstantcalibrationIV 目录第一章绪论...................................................................................................................................11.1研究背景及意义..................................................................................................................11.2国内外研究现状..................................................................................................................21.2.1探地雷达发展应用.......................................................................................................21.2.2沥青路面均匀性评价...................................................................................................61.2.3当前研究中存在的问题..............................................................................................91.3主要研究内容及技术路线.................................................................................................91.3.1研究内容.......................................................................................................................91.3.2技术路线.....................................................................................................................10第二章探地雷达设备组成及原理分析...................................................................................112.1探地雷达设备组成............................................................................................................112.1.1控制单元.....................................................................................................................112.1.2收发单元.....................................................................................................................112.2探地雷达检测原理............................................................................................................122.2.1基本概念.....................................................................................................................122.2.2探地雷达检测基本理论............................................................................................152.2.3沥青路面典型反射波形分析....................................................................................182.3PenetradarIRIS探地雷达..................................................................................................202.3.1IRIS雷达系统组成.....................................................................................................202.3.2IRIS系统技术规格.....................................................................................................202.4本章小结............................................................................................................................21第三章探地雷达室内检测系统搭建.......................................................................................223.1室内检测系统分析............................................................................................................223.1.1室内检测系统目的及意义........................................................................................223.1.2系统搭建原则.............................................................................................................223.2室内检测系统搭建............................................................................................................233.2.1推车式检测系统.........................................................................................................233.2.2天线式检测系统.........................................................................................................253.2.3支撑臂式检测系统.....................................................................................................27V 3.2.4系统方案对比.............................................................................................................283.3本章小结............................................................................................................................31第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价.......................................................................324.1均匀性分类........................................................................................................................324.1.1结构均匀性.................................................................................................................324.1.2材料均匀性.................................................................................................................334.2评价指标选取....................................................................................................................344.2.1指标分析.....................................................................................................................344.2.2指标选取.....................................................................................................................384.3室内检测............................................................................................................................384.3.1室内试件成型.............................................................................................................394.3.2厚度检测.....................................................................................................................394.3.3密度检测.....................................................................................................................444.4均匀性评价........................................................................................................................474.4.1指标分级.....................................................................................................................474.4.2均匀性评价.................................................................................................................474.5本章小结............................................................................................................................50第五章室外试验段验证............................................................................................................515.1室外试验段选择................................................................................................................515.1.1试验段确定原则.........................................................................................................515.1.2试验段选择.................................................................................................................515.2试验段检测........................................................................................................................525.2.1测网布置.....................................................................................................................525.2.2厚度检测.....................................................................................................................535.2.3密度检测.....................................................................................................................675.3均匀性评价........................................................................................................................765.3.1不均匀等级的权重分配............................................................................................765.3.2结构均匀性评价.........................................................................................................785.3.3材料均匀性评价.........................................................................................................855.4本章小结............................................................................................................................92结论与展望...................................................................................................................................93VI 主要结论....................................................................................................................................93进一步研究建议.......................................................................................................................94参考文献.......................................................................................................................................95致谢..............................................................................................................................................100VII 第一章绪论第一章绪论1.1研究背景及意义沥青混凝土路面以其晴天少沙尘、雨天不泥泞、减振噪音低、行车舒适性好和维修养护方便等特点，在我国得到了广泛的应用。然而，统计资料显示，至2017年年底，我国公路养护总里程达到467.46万公里，占我国公路总里程的97.9%[1]。调查资料表明，大多数沥青混凝土路面在建成运营后1～3年内便发生了早期破损情况[2]。由于路面早期损坏现象频发，使其使用寿命严重下降，甚至远远低于设计使用年限；同时，由于需要对已发生损坏的路面进行维修养护，这严重影响了道路的行车功能及其整体的使用性能；而且每年投资在路面维修养护上的资金高达200亿元，甚至更多，从经济方面来说，也是一大损失。针对于沥青路面早期损坏现象，大量的研究表明，它是因为局部沥青面层在使用环境及所承受行车荷载等多种因素的影响作用下，出现裂缝，进而导致路面发生松散等早期损坏情况。进一步研究显示，这种路面局部性问题与其施工阶段各指标的偏差性，即路面施工均匀性有着很强的关联性。如局部的沥青混合料不均匀会导致该处级配发生变化，各个路面指标（密度、动态模量等）与设计值发生偏差；局部沥青混合料摊铺、压实不均会导致该处厚度指标偏离设计值。凡此种种因为施工阶段各个指标与实际设计值产生偏差，进而引起的沥青路面质量问题，实际上就是沥青路面质量不均性的反映，它主要表现为纵向、横向、竖向和局部的不均匀性。现有研究成果表明，沥青路面发生不均匀情况，使用性能下降，使用年限严重降低，进而又会使早期损坏情况加剧[3]。正因为如此，一些室内试验性能良好的新材料或新结构，当其应用在实际路面中时，使用效果却没有预期的好，究其原因就是对路面施工阶段的监督、控制不严，工程质量得不到保证。沥青路面施工质量检验是控制路面质量，防止早期损坏现象发生的关键一步。然而，现行公路工程相关规范并没有公认、统一的沥青路面均匀性的相关评价指标体系，仅仅是针对一些路面性能指标，如压实度、厚度、平整度等的检测，判断其是否合格。常用的路面检测方法是在路面上钻孔，然后抽取芯样对各项指标进行测试。这种方法最大的优点就是直观，但缺点也是显而易见的，那就是对路面造成了不可逆转的损坏，无论后1 长安大学硕士学位论文期如何修补，路面整体结构性不可恢复；其次是以点带面，检测结果并不能反映真实的路面状况；同时，钻孔取芯速度慢，周期较长，耗费大量时间和人力。探地雷达（GroundPenetratingRadar，简称GPR）作为一种探测地面以下结构，及异常物体的新型设备，其应用在路面检测上具有传统检测方法无法比拟的优点。探地雷达对路面的检测无须损坏路面，检测速度快，可以在快速检测过程中，完成对路面信息的实时采集，再经过相配套的处理软件，可获得所检测路面的剖面图，能够直观快速的确定路面结构异常点位，为公路质量评价和维修养护方案的制定提供必要的判断依据和数据资料。综上所述，探地雷达在道路检测方面的相关应用研究具有重要意义。1.2国内外研究现状1.2.1探地雷达发展应用1、国外研究现状探地雷达应用检测技术，是属于地球物理勘探方法中的一种新型技术，它的发展基本可以分为三个阶段：（1）发明阶段（1904～1930）第一次有人提出应用电磁信号探测地下物体是在1904年，德国学者Hulsmeyer应用该法探测地面下的金属物体；而对探地雷达的正式定义是在1910年，由G.leimbach和Lowy两位学者提出；1926年，Hulsenbech首次利用电磁脉冲探测地表以下异常埋设物的结构，他提出：电磁波在介电常数相异的界面上会发生反射，并且因为电磁辐射定向源的制造相对较容易；因此，电磁波脉冲技术在有些方面要优于地震方法[4]。该结论即是后来，乃至现在研究探地雷达的基本理论根据之一。（2）发展阶段（1930～1980）1930~1950年，极地探险过程中，发现了电磁波在冰中传播时的“透明性”，进而美国AmoryWaite开发了无线电回波探测技术，并利用该技术对南极冰层厚度进行测量。J.C.Cook于1956年提出利用无载波脉冲技术探测地面以下异常物体。1970年代初期，由于Apollo登月计划的实施，美、加两国联合研究，L.T.Procello于1972年利用安装在月球轨道飞行器上的脉冲式雷达对月球表明的结构进行探测研究。第一次采用探地雷达对土层进行检测是在1960年。此后，随着诸如GSSI、SSI等国际著名探地雷达开发与2 第一章绪论制造公司相继成立，探地雷达技术进入快速发展期，其检测范围也从最开始对冰层等的探测逐步发展到了其他更多的领域。如工程地质(1974年R.M.Morey；1976年A.P.Annan和J.L.Daris等)、煤矿井(1975年J.C.Cook)、地下异常埋设物的探测，水文地质、环境污染调查，以及水坝、隧道、堤岸和地下古代墓穴探查等众多行业领域[5,6]。（3）成熟阶段（1980年至今）随着电子科技不断的进步，设备仪器也随之开始不停的更新发展，雷达探测技术逐渐趋向于成熟。它在灾害地质探测、工程质量检测、资源探测发现、以及军事检测等等方面的应用越来越广，更多的领域开始对其关注并应用于实际[7,8]。与此同时，美国、日本等多个国家都相继研发了多种型号的试验用探地雷达检测系统，经过不断的创新发展，目前已有很多种功能强大的商用型探地雷达，使用中心频率10～1000MHz，能够检测到地下50m以上，探测分辨率达到厘米级[9,10,11]。从1975年左右开始，就已有人利用探地雷达对公路进行检测评价研究。意大利IDS公司于1980年生产出世界上第一个天线阵雷达，即PRIS型雷达。该雷达是对相异频率天线进行多种形式的组合排列，大大提高了设备的探测精度。1985年，美国GSSI在FHWA的支持下，科研人员经过不断的技术攻关，在SIR-10A型雷达的基础上，于1994年成功生产出了世界第一个道路用探地雷达，即SIR-10H型雷达[12]。各国对探地雷达的使用也略有不同；其中，芬兰主要是利用探地雷达进行路面厚度的检测；而北美，是将探地雷达与FWD配合使用，经过数据分析处理，反演出路面材料特性。随着设备不断完善，技术不断发展，部分技术人员提出可以应用探地雷达对路面内部病害等进行探测，如：面层剥落，水凝混凝土板底脱空，路面排水沟位置确定等。Saarenketo等人基于斯堪的纳维亚和美国关于探地雷达在公路领域应用的研究提出了一份总结性现状报告，报告指出：在道路结构探测中，探地雷达用以检测层厚，探测地下缺陷和评价地基质量；在质量控制检测中，探地雷达用以厚度测量，沥青路面面层空隙率评价和沥青混合料离析情况的探测[13]。Al-Qadi等学者研究发现探地雷达技术可以用以评价路面材料介电特性[14]，探测路面含水量[15]，以及检测路面厚度[16,17]和密度[18,19]，并建立了Al-QadiLahouarLeng（ALL）模型[20]。美国ASTM标准中提出了一个使用探地雷达进行地下检测时的标准规程[21]。Leng等研究人员利用2GHz空气耦合式脉冲喇叭天线检测路面层厚，检测精度较3 长安大学硕士学位论文高，且无须通过面层芯样标定介电常数，但是由于该种方法操作复杂，无法大范围推广应用[22]。Zhao等研究人员基于自主研发的3D雷达，提出了共中心点法（XCMP）用以检测路面厚度，应用该种3D雷达进行检测的优点是采样间隔小，检测数据完整，缺点是数据处理方法复杂[23]。Loizos等研究人员提出利用多种不同型号的探地雷达检测面层厚度，可以将平均误差控制到5%～10%，但是这种检测方法为单向测量，获取数据不完整[24]。Hu等人通过试验证明利用探地雷达反演的材料介电特性值与介电常数仪的测量值有很强的相关性，同时通过对比试验认为不能使用探地雷达进行路面地基层的厚度测量，这是因为地基层湿度变化较大，对介质介电特性影响显著[25]。Kassem等人应用探地雷达对三个不同沥青混合料类型的试验段进行密度测量，三个试验路段压实方法及碾压次数均不同，试验数据表明：利用探地雷达检测所得数据与路面芯样数据误差较小，相关性很好[26]。Dong等人提出了一种新型的车载式探地雷达检测系统，采用水平高通滤波器和改进后的面层定位方法获取地下层位；同时，通过室内试验以及仿真分析，提出了检测路面压实度和界面分层的理论方法[27]。2、国内研究现状国内关于探地雷达的研究相比于国外开始较晚。1975年左右，为满足煤矿生产的需求，我国著名教授高克德与其团队攻坚克难，成功研制出了KDL系列雷达，为我国自主研发探地雷达设备开创了先河。1980年，我国开始引进一些国外关于探地雷达的新型技术。1985年，铁道部从美国购买了SIR系列产品，进行探地雷达技术的试验研究。最初，探地雷达主要被应用于军事方面，航天部25所采用探地雷达寻找地雷。此后，地质大学的科研人员为了促进我国探地雷达的发展与应用，于1990年引进Canada的EKKO型雷达产品，并以此为契机，做了部分基础性的研究。在这之后，各大高校、研究所等都相继自主研究开发出了特色不同、使用功能各异的探地雷达产品。如我国电波传播研究所研究制造出的LTD系列产品，功能丰富，特色鲜明。诸多专家学者经过多年的科研研究，在信号采集、识别、成像以及雷达硬件设施等多方面取得了很大成功，尤其在成像方面，成功做到了对地表以下检测物质的三维层析成像，分辨率和清晰度都有非常大的提高。在雷达设备和信号数据分析处理方面取得的重大进步与发展说明了我4 第一章绪论国在雷达设备的研制及雷达信号数据处理和目标成像技术在世界上具有了一席之地[28]。21世纪初，我国展开了对新式探地雷达的研究。长江工程地球物理勘测研究院等多个研究所和高校对相控阵探地雷达进行应用研究，并将其作为专项课题立项研究，该项目于2004年5月完成验收，结果表明：与旧式探地雷达比较而言，相控阵探地雷达表现出更好的优势，如：信噪比更高、向下探测深度更大、分辨率更好、抗干扰能力更强等[29]。在此研究基础上，国防科技大学于2005年年底成功研究制造出了探地雷达RadarEye系统，应用该种系统进行浅层探测时分辨率较高，深层探测时分辨率底；同时，该系统具有多样化的工作模式，分为便携手持式和车载式两种。除此之外，探地雷达RadarEye系统还可以对所检测的地下目标进行简单且有效的分类，并将这些目标以2D、3D的合成孔径方式成像，目标观察直观。北京爱迪尔公司经过多年研究开发，成功研制出了道路专用探地雷达CBS-9000，因为该雷达具有操作简单，界面确定快，准确率较高，且其可以以高分辨率图像显示探测目标剖面结果等优点，在我国得到了广泛的应用[30]。刘文峰等人利用探地雷达对道路实体工程进行了研究，研究结果表明，在雷达图像上标注某一区域为岩溶发育位置，其与钻取的实际芯样的结果吻合度很高[31]。张培等人在基于路面材料的点特性与反算厚度的研究上，提出了一个雷达波在路面各层中传播的正演模型，依据该模型，拟合出了雷达波在路面各层中的反射信号波形；但是并没有建立路面介电常数与路面评价指标，如：路面沥青含量、路面层含水量、路面压实度等之间明确的、有效的相关关系。该项研究首次提出可以将系统识别理论引入进探地雷达的数据信号分析领域中[32]。中南大学冯德山等研究人员对探地雷达在路面检测及信号处理方面做了很多研究。自主研究开发了一种应用于高速公路路面厚度检测的雷达探测系统，并利用SIR-3000型雷达对益常高速公路进行路面厚度检测，测得数据与面层实际芯样对比，结果显示采用雷达检测路面可以完成对路面层厚的评价[33]。在数据分析方面，研究编写了一套针对探地雷达小波域信号偏移处理的程序，并将此程序应用在3个空洞球体的三维正演结果及其实际雷达波形信号中，对比偏移处理前后的雷达波形，结果显示该种算法可以大大的加强雷达剖面图的分辨率，对雷达波形信号的分析解释给予了很大帮助[34]。郑州大学杨兵根据沥青混凝土路面自身特点，基于电磁波的传播原理，建立了雷达5 长安大学硕士学位论文波在具有复合介电特性的沥青混凝土路面中的传播模型；建立了路面材料介电特性与路面压实度之间的关联性，以及路面压实度同路面沥青、集料、空隙三者体积比之间的相关关系[35]。长安大学侯贵应用探地雷达对内蒙古地区部分道路进行厚度检测，通过对大量检测数据的处理分析，文章指出利用探地雷达检测路面时，只能获得沥青路面层的总厚度，不能准确分辨出上、中、下三层，对于路面每一层的摊铺厚度不能做出准确的判断[36]。华南理工大学李想堂利用探地雷达对沥青薄层罩面进行了检测研究，结果显示：一般常用探地雷达不能对沥青薄层罩面进行有效的检测；而且，探地雷达是将沥青混凝土层视为一层结构，与实际情况不符。除此之外，文章还提出了沥青路面层中的沥青含量及路面空隙率与探地雷达检测到的路面介电常数的相关关系[37]。华南理工大学张龙利用探地雷达对沥青路面早期水损害进行了研究，研究发现，雷达接收到的路面反射信号与行车道上面层的空隙之间存在定量关系，并以此为基础，建立了沥青路面上面层空隙率与探地雷达接收到的路面反射波形中逆波峰的相互关系[38]。郑州大学王复明教授利用探地雷达检测路面含水量、压实度及空隙率等。检测数据显示，路面介电常数与它的毛体积密度具有很好的相关关系，路面材料介电常数的大小可以在一定程度上反映路面密度与含水量的大小[39]。郭士礼等人基于建立的多相离散随机介质模型和商用屏蔽型雷达蝶形天线（主频900Hz）3D-FDTD模型，对17个半无限空间中的多相离散性随机介质的三维模型进行三维数值模拟。研究结果表明：在半无限空间中，多相离散随机介质的空隙率与探地雷达接收到的反射波形信息有很强的相关性。具体表现为：空隙率越大，雷达电磁波散射越强，反射波被接收天线接收到的时间越短，直达波的正相位振幅越强[40]。1.2.2沥青路面均匀性评价1、国外研究现状国外对路面离析问题的评价研究开始较早，Kennedy、Williams、Brock等人先后分析了路面发生离析的原因并对离析进行了定义，研究了沥青路面出现离析后，部分指标的变化情况[41,42,43]。美国NAPA通过试验研究，总结了五种常见的路面离析形式，并从集料堆放，混合料设计、拌和、运输、摊铺、碾压等多个角度提出了降低路面离析现象的措施[44]。6 第一章绪论2000年，美国国家交通委员会针对热拌沥青混合料路面的离析问题立项研究（NCHRP411），研究提出了对路面离析程度的判断指标及具体的判断标准，如表1.1所示[45]。表1.1NCHRP411热拌沥青混合料离析评价指标及标准评价指标轻度离析中度离析重度离析混合料级配1个筛孔＞5%2个筛孔＞10%4个筛孔＞15%沥青含量/%0.3～0.750.75～1.3＞1.3空隙率/%2.5～4.54.5～6.5＞6.5研究人员还提出应用激光断面仪，以构造深度比作为离析判断指标，对路面离析程度进行划分，结果如表1.2所示[45]。表1.2NCHRP411应用激光断面仪对路面离析的评价离析程度无离析轻度离析中度离析重度离析路面构造深度比0.75～1.151.16～1.561.59～2.09＞2.09在NCHRP411研究的基础上，Wu通过离析模拟试验，提出了三种离析新模型，并指出可以通过沥青路面的密度预估，达到评价沥青路面密度是否均匀的目的[46]。Megoda等人提出应用激光纹理仪定量评价沥青路面均匀性，但应用该方法需要首先通过铺砂法试验数据对激光纹理仪进行标定。加拿大安达略省通过试验研究，针对路面不同层位，提出采用构造深度比作为离析程度的判断指标，详细的分级标准如表1.3所示[47]。表1.3加拿大安达略省针对路面不同层位离析分级标准路面构造深度比路面层位轻度离析中度离析重度离析磨耗层＜1.61.6～2.2＞2.2中面层（中等交通）＜1.91.9～2.6＞2.6中面层（重交通）＜1.81.8～2.6＞2.6瑞典学者认为采用红外热成像仪也可以判断路面离析程度大小，对此，美国NCHRP411项目报告中划分了基于红外热成像仪的路面离析评价标准，如表1.4所示[45]。表1.4基于温度的路面离析评价标准无离析轻度离析中度离析重度离析摊铺层最高与最低周边温度高于摊铺层周边温度高于摊铺层周边温度高于摊铺层温差≤10℃平均温度11～16℃平均温度17～21℃平均温度＞12℃7 长安大学硕士学位论文利用探地雷达对沥青路面均匀性进行评价最早开始于芬兰。Rmeili和Scullion通过试验研究发现，路面反射波波峰之间的异常波形信号可以用来评估路面密度及含水量[48]。有研究指出，探地雷达配合红外热像仪能够对路面进行综合分析评价[49]，但是红外热像仪受环境干扰因素较多，检测时间段的选择及检测环境周边温度的控制等都会影响最终检测数据，对数据分析造成一定影响。2、国内研究现状随着沥青路面早期损坏现象的普遍出现，我国道路研究人员对沥青路面不均匀问题与路面早期损坏现象的关系越来越关注，并就此方面问题进行了很多研究，在沥青路面质量均匀性评价方面，取得了许多积极的成果。我国公路科学研究院研究员沈金安在我国没有关于路面离析判别标准的情况下，通过对沥青混合料离析发生的原因进行分析总结，第一次划分了我国沥青路面离析情况的判别及控制标准。研究指出：应用核子密度仪对路面进行检测，当测量值与标准值的差≤0.075g/cm3时，可以认为所检测路面范围内无离析现象[50]。长安大学郝培文教授团队利用自主研制的集料离析测量仪对沥青混合料在拌和和运输阶段发生的离析程度进行划分，将离析测量仪前、后料仓中混合料级配通过率的差值∆∑Pi作为离析分级指标，并将其分成三级，详细分级标准如表1.5所示[51]。表1.5基于集料离析测量仪的混合料离析划分标准离析程度无离析或轻微离析中度离析重度离析前、后料仓混合料0～100100～200＞200集料通过率差值∆∑Pi长安大学沙爱民教授团队选取构造深度、路表温度、路面密度及动态模量作为新建沥青路面施工质量均匀性的评价指标，把沥青路面均匀性分为五类，以各指标实际值与期望值之差作为分级标准，并确定了具体的分级标准，如表1.6所示[49,52]。表1.6新建沥青路面施工质量均匀性评价指标分级标准评价指标细离析不均匀均匀轻度不均匀中度不均匀重度不均匀构造深度＜0.800.80～1.201.20～1.401.40～1.70＞1.70路表温度＜-0.5-0.5～0.50.5～1.01.0～1.5＞1.5路面密度＞0.04-0.04～0.04-0.06～-0.04-0.08～-0.06＜-0.08动态模量＞1.10.9～1.10.8～0.90.7～0.8＜0.7彭勇、孙立军等人应用数字图像处理技术，通过计算已切割试件断面上各级配集料8 第一章绪论面积和，认为可用各档集料的面积分布对试件均匀性进行评价[53]。同济大学麻旭荣等人针对AC-20混合料进行大量室内试验研究，参考NCHRP411项目中的评价方法，划分了针对AC-20的离析判别指标及具体分级标准，如表1.7[54]。表1.7AC-20混合料离析判别标准细集料离析粗集料离析评价指标无离析轻度中度重度轻度中度重度级配偏差/%<1010~2020~35>3510~2020~35>35沥青用量偏差/%<0.40.4~0.80.8~1.2>1.2-0.4~-0.8-0.8~-1.2<-1.2空隙率偏差%(以-1.2~1.6-1.2~-1.9-1.9~-2.2<-1.91.6~4.14.1~5.7>5.7标准混合料为准)空隙率偏差%-1.0~0-1.0~-2.0-2.0~-3.0<-3.00~2.02.0~4.0>4.0(以平均值为准)最大理论<0.015-0.015~-0.03-0.03~-0.05<-0.050.015~0.030.03~0.05>0.05密度偏差密度偏差<0.03———0.03~0.080.08~0.10>0.101.2.3当前研究中存在的问题综上所述，在道路检测方面，探地雷达应用广泛，尤其是在路面厚度、压实度、密度、空隙率、含水量、路面病害缺陷等方面，众多的科研技术人员做了相当多的课题研究。但是，现在大多研究集中在应用探地雷达检测路面某一指标，在均匀性评价方面主要是关于混合料离析的，且都是基于室内试验或是某一级配类型混合料，提出的指标分级标准与当下应用公路工程相关标准、规范等不能完全契合，并不能有效的评价成型后沥青路面均匀性问题。然而，根据上述分析内容可知，沥青路面施工质量均匀性是影响路面早期损坏及路面长期使用性能的重要因素。因此，如何利用现有的设备、技术条件，在保证路面结构整体性不被破坏的前提下，实现对路面快速、连续的检测，获取路面指标值，分析路面均匀性，对沥青路面施工质量作出正确实时的评价具有重要的意义。1.3主要研究内容及技术路线1.3.1研究内容基于探地雷达对沥青路面施工质量均匀性进行评价指标与方法研究，主要内容有：1、对探地雷达系统组成及工作原理进行详细研究，分析路面材料介电特性对雷达波在路面层中的传播影响，总结路面典型反射波形反映的路面信息。对所使用的雷达设9 长安大学硕士学位论文备进行分析研究，确定设备使用条件及注意事项，保证研究的顺利进行。2、根据所用探地雷达的使用条件及检测要求，提出不同的探地雷达室内检测系统方案，从雷达使用性能、系统建立成本等多方面对比分析，确定雷达室内检测系统最终方案。3、应用建立的雷达室内检测系统进行室内试验研究。首先，通过对比分析沥青路面质量均匀性评价指标，选定厚度和密度指标，分别用以评价路面结构均匀性和材料均匀性。然后，参考已有研究及现行规范，确定路面质量均匀性指标分级评价标准。最后，应用探地雷达室内检测系统对室内成型后的试件进行评价，验证系统可行性及指标可用性。4、按照室外试验段选择及测网布置原则，选定试验检测段，布置测网，应用探地雷达室内检测系统对室外试验段进行检测。对检测信号数据进行处理分析，引入加权非均匀率，对检测段分别进行结构均匀性与材料均匀性评价。1.3.2技术路线通过对文章研究内容的梳理，合理安排文章研究过程，重点是结合建立的探地雷达室内检测系统，提出沥青路面质量均匀性指标分级评价标准，并将雷达室内检测系统应用于室外试验段的检测评价，研究技术路线见图1.1。图1.1技术路线图10 第二章探地雷达设备组成及原理分析第二章探地雷达设备组成及原理分析2.1探地雷达设备组成不管何种雷达检测设备，基本都是由控制单元和收发单元组成[39]，控制单元主要包括主控机、存储设备和显示器；收发单元主要包括电磁脉冲产生器（发射机）、收发天线、接收机、分离器等。典型探地雷达设备组成示意见图2.1。图2.1探地雷达设备组成2.1.1控制单元控制单元的主要功能是反射信号的采集、处理，并将数据资料保存。反射信号都会被探地雷达系统的应用程序数字化后存储，如果要获得所检测路面信息，需要将反射信号放大、处理、分析，而显示器的作用即是将这些信息显示出来。2.1.2收发单元收发单元的主要任务是产生电磁信号后向路面发射，并接收反射信号，主要有以下几部分构成：1.电磁脉冲产生器（发射机）利用控制电路存储能量，瞬时释放，形成高频正弦电磁脉冲。一般情况下，脉冲宽度：0.5～10.0ns；脉冲间隔：1×104～5×104ns；脉冲幅度：100～150V。2.收发天线收发天线的主要功能是发射雷达波信号，以及接收检测介质反射信号。目前常用于路面检测的天线类型有：空气耦合型和地面耦合型。11 长安大学硕士学位论文表2.1天线类型比较天线类型工作频率优缺点探测深度较大，分辨率高；检地面耦合型30MHz～1000MHz测时需与地面接触，测速慢天线悬空，测速快，精度高，空气耦合型0.5GHz～2.5GHz可完成不同范围的探测由表2.1对两种天线的对比可知，地面耦合型天线，探测深度较大，常应用于地下异常介质的勘探；空气耦合型天线，悬空，测速快，常应用于道路路面检测。3.接收机接收机实际就是一个速度极快的采样电路，用以采集微弱的电磁反射信号，之后把采集到的信号放大，然后再把放大后的信号传递到信号处理系统。因为发射脉冲频谱与接收脉冲频谱的匹配性不是很好，造成接收机信噪比较低；同时，与信号的动态范围相比，采样电路动态范围偏小；所以，为了保证目标信号的真实性，通常采用时变增益来改变接收信号水平。4.分离器收发开关，用于分离脉冲信号和反射信号以便识别。电磁脉冲发出后，分离器断开脉冲产生器与天线的连接，然后连接接收机与天线，这样可以防止接收机由于脉冲产生器的高能输出而发生损坏。2.2探地雷达检测原理2.2.1基本概念1、磁导率磁导率是表征物质磁性的物理量，即物质在磁场中出现磁感应能力的强弱，一般用表示，单位亨利/米（H/m）（式2.1）。一般采用相对磁导率，即磁导率和真空磁导率的比，它是一个无量纲的数，用表示（式2.2）：0rB=（2.1）H=（2.2）r012 第二章探地雷达设备组成及原理分析式中：B—磁感应强度（T）；H—磁场强度（A/m）；-7—真空磁导率，=410H/m。00由于现有道路工程材料均为非铁磁性物质，磁导率对电磁波传播特性影响很小，因此探地雷达应用于道路检测中时，磁导率可不作考虑，即=1。r2、电导率和电阻率电导率用以描述物质传导电流的能力，一般用表示，单位：S/m，真空中，=0。0电阻率与电导率互为倒数，一般用表示，单位欧姆米（Ω·m）（式2.3）：1=（2.3）根据雷达探测效果，电导率可分成3级[57]：（1）高电导率（≥10-2S/m）。如：海水、湿页岩黏土等，探测效果不佳。（2）中电导率（10-7≤＜10-2S/m）。如：纯冰水、干黏土、砂等，探测效果一般。（3）低电导率（＜10-7S/m）。如：空气、沥青混凝土等，探测效果较好。3、介电常数和相对介电常数（1）介电常数：物理学上将介电常数称为物质的极化特性，用以描述该物质的绝缘能力，一般某物质介电常数越大，则其绝缘性越好；同时，介电常数又称为电容率，反映电场中介质储存电荷的能力，一般用表示，单位法拉/米（F/m）。（2）相对介电常数：表示物质介电常数的相对大小，一般用表示（式2.4）：r=（2.4）r0式中：—相对介电常数；r—材料的电容率（F/m）；−12—真空的电容率，=8.854210Fm/。00本文之后章节所述介电常数如无特殊说明，均为该物质相对介电常数。表2.2所示为几种常用道路工程材料的介电常数相对大小[39]。13 长安大学硕士学位论文表2.2常见介质相对介电常数介质相对介电常数εr介质相对介电常数εr空气1沥青混凝土3～6水81干土4～8玄武岩4粘土5～40凝灰岩6干砂3～5石灰岩6～7湿砂8～10砂岩4饱和砂（25%）20～30石灰4～8煤4～5水泥混凝土6～11金属300由于空气、水、沥青混凝土等物质的介电常数差别较大，因此，三者的接触面是比较好的反射界面[57]。但是因为材料的类别、内部结构、分布、含水量等均会影响其相对介电常数大小，所以探地雷达实际应用于道路检测时，材料的相对介电常数大小与上表所示并不完全相同，实际分析时需要通过标定确定。4、反射系数电磁波在物质中传播时，在电特性相异物质的接触面上会发生波的反射与透射。反射系数是决定电磁波在反射界面上反射和透射的能量大小[59]，一般用R表示（式2.5）：−−112212R=（2.5）++112212式中：R—界面反射系数；—第一层介质相对介电常数；1—第二层介质相对介电常数。25、衰减度电磁波穿透介质向下传播能力较强，然而从能量方面考虑，电磁波每发生一次反射或者透射都会被介质吸收一部分能量。衰减度即是反映电磁波在物质中传播时的能量损耗程度[60]。衰减度越大，能量损耗越多，雷达接收到的反射信号越弱。由于道路工程所使用材料都属于损耗类物质，因此当电磁波通过路表向下穿透时，在电场作用下，路面材料内部电荷发生移动产生位移，部分电磁能转换为动能和热能，电磁能量逐渐降低，接收到的反射信号强度逐渐减弱至无法识别，这就是雷达探测深度有限的原因。14 第二章探地雷达设备组成及原理分析2.2.2探地雷达检测基本理论探地雷达系统工作原理基础是电磁波理论，电磁波在电特性有变化的地方传播时会发生透射和反射（即散射）。探地雷达发出的雷达波是一种宽带、高频的短脉冲电磁波，向下传播能力较强，经由天线以某一角度向检测目标发出，反射信号的振幅大小与检测目标上下边界的电特性差异密切相关，即介电常数差值。目前公路路面常用铺筑材料是由骨料、胶结料和外加剂混合而成的多尺度混合物，骨料、胶结料和外加剂的用量不同、体积不等、形状各异，空间上随机分布。探地雷达产生的电磁脉冲在这样多尺度、电特性随机变化的混合物中传播时，电磁波发生透射和反射，形成大量的不相干波段，导致电磁波的波幅、相位等特性具有相应的随机特征[39]。探地雷达对路面进行检测时，工作原理见图2.2。图2.2探地雷达检测原理根据图2.2可知，雷达波经由天线向路表面发出，在首个接触面电磁波发生反射和透射。由于路面面层介电常数较空气偏大，因此，透射波的部分能量被该层材料吸收；与此同时，电磁波发生折射。透射波继续向下传播，当其到第二个接触面时，透射波再次发生反射和透射，二次反射波向上透过面层至空气，完成一次小循环；二次透射波的部分能量被该层材料吸收；与此同时，透射波再次发生折射。同理，当二次透射波碰到第三接触面时，再一次发生反射和透射。从理论上讲，当路基没有异常物质、均匀无限向下，透射波剩余能量全部消耗于无限体中，不再向上反射。但在实际工程中，因为分层压实、路基软层等因素的影响，路基区域介电常数存在差异，所以，透射进入路基的电磁波在介电常数有差异的界面位置继续向上反射，穿透基层、面层进入空气，完成一15 长安大学硕士学位论文次大循环[39]。依据以上分析内容可知，雷达波在传播过程中同样具有传播特点和规律，其中最明显的特点就是雷达波在遇到介电常数有异界面时，即发生反射和透射，上述波的循环证明了雷达波的该性质。探地雷达正是因为电磁波的此种传播特性，为道路检测提供了条件。一般为了简化计算，在应用探地雷达对路面进行检测评价时，对路面结构和雷达电磁脉冲做出如下假设：（1）路面结构层材料均匀，各向同性；（2）雷达波为平面波，且发射信号波前与路表面垂直。当电磁波沿Z轴方向垂直于路面向下传播时，电磁场满足Maxwell波动方程（式2.6）：2E2=−Ej−（2.6）2z式（2.6）中：E—电场强度（V/m）；z—沿传播方向距离（m）；—角频率（rad/s）；—介电常数（F/m）；—磁导率（H/m）；—电导率（S/m）。在上述假设条件下，可以认为是平面电磁波在多层、均匀分布的低损耗物质中传播[39]。因此，可求得式（2.6）的解为：−kzE=Ee（2.7）0式（2.7）中：E0为电场矢量振幅；k为传播常数，且2k=−j=+j（2.8）由式（2.8）可得，传播常数只与电磁波的频率和物质介电特性有关，将k的实部和虚部分开，式（2.7）可写成：-z-jzE=Eee（2.9）0-z-jz式（2.9）中：e—衰减因子；e—相位因子；—衰减常数(Np/m),表示单位距离上振幅的衰减；16 第二章探地雷达设备组成及原理分析—相移常数(rad/m)，表示单位长度上的相移量。由式（2.9）可得，电磁波在地下传播过程中，振幅有规律降低，其形状因为z的非线性相位而发生畸变。又因为，衰减常数和相移常数可分别表示为：122=1+−1（2.10）2122=1++1（2.11）2电磁波在物质中的传播相速v和波长为：p1v==（2.12）p1221++12222==（2.13）1221++1探地雷达发出的是高频率电磁波，故而可以认为道路路面材料均为低损耗介质（1）。公式（2.10）～（2.13）可写为1221−1+1=（2.14）22212211++1（2.15）221v==（2.16）p17 长安大学硕士学位论文22vp===（2.17）f1根据上述内容可知，电磁波在空气中传播的速度为c==0.3m/ns。00低损物质的电导率极小，当→0时，衰减常数0，相移常数k。此时，电磁波传播能量损失较小，电磁场存在极小的相位差。从式（2.10）或（2.14）可以看出，电磁波在物质中的传播与该物质的电导率和介电常数有一定对应关系。一般介电常数用来反映物质的绝缘能力，电导率用来反映物质传导电流的能力，从物理学角度考虑，这两个参数没有必然联系。但是，道路铺筑材料是由许多不同类物质组成的复杂混合物，其中某些材料里包含许多不同的导电性较好的物质，而且道路路面结构本身并非处于绝对的干燥状态，而是含有一定量的水分，而水又是介质电导率的重要影响因素，所以在道路铺筑材料中不能对导体和绝缘体明确界定。因此，采用探地雷达对路面进行检测时，可以认为道路工程材料的电导率越高，其介电常数越大，路面材料对电磁波能量吸收越多，传播速度越慢，穿透力越弱；反之，电导率越低，介电常数越小，路面材料对电磁波能量吸收越少，传播速度越快，穿透力越强。一般混凝土路面材料与沥青路面材料相比，导电性更强，电磁波在混凝土路面中传播时衰减较快，穿透力较弱，所以采用探地雷达对沥青路面检测的效果比混凝土路面要好。电磁波反射强度的大小与相邻不同结构层介电常数的差异大小有关，差异越大，反射强度越高，进而可以反映出路面结构层中的某些特性[61]。2.2.3沥青路面典型反射波形分析路面典型雷达反射信号波形如图2.3所示。图2.3中：A0—末端反射波；A1—沥青路面表面反射波；A2—路面基层顶部反射波；A3—路面地基顶部反射波；Δt1—雷达波在沥青面层中的双程旅行时间；Δt2—雷达波在沥青路面基层中的双程旅行时间；R0—雷达入射信号；R1—沥青路面表面信号；R2—路面基层顶部反射信号；R3—路面地基顶部反射信号。18 第二章探地雷达设备组成及原理分析（a）（b）图2.3路面结构典型雷达反射信号波形路面反射波被雷达接收天线接收，波形信号显示如图2.3（b），横坐标为时间（ns），纵坐标为振幅（v）。波形振幅的大小表明雷达反射信号的强弱，一般地面反射波最高，然后有效信号逐渐降低，其中每个波峰与每个介电常数有差异的界面相对应。波形信号可以反映一定的路面结构内部信息，如：1、图2.3（b）中波峰A1和A2之间的双程时Δt1增大，说明面层厚度h1增加。2、面层密度增大，或是含水量增大，波峰A1的波幅增大。3、面层结构内部如果出现缺陷或空隙裂缝，则波峰A1和A2之间会出现小波峰；正峰一般代表空隙中是水分，负峰一般代表空隙中是空气[39]。4、如果面层压实度不合格，则波峰A1和A2之间会出现较多小的反射信号；同理，如果A2和A3之间出现较多小的反射信号，说明基层压实度不合格；A3之后出现较多小的反射信号，说明地基压实度不合格[39]。5、波峰A2和A3增加，可能是因为路面基层或地基中的含水量较大。根据已有研究成果，路面结构一般介电常数值范围见表2.3[56]：表2.3路面结构一般介电常数值路面结构介电常数沥青混凝土路面面层4.5～6.5水凝混凝土路面面层7.0～9.0柔性基层7.0～10.0半刚性基层6.0～8.0地基8.0～15.0若实测出路面介电常数值小于表中值，则说明路面结构中存在较多空隙，对于沥青19 长安大学硕士学位论文混凝土路面，若实测介电常数值＜3.5，大概率表明沥青层出现严重剥落，即沥青与集料出现严重离散，导致沥青路面强度严重不足，进而出现大面积破坏；若实测介电常数值大于表中值，则说明路面结构层中含水量过大，当某结构层实测介电常数值＞16，大概率表明该结构层中处于水饱和状态[56]。现有研究表明：沥青路面介电常数值与路面含水量之间具有相关关系，即介电常数随含水量增加而增大，当含水量低于某值时，可以近似认为沥青路面介电常数与路面含水量之间具有线性增长的关系；同时，路面压实度好，介电常数值大，因此，一般也可以简单认为路面介电常数与压实度之间具有线性增长的关系[39]。2.3PenetradarIRIS探地雷达PenetradarIRIS型雷达系统是高度集成的一体化自动雷达检测系统，具有高速，无损检测，雷达数据分析整理和操作简单等特点。2.3.1IRIS雷达系统组成PenetradarIRIS探地雷达主要由PS-24地面雷达，ACPRO型PS-AP3雷达采集系统，雷达采集分析软件，显示器组成，如图2.4所示。图2.4集成雷达系统（IRIS）组成2.3.2IRIS系统技术规格1、天线为空气耦合式喇叭状TEM天线，单稳态运行方式，中心频率2GHz；2、发射信号为尖峰脉冲波，发射波形为单周波，脉冲波重复率（PRF）5MHz；3、数据采集系统：16位高速NI采集卡，采用频率40.00kHz；4、信号输出：双峰波形，信号增益可选：1，2，3，4，5，10，20，40，100，200；20 第二章探地雷达设备组成及原理分析软件增益为+46DB；5、偏振：发射与接收信号均为线性；6、数据精度：同种介质中0.25cm；7、天线离地高度30～40cm；8、天线不允许倾角15°；9、测量速度：最快65km/h，无慢速限制。2.4本章小结本章主要说明了探地雷达设备组成及其检测原理，并对沥青路面典型反射波形进行了分析，内容总结如下：1、典型的探地雷达设备主要由控制单元和收发单元组成。控制单元主要是信号的采集，处理以及存储；收发单元主要是发射雷达电磁脉冲信号，以及接收检测介质反射信号。2、探地雷达检测的理论基础是电磁波理论，系统介绍了介质电特性的基本概念，并结合Maxwell波动方程对探地雷达检测原理进行了分析，探讨了介质电特性对电磁波在介质中传播的影响。3、对沥青路面典型反射波形信号进行了分析，并总结了部分波形信号反映的路面信息。4、简要说明了本文所用探地雷达系统组成及其技术规格。21 长安大学硕士学位论文第三章探地雷达室内检测系统搭建3.1室内检测系统分析3.1.1室内检测系统目的及意义针对使用的PenetradarIRIS空气耦合式（非触地式）30AGC单基型探地雷达，由于试验段长度限制，若是将其安装于车辆上进行工作，加速、匀速、制动过程均需要一定时间；同时，改装车辆安装天线成本较高。因此，考虑到检测效果和检测经济效益，研究开发一种针对室内或者室外试验路的探地雷达检测系统很有必要。其次，为了使试验段更加接近实际使用状况，对其进行快速的试验研究，国内外采取加速加载的试验方法，即在短时间内通过控制轮压荷载以一定速度对路面进行连续重复荷载作用，测试不同荷载累计作用次数下的应力、变形、路面各项性能指标，以确定不同加速累计当量轴次作用下的路面响应。在试验过程中，针对路面厚度等指标的测试，在保证路面结构完整性的前提下，探地雷达无疑是一个很好的选择。因此，室内雷达检测系统的建立也可以与加速加载设备配合使用。3.1.2系统搭建原则室内检测系统的建立在遵循方便、快捷、数据准确性的原则下，需要满足以下几个要求：（1）稳定性：IRIS系统天线重约11.4kg，而雷达天线建议使用高度为离地30～40cm，即天线检测时为悬空状态。因此，设计的检测系统需要能够承受一定重量，保证天线安装于检测系统上时天线的稳定性，使其在检测过程中不前后左右摇晃，始终保持与地面水平。（2）平顺性：天线高度过大变化会引起反射信号的失真，因此，当天线安装于检测系统上时，为保证数据信号的准确性，要求天线运行平顺，不产生过大的上下颠簸，即保证天线与地面的距离不发生过大的变化。所以，检测系统的设计必须考虑到检测过程中天线运行的平顺性。（3）便携性：实际检测工作的进行是连续不可中断的，而IRIS雷达系统除去主要的天线收发单元，控制单元以外，还有如雷达电缆，供电电源，操作键盘等相关配套组22 第三章探地雷达室内检测系统搭建件。因此，检测系统的设计必须考虑到所有组件的便携性，保证检测过程的连续性，检测工作不中断。（4）系统材质：根据本文2.3.2内容可知，雷达探测原理是电磁波在介质中传播时，遇到电特性变化的界面，电磁波发生反射与折射，接收天线接收反射信号，检测人员根据反射信号幅度的强弱以及传播时间的长短来分析介质情况。因此，IRIS雷达系统工作时，距离天线一定范围内不能有与介质电特性差异较大的异常介质，否则会与接收到的不同介质界面层反射信号相互干扰，导致分析不准确。道路路面中对层反射信号干扰最大的就是金属物品的反射波。IRIS雷达系统要求任何金属物品需离开天线探头60cm。因此，检测系统设计时必须考虑到系统的材质，距离天线60cm范围内不应使用任何金属物品，可采用非金属物品，如塑料、橡胶、木质材料等。3.2室内检测系统搭建根据上述检测系统要求，综合考虑其稳定性、平顺性、便携性、系统材质等因素，提出三种不同的检测系统方案对比分析选择。3.2.1推车式检测系统推车式系统借鉴车载式天线安装方式（见图3.1）。图3.1IRIS雷达系统车载式天线安装考虑到天线悬空高度，以及推车承受天线重的同时，确保检测过程中天线稳定性，参考现有多层式推车结构，设计三层式推车系统，如图（3.2）所示。23 长安大学硕士学位论文图3.2推车式检测系统设计示意图推车式检测系统在借鉴车载式天线安装方式的同时，参考多层推车结构设计。由图3.2可见，推车底板下方四角分别安装一个滚轮，底板前后中点位置对称设置标线缺口，用以检测时对准扫描中线，确保扫描线路为一条直线；底板与顶板之间为天线固定板，天线固定板前段安装一个可拆卸的支撑臂连接块，用以连接推车与天线；顶板的设置是为了放置IRIS雷达系统显示器等，使检测人员方便查看实时信号数据；顶板上设计手推臂，且手推臂上分布凸粒，增加摩擦力，保证操作人员推动小车时抓握更稳定；各板之间四角分别设置支撑柱，确保推车检测系统的稳定性。推车式检测系统在使用前，将天线支撑臂通过支撑臂连接块与天线固定版相连，三者之间由螺栓固定连接；然后将IRIS系统雷达天线安装在天线支撑臂上。推车底板用以放置IRIS系统供电电源，天线固定板放置雷达系统主控机箱，顶板放置显示器以及操作键盘。系统检测过程中，通过观察底板标线缺口与扫描线路中心线是否重合，保证接收到的信号数据为同一扫描线路的反射信号。由于该检测系统与天线之间是通过天线支撑臂连接，而天线支撑臂为玻璃钢材质，是一种纤维强化塑料，长约1m，所以天线与检测系统之间的距离大于60cm。因此，该检测系统材质可选用金属材料；同时，为保证系统运行时天线以及系统的稳定性，在天线固定版下方设置有金属横梁，确保检测系统可以承受天线重量，维持其整体稳定性，不至于因为受压而向前倾覆。24 第三章探地雷达室内检测系统搭建3.2.2天线式检测系统天线式检测系统是基于IRIS系统雷达天线固定板（见图3.3），在不使用天线支撑臂的情况下，充分考虑系统整体稳定性以及天线运行平顺性而设计的。图3.3IRIS雷达天线实物图图3.4对称U型夹板结构示意图该系统分为两部分：（1）两对称U型夹板（见图3.4），用于与天线固定连接，对称U型夹板前视图、左视图分别如图3.5（a）、（b）所示。（a）前视图（b）左视图图3.5对称U型夹板前、左视图由图3.4和图3.5可见，天线夹具为两个对称U型夹板，两夹板前后两端分别延伸出两竖直固定板，前端两竖直固定板之间尺寸与天线固定板尺寸契合，螺孔互相对应；后端两竖直固定板完全贴合，螺孔互相对应，使用时，使用螺栓连接。每个夹板一侧设置横板，横板下方均匀安装四个凹槽式滚轮，考虑到天线重量因素，横板上方设置肋板，以保持系统整体稳定性。（2）导轨架（见图3.6），用于放置与天线连接好的夹板，完成检测工作。25 长安大学硕士学位论文（a）导轨架结构示意图（b）导轨架左视图（c）导轨架前视图图3.6导轨架由图3.6可见，导轨架是由多个竖直杆和横杆组成，其设计参考四角支撑方式，整个架体结构为矩形。为保证导轨架的整体稳定性，竖直杆之间使用横梁连接，横梁与其上方对应的横杆之间安装有肋板。在两个较长的横杆上分别安装有凸起式滑轨。由于雷达天线底部距天线固定板中心46cm，而凹槽轮外径一般为4.8cm，内径一般为3cm，为满足天线离地高度30～40cm的要求，导轨架高度应控制在72～82cm范围之内。图3.7天线式检测系统示意图26 第三章探地雷达室内检测系统搭建图3.7为天线式检测系统安装完成后的效果图。由图3.7可见，该检测系统使用前，将导轨架延沿纵向放置在检测线路上，导轨架中心线与检测线路中心线重合，然后通过螺栓将天线夹板与IRIS系统雷达天线固定连接，最后将已安装天线的夹具放置在导轨架上，确保凹槽式滚轮和凸起式滑轨紧密贴合。现有IRIS系统雷达天线电缆有3m和7.6m两种规格，而如果导轨架长度太长，其稳定性不容易控制且不易携带，所以导轨架长度一般设计为2m。因此，该系统使用时，只需将IRIS系统相关配件放置在距离导轨架60cm范围外即可。通过天线电缆将天线与主控机连接，推动天线夹具完成检测。由于该检测系统组件与雷达天线完全接触，因此导轨架、天线夹具以及固定螺栓所用材料不能含有金属物质，应该采用木质材料，如胶木，或是不易变形的工业塑料等，且能承受一定重量；系统运行过程中，滚轮在滑轨上滑行，因此，滑轨表面应尽量平滑无凹槽或凸起。3.2.3支撑臂式检测系统IRIS系统雷达收发器和天线探头均安装在一个外壳中，而该外壳材质为工业塑料。方案二中不使用天线支撑臂，天线夹具与天线使用螺栓固定，考虑到螺栓固定后，由于U型夹板的相互挤压可能会对天线外壳造成损伤，影响到内部安装的集成收发单元。因此，该检测系统是在使用天线支撑臂（见图3.8）的情况下，参考天线式检测系统设计的，同样分为两部分：夹具和导轨架。不同点在于夹具为支撑臂夹具（见图3.9），导轨架与方案二相同（见图3.6）。图3.8支撑臂与天线相连实物图图3.9支撑臂夹具（对称L型夹板）由图3.9可见，支撑臂夹具设计为两对称L型夹板，夹板后端上下对称设置有竖直固定板，固定板上横向均匀分布四个螺孔，上下对成，两固定板螺孔互相对应。两夹板27 长安大学硕士学位论文向外一侧下方安装有六个凹槽式滚轮，其中两个滚轮分布于竖直固定板中心范围，其它四个滚轮在天线安装位置中心范围均匀分布；为满足系统稳定性以及天线平顺性，上方设置有多块稳定板及肋板，保证固定连接好后的天线放置于导轨架上时，底部保持与地面水平，不发生前后倾斜情况。图3.10支撑臂式检测系统示意图该检测系统使用时，首先通过螺栓将支撑臂与天线固定连接，然后将支撑臂L型夹板安装在支撑臂上，最后将固定连接好的天线放置于导轨架上，系统安装完成后的效果如图3.10所示。其它相关雷达系统组件的安放等，以及连接好后检测系统的检测过程与方案二类似，推动支撑臂即可完成检测。支撑臂式检测系统与天线式检测系统类似，因此支撑臂夹具加工要求与方案二相同，需注意材料的选择以及夹具的抗变形能力。3.2.4系统方案对比为保证天线接收到的反射信号尽可能真实的反映所检测线路路面的实际情况，需要选择一个相对最优的室内检测系统方案完成数据采集工作。方案的选择在满足天线要求的同时，应该考虑到系统搭建的经济成本，综合对比分析选择。1、系统整体稳定性整体稳定性的差异性主要取决于各个检测系统的受力情况以及材质的不同。（1）方案一中天线处于悬空状态，支撑臂较长，天线自重作用下产生的弯矩较大，由于支撑臂连接块安装在小推车中部天线固定板前端中心位置，而固定板下方设置有金属横梁，因此安装天线的推车不会向前倾倒，天线与地面水平；同时该检测系统可使用28 第三章探地雷达室内检测系统搭建金属材质，不易变形，且强度相比于木质材料或工业塑料要好，系统整体稳定性较好。（2）方案二中天线夹具为对称U型夹板，与天线固定连接好的夹具放置在导轨架上时，两排八个滚轮为支撑点，而横板下滚轮均匀分布，天线重心与滚轮形成的矩形面中心近似重合，天线自重作用下产生的合力矩很小，导轨架受力均匀，因此系统整体稳定性三者中最好。（3）方案三中天线亦处于悬空状态，不同于方案一的是天线支撑臂长度较短，约为30cm，在天线自重作用下产生的力矩不可忽略，容易使天线前倾，系统整体稳定性取决于支撑臂夹具所用材质的强度与抗变形能力，而木质材料抗变形能力较差，工业塑料强度不及金属材料，因此该方案系统稳定性三者中较差。2、天线运行平顺性设计系统运行过程中，天线行进是否平顺，即其与地面高度是否产生较大变化，主要取决于检测路面是否存在较大坑槽或者凸起，滚轮是否平滑及其在地面滚动时的抗震效果。由于方案二和方案三均使用导轨架，系统运行时，导轨架静止不动，滚轮在滑轨上滚动完成检测工作，而安装在导轨架上的凸起式滑轨和夹具上的凹槽式滚轮均为加工产品，平滑性较好，因此方案二和方案三平顺性相同，两者平顺性较方案一更好。3、系统组件便携性设计系统便携性从两方面考虑，一是系统使用前，搬运的便携性；二是系统使用过程中，相关组件的便携性。显然，由于推车材质为金属材料，搬运较为容易，无需考虑推车是否会受到较大损伤；同时，推车设计有三层，系统使用时，三层均可以放置雷达相关组件及一些必要的试验工具，操作方便，一人即可完成检测工作。而对于天线式检测系统和支撑臂式检测系统，由于其材质为木质或工业塑料，且导轨架较长，搬运较困难，运输途中还需要防止导轨架与夹板受到较大损伤，以免影响其使用；在系统运行过程中，均需要在天线60cm范围外配备一个工作台，用以放置雷达相关组件，由于显示器与天线分开，检测工作需要两人方可进行。因此三种系统方案中，推车系统便携性最好。4、检测工作连续性试铺试验路的目的是为了当路面应用某种改性材料或是采用不同级配，不同的碾压成型方式，不同的路面结构等情况时，确定路面某些指标的变化，比如厚度。为了更好29 长安大学硕士学位论文的反映试验路的整体情况，需要尽可能进行连续性检测工作。考虑到系统整体稳定性及便携性，导轨架长度设计为2m，所以对于试验路的检测工作，若是使用天线式检测系统或支撑臂式检测系统，需要移动导轨架及工作台分段进行。而对于推车式检测系统，则不存在分段问题，可连续进行。5、系统相关组件加工成本（1）推车式检测系统相关组件的加工材料可以是金属，各板之间相互连接可采用焊接方式，无需单独制作模具，只需将规则的金属成品按照一定尺寸切割、组合、焊接即可。加工成本主要有三部分组成，分别是材料费、加工费和人工费，总共约需1800元。（2）天线式检测系统和支撑臂式检测系统包括两部分：一是夹具，二是导轨架；两部分加工材料均不能是金属。针对于天线对称U型夹板和支撑臂对称L型夹板，当其与天线连接好后放置在导轨上时，在天线自重作用下，夹板会受力产生微小变形。因此要保证夹具的整体性、稳定性，即天线对称U型夹板和支撑臂对称L型夹板应均为一个整体，各板之间尽可能不使用胶接的方式，如天线夹具中横板与夹板的连接，支撑臂夹具中稳定板与夹板的连接等。而IRIS系统雷达天线尺寸是一定的，各夹板尺寸要与之对应统一，尽可能紧密连接，所以加工夹板之前首先要根据尺寸制作夹板模具。同时，所使用凹槽式滚轮亦需要单独加工，确保其可以平滑滚动且在受力后不易变形，不至于影响系统的运行使用。两者加工成本主要有四部分组成，分别是模具制造费、加工费、材料费和人工费，总共约需6000元。根据上述内容，三种系统方案对比情况如表3.1所示：表3.1系统方案对比系统方案推车式天线式支撑臂式对比项目检测系统检测系统检测系统稳定性良优中平顺性良优优便携性优良良连续性优良良加工成本低高高操作人员1人2人2人由表3.1，综合对比分析，最终选择推车式检测系统，推车加工材料选用204不锈钢，其韧性和冲压性能较好，系统安装完成后如图3.11所示。30 第三章探地雷达室内检测系统搭建（a）（b）（c）（d）图3.11推车式检测系统实物图图3.11（a）、（b）为IRIS探地雷达改装后电源接线形式；图3.11（c）为探地雷达室内推车式检测系统安装完成后天线距离地面高度，30cm＜31cm＜40cm，满足要求；图3.11（d）为探地雷达室内推车式检测系统最终安装实物图。其中，第一层放置显示器及操作键盘；第二层放置雷达主控机箱；第三层放置供电电源及其它试验用部件；外伸支撑臂连接集成天线箱。实际应用时只需推动小车即可完成检测，检测连续、稳定、快速，携带方便。3.3本章小结1、分析了建立探地雷达室内检测系统目的及意义，根据探地雷达使用条件及检测要求确定系统建立原则。2、在满足室内检测系统建立原则的基础上，提出三种不同的系统方案，分别是：推车式检测系统，天线式检测系统和支撑臂式检测系统。3、综合考虑检测系统稳定性、平顺性、便携性、连续性及加工成本控制等方面，详细对比分析了三种方案的优缺点，最终选择推车式检测系统用以路面检测。31 长安大学硕士学位论文第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价4.1均匀性分类沥青路面设计一般可分为下述几步：交通量实测、分析、预测，材料选用，混合料配合比设计，路面结构设计，路面排水设计和其他路面工程设计。其中，沥青混合料配合比设计阶段，为了简化问题，认为路面材料分布均匀；而在路面结构设计时，同样假设路面施工质量均匀，即路面实际参数值与设计值相同[62]。然而事实上，沥青混合料作为一种复合离散型材料，在整个路面施工过程中，会不可避免的发生不均匀现象，即实际参数值与设计值存在偏差。本文从结构均匀性和材料均匀性两方面讨论沥青路面均匀性问题。4.1.1结构均匀性结构均匀性主要是针对路面结构而言，具体表现为路面面层，基层等无方向性和无规律性，空间上的疏散分布情况。结构均匀性最主要影响因素即是混合料的摊铺和碾压。1、混合料摊铺沥青路面施工过程中，摊铺是最关键的环节之一。首先是摊铺速度，若速度过快，路面虚铺厚度达不到要求，可能出现该层过压现象；若速度过慢，路面虚铺厚度变大，可能出现欠压现象。其次是摊铺机工作状态，当螺旋布料器叶片底部距地面高度较小时，虚铺层被撕裂，表面组织出现疏松等现象；布料器的运转速度会造成混合料在摊铺机内部分布不均，直接导致压实不均，影响路面外观效果。摊铺工艺也是一个重要影响因素，若摊铺机摊铺幅度过大，会使粗细集料成条带状分布；若摊铺幅度过小，因为纵向接缝两边混合料厚度不同，也会使路面在连接处产生带状离析的问题。因此，想要使得路面各结构层分布均匀、平整，就必须确定合适的摊铺速度、摊铺机工作状态以及摊铺工艺，三者缺一不可[49]。2、混合料碾压路面施工过程中，为保证压实质量，虚铺厚度一般为4～7cm，所以路面碾压通常采取分层摊铺碾压的方式，而碾压又分为初压、复压和终压三步。碾压结果的好坏与否与路面成型后的平整度直接相关[49]。影响路面碾压质量的因素有碾压工序，碾压工具配32 第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价置，碾压作业时的温度等，因此，为得到更好的压实结果，确保路面结构的均匀性，必须严格控制碾压时的温度，针对不同温度、不同碾压阶段选择不同的压实机具进行碾压作业。4.1.2材料均匀性材料均匀性主要是针对沥青混合料，具体表现为混合料内部粗、细集料，填料的方向性和规律性集中分布，目前广泛研究的离析即是造成沥青混合料不均匀的主要因素。在沥青混合料拌和，装、卸料，运输，摊铺，碾压等过程中均会发生离析现象，一般分为级配离析和温度离析。1、级配离析级配离析会导致混合料集料分布不均。一般而言，路面局部范围内，粗集料相对集中，则空隙率大，水容易渗透进入路面，沥青含量少，集料与胶结料之间的粘附性下降，在反复行车荷载作用下，路面容易产生剥落和坑槽等病害，严重降低路面强度；相反，路面局部范围内，细集料相对集中，则空隙率小，集料之间的嵌挤作用降低，沥青含量过大，路面容易产生泛油、车辙、推移等病害[52]。级配离析除了造成集料分布不均匀以外，还会对路面施工和易性和压实性造成影响。已有研究表明[39]，路面压实度为100%、98%、96%时，空隙率分别约为4%、6%、8%。美国透水试验结果表明，若混合料空隙率≤8%，则路面透水性无明显变化；若混合料空隙率＞8%，则路面透水性显著增大。混合料离析及因为离析造成的路面压实不均就是导致路面早期损坏及水损害的最主要因素。2、温度离析温度离析是指在沥青混合料拌和，装、卸料，运输，摊铺，碾压等过程中，混合料温度的变异性。路面施工过程中，其摊铺、碾压结果与摊铺、碾压作业时路面的实际温度有很大的关系，一个适合的路面温度是达到理想摊铺和碾压结果的充分条件。路面局部区域内出现温度离析时，温度偏低位置，混合料温度偏低，不管是增加压实遍数，还是延长压实时间均不会达到合格的压实度。有资料表明，若热拌沥青混合料压实温度为149℃，则压实后粗集料间隙率在6.8%左右；若压实温度低至93℃，则粗集料间隙率增加到9.3%左右。根据上述内容可得，混合料空隙率大，水易进入路面结构内，特别是在季冻区，冬季气温较低，水易结冰，造成混凝土开裂，春季气温回升，33 长安大学硕士学位论文冰层融化，路面极易发生翻浆等病害，严重影响路面使用性能，降低路面使用寿命[49]。4.2评价指标选取目前国内外常用于评价沥青路面均匀性的指标有密度、构造深度、透水系数、路面模量、路面温度、厚度、平整度、压实度、空隙率等[45,49,52]。美国NCHRP441报告总结了现有路面均匀性的检测仪器和方法，如表4.1所示。表4.1均匀性检测仪器/方法[45]适用的沥青混合料类型检测路面深度检测仪器/方法细级配密级配OGFC，整个沥青SMA路表表层沥青混合料沥青混合料LSM等混合料层目测法是是是是是否否激光构造深度法是是是是是否否无核密度仪依赖级配依赖级配是依赖级配否是否薄层沥青含量是是是是否是否密度仪透水试验法否粗级配是否否是否探地雷达未知未知未知未知否是是红外热成像法未知未知未知未知是薄层未知便携式地震波未知未知未知未知否是是路面分析仪4.2.1指标分析1、厚度路面厚度是工程质量控制的主要指标，也是施工验收的必检项目。规范中涉及了厚度检测的两种方法[63]：挖坑及钻芯法和短脉冲雷达法。挖坑及钻芯法直接测量测定点试件厚度，虽然数据精确，但是具有破坏性，且不可逆；同时，对于整个路面而言，某一个点的厚度并不能代表路面整体的厚度分布。所以，在沥青路面施工质量检验中，取消了挖坑法，尽可能利用无损检测方式进行厚度测量，以免对路面造成不可修复的损伤。短脉冲雷达法作为一种无损检测方式，检测误差可控制在3mm内，其检测效率是传统方法无法比拟的。路面各结构层压实后厚度的变化可以直观的反映出路面结构的层厚分布情况，所以在进行沥青路面结构均匀性评价时，路面厚度是一个有效、精确的评价指标。34 第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价2、密度、压实度、空隙率虽然现行施工验收规范要求的主要指标是沥青混合料压实度，但是事实上直接检测到的物理量却是沥青混合料密度。按照现行规范的要求，压实度主要有以下几种检测方法[63]：（1）挖坑灌砂法和环刀法dK=（4.1）c式中：K—测点施工压实度，%；—试样干密度，g/cm3；d—由击实试验获得的试件最大干密度，g/cm3。c（2）钻芯法ssK=或K=（4.2）01式中：K—测点施工压实度，%；—芯样实际密度，g/cm3；s—沥青混合料的标准密度，g/cm3；按规范附录E的规定选用[64]；0—沥青混合料的最大理论密度，g/cm3；一般用真空法或溶剂法测定。1（3）核子密湿度仪和无核密度仪法dK=（4.3）0式中：K—测点施工压实度，%；—由核子密湿度仪或无核密度仪测定的路面测点实际密度，g/cm3；d—沥青混合料的标准密度，g/cm3。0空隙率通常利用钻芯法检测，根据下式（4.4）计算：fVV=1−（4.4）135 长安大学硕士学位论文式中：VV—芯样试件空隙率，%；—试件毛体积相对密度，g/cm3；通常由表干法、蜡封法、水中重法或体f积法测定；—沥青混合料的最大理论密度，g/cm3。1由式（4.1）～（4.4）可知，压实度和空隙率均是依赖于沥青混合料试件的密度计算的；然而在确定沥青混合料试件密度时，试件的成型或者芯样的切割等阶段，均会发生沥青与集料的不均匀现象，进而造成所测定密度偏大或者偏小，所以空隙率与压实度结果的精确性难以得到保证，所以在对沥青路面材料均匀性进行评价时，密度指标更为精确、直观、有效。3、构造深度构造深度，又称纹理深度，其定义是一定路表范围内，路面表层开口孔隙的平均深度，是一个针对沥青路面表面质量均匀性的评价指标，主要用来评价路表面粗糙度、排水性和抗滑性。一般常用检测方法有铺砂法、目测法、排水测定法、激光测距仪、激光纹理仪和图像法[63]。4、透水系数沥青路面材料出现不均匀现象时，路面空隙率会改变，特别是出现粗集料离析时，空隙率变大，水极易进入路面内部，因此沥青面层透水系数大小可以作为判断沥青路面材料均匀的一个参考指标。已有研究资料表明沥青路面透水系数与空隙率之间具有一定关系。图4.1沥青路面透水系数与空隙率的关系[52]由图4.1可知，当路面空隙率＞某一临界值时，透水系数出现突变，透水性能明显增大；而当空隙率较小时，透水性变化不大。36 第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价5、路面模量根据上述分析内容可知，沥青路面发生不均匀现象时，其力学性能亦会受到影响。美国SHRP开发了地震波路面分析仪（SPA）（如图4.2）和手持式SPA（PSPA）（如图4.3），用以评价面层模量和厚度。图4.2地震波路面分析仪（SPA）图4.3手持式地震波路面分析仪（PSPA）长安大学研究人员将力学性能指标纳入路面均匀性概念中，并利用FWD对路面模量进行测定，进而评价路面均匀性。而国内外科研学者也进行了大量的试验研究，通过对路面芯样的性能指标测定，总结了不同均匀性程度下沥青混合料部分指标的变化情况，如表4.2所示[49,52]。表4.2混合料均匀性程度对其性能指标的影响混合料均匀性程度与无离析状态相比混合料性能细离析轻度离析中度离析重度离析透水性稍有提高随离析的严重程度增加回弹模量稍有提高80%～90%70%～80%50%～70%动态模量稍有提高80%～90%80%～90%50%～70%拉伸强度110%80%～90%50%～80%30%～50%饱水拉伸强度80%～90%75%50%30%疲劳寿命损失无损失38%80%99%6、平整度平整度指路表面凹凸起伏的差异值，是路面竣工质量验收时的重要评价指标，主要反映道路纵向剖面曲线的平整性。规范提出平整度的检测工具或仪器有三米直尺、连续式平整度仪、车载式颠簸累计仪以及车载式激光平整度仪[63]。7、温度根据材料均匀性的分析可知，温度的差异性是混合料发生温度离析的最主要原因，37 长安大学硕士学位论文直接造成路面压实不均，密度变化。目前，主要是通过监测各阶段混合料温度来控制离析。常用红外热成像仪和手动温枪检测路面温度变化，进而评价施工阶段温度分布情况[49]。4.2.2指标选取根据上述对现阶段常用均匀性评价的分析，各指标及相应检测方法总结如表4.3。表4.3部分路面指标及检测方法指标检测方法/设备厚度钻芯、挖坑取样法，短脉冲雷达密度、压实度、空隙率钻芯取样法，密度依构造深度铺砂法，目测法，排水测定法，激光测距仪，激光纹理仪，图像法透水系数路面渗水仪路面模量地震波路面分析仪，落锤式弯沉仪三米直尺，连续式平整度仪，车载式颠簸累计仪，平整度车载式激光平整度仪温度红外热成像仪，手动温枪沥青路面一旦发生不均匀现象，大部分指标都会出现偏差，而根据表4.3，各指标最常用的检测方法为钻芯取样法。通过各指标分析可知，厚度可反映各结构层层厚变化，且可利用短脉冲雷达法测量；密度、压实度、空隙率三者之间存在相关关系，可反映混合料组成材料的分布情况，而可直接测量获得的指标是密度，且可利用密度依法测定；构造深度和平整度反映的是路面表面质量均匀性，不能对路面整体的材料及结构均匀性做出评价；透水系数是作为沥青路面均匀性评价的一个参考指标；路面模量反映的是由于不均匀引起的力学性能指标的变化。沥青路面作为一个整体性结构，某一点的测定结果并不能代表路面整体均匀性情况。因此对于沥青路面均匀性评价工作而言，所选指标必须具有代表性，检测方法应尽可能不对路面造成损伤，保证路面结构完整性，且检测工作可连续快速进行。同时结合对沥青路面均匀性的分析，选取厚度作为结构均匀性的评价指标，密度作为材料均匀性的评价指标。4.3室内检测基于自主搭建的IRIS雷达室内检测系统，通过对车辙板试件的厚度与密度测定，对其均匀性进行比较评价。38 第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价4.3.1室内试件成型采用轮碾法成型试件，试件试模选用标准试模300mm×300mm×50mm。粗集料选用玄武岩，细集料选用机制砂，填料为矿粉，沥青使用70#沥青。混合料级配类型为AC-13，各档集料用量为设计级配范围中值，各级筛孔通过率如表4.4所示。表4.4混合料级配类型筛孔（mm）通过质量百分率（%）级配类型1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075上限100100856850382820158AC-13下限100906838241510754级配1009576.5533726.51913.51064.3.2厚度检测1、厚度检测根据表4.4级配成型试件，试件成型后，使用游标卡尺（50分度）和推车式检测系统分别对试件进行测定，如图4.4所示。（a）（b）图4.4试件厚度检测采用游标卡尺对试件进行厚度测量时，每个试件测量四次，每次选择试件一边，求取四次均值作为试件厚度，各板检测数据如表4.5所示。表4.5游标卡尺测量试件厚度值h测次1234平均值/cm试件15.1185.0005.1425.0505.07825.1005.1705.1105.1285.12735.1545.1005.1005.1325.12239 长安大学硕士学位论文测次1234平均值/cm试件45.1005.0505.0005.1225.06855.0825.1365.1065.0245.08765.1245.0245.1085.0385.07475.1345.0225.0565.1265.08485.1405.0965.1305.0885.11495.0105.0865.0325.1405.067105.0725.1405.1725.1285.128115.1245.0865.0145.1145.085125.1725.1885.0525.0905.126135.0565.0705.1185.1165.090145.1045.1205.1185.1865.132155.0665.1165.1625.1605.126平均厚度/cm5.100探地雷达测量试件某反射波形信号如图4.5所示，根据两竖直光标线之间的时间间距，记录雷达信号在试件内传播的双程旅行时间ΔТ，如表4.6所示。附注：天线内反射信号不影响结构层中反射信号走时。图4.5探地雷达检测某板块试件反射波形表4.6雷达信号在试件中的双程旅行时间ΔТ试件双程时/ns试件双程时/ns试件双程时/ns10.8460.83110.8420.8670.84120.8530.8580.85130.8540.8390.83140.8650.84100.86150.85双程时均值0.8540 第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价2、厚度计算（1）介电常数标定根据探地雷达检测基本原理及式（2.2）、（2.4）和（2.20）可知，雷达电磁脉冲信号在路面层中的传播速度为：1111cv====（4.5）r00r00rrr若已知雷达脉冲信号在路面结构层中的传播时间t，即可获得路面层厚h（式4.6）：ch=vt=t（4.6）2r式中：c—电磁波在空气中的传播速度，c=0.3m/ns；—结构层相对介电常数；rt—雷达电磁波在结构层中传播的双程旅行时间，单位：ns。由式（4.6）可知，已知双程走时的条件下，要获得厚度数据，首先要对结构层进行介电常数标定。考虑到实际路面检测中每个测点真实厚度的未知性，为使标定方法对实际路面检测的标定有参考意义，因此选择试件平均厚度作为标准厚度，通过两种标定方法分别标定试件介电常数值。①方法一：双程时均值法双程时均值法是指根据雷达波在各试件中传播的双程时的均值t和试件标准厚度来计算介电常数，将该介电常数作为所测试环境条件下被测试件的介电常数值。通r,1过式（4.7）计算。根据表4.5和表4.6可求得=6.25。r1，2tcr,1=（4.7）2h②方法二：介电常数均值法介电常数均值法是指通过雷达波在各试件中传播的双程时分别与试件标准厚度反算介电常数，然后将所得介电常数的均值作为所测试环境条件下被测试件的介电常数r值。r2，41 长安大学硕士学位论文表4.7介电常数均值法计算结果试件双程时/ns介电常数试件双程时/ns介电常数试件双程时/ns介电常数10.846.1060.835.96110.846.1020.866.4070.846.10120.856.2530.856.2580.856.25130.856.2540.835.9690.835.96140.866.4050.846.10100.866.40150.856.25由表4.7计算结果可知，==6.18。r,2（2）厚度计算根据两种标定法得到的介电常数=6.25和=6.18，利用式（4.6）分别计算各试r1，r,2件厚度如表4.8所示：表4.8探地雷达测量试件厚度值厚度/cm厚度/cm厚度/cm试件双程时介电常数试件双程时介电常数试件双程时介电常数均值法均值法均值法均值法均值法均值法15.0405.06864.9805.008115.0405.06825.1605.18975.0405.068125.1005.12935.1005.12985.1005.129135.1005.12944.9805.00894.9805.008145.1605.18955.0405.068105.1605.189155.1005.129（3）厚度对比游标卡尺与探地雷达测量试件厚度对比如表4.9和图4.6所示。表4.9游标卡尺测厚与雷达测厚对比探地雷达双程时均值法介电常数均值法游标卡尺测厚/cm试件测厚/cm双程时介电常数相对误差相对误差绝对误差绝对误差均值法均值法/%/%15.0785.0405.068-0.038-0.739-0.009-0.17825.1275.1605.1890.0330.6440.0621.21235.1225.1005.129-0.021-0.4200.0070.14345.0684.9805.008-0.088-1.736-0.060-1.18155.0875.0405.068-0.047-0.925-0.019-0.36665.0744.9805.008-0.094-1.845-0.065-1.29175.0845.0405.068-0.044-0.874-0.016-0.31442 第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价探地雷达双程时均值法介电常数均值法游标卡尺测厚/cm试件测厚/cm双程时介电常数相对误差相对误差绝对误差绝对误差均值法均值法/%/%85.1145.1005.129-0.014-0.2680.0150.29695.0674.9805.008-0.087-1.717-0.059-1.162105.1285.1605.1890.0320.6240.0611.193115.0855.0405.068-0.045-0.877-0.016-0.317125.1265.1005.129-0.026-0.5010.0030.060135.0905.1005.1290.0100.1940.0390.760145.1325.1605.1890.0280.5500.0571.118155.1265.1005.129-0.026-0.5090.0030.053均值5.1005.0725.101-0.028-0.5600.0000.002图4.6游标卡尺与雷达测厚对比图由表4.9数据，对比使用两种标定方法获得数据值的准确性，结果见表4.10。表4.10两种标定方法获得数据对比最大误差最大误标准差均值变异系数与游标卡尺测厚方法极差/cm/cm差率/%/cm/cm/%相关系数R2双程时-0.094-1.8450.1800.0645.0721.260.8512均值法介电常数-0.065-1.2910.1810.0645.1011.250.8512均值法由表4.10和图4.6可见，应用探底雷达测量厚度与游标卡尺所测厚度相关系数R2=0.8512，相关性较好；针对双程时均值标定法和介电常数均值标定法所得数据，两者与游标卡尺测量厚度相比，差异较小，满足规范要求，而介电常数均值法相比双程时43 长安大学硕士学位论文均值法，均值更接近于实际值，数据离散度更小，结果更优。因此，使用探地雷达测量路面厚度可行，已知标准厚度的情况下，可采用介电常数均值法标定所测试环境条件下所测介质的介电常数值。4.3.3密度检测1、检测方案探地雷达对路面密度检测的原理基础是介电常数与密度之间的相关关系[68,69]，并不能直接获得路面密度值，一般计算步骤如图4.7所示。LCD显示器键盘Sensor微处理器（Microcontroller）测量电路（SensoringCircuit）隔离环感应盘测量材料接收器发射器接收器缺陷、空隙或密度缺陷或密度改变处环形电感应区域变化感应区域图4.7探地雷达检测路面密度一般计算步骤图4.8PQI检测原理由图4.7可见，采用探地雷达检测路面密度时，最关键的是需要确定“介电常数-密度”关系。基于此，提出两种检测方案：（1）方案一：芯样拟合首先，在路面检测线路上确定标定点位，采用探地雷达对标定点进行单点测量；然后，钻取标定点芯样，室内测厚，用以计算标定点位介电常数值；最后，室内测试芯样密度，与介电常数拟合相关关系式。采用探地雷达连续测量，以一定间隔输出路面介电常数值，利用拟合后的“介电常数-密度”关系，计算路面密度。（2）方案二：无核密度仪（PQI）拟合由于检测工作是在基于对路面无损的原则下进行，若是采用方案一，钻芯会对路面造成不可逆转的破坏。而无核密度仪（PQI）是目前常用的密度无损检测仪器，其检测原理（见图4.8）与GPR类似，利用底部感应盘产生的环形探测磁场，测试沥青混凝土44 第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价路面的介电常数，然后通过内部处理器将磁场信号转换计算为相对应材料的密度，并将其显示在显示器上。研究表明：采用PQI测得的密度与路面芯样实测密度相关性较好[65]。因此，可以采用PQI检测路面标定点位密度，然后拟合“介电常数-密度”关系，之后的密度计算与方案一相同。然而，该检测方案虽然对路面无损，但是相比于直接使用PQI检测而言，反而是增加了计算步骤，因此，提出第三种检测方案。（3）方案三：无核密度仪（PQI）检测由于PQI具有检测速度快、数据精度高以及方便携带等优点[65]，且密度数据直接读取，无须计算，可以完成对路面以一定间隔的测点密度输出。因此，可以采用PQI对路面密度进行直接检测。根据上述内容，对三种密度检测方案进行对比。表4.11密度检测方案对比检测方案所需仪器数据获取数据输出路面影响工作量钻芯，工作量大，方案一钻芯机、GPR间接计算有损计算步骤相对多一定间隔的测速快，方案二GPR、PQI间接计算无损测点输出计算步骤相对多单点测量，测速方案三PQI直接读取无损快，无须计算由表4.11对比结果可知，基于无损原则，选择可直接读取数据的方案三进行路面密度的检测。无核密度仪主要技术参数见表4.12。表4.12PQI主要技术参数使用温度数据精度检测速度重量/kg检测直径/cm检测深度/cm气温路表温度（kg/m3）（s/点）5-7～43-18～178252.5～1513～52、使用PQI注意事项（1）为使所测数据更精确，仪器使用前需进行标定工作；（2）PQI测试密度的原理是获得路面材料介电常数，而介电常数同路面所处环境条件，如路面温度、含水量等有关，因此测量时应尽可能选择相对干燥的沥青路面；（3）测量开始前，首先应检查仪器电量是否充足；同时，由于是底部感应盘发射环形磁场，所以应保证底部感应盘位置干燥、清洁，若有异物，必须擦拭清洗干净；45 长安大学硕士学位论文（4）所测点位表面应尽可能光滑，且没有松散体，保持表面干燥；（5）测量进行时，仪器静置，不可有其它无关物品靠近仪器或用手触摸仪器。3、密度测定将室内成型好的试件放置于路面上，按照规范要求对仪器进行标定检查工作[63]，然后把仪器放置于试件上测试其密度。图4.9PQI试件密度测定图4.10试件室内密度测量值与PQI测值对比如图4.9所示，仪器静置，读取试件密度值，并对PQI测量值与试件室内测量值进行比较。表4.13试件室内测量值与PQI测值对比试件PQI测值/(g/cm3)室内测值/(g/cm3)绝对误差相对误差/%12.33982.3380.0020.07722.32762.333-0.005-0.23132.34002.350-0.010-0.42642.37582.3530.0230.96952.41352.3840.0301.23762.45922.4490.0100.41672.43022.440-0.010-0.40282.41882.3890.0301.24792.43772.444-0.006-0.258102.42532.4010.0241.012112.46322.4550.0080.334122.42792.436-0.008-0.333132.39942.3670.0321.352142.38962.3640.0261.083152.38072.3620.0190.792由表4.13和图4.10可见，PQI测量密度值与室内测量值相比较，最大误差0.032，46 第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价最大相对误差1.352%，绝对平均误差0.68%，相关系数R2=0.8646，两者相关性较好。4.4均匀性评价4.4.1指标分级均匀性即是指实际值与设计值的偏离程度，因此在进行检测指标等级划分的时候，确定指标界限的原则就是两者的差异性大小。1、厚度指标分级厚度指标等级的划分，参考现有研究对路面均匀性的划分[45,52,62]，结合规范对新建路面厚度的要求[66]，选择厚度标准值作为参照进行数据的量化处理，以厚度偏差率作为指标分级标准，厚度偏差率按式（4.8）计算。(实测值-标准值)偏差率=（4.8）标准值具体的分级界限如表4.14所示。表4.14路面厚度指标分级均匀程度均匀轻度不均匀中度不均匀重度不均匀上限＜0.050.100.15下限0.050.10＞0.152、密度指标分级密度指标等级的划分，与厚度类似，选择密度标准值作为参照对数据进行量化处理，以密度偏差率作为指标分级标准，密度偏差率按式（4.8）计算，具体的分级界限如表4.15所示。表4.15路面密度指标分级均匀程度均匀轻度不均匀中度不均匀重度不均匀上限＜0.020.040.08下限0.020.04＞0.084.4.2均匀性评价1、厚度评价由于室内成型试件时使用标准试模，因此厚度设计值为5cm，即厚度标准值为5cm。根据上述方法计算试件厚度偏差率并判断其均匀性情况，结果见表4.16。47 长安大学硕士学位论文表4.16试件厚度均匀性结果试件探地雷达测厚/cm与标准值之差偏差率均匀性情况15.0680.0680.01425.1890.1890.03835.1290.1290.02645.0080.0080.00255.0680.0680.01465.0080.0080.00275.0680.0680.014偏差率均＜0.05，85.1290.1290.026试件厚度均匀95.0080.0080.002105.1890.1890.038115.0680.0680.014125.1290.1290.026135.1290.1290.026145.1890.1890.038155.1290.1290.026试件厚度实测值与标准值对比见图4.11。图4.11试件厚度均匀性结果试件实际成型过程中，考虑到碾压时由于来回反复轮碾造成的骨料溢出，因此配料时会在满足设计级配的条件下，增加各档集料的实际用量以保证试件成型后的均匀性，这就导致了实际成型好的试件实际厚度均略高于设计厚度，由表4.16和图4.11可见，检测评价结果与实际情况相符合，试件厚度均匀性整体较好。2、密度评价在实际路面检测中，在不钻芯取样的情况下，如何确定标准密度值会影响密度均匀性评价结果。同时，根据前面分析内容可知，在实际路面施工过程中，由于各种因素的影响，密度难免发生变化而与设计值偏离。基于此，为使对实际路面密度检测评价更有指导意义，在相同施工环境和施工工艺条件下将路面密度均匀性定义为实测值与实测平48 第四章基于探地雷达的沥青路面均匀性评价均值的偏离程度，即选择密度平均值作为标准密度。按照上节方法对试件进行密度均匀性进行评价，标准密度为2.4019g/cm3，试件密度偏差率及均匀性结果见表4.17。表4.17试件密度均匀性评价结果试件PQI测值（g/cm3）与标准值之差偏差率均匀性情况12.3398-0.06210.026轻度不均匀22.3276-0.07430.031轻度不均匀32.3400-0.06190.026轻度不均匀42.3758-0.02610.011均匀52.41350.01160.005均匀62.45920.05730.024轻度不均匀72.43020.02830.012均匀82.41880.01690.007均匀92.43770.03580.015均匀102.42530.02340.010均匀112.46320.06130.026轻度不均匀122.42790.02600.011均匀132.3994-0.00250.001均匀142.3896-0.01230.005均匀152.3807-0.02120.009均匀试件密度实测值与标准值对比如图4.12所示。图4.12试件密度均匀性评价结果室内成型试件时，由于试件用料量较多，拌和设备不能一次性拌和均匀，试模装料前虽然经过了手动拌和，但是依然避免不了混合料在试模中出现集料离析的情况，密度产生偏差。由表4.17和图4.12可见，检测评价结果与实际情况相符合，试件之间密度各异，整体均匀性良好。49 长安大学硕士学位论文4.5本章小结1、进一步细化沥青路面均匀性概念，分别分析了沥青路面结构均匀性与材料均匀性的主要反映对象，并对现阶段评价沥青路面均匀性的主要指标进行了对比分析。基于无损，检测连续、快速的原则，选取厚度作为沥青路面结构均匀性的评价指标，密度作为材料均匀性的评价指标。2、已知标准厚度的情况下，提出了双程时均值和介电常数均值两种标定介电常数的方法，分别计算对比分析，并与游标卡尺实测厚度进行比较，结果表明使用介电常数均值法标定介电常数效果更好。3、利用探地雷达室内检测系统检测试件，其检测结果与实测值相关性较好，符合实际情况，验证了室内检测系统的检测可行性及准确性。选用无核密度仪（PQI）检测密度，其检测结果与实测值相关性较好。4、将路面均匀性分为均匀、轻度不均匀、中度不均匀、重度不均匀四类。以指标偏差率作为分级标准，并确定了具体的分级界限。计算分析了试件厚度与密度均匀性，分析结果与实际情况相符合。50 第五章室外试验段验证第五章室外试验段验证将搭建好的雷达室内检测系统应用于室外试验段检测，通过第四章确定的指标分级标准，分别对选定的试验段进行结构均匀性和材料均匀性的无损检测评价。5.1室外试验段选择5.1.1试验段确定原则探地雷达检测方法比之传统的路面检测方法，其最大的优势即是无损、快速、连续的对路面进行检测，但是探地雷达实际应用时，由于其检测的原理，为了获得真实的路面数据，路面测线一定范围内不能有金属物质，因此对于室外试验检测段的选择应该遵循以下几条原则。1、路面线路连续不间断路面连续不间断是指路面检测工作应是连续不间断的，对于室外试验路而言，线路中不可有金属物质，比如排水井盖、污水井盖等。2、路面表层无薄层由于探地雷达检测是向路面发射电磁脉冲，通过接收的反射信号来获取路面信息，路面薄层或涂层的存在会对反射信号产生影响，使得路面层厚计算值产生偏差，因此为了获得更准确的层厚值，所检测路面应尽量没有薄层或涂层等。3、路表面无明显水痕根据第二章内容可知，介质含水量是影响介质介电常数的一个重要因素，因此试验段检测时，路表面不能有明显的水痕，且检测时间段气温无较大变化，无降水等。4、路面材料一致性路面材料一致性是指所检测路段沥青路面混合料级配应是统一无变化的。5、路面无明显杂物所检测试验路面检测前应尽量保证洁净，无明显的杂物，如堆积落叶等，不影响线路连续性，且对雷达电磁信号没有明显影响。5.1.2试验段选择根据上述检测段确定原则，对室外试验段进行选择。室外试验段共有六段，其中两51 长安大学硕士学位论文段路面为环保型路面，表面有薄涂层，不作考虑；其它四段路面线路中均存在如井盖等金属制品，影响检测线路连续性。因此，最终选择路面连续，结构材料统一，金属制品位于路面结构前端或边缘的三个试验段分别进行检测评价，如图5.1所示。（a）（b）（c）图5.1检测路段选择5.2试验段检测5.2.1测网布置1、测网布置原则对于选定好的检测路段，应用探地雷达进行检测工作前，根据检测的目的及要求应该首先进行测网的布置，而布置测网必须遵循一定的原则，这样才能更好的达到检测的目的。（1）测网应对检测路段进行整体规划，以利于各测线的布置及测线之间间距；（2）在不影响整体检测效果的前提下，测线尽量避开路表及路旁杂物，以保证测量精度；（3）测线应有一定长度，既要保证检测目的，又要注意重复检测工作量；（4）测线应尽量沿路面纵向成直线型，不采用弯曲测线；（5）测线间距根据实际检测路段确定，以能反映路面情况为宜。2、测网布置按照上述测网布置原则，根据检测路段实际情况，所检测路段沿纵向分为五条直线型测线，测线横向间距1m，每条测线长约40m，各测线每间隔1m设置一个测点，即每条测线均匀分布四十个测点，具体测网布置见图5.2。52 第五章室外试验段验证（a）（b）图5.2测网布置5.2.2厚度检测1、检测段一（1）线路扫描试验段检测评价工作是基于对路面无损伤的原则下进行的，因此利用探地雷达室内检测系统对各测线的扫描检测分为两部分进行，分别是单点测量和测线连续测量，如图5.3所示。图5.3室外试验段厚度检测1）单点测量是指对确定测点处极小范围的检测，其目的是为了标定测线介电常数值，标定点为测线上均匀分布的20个测点，通过20个标定点的波形信息，标定出该条测线的介电常数值用以导出所检测测线的厚度值。2）测线连续测量的目的是快速连续的获得该条测线的反射信号波形，通过标定好的介电常数值输出厚度报告，进而评价该条测线厚度均匀性。53 长安大学硕士学位论文（2）介电常数标定试验路为白加黑路面，沥青面层一层，铺筑层厚6cm，一次碾压成型。由于是新铺沥青面层，标准厚度即为6cm，介电常数标定采取介电常数均值法，检测段一各测线标定点介电常数按式（4.6）计算，结果见表5.1。表5.1检测段一介电常数标定测线1-1测线1-2测线1-3测线1-4测线1-5测点双程介电双程介电双程介电双程介电双程介电时/ns常数时/ns常数时/ns常数时/ns常数时/ns常数11.3311.061.4012.251.3811.901.3110.731.3611.5621.3611.561.4012.251.4412.961.4012.251.3811.9031.4012.251.5314.631.4412.961.4012.251.3110.7341.3611.561.4012.251.3611.561.3611.561.4012.2551.3611.561.4913.881.3110.731.4713.511.4212.6061.3811.901.3110.731.3110.731.4012.251.4412.9671.3811.901.3611.561.3311.061.3611.561.4012.2581.3811.901.3611.561.3811.901.5314.631.3611.5691.3811.901.4212.601.3311.061.4713.511.3311.06101.4212.601.3611.561.3611.561.4713.511.4012.25111.4412.961.4012.251.3811.901.4913.881.4412.96121.3311.061.3611.561.3811.901.4012.251.4012.25131.4012.251.4012.251.3311.061.3311.061.4713.51141.3611.561.4412.961.3811.901.7619.361.4212.60151.3311.061.3311.061.3811.901.5114.251.249.61161.3811.901.4212.601.3110.731.4012.251.4412.96171.3711.731.4212.671.3912.011.4112.441.3411.15181.3611.561.3511.391.3311.081.3411.231.3611.61191.4112.431.4312.791.3711.751.3811.991.3811.86201.3611.561.3611.601.4012.331.4012.191.4312.85均值r,-1111.81r,1-212.22r1-3，11.65r1-4，12.83r1-5，12.02标准差S1-10.51S1-20.93S1-30.66S1-41.87S1-50.92最大值Max1-112.96Max1-214.63Max1-312.96Max1-419.36Max1-513.51最小值Min1-111.06Min1-210.73Min1-310.73Min1-410.73Min1-59.61极差X1-11.90X1-23.91X1-32.23X1-48.63X1-53.90标定值11.7912.1311.6012.5512.10r1-1，r1-2，r1-3，r1-4，r1-5，因为试验段路面施工控制问题，部分测点厚度发生突变，为保证测线介电常数标定准确，舍弃标定点中介电常数最大值和最小值，然后求取平均值作为各测线介电常数值。54 第五章室外试验段验证检测段一各测线介电常数标定值分别为：=11.79，=12.13，=11.60，r,1-1r,1-2r,1-3=12.55，=12.10。r,1-4r,1-5（3）厚度输出根据上述测线介电常数标定值，使用IRIS系统数据处理软件ColorProfilePlot（图5.4）进行测线厚度的输出，分为以下几步进行。（a）（b）附注：Offset—剖面图起点位置；Output—数据显示间距。图5.4ColorProfilePlot处理软件1）信号预处理信号预处理的目的是选择合适的信号增益，将地面反射固定到某个时间位置上，如图5.5所示。图5.5(a)为信号预处理界面，常用三种功能：①信号增益（Signal）即采集信号放大倍数，通常为100；②信号过滤（SignalFiltering）是为了消除信号中直流分量，将有效信号统一到某个电压水平高度进行比较，一般应选中；③固定地面信号（AlignSurfEcho），GateStart和GateEnd分别为上下限，即在设定时间段内寻找波形峰值，并将其作为地面反射信号，AlignLoc即为地面反射信号新位置，单位ns。由图5.5(b)和图5.5(c)可见，经过信号预处理后，地面反射信号固定在2ns位置处。图5.5(b)中，左侧为原始信号剖面图，横坐标为距离信息，起点位置由Offset确定，纵坐标为时间信息，单位ns，对应于右侧原始雷达波形采集时间。55 长安大学硕士学位论文（a）信号预处理界面（b）地面反射信号固定前（c）地面反射信号固定后图5.5信号预处理2）结构层确定根据雷达反射波形，手动绘制路面结构层界面，如图5.6(b)；经过数据平滑处理后获得路面结构层，如图5.6(c)。56 第五章室外试验段验证（a）各结构层追踪时间范围输入（b）手绘结构层（c）平滑处理后结构层图5.6结构层确定由于手动绘制时不能精确定位雷达波形峰值，因此需要进行数据平滑处理。如图5.6(a)，“LayerTracking”中“width”即指在所绘制结构层分界线上下时间（ns）范围内追踪雷达波形信号峰值，并将其用画线连接起来。3）厚度输出（a）介电常数输入（b）厚度输出形式图5.7厚度输出如图5.7(a)，厚度计算时首先需要输入结构层材料介电常数，各测线采用标定后介电常数值计算厚度，标定介电常数值如表5.1所示。然后确定厚度输出间隔，本文厚度输出间隔定为50cm；检测段一各测线厚度值(cm)输出见表5.2。57 长安大学硕士学位论文表5.2检测段一厚度测值位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m1-11-21-31-41-5/m1-11-21-31-41-50.504.625.825.865.855.4320.505.826.025.885.895.741.005.155.885.835.455.1621.005.895.906.115.945.571.505.265.685.965.924.9121.505.905.806.135.505.902.005.505.785.825.885.1122.005.736.046.065.725.922.505.665.835.965.826.2422.505.846.076.005.625.943.005.875.875.885.696.0923.005.705.595.965.675.873.506.085.916.065.985.4723.506.065.855.985.735.564.006.045.855.875.655.3924.005.855.895.035.575.774.504.945.825.765.666.0124.506.065.395.975.815.515.005.895.685.916.056.0425.005.926.386.275.645.835.505.795.795.945.995.9025.505.615.805.996.185.706.005.945.615.785.815.8826.005.966.076.246.115.876.505.934.985.805.986.1026.505.606.056.205.215.647.005.845.806.055.755.9527.005.655.585.545.385.847.505.775.685.905.806.0727.505.646.155.625.535.698.005.835.886.085.545.8028.005.616.055.915.805.948.505.705.845.925.786.0328.506.066.075.975.345.589.005.675.876.115.805.9429.005.615.795.955.915.549.505.865.795.925.675.9229.506.076.065.945.495.7910.005.855.855.805.955.6030.005.596.145.865.886.0410.505.815.815.875.925.8130.506.076.085.985.305.7111.006.055.835.835.905.8931.006.015.715.535.035.9211.505.695.785.715.925.9431.505.955.806.135.665.7012.005.975.845.795.555.7932.005.966.026.105.965.7012.505.755.935.864.696.0332.505.645.906.195.645.6013.005.666.045.755.235.9533.005.735.926.125.636.0213.505.745.885.846.655.8433.505.516.015.915.066.0414.005.684.515.856.215.8734.005.945.926.085.956.1514.505.685.995.875.925.8434.505.535.905.815.875.5415.005.685.895.795.745.6235.005.625.835.785.215.7315.505.705.875.805.755.8035.506.065.855.565.255.6516.005.605.786.205.745.9536.005.736.045.895.995.5916.505.645.875.935.755.7136.505.955.855.875.335.7817.005.745.855.715.765.9437.006.095.755.955.356.1717.505.755.905.855.775.7637.506.036.015.835.945.9018.005.835.855.915.765.3038.005.996.005.695.785.6218.505.835.946.055.065.6738.506.015.846.075.305.8558 第五章室外试验段验证位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m1-11-21-31-41-5/m1-11-21-31-41-519.005.785.895.995.005.7639.005.856.046.175.525.9319.505.946.125.925.485.7639.505.885.945.786.095.7220.005.846.025.945.995.8540.005.645.856.086.055.98由表5.2数据，计算检测段一各测线厚度均值、标准差等，结果见表5.3。表5.3检测段一厚度数据分析参数参数测线1-1测线1-2测线1-3测线1-4测线1-5均值/cm5.775.865.915.705.78标准差/cm0.24480.23430.18420.31940.2368变异系数/%4.244.003.125.604.10检测段一各测线实测厚度值与标准厚度对比，见图5.8(a)～(e)。（a）测线1-1（b）测线1-2（c）测线1-359 长安大学硕士学位论文（d）测线1-4（e）测线1-5图5.8检测段一各测线厚度实测值与标准值对比图由图5.8及表5.3可见，测线1-3均值最大，变异系数最小，数据离散程度小，结构均匀性较好；测线1-4均值最小，变异系数最大，数据离散程度大，结构均匀性较差。2、检测段二检测段二测网布置及检测工作与检测段一相同，分别对五条测线进行厚度检测。（1）介电常数标定标准厚度为6cm，介电常数标定采取介电常数均值法，检测段二各测线标定点介电常数按式（4.6）计算，结果见表5.4。表5.4检测段二介电常数标定测线2-1测线2-2测线2-3测线2-4测线2-5测点双程介电双程介电双程介电双程介电双程介电时/ns常数时/ns常数时/ns常数时/ns常数时/ns常数11.2910.401.239.461.249.611.168.411.249.6121.3010.561.188.701.3010.561.239.461.259.7731.2810.241.229.301.259.771.178.561.229.3041.2810.241.198.851.2810.241.3110.731.219.1551.2910.401.259.771.229.301.269.921.269.9261.2810.241.2810.241.249.611.229.301.2810.2471.229.301.229.301.3010.561.269.921.2810.2481.269.921.259.771.249.611.259.771.269.9291.229.301.2710.081.269.921.3110.731.3010.56101.269.921.239.461.259.771.239.461.209.0060 第五章室外试验段验证测线2-1测线2-2测线2-3测线2-4测线2-5测点双程介电双程介电双程介电双程介电双程介电时/ns常数时/ns常数时/ns常数时/ns常数时/ns常数111.249.611.249.611.219.151.209.001.2810.24121.229.301.2810.241.2910.401.259.771.239.46131.239.461.3110.731.3010.561.2910.401.269.92141.2910.401.168.411.219.151.2710.081.249.61151.219.151.2810.241.3010.561.239.461.269.92161.3010.561.259.771.2710.081.2710.081.239.46171.2910.401.178.561.3010.561.229.301.198.85181.2710.081.269.921.2910.401.249.611.219.15191.259.771.2710.081.3210.891.269.921.239.46201.249.611.239.461.219.151.2810.241.249.61均值r,2-19.94r,22-9.60r2-3，9.99r2-4，9.70r2-5，9.67标准差S2-10.47S2-20.62S2-30.56S2-40.62S2-50.46最大值Max2-110.56Max2-210.73Max2-310.89Max2-410.73Max2-510.56最小值Min2-19.15Min2-28.41Min2-39.15Min2-48.41Min2-58.85极差X2-11.41X2-22.32X2-31.74X2-42.32X2-51.71标定值9.969.6210.019.739.67r2-1，r2-2，r2-3，r2-4，r2-5，由表5.4可见，检测段二各测线介电常数标定值分别为：=9.96，=9.62，r,2-1r,2-2=10.01，=9.73，=9.67。r,2-3r,2-4r,2-5（2）厚度输出按照检测段一数据处理方式输出检测段二厚度报告，结果见表5.5。表5.5检测段二厚度测值位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m2-12-22-32-42-5/m2-12-22-32-42-50.506.105.896.115.755.5020.506.085.925.565.585.761.005.805.985.645.535.8221.005.715.925.685.806.051.505.956.255.725.745.9121.505.125.295.605.595.492.005.745.895.996.205.8622.005.356.305.955.285.402.505.736.125.795.595.6022.505.935.755.876.055.583.005.575.765.665.265.3323.005.705.625.845.745.823.505.705.626.105.726.1423.505.955.835.724.996.104.005.585.525.725.935.7524.006.035.945.985.955.394.505.215.215.925.415.9624.505.985.865.945.705.405.005.445.986.005.856.1725.006.085.745.746.185.225.505.936.305.875.765.8425.505.196.035.795.446.1661 长安大学硕士学位论文位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m2-12-22-32-42-5/m2-12-22-32-42-56.006.065.535.746.155.0026.005.735.385.846.025.646.505.895.985.845.855.1426.505.555.905.935.726.037.005.955.456.055.525.7827.005.776.085.955.435.627.505.615.695.776.165.5027.505.815.395.775.855.838.005.226.035.875.646.1528.005.655.995.996.085.288.505.485.885.976.146.0228.505.416.145.845.955.709.006.025.416.255.835.9229.005.645.975.945.335.869.505.826.135.755.566.0829.505.555.726.195.755.7110.005.945.705.965.626.1730.005.696.175.905.216.0110.506.146.265.735.515.9830.505.446.196.065.206.1011.006.036.105.905.865.3531.005.845.605.925.155.2311.505.815.835.695.895.6731.506.015.935.555.115.3312.006.085.986.255.875.4632.006.005.965.955.525.8912.505.465.595.635.645.2932.505.985.965.875.435.3313.005.355.955.315.375.9533.005.555.736.026.225.9413.505.215.735.915.846.0633.505.645.665.875.636.0614.005.835.805.386.155.5534.005.725.885.755.475.1314.505.545.535.815.415.4934.506.116.086.055.315.3015.005.285.315.715.165.1035.005.825.665.895.696.2115.505.605.465.765.595.4335.506.045.895.736.286.0516.005.945.235.845.846.0836.005.876.095.975.645.5816.506.236.045.695.815.0036.505.675.885.965.645.7617.005.935.905.765.635.4037.005.865.755.876.265.0617.505.475.365.575.805.7737.505.615.985.595.975.7318.005.215.995.735.736.1338.005.426.105.926.035.5418.505.945.655.935.975.8138.506.015.915.836.156.0119.005.585.415.625.846.1139.006.195.695.845.815.5519.506.215.625.515.355.6939.505.185.985.925.725.2920.005.555.385.496.095.7940.005.096.156.095.385.84由表5.5数据，计算检测段二各测线厚度均值、标准差等，结果见表5.6。表5.6检测段二厚度数据分析参数参数测线2-1测线2-2测线2-3测线2-4测线2-5均值/cm5.735.825.835.715.70标准差/cm0.29050.26800.18040.30270.3295变异系数/%5.074.603.095.305.78检测段二各测线实测厚度值与标准厚度对比，见图5.9(a)～(e)。62 第五章室外试验段验证(a)测线2-1(b)测线2-2(c)测线2-3(d)测线2-4(e)测线2-5图5.9检测段二各测线厚度实测值与标准值对比图由图5.9及表5.6可见，测线2-3均值最大，变异系数最小，数据离散程度小，结63 长安大学硕士学位论文构均匀性较好；测线2-5均值最小，变异系数最大，数据离散程度大，结构均匀性较差。3、检测段三（1）介电常数标定标准厚度为6cm，介电常数标定采取介电常数均值法，检测段三各测线标定点介电常数按式（4.6）计算，结果见表5.7。表5.7检测段三介电常数标定测线3-1测线3-2测线3-3测线3-4测线3-5测点双程介电双程介电双程介电双程介电双程介电时/ns常数时/ns常数时/ns常数时/ns常数时/ns常数11.3411.221.3511.391.3411.221.4212.601.4212.6021.3311.061.3811.901.4012.251.3912.081.3311.0631.3711.731.4312.781.3611.561.3912.081.5014.0641.3611.561.3411.221.3511.391.4312.781.4613.3251.3511.391.4212.601.3711.731.4312.781.5014.0661.3110.731.4112.431.3611.561.4412.961.5214.4471.3311.061.4112.431.4112.431.4913.881.3411.2281.3210.891.3411.221.259.771.3711.731.4312.7891.3711.731.3311.061.3711.731.4212.601.4212.60101.3311.061.4312.781.3311.061.4813.691.4813.69111.3611.561.4012.251.4112.431.3811.901.4012.25121.3711.731.4112.431.3110.731.3511.391.4913.88131.3611.561.3311.061.3811.901.3711.731.3210.89141.3210.891.4212.601.269.921.3912.081.4913.88151.3711.731.4112.431.3811.901.4412.961.5515.02161.3311.061.4312.781.3912.081.4613.321.5114.25171.3210.891.3611.561.3010.561.4613.321.4212.60181.2910.401.4112.431.249.611.3311.061.3511.39191.3110.731.4112.431.4112.431.3912.081.3611.56201.3611.561.3912.081.4112.431.4012.251.4613.32均值r,3-111.23r,32-12.09r3-3，11.43r3-4，12.46r3-5，12.94标准差S3-10.41S3-20.61S3-30.90S3-40.76S3-51.24最大值Max3-111.73Max3-212.78Max3-312.43Max3-413.88Max3-515.02最小值Min3-110.40Min3-211.06Min3-39.61Min3-411.06Min3-510.89极差X3-11.33X3-21.72X3-32.82X3-42.82X3-54.13标定值11.2512.1411.5312.4512.97r3-1，r3-2，r3-3，r3-4，r3-5，由表5.7可见，检测段三各测线介电常数标定值分别为：r,3-1=11.25，r,3-2=12.14，64 第五章室外试验段验证=11.53，=12.45，=12.97。r,3-3r,3-4r,3-5（2）厚度输出按照检测段一数据处理方式输出检测段三厚度报告，结果见表5.8。表5.8检测段三厚度测值位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m3-13-23-33-43-5/m3-13-23-33-43-50.505.586.065.255.956.0620.505.485.724.965.755.671.005.745.605.415.876.4921.005.505.895.775.305.861.506.025.915.016.035.8621.505.395.496.035.696.292.005.705.715.846.196.1222.005.176.025.435.965.812.505.845.665.215.935.9722.505.785.956.035.846.073.005.175.785.976.335.9323.005.875.825.466.105.683.505.445.385.775.846.0823.505.645.835.015.315.944.005.615.726.155.675.6824.005.205.895.696.276.074.505.576.115.795.875.6424.505.155.645.605.075.755.005.695.666.225.345.7525.005.075.856.015.135.825.505.865.295.456.045.9225.505.815.755.145.435.806.005.016.065.455.486.1426.005.085.904.995.665.916.506.006.276.045.745.2426.505.295.564.965.745.877.005.965.855.576.056.0827.005.096.055.225.805.987.505.716.065.805.795.8827.505.195.745.736.206.238.005.695.655.785.675.7528.005.706.035.815.825.778.505.606.035.985.835.0628.506.045.236.085.955.939.005.215.905.675.264.6329.005.125.365.885.776.279.505.475.765.615.445.5229.505.175.725.325.675.8610.005.625.665.365.775.8530.005.105.585.695.665.9210.506.065.605.355.975.5630.505.715.645.815.955.6811.005.966.005.985.515.8331.004.996.135.936.125.9311.505.335.895.646.335.4231.505.545.335.795.745.9612.005.116.246.225.535.9732.005.314.845.576.035.9612.506.086.025.755.145.8132.505.135.225.755.985.8613.005.325.966.235.565.8333.005.925.636.065.905.7513.505.295.785.705.886.4533.505.835.785.405.625.8614.005.335.935.645.756.0834.005.196.005.705.706.1414.505.485.845.505.935.8634.505.335.965.535.965.9615.005.926.075.316.295.7235.005.565.865.505.855.8315.504.995.925.275.135.3435.505.115.805.495.716.0016.005.465.865.165.455.9336.006.025.535.936.016.0616.505.066.225.215.455.5936.505.046.295.725.915.7717.006.005.606.186.215.7337.005.605.725.555.375.9865 长安大学硕士学位论文位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m3-13-23-33-43-5/m3-13-23-33-43-517.505.535.686.015.396.0037.505.656.285.765.796.0718.005.976.165.334.715.7438.005.115.255.645.785.8818.505.535.315.685.835.9438.505.925.915.636.265.9319.006.095.745.675.465.8839.005.585.795.365.975.7319.505.515.995.575.415.5039.505.205.755.945.715.8520.005.705.645.896.095.8540.005.825.645.655.745.78由表5.8数据，计算检测段三各测线厚度均值、标准差等，结果见表5.9。表5.9检测段三厚度数据分析参数参数测线3-1测线3-2测线3-3测线3-4测线3-5均值/cm5.525.795.645.755.85标准差/cm0.32740.27270.31930.31940.2690变异系数/%5.934.715.665.554.60检测段三各测线实测厚度值与标准厚度对比，见图5.10(a)～(e)。(a)测线3-1(b)测线3-2(c)测线3-366 第五章室外试验段验证(d)测线3-4(e)测线3-5图5.10检测段三各测线厚度实测值与标准值对比图由图5.10及表5.9可见，测线3-5均值最大，变异系数最小，数据离散程度小，结构均匀性较好；测线3-1均值最小，变异系数最大，数据离散程度大，结构均匀性较差。由于试验检测时间段气温较低，空气湿度较大；同时，路面一侧设置有喷水设施，且试验路段常洒水清扫，这就造成检测段含水量偏大。根据第二章内容可知，水分是影响介质电特性的重要因素，因此，含水量的增大直接导致所检测路面材料的介电常数值偏大，对雷达电磁能量吸收多，电磁波穿波速度慢，双程走时偏大。由表5.1、5.4及5.7可见，检测结果与实际情况相符合。检测段实际施工过程中，由于是一次铺筑碾压成型，沥青混合料用料量及碾压工艺控制不严格，导致碾压后局部位置厚度低于设计厚度值。由表5.3、5.6、5.9及图5.8～5.10可见，检测段各测线厚度实测值大部分低于标准厚度值，平均值均小于6cm，与实际情况相符合。5.2.3密度检测1、检测段一密度检测时，测网同厚度检测测网一致，每条测线上选择均匀分布的40个测点进行测量（见图5.11），检测结果见表5.10。67 长安大学硕士学位论文图5.11室外试验段密度检测表5.10检测段一密度测值密度密度密度密度密度测点测点测点测点测点(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)1-1-12.00781-2-12.36101-3-12.32741-4-12.38821-5-12.36481-1-22.37341-2-22.29781-3-22.27561-4-22.37921-5-22.30941-1-32.35801-2-32.36321-3-32.32111-4-32.37651-5-32.32221-1-42.16401-2-42.30551-3-42.30721-4-42.39601-5-42.32811-1-52.32541-2-52.31741-3-52.31801-4-52.38071-5-52.34801-1-62.40301-2-62.13041-3-62.15971-4-62.35731-5-62.28261-1-72.36451-2-72.33921-3-72.31881-4-72.23411-5-72.28031-1-82.42851-2-82.22861-3-82.24551-4-82.31981-5-82.36601-1-92.40101-2-92.27191-3-92.39501-4-92.44121-5-92.27471-1-102.46981-2-102.41641-3-102.41941-4-102.42191-5-102.30721-1-112.43331-2-112.38991-3-112.40971-4-112.40291-5-112.33611-1-122.46981-2-122.32101-3-122.48001-4-122.41851-5-122.43211-1-132.50231-2-132.42981-3-132.43781-4-132.35151-5-132.36121-1-142.46741-2-142.40971-3-142.36051-4-142.34741-5-142.34641-1-152.48701-2-152.41201-3-152.42311-4-152.23511-5-152.40391-1-162.41651-2-162.42211-3-162.36301-4-162.28391-5-162.35181-1-172.40471-2-172.43801-3-172.38851-4-172.38591-5-172.33311-1-182.39061-2-182.37711-3-182.41061-4-182.32531-5-182.29241-1-192.32261-2-192.43191-3-192.37191-4-192.30031-5-192.35001-1-202.40811-2-202.35491-3-202.43091-4-202.23651-5-202.37401-1-212.52721-2-212.44851-3-212.44781-4-212.34821-5-212.37301-1-222.55971-2-222.44671-3-222.48471-4-222.36761-5-222.35161-1-232.46321-2-232.41721-3-232.42521-4-232.31091-5-232.29981-1-242.40711-2-242.46051-3-242.40171-4-242.30641-5-242.32621-1-252.45471-2-252.41641-3-252.44691-4-252.34841-5-252.36861-1-262.36291-2-262.42981-3-262.43571-4-262.37121-5-262.32951-1-272.43211-2-272.41091-3-272.29271-4-272.42541-5-272.095968 第五章室外试验段验证密度密度密度密度密度测点测点测点测点测点(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)1-1-282.42881-2-282.38001-3-282.48141-4-282.38761-5-282.34961-1-292.52121-2-292.50931-3-292.48131-4-292.32081-5-292.34081-1-302.47201-2-302.50111-3-302.47891-4-302.40631-5-302.38211-1-312.47901-2-312.41421-3-312.44121-4-312.39861-5-312.26521-1-322.37891-2-322.46271-3-322.34161-4-322.38121-5-322.35481-1-332.51051-2-332.43101-3-332.39741-4-332.33911-5-332.36521-1-342.41521-2-342.33471-3-342.47491-4-342.27821-5-342.38151-1-352.48181-2-352.31341-3-352.24501-4-352.41751-5-352.33031-1-362.45061-2-362.36521-3-362.30671-4-362.36781-5-362.35831-1-372.44801-2-372.38331-3-372.39851-4-372.36641-5-372.35371-1-382.23911-2-382.40881-3-382.40621-4-382.33921-5-382.25601-1-392.42461-2-392.39461-3-392.38211-4-392.36501-5-392.14861-1-402.47271-2-402.40261-3-402.30641-4-402.33171-5-402.4065Max1-12.5597Max1-22.5093Max1-32.4847Max1-42.4412Max1-52.4321Min1-12.0078Min1-22.1304Min1-32.1597Min1-42.2341Min1-52.0959极差X1-10.5519X1-20.3789X1-30.3250X1-40.2071X1-50.3362标准差S1-10.0996S1-20.0724S1-30.0763S1-40.0520S1-50.0620均值X1-12.4132X1-22.3837X1-32.3810X1-42.3540X1-52.3300上限X上,1-12.7120X上,1-22.6010X上,1-32.6099X上,1-42.5099X上,1-52.5161下限X下,1-12.1144X下,1-22.1664X下,1-32.1521X下,1-42.1981X下,1-52.1439按照本文4.4章节密度均匀性评价方法，首先应确定密度标准值。对于PQI测定密度值，考虑到施工控制问题及测量误差，舍弃部分可疑数据后求其均值作为密度标准值，可疑密度值的舍弃参考规范[63]进行。舍弃标准为XkS，其中X为测量值均值；S为测量值标准差；k为舍弃系数，当试验数据n为3、4、5、6时，k值分别为1.15、1.46、1.67、1.82，n≥7时，k=3。因此，对于PQI密度测定值，舍弃X3S范围以外的值，舍弃范围见表5.10。各测线舍弃可疑数据后，密度均值及部分分析参数见表5.11。表5.11舍弃可疑数据后密度分析参数（检测段一）参数测线1-1测线1-2测线1-3测线1-4测线1-5均值(g/cm3)2.42362.39022.38102.35402.3360标准差(g/cm3)0.07580.06050.07630.05200.0497变异系数(%)3.132.533.202.212.13由表5.11可知，检测段一各测线密度标准值分别为：ρ1-1=2.4236g/cm3；ρ1-2=2.3902g/cm3；ρ1-3=2.3810g/cm3；ρ1-4=2.3540g/cm3；ρ1-5=2.3360g/cm3。检测段一各测线密度实测值分别与其标准值对比，见图5.12(a)～(e)。69 长安大学硕士学位论文（a）测线1-1（b）测线1-2（c）测线1-3（d）测线1-4（e）测线1-5图5.12检测段一各测线密度实测值与其标准值对比图由图5.12及表5.11可见，测线1-5变异系数最小，数据离散程度小，材料均匀性70 第五章室外试验段验证较好；测线1-3变异系数最大，数据离散程度大，材料均匀性较差。2、检测段二检测段二测网布置与检测段一相同，密度测值见表5.12。表5.12检测段二密度测值密度密度密度密度密度测点测点测点测点测点(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)2-1-12.42892-2-12.42742-3-12.47742-4-12.41752-5-12.35382-1-22.37392-2-22.31562-3-22.48202-4-22.37122-5-22.37862-1-32.36712-2-32.45402-3-32.51742-4-32.40342-5-32.29772-1-42.36862-2-42.48302-3-42.43122-4-42.45672-5-42.27522-1-52.41452-2-52.46922-3-52.37942-4-52.35052-5-52.35692-1-62.34552-2-62.41222-3-62.28562-4-62.46672-5-62.20432-1-72.39192-2-72.27812-3-72.54172-4-72.41392-5-72.33712-1-82.26462-2-82.45362-3-82.57242-4-82.45432-5-82.33812-1-92.38742-2-92.27392-3-92.50272-4-92.36532-5-92.45562-1-102.32132-2-102.37502-3-102.41672-4-102.51792-5-102.37372-1-112.37822-2-112.49252-3-112.45342-4-112.39272-5-112.26122-1-122.30292-2-122.46572-3-122.39142-4-122.41762-5-122.31652-1-132.43782-2-132.44332-3-132.35842-4-132.36862-5-132.37282-1-142.39292-2-142.29622-3-142.51872-4-142.50092-5-142.46962-1-152.36042-2-152.28382-3-152.33052-4-152.51342-5-152.39072-1-162.39592-2-162.52422-3-162.53772-4-162.40542-5-162.32892-1-172.39302-2-172.42892-3-172.53702-4-172.39142-5-172.25332-1-182.36932-2-182.35842-3-182.46622-4-182.43472-5-182.47692-1-192.39882-2-192.35252-3-192.45782-4-192.38262-5-192.21442-1-202.37082-2-202.45132-3-202.48842-4-202.40152-5-202.38512-1-212.35572-2-212.48052-3-212.58732-4-212.39962-5-212.38802-1-222.36242-2-222.42492-3-222.36662-4-222.35892-5-222.23922-1-232.34422-2-232.40462-3-232.39372-4-232.39542-5-232.43482-1-242.37802-2-242.27412-3-242.58122-4-242.42092-5-242.30932-1-252.46502-2-252.42462-3-252.49102-4-252.38452-5-252.23112-1-262.34532-2-262.49452-3-262.62902-4-262.44142-5-262.21582-1-272.50482-2-272.41562-3-272.59852-4-272.40662-5-272.36172-1-282.38522-2-282.38212-3-282.41422-4-282.34862-5-282.27232-1-292.30042-2-292.44072-3-292.47512-4-292.52612-5-292.32482-1-302.36322-2-302.45782-3-302.46292-4-302.38602-5-302.42742-1-312.39212-2-312.26952-3-312.62422-4-312.39432-5-312.20772-1-322.33562-2-322.36632-3-322.28662-4-322.40392-5-322.33252-1-332.37772-2-332.29942-3-332.40012-4-332.38692-5-332.289271 长安大学硕士学位论文密度密度密度密度密度测点测点测点测点测点(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)2-1-342.39522-2-342.32242-3-342.51242-4-342.36932-5-342.42852-1-352.48082-2-352.40612-3-352.46842-4-352.34292-5-352.35982-1-362.29712-2-362.37052-3-362.45372-4-362.44082-5-362.36032-1-372.34302-2-372.40562-3-372.37362-4-372.42312-5-372.33622-1-382.35752-2-382.37172-3-382.30292-4-382.40772-5-382.21812-1-392.44502-2-392.46032-3-392.56932-4-392.42782-5-392.32382-1-402.32632-2-402.48022-3-402.42132-4-402.38172-5-402.3701Max2-12.5048Max2-22.5242Max2-32.6290Max2-42.5261Max2-52.4769Min2-12.2646Min2-22.2695Min2-32.2856Min2-42.3429Min2-52.2043极差X2-10.2402X2-20.2547X2-30.3434X2-40.1832X2-50.2726标准差S2-10.0489S2-20.0721S2-30.0901S2-40.0454S2-50.0746均值X2-12.3755X2-22.3998X2-32.4640X2-42.4118X2-52.3318上限X上,2-12.5222X上,2-22.6162X上,2-32.7342X上,2-42.5482X上,2-52.5556下限X下,2-12.2288X下,2-22.1833X下,2-32.1937X下,2-42.2755X下,2-52.1080变异系数2.06Cv,2-23.00Cv,2-33.66Cv,2-41.88Cv,2-53.20Cv,2-1(%)由表5.12可见，检测段二各测线密度无可疑数据，均值即为标准值，分别为：ρ2-1=2.3755g/cm3；ρ2-2=2.3998g/cm3；ρ2-3=2.4640g/cm3；ρ2-4=2.4118g/cm3；ρ2-5=2.3318g/cm3。检测段二各测线密度实测值分别与其标准值对比，见图5.13(a)～(e)。(a)测线2-1(b)测线2-272 第五章室外试验段验证(c)测线2-3(d)测线2-4(e)测线2-5图5.13检测段二各测线密度实测值与其标准值对比图由图5.13及表5.12可见，测线2-4变异系数最小，数据离散程度小，材料均匀性较好；测线2-3变异系数最大，数据离散程度大，材料均匀性较差。3、检测段三检测段三测网布置与检测段一相同，密度测值见表5.13。表5.13检测段三密度测值密度密度密度密度密度测点测点测点测点测点(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)3-1-12.32563-2-12.21983-3-12.17073-4-12.27093-5-12.31083-1-22.36243-2-22.34433-3-22.41973-4-22.30073-5-22.32523-1-32.36453-2-32.31883-3-32.32903-4-32.41363-5-32.37063-1-42.26863-2-42.40013-3-42.18803-4-42.25293-5-42.310973 长安大学硕士学位论文密度密度密度密度密度测点测点测点测点测点(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)3-1-52.42373-2-52.23273-3-52.39503-4-52.21293-5-52.17473-1-62.36633-2-62.34983-3-62.48933-4-62.19763-5-62.27933-1-72.35053-2-72.28963-3-72.21083-4-72.19973-5-72.39193-1-82.41833-2-82.22923-3-82.21763-4-82.21523-5-82.27773-1-92.44243-2-92.28693-3-92.25493-4-92.36763-5-92.20173-1-102.36623-2-102.20993-3-102.26493-4-102.20653-5-102.42303-1-112.45183-2-112.31183-3-112.51463-4-112.22893-5-112.29933-1-122.17933-2-122.32403-3-122.39123-4-122.30423-5-122.31453-1-132.39383-2-132.41503-3-132.46443-4-132.22223-5-132.25353-1-142.35453-2-142.43483-3-142.20083-4-142.35003-5-142.49763-1-152.33413-2-152.39463-3-152.18153-4-152.37303-5-152.44333-1-162.33853-2-162.31983-3-162.44293-4-162.33113-5-162.44283-1-172.25643-2-172.20613-3-172.18213-4-172.24073-5-172.23443-1-182.21033-2-182.28033-3-182.44793-4-182.23933-5-182.20043-1-192.21393-2-192.27663-3-192.21653-4-192.41423-5-192.33673-1-202.27283-2-202.34203-3-202.28443-4-202.16373-5-202.30443-1-212.25943-2-212.35623-3-212.40263-4-212.26873-5-212.19753-1-222.26113-2-222.25033-3-222.12003-4-222.30403-5-222.25653-1-232.41413-2-232.30083-3-232.26423-4-232.34383-5-232.26873-1-242.41283-2-242.29813-3-242.26933-4-242.19473-5-242.33783-1-252.22053-2-252.34403-3-252.21673-4-252.31113-5-252.25923-1-262.27563-2-262.35443-3-262.30513-4-262.17453-5-262.27233-1-272.20773-2-272.31723-3-272.42853-4-272.32963-5-272.38243-1-282.27603-2-282.43053-3-282.26233-4-282.42783-5-282.40353-1-292.32233-2-292.37433-3-292.30263-4-292.30083-5-292.23523-1-302.30963-2-302.33383-3-302.18123-4-302.26343-5-302.30523-1-312.31663-2-312.29733-3-312.42663-4-312.42023-5-312.31913-1-322.31793-2-322.25663-3-322.22203-4-322.25543-5-322.22893-1-332.36173-2-332.36153-3-332.32253-4-332.32423-5-332.32413-1-342.33583-2-342.28813-3-342.30163-4-342.34593-5-342.29133-1-352.27503-2-352.40503-3-352.37653-4-352.27123-5-352.35493-1-362.34543-2-362.40933-3-362.35413-4-362.41523-5-362.32283-1-372.17273-2-372.25953-3-372.27683-4-372.29023-5-372.27513-1-382.32253-2-382.29883-3-382.31883-4-382.22893-5-382.25783-1-392.33473-2-392.24073-3-392.16043-4-392.41243-5-392.25793-1-402.32893-2-402.23493-3-402.18123-4-402.30703-5-402.3357Max3-12.4518Max3-22.4348Max3-32.5146Max3-42.4278Max3-52.4976Min3-12.1727Min3-22.2061Min3-32.1200Min3-42.1637Min3-52.1747极差X3-10.2791X3-20.2288X3-30.3946X3-40.2641X3-50.322974 第五章室外试验段验证密度密度密度密度密度测点测点测点测点测点(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)标准差S3-10.0714S3-20.0632S3-30.1045S3-40.0752S3-50.0726均值X3-12.3191X3-22.3149X3-32.2990X3-42.2923X3-52.3095上限X上,3-12.5333X上,3-22.5047X上,3-32.6125X上,3-42.5179X上,3-52.5273下限X下,3-12.1050X下,3-22.1252X下,3-31.9854X下,3-42.0668X下,3-52.0916变异系数3.08Cv,3-22.73Cv,3-34.55Cv,3-43.28Cv,3-53.14Cv,3-1(%)由表5.13可见，检测段三各测线密度无可疑数据，标准值即为均值，分别为：ρ333333-1=2.3191g/cm；ρ3-2=2.3149g/cm；ρ3-3=2.2990g/cm；ρ3-4=2.2923g/cm；ρ3-5=2.3095g/cm。检测段三各测线密度实测值分别与其标准值对比，见图5.14(a)～(e)。(a)测线3-1(b)测线3-2(c)测线3-375 长安大学硕士学位论文(d)测线3-4(e)测线3-5图5.14检测段三各测线密度实测值与其标准值对比图由图5.14及表5.13可见，测线3-2变异系数最小，数据离散程度小，材料均匀性较好；测线3-3变异系数最大，数据离散程度大，材料均匀性较差。5.3均匀性评价5.3.1不均匀等级的权重分配由于检测段以测点形式纵向分布为五条测线，单个测线的均匀性评价结果仅能反映该测线范围内均匀性情况，为了评价比较各测线间的均匀性情况，引入加权非均匀率作为各测线间均匀性的评价指标，加权非均匀率按式（5.1）计算。U=U+U+U（5.1）123式中：U—加权非均匀率；U1—轻度不均匀比率；U2—中度不均匀比率；U3—重度不均匀比率；α、β、γ—权重系数。本文所建立路面均匀性评价分级标准中，各均匀等级{均匀(X0)，轻度不均匀(X1)，76 第五章室外试验段验证中度不均匀(X2)，重度不均匀(X3)}对测线整体均匀性影响的重要程度存在差异。因此，采用序关系分析法计算不同等级不均匀的权重系数[67]。对于某一评价指标集{X1，X2，﹒﹒﹒，Xm}，可按以下几步确定序关系：1、确定序关系在指标集{X1，X2，···，Xm}中，选择对于某一评价标准最重要的一个（仅选一个）*指标，记为X；在剩余（m-1）个指标中，选择对于某一评价标准最重要的一个（仅选1**一个）指标，记为X；经过m次挑选后，最后剩余的指标记为X。这样就唯一确定关2m***于某评价准则的一个序关系XXX。12m2、相邻指标相对重要程度判断关于相邻指标X和X的重要程度之比r=/（k=2，3，···，m-1，m），当mk-1kkkk-1较大时，可取rm=1。rk取值可参考表5.14。需要注意的是，如果X1，X2，···，Xm具有***序关系XXX，则rk和rk-1之间须满足rk-1＞1/rk（k=2，3，···，m-1，m）。12m表5.14rk取值参考rk说明1.0指标Xk-1与指标Xk具有同样重要性1.2指标Xk-1比指标Xk稍微重要1.4指标Xk-1比指标Xk明显重要1.6指标Xk-1比指标Xk强烈重要1.8指标Xk-1比指标Xk极端重要3、权重系数计算相邻指标的相对重要程度判断满足rk-1＞1/rk时，则：−1mmmi=+1r（5.2）k=2ik==r，k=2,3,,m−1,m（5.3）k−1kk式（5.2）证明如下：m因为，ri=k-1/m，对k从2～m求和，可得：ik=77 长安大学硕士学位论文mmmri=k-1/m（5.4）kk==22ik=mmm−1又因为，k=1，所以：1+=rim，得式（5.2）。k=1k=2ik=根据上述步骤，确定不同等级的不均匀对路面不均匀性影响的序关系：***XXXXXX。321123****相对重要程度rk选取：r=/=1.6，r=/=1.4，则：212323r2r3=2.24，r2r3+r3=3.64；*-1****3=1+3.64()=0.2155，2=33r=0.3017，1=22r=0.4828；因此，不同等级的非均匀性{轻度不均匀(X1)，中度不均匀(X2)，重度不均匀(X3)}***权重系数分别为：===0.2155，===0.3017，===0.4828。1322315.3.2结构均匀性评价1、检测段一（1）偏差率计算根据文中4.4节内容及表5.2检测段一厚度值，已知厚度标准值为6cm，按式（4.8）计算不同位置处偏差率，结果见表5.15。表5.15检测段一厚度偏差率位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m1-11-21-31-41-5/m1-11-21-31-41-50.500.23000.03000.02330.02500.095020.500.03000.00330.02000.01830.04331.000.14170.02000.02830.09170.140021.000.01830.01670.01830.01000.07171.500.12330.05330.00670.01330.181721.500.01670.03330.02170.08330.01672.000.08330.03670.03000.02000.148322.000.04500.00670.01000.04670.01332.500.05670.02830.00670.03000.040022.500.02670.01170.00000.06330.00983.000.02170.02170.02000.05170.015023.000.05000.06830.00670.05500.02123.500.01330.01500.01000.00330.088323.500.01000.02500.00330.04570.07384.000.00670.02500.02170.05830.101724.000.02500.01830.16170.07190.03814.500.17670.03000.04000.05670.001724.500.00920.10170.00500.03160.08195.000.01830.05330.01500.00830.006725.000.01310.06330.04500.05950.02775.500.03500.03500.01000.00170.016725.500.06460.03370.00170.03080.04936.000.01000.06500.03670.03170.020026.000.00640.01110.04020.01870.021578 第五章室外试验段验证位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m1-11-21-31-41-5/m1-11-21-31-41-56.500.01170.17000.03330.00330.016726.500.06700.00830.03290.13250.06007.000.02670.03330.00830.04170.008327.000.05790.06930.07620.10360.02737.500.03830.05330.01670.03330.011727.500.05920.02480.06390.07850.05178.000.02830.02000.01330.07670.033328.000.06480.00830.01540.03340.01008.500.05000.02670.01330.03670.005028.500.01020.01170.00470.10970.06949.000.05500.02170.01830.03330.010029.000.06440.03500.00860.01490.07699.500.02330.03500.01330.05500.013329.500.01160.00920.00940.08440.035310.000.02500.02500.03330.00830.066730.000.06760.02350.02260.02060.006310.500.03170.03170.02170.01330.031730.500.01180.01280.00320.11660.047511.000.00830.02830.02830.01670.018331.000.00120.04800.07820.16170.012511.500.05170.03670.04830.01330.010031.500.00770.03330.02220.05600.050312.000.00500.02670.03500.07500.035032.000.00740.00380.01600.00730.049212.500.04170.01170.02330.21830.005032.500.06060.01670.03250.06060.066813.000.05670.00670.04170.12830.008333.000.04530.01320.02030.06090.002913.500.04330.02000.02670.10830.026733.500.08220.00170.01440.15730.006514.000.05330.24830.02500.03500.021734.000.01060.01260.01260.00830.025414.500.05330.00170.02170.01330.026734.500.07760.01660.03220.02220.076215.000.05330.01830.03500.04330.063335.000.06250.02910.03610.13230.045215.500.05000.02170.03330.04170.033335.500.01010.02500.07350.12440.058616.000.06670.03670.03330.04330.008336.000.04450.00670.01760.00220.068216.500.06000.02170.01170.04170.048336.500.00890.02500.02190.11250.037317.000.04330.02500.04830.04000.010037.000.01520.04170.00750.10900.027717.500.04170.01670.02500.03830.040037.500.00420.00140.02810.01020.016218.000.02830.02500.01500.04000.116738.000.00250.00080.05160.03740.063718.500.02830.01000.00830.15670.055038.500.00220.02670.01200.11610.024519.000.03670.01830.00170.16670.040039.000.02450.00670.02900.07970.011419.500.01000.02000.01330.08670.040039.500.01970.01000.03610.01470.046820.000.02670.00330.01000.00170.025040.000.06050.02460.01360.00770.0028（2）结果分析由表5.15数据，根据表4.14厚度指标分级标准，统计检测段一各测线厚度均匀性情况，结果见表5.16。表5.16检测段一厚度均匀性结果测线分级区间均匀程度测点数占总测点数比例/%<0.05均匀5163.750.05～0.10轻度不均匀2531.25测线1-10.10～0.15中度不均匀22.50>0.15重度不均匀22.5079 长安大学硕士学位论文测线分级区间均匀程度测点数占总测点数比例/%<0.05均匀7087.500.05～0.10轻度不均匀78.75测线1-20.10～0.15中度不均匀11.25>0.15重度不均匀22.50<0.05均匀7492.500.05～0.10轻度不均匀56.25测线1-30.10～0.15中度不均匀00>0.15重度不均匀11.25<0.05均匀4556.250.05～0.10轻度不均匀1923.75测线1-40.10～0.15中度不均匀1113.75>0.15重度不均匀56.25<0.05均匀5771.250.05～0.10轻度不均匀1822.50测线1-50.10～0.15中度不均匀45.00>0.15重度不均匀11.25由表5.16数据及上述不同等级不均匀的权重系数，根据式（5.1）计算检测段一各测线厚度加权非均匀率。表5.17检测段一厚度加权非均匀率指标测线1-1测线1-2测线1-3测线1-4测线1-5加权非均匀率/%8.703.471.9512.286.96加权均匀率/%91.3096.5398.0587.7293.04由表5.17可见，检测段一各测线厚度加权均匀率均较好，其中测线1-3的加权均匀率最大，测线1-4的加权均匀率最小。5条测线的结构均匀性排序为：测线1-3＞测线1-2＞测线1-5＞测线1-1＞测线1-4，与图5.8对比结果一致。2、检测段二（1）偏差率计算根据4.4节内容及表5.5检测段二厚度值，已知厚度标准值为6cm，按式（4.8）计算不同位置处偏差率，结果见表5.18。表5.18检测段二厚度偏差率位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m2-12-22-32-42-5/m2-12-22-32-42-50.500.01680.01830.01770.04170.082820.500.01370.01400.07360.07000.04061.000.03330.00400.06000.07790.030821.000.04900.01290.05330.03270.008380 第五章室外试验段验证位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m2-12-22-32-42-5/m2-12-22-32-42-51.500.00900.04230.04710.04290.015021.500.14710.11910.06630.06830.08452.000.04400.01880.00170.03380.022722.000.10760.04980.00830.12000.10012.500.04490.01930.03420.06830.066122.500.01140.04190.02170.00860.07043.000.07150.04000.05670.12330.112023.000.04940.06260.02710.04280.03083.500.04980.06260.01610.04610.023323.500.00860.02910.04590.16790.01694.000.07000.07930.04600.01230.041224.000.00460.00960.00320.00830.10174.500.13110.13240.01330.09900.006624.500.00330.02320.01000.05050.10065.000.09380.00330.00010.02510.028525.000.01330.04270.04330.02920.12935.500.01170.04950.02170.04010.027325.500.13580.00470.03500.09320.02716.000.01000.07830.04360.02430.167326.000.04510.10320.02670.00360.05946.500.01830.00330.02670.02550.143026.500.07490.01630.01220.04670.00577.000.00760.09150.00830.08000.036727.000.03770.01290.00830.09490.06267.500.06500.05090.03790.02720.083827.500.03130.10170.03830.02550.02818.000.13010.00520.02170.05950.025028.000.05830.00110.00180.01370.12008.500.08600.02070.00500.02290.003328.500.09860.02340.02670.00890.04979.000.00320.09760.04120.02830.013429.000.05960.00500.01000.11090.02279.500.03010.02220.04170.07380.013629.500.07510.04740.03170.04130.048010.000.01000.04920.00670.06300.028330.000.05120.02820.01670.13160.000910.500.02290.04330.04500.08180.002830.500.09400.03120.00930.13350.016611.000.00440.01740.01670.02290.107931.000.02730.06670.01330.14090.128611.500.03170.02760.05170.01830.055831.500.00130.01170.07520.14900.112012.000.01280.00280.04140.02200.090032.000.00020.00650.00830.08030.017812.500.09000.06760.06140.06020.118132.500.00360.00690.02170.09440.111113.000.10900.00830.11560.10420.008033.000.07440.04500.00270.03750.010013.500.13190.04520.01440.02690.010033.500.06050.05700.02090.06160.010014.000.02890.03400.10420.02450.075434.000.04610.01940.04170.08890.144614.500.07680.07800.03100.09760.085434.500.01810.01320.00870.11550.116515.000.12000.11420.04830.14010.150035.000.03000.05670.01810.05170.034215.500.06640.09040.04000.06820.094635.500.00610.01830.04500.04720.008116.000.00980.12880.02640.02750.013136.000.02200.01440.00500.06080.070616.500.03830.00700.05220.03190.166036.500.05510.01940.00670.06000.040017.000.01090.01710.04020.06130.100137.000.02380.04120.02140.04320.157117.500.08870.10740.07190.03340.037637.500.06480.00270.06920.00560.044518.000.13140.00250.04450.04570.021738.000.09610.01670.01330.00480.076318.500.01040.05850.01130.00490.031738.500.00210.01490.02830.02490.002219.000.07060.09780.06250.02600.018339.000.03180.05080.02670.03120.074719.500.03570.06360.08160.10880.051839.500.13670.00330.01330.04600.118520.000.07460.10250.08440.01500.034640.000.15160.02510.01500.10330.0267（2）结果分析81 长安大学硕士学位论文由表5.18数据，根据表4.14厚度指标分级标准，统计检测段二各测线厚度均匀性情况，结果见表5.19。表5.19检测段二厚度均匀性结果测线分级区间均匀程度测点数占总测点数比例/%<0.05均匀4657.500.05～0.10轻度不均匀2328.75测线2-10.10～0.15中度不均匀1012.50>0.15重度不均匀11.25<0.05均匀5568.750.05～0.10轻度不均匀1721.25测线2-20.10～0.15中度不均匀810.00>0.15重度不均匀00<0.05均匀6480.000.05～0.10轻度不均匀1417.50测线2-30.10～0.15中度不均匀22.50>0.15重度不均匀00<0.05均匀4353.750.05～0.10轻度不均匀2430.00测线2-40.10～0.15中度不均匀1215.00>0.15重度不均匀11.25<0.05均匀4455.000.05～0.10轻度不均匀1620.00测线2-50.10～0.15中度不均匀1721.25>0.15重度不均匀33.75由表5.19数据及上述不同等级不均匀的权重系数，根据式（5.1）计算检测段二各测线厚度加权非均匀率。表5.20检测段二厚度加权非均匀率指标测线2-1测线2-2测线2-3测线2-4测线2-5加权非均匀率/%10.577.604.5311.5912.53加权均匀率/%89.4392.4095.4788.4187.47由表5.20可见，检测段二各测线厚度加权均匀率均较好，其中测线2-3的加权均匀率最大，测线2-5的加权均匀率最小。5条测线的结构均匀性排序为：测线2-3＞测线2-2＞测线2-1＞测线2-4＞测线2-5，与图5.9对比结果一致。3、检测段三（1）偏差率计算根据文中4.4节内容及表5.8检测段三厚度值，已知厚度标准值为6cm，按式（4.8）82 第五章室外试验段验证计算不同位置处偏差率，结果见表5.21。表5.21检测段三厚度偏差率位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m3-13-23-33-43-5/m3-13-23-33-43-50.500.07040.00950.12560.00830.010020.500.08680.04740.17410.04170.05501.000.04330.06670.09840.02170.081721.000.08320.01830.03800.11630.02381.500.00260.01520.16520.00500.023321.500.10200.08560.00550.05170.04812.000.05030.04830.02650.03110.020022.000.13830.00340.09550.00740.03172.500.02670.05670.13130.01170.005022.500.03670.00830.00440.02730.01173.000.13910.03670.00450.05470.011723.000.02150.03030.09020.01730.05293.500.09400.10300.03830.02670.013323.500.06060.02770.16520.11530.01064.000.06440.04600.02460.05530.053324.000.13390.01870.05110.04500.01174.500.07130.01840.03440.02170.059724.500.14240.06000.06720.15560.04175.000.05150.05670.03630.11000.041725.000.15500.02500.00150.14570.03005.500.02420.11800.09090.00610.014025.500.03090.04170.14320.09430.03336.000.16580.01040.09140.08640.023326.000.15400.01660.16840.05640.01456.500.00060.04500.00740.04330.126226.500.11910.07310.17280.04330.02177.000.00750.02500.07250.00890.013527.000.15100.00830.12930.03380.00337.500.04830.00960.03250.03500.020027.500.13520.04260.04490.03300.03868.000.05170.05840.03640.05500.041728.000.04980.00560.03220.03000.03808.500.06750.00510.00330.02830.157128.500.00660.12780.01340.00830.01179.000.13150.01670.05550.12310.228329.000.14670.10600.01920.03830.04449.500.08880.04000.06490.09390.080029.500.13840.04670.11310.05500.023310.000.06270.05610.10670.03830.025030.000.15070.07000.05150.05670.013010.500.01040.06740.10910.00500.073830.500.04810.06000.03090.00890.053311.000.00690.00010.00320.08170.028631.000.16910.02150.01220.02050.011711.500.11170.01830.06000.05520.096131.500.07610.11250.03460.04330.007112.000.14790.04020.03590.07780.004632.000.11560.19290.07090.00430.006712.500.01410.00310.04170.14300.031732.500.14500.12960.04170.00260.023313.000.11370.00630.03910.07360.028533.000.01410.06220.00930.01690.041713.500.11790.03670.04960.02050.075533.500.02760.03670.09950.06330.023314.000.11090.01110.05960.04170.012834.000.13500.00000.05040.05000.023314.500.08690.02650.08360.01170.023334.500.11240.00650.07910.00600.006715.000.01310.01240.11550.04810.046735.000.07260.02330.08400.02500.028315.500.16800.01330.12090.14460.109835.500.14830.03330.08580.04830.000216.000.09000.02330.13990.09180.011536.000.00410.07830.01170.00170.010516.500.15610.03730.13240.09180.067936.500.15990.04870.04670.01440.038317.000.00060.06670.02950.03570.044337.000.06600.04640.07460.10490.003517.500.07900.05330.00170.10200.000137.500.05900.04620.04080.03500.011718.000.00580.02610.11110.21500.043338.000.14900.12540.06000.03670.020018.500.07860.11560.05360.02830.010038.500.01330.01540.06170.04290.011783 长安大学硕士学位论文位置测线测线测线测线测线位置测线测线测线测线测线/m3-13-23-33-43-5/m3-13-23-33-43-519.000.01490.04330.05560.09010.020039.000.07060.03500.10600.00550.045019.500.08100.00170.07160.09820.083339.500.13330.04170.01050.04830.024520.000.05060.06000.01900.01550.025040.000.03040.06000.05830.04280.0367（2）结果分析由表5.21数据，根据表4.14厚度指标分级标准，统计检测段三各测线厚度均匀性情况，结果见表5.22。表5.22检测段三厚度均匀性结果测线分级区间均匀程度测点数占总测点数比例/%<0.05均匀2531.250.05～0.10轻度不均匀2430.00测线3-10.10～0.15中度不均匀2227.50>0.15重度不均匀911.25<0.05均匀5467.500.05～0.10轻度不均匀1721.25测线3-20.10～0.15中度不均匀810.00>0.15重度不均匀11.25<0.05均匀3543.750.05～0.10轻度不均匀2733.75测线3-30.10～0.15中度不均匀1316.25>0.15重度不均匀56.25<0.05均匀4961.250.05～0.10轻度不均匀2025.00测线3-40.10～0.15中度不均匀911.25>0.15重度不均匀22.50<0.05均匀6480.000.05～0.10轻度不均匀1215.00测线3-50.10～0.15中度不均匀22.50>0.15重度不均匀22.50由表5.22数据及上述不同等级不均匀的权重系数，根据式（5.1）计算检测段三各测线厚度加权非均匀率。表5.23检测段三厚度加权非均匀率指标测线3-1测线3-2测线3-3测线3-4测线3-5加权非均匀率/%20.198.2015.199.995.19加权均匀率/%79.8191.8084.8190.0194.81由表5.23可见，检测段三各测线厚度加权均匀率大部分较好，其中测线3-5的加权84 第五章室外试验段验证均匀率最大，测线3-1的加权均匀率最小。5条测线的结构均匀性排序为：测线3-5＞测线3-2＞测线3-4＞测线3-3＞测线3-1，与图5.10对比结果一致。4、检测段评价已知各检测段测线均匀性情况，并不能评价检测段之间的均匀性差异，因此需要计算各检测段均匀率，均匀率按式（5.5）计算。UR=aUR+aUR+aUR+aUR+aUR（5.5）1122334455式中：UR—检测段均匀率；UR1、UR2、UR3、UR4、UR5—检测段各测线加权均匀率；a1、a2、a3、a4、a5—权重系数。由于各检测段测线均匀性对该检测段整体均匀性同样重要，所以检测线权重系数相同，即a1=a2=a3=a4=a5=0.2。根据式（5.5）及上述检测段各测线厚度加权均匀率分别计算各检测段结构均匀率。表5.24检测段结构均匀率检测段检测段一检测段二检测段三结构均匀率/%93.3390.6488.25由表5.24可见，三个检测段结构均匀性均较好，其中检测段一最好，检测段二次之，检测段三最差。5.3.3材料均匀性评价1、检测段一（1）偏差率计算根据已确定的密度标准值（表5.11），按式（4.8）计算舍弃可疑数据后其余各测点密度偏差率，结果见表5.25。表5.25检测段一密度偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率1-1-10.02071-2-10.01221-3-10.02251-4-10.01451-5-10.01231-1-20.02711-2-20.03871-3-20.04431-4-20.01071-5-20.01141-1-30.10711-2-30.01131-3-30.02521-4-30.00961-5-30.00591-1-40.04051-2-40.03541-3-40.03101-4-40.01781-5-40.00341-1-50.00851-2-50.03051-3-50.02651-4-50.01131-5-50.00511-1-60.02441-2-60.02131-3-60.09291-4-60.00141-5-60.022985 长安大学硕士学位论文测点偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率1-1-70.00201-2-70.06761-3-70.02611-4-70.05091-5-70.02381-1-80.00931-2-80.04951-3-80.05691-4-80.01451-5-80.01281-1-90.01911-2-90.01101-3-90.00591-4-90.03701-5-90.02621-1-100.00401-2-100.00011-3-100.01611-4-100.02881-5-100.01231-1-110.01911-2-110.02901-3-110.01211-4-110.02081-5-110.00001-1-120.03251-2-120.01661-3-120.04161-4-120.02741-5-120.04111-1-130.01811-2-130.00821-3-130.02391-4-130.00111-5-130.01081-1-140.02621-2-140.00911-3-140.00861-4-140.00281-5-140.00451-1-150.00291-2-150.01331-3-150.01771-4-150.05051-5-150.02911-1-160.00781-2-160.02001-3-160.00761-4-160.02981-5-160.00681-1-170.01361-2-170.00551-3-170.00311-4-170.01361-5-170.00121-1-180.04171-2-180.01741-3-180.01241-4-180.01221-5-180.01871-1-190.00641-2-190.01481-3-190.00381-4-190.02281-5-190.00601-1-200.04271-2-200.02441-3-200.02101-4-200.04991-5-200.01631-1-210.05621-2-210.02361-3-210.02811-4-210.00251-5-210.01581-1-220.01631-2-220.01131-3-220.04361-4-220.00581-5-220.00671-1-230.00681-2-230.02941-3-230.01861-4-230.01831-5-230.01551-1-240.01281-2-240.01101-3-240.00871-4-240.02021-5-240.00421-1-250.02501-2-250.01661-3-250.02771-4-250.00241-5-250.01401-1-260.00351-2-260.00871-3-260.02301-4-260.00731-5-260.00281-1-270.00211-2-270.00431-3-270.03711-4-270.03031-5-270.00581-1-280.04031-2-280.04981-3-280.04221-4-280.01431-5-280.00211-1-290.02001-2-290.04641-3-290.04211-4-290.01411-5-290.01971-1-300.02291-2-300.01001-3-300.04111-4-300.02221-5-300.03031-1-310.01841-2-310.03031-3-310.02531-4-310.01891-5-310.00801-1-320.03591-2-320.01711-3-320.01651-4-320.01161-5-320.01251-1-330.00351-2-330.02321-3-330.00691-4-330.00631-5-330.01951-1-340.02401-2-340.03211-3-340.03941-4-340.03221-5-340.00241-1-350.01111-2-350.01051-3-350.05711-4-350.02701-5-350.00951-1-360.01011-2-360.00291-3-360.03121-4-360.00591-5-360.00761-1-370.07611-2-370.00781-3-370.00731-4-370.00531-5-370.03421-1-380.00041-2-380.00181-3-380.01061-4-380.00631-5-380.08021-1-390.02021-2-390.00521-3-390.00051-4-390.00471-5-390.03021-1-40—1-2-40—1-3-400.03131-4-400.00951-5-40—（2）结果分析由表5.25数据，按照表4.15密度指标分级标准，统计检测段一各测线密度均匀性情况，结果见表5.26。86 第五章室外试验段验证表5.26检测段一密度均匀性结果测线分级区间均匀程度测点数占总测点数比例/%<0.02均匀2256.410.02～0.04轻度不均匀1025.64测线1-10.04～0.08中度不均匀615.38>0.08重度不均匀12.56<0.02均匀2461.540.02～0.04轻度不均匀1128.21测线1-20.04～0.08中度不均匀410.26>0.08重度不均匀00<0.02均匀1640.000.02～0.04轻度不均匀1537.50测线1-30.04～0.08中度不均匀820.00>0.08重度不均匀12.50<0.02均匀2665.000.02～0.04轻度不均匀1127.50测线1-40.04～0.08中度不均匀37.50>0.08重度不均匀00<0.02均匀3076.920.02～0.04轻度不均匀717.95测线1-50.04～0.08中度不均匀12.56>0.08重度不均匀12.56由表5.26数据及上述不同等级不均匀的权重系数，根据式（5.1）计算检测段一各测线密度加权非均匀率。表5.27检测段一密度加权非均匀率指标测线1-1测线1-2测线1-3测线1-4测线1-5加权非均匀率/%11.419.1715.328.195.88加权均匀率/%88.5990.8384.6891.8194.12由表5.27可见，检测段一各测线密度加权均匀率均较好，其中测线1-5的加权均匀率最大，测线1-3的加权均匀率最小。5条测线的材料均匀性排序为：测线1-5＞测线1-4＞测线1-2＞测线1-1＞测线1-3，与图5.12对比结果一致。2、检测段二（1）偏差率计算根据已确定的密度标准值（表5.12），按式（4.8）计算检测段二密度偏差率，结果见表5.28。87 长安大学硕士学位论文表5.28检测段二密度偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率2-1-10.02252-2-10.01152-3-10.00542-4-10.00242-5-10.00942-1-20.00072-2-20.03512-3-20.00732-4-20.01682-5-20.02012-1-30.00352-2-30.02262-3-30.02172-4-30.00352-5-30.01462-1-40.00292-2-40.03472-3-40.01332-4-40.01862-5-40.02432-1-50.01642-2-50.02892-3-50.03432-4-50.02542-5-50.01082-1-60.01262-2-60.00522-3-60.07242-4-60.02272-5-60.05472-1-70.00692-2-70.05072-3-70.03152-4-70.00092-5-70.00232-1-80.04672-2-80.02252-3-80.04402-4-80.01762-5-80.00272-1-90.00502-2-90.05252-3-90.01572-4-90.01932-5-90.05312-1-100.02282-2-100.01032-3-100.01922-4-100.04402-5-100.01802-1-110.00112-2-110.03872-3-110.00432-4-110.00792-5-110.03032-1-120.03062-2-120.02752-3-120.02952-4-120.00242-5-120.00662-1-130.02622-2-130.01812-3-130.04292-4-130.01792-5-130.01762-1-140.00732-2-140.04322-3-140.02222-4-140.03692-5-140.05912-1-150.00642-2-150.04832-3-150.05422-4-150.04212-5-150.02532-1-160.00862-2-160.05182-3-160.02992-4-160.00262-5-160.00122-1-170.00742-2-170.01212-3-170.02962-4-170.00852-5-170.03372-1-180.00262-2-180.01722-3-180.00092-4-180.00952-5-180.06222-1-190.00982-2-190.01972-3-190.00252-4-190.01212-5-190.05032-1-200.00202-2-200.02152-3-200.00992-4-200.00432-5-200.02292-1-210.00832-2-210.03372-3-210.05002-4-210.00512-5-210.02412-1-220.00552-2-220.01052-3-220.03952-4-220.02192-5-220.03972-1-230.01322-2-230.00202-3-230.02852-4-230.00682-5-230.04422-1-240.00112-2-240.05242-3-240.04762-4-240.00382-5-240.00962-1-250.03772-2-250.01032-3-250.01092-4-250.01132-5-250.04322-1-260.01272-2-260.03952-3-260.06702-4-260.01232-5-260.04972-1-270.05442-2-270.00662-3-270.05462-4-270.00222-5-270.01282-1-280.00412-2-280.00742-3-280.02022-4-280.02622-5-280.02552-1-290.03162-2-290.01712-3-290.00452-4-290.04742-5-290.00302-1-300.00522-2-300.02422-3-300.00042-4-300.01072-5-300.04102-1-310.00702-2-310.05432-3-310.06502-4-310.00732-5-310.05322-1-320.01682-2-320.01392-3-320.07202-4-320.00332-5-320.00032-1-330.00092-2-330.04182-3-330.02592-4-330.01032-5-330.01832-1-340.00832-2-340.03222-3-340.01962-4-340.01762-5-340.04152-1-350.04432-2-350.00262-3-350.00182-4-350.02862-5-350.01202-1-360.03302-2-360.01222-3-360.00422-4-360.01202-5-360.01222-1-370.01372-2-370.00242-3-370.03672-4-370.00472-5-370.00192-1-380.00762-2-380.01172-3-380.06542-4-380.00172-5-380.04882-1-390.02922-2-390.02522-3-390.04272-4-390.00662-5-390.00342-1-400.02072-2-400.03352-3-400.01732-4-400.01252-5-400.016488 第五章室外试验段验证（2）结果分析由表5.28，按照表4.15密度指标分级标准，统计检测段二各测线密度均匀性情况。表5.29检测段二密度均匀性结果测线分级区间均匀程度测点数占总测点数比例/%<0.02均匀2870.00.02～0.04轻度不均匀922.5测线2-10.04～0.08中度不均匀37.5>0.08重度不均匀00<0.02均匀1845.00.02～0.04轻度不均匀1435.0测线2-20.04～0.08中度不均匀820.0>0.08重度不均匀00<0.02均匀1640.00.02～0.04轻度不均匀1230.0测线2-30.04～0.08中度不均匀1230.0>0.08重度不均匀00<0.02均匀3177.50.02～0.04轻度不均匀615.0测线2-40.04～0.08中度不均匀37.5>0.08重度不均匀00<0.02均匀1947.50.02～0.04轻度不均匀922.5测线2-50.04～0.08中度不均匀1230.0>0.08重度不均匀00由表5.29数据及上述不同等级不均匀的权重系数，根据式（5.1）计算检测段二各测线密度加权非均匀率。表5.30检测段二密度加权非均匀率指标测线2-1测线2-2测线2-3测线2-4测线2-5加权非均匀率/%7.1113.5815.525.5013.90加权均匀率/%92.8986.4284.4894.5086.10由表5.30可见，检测段二各测线密度加权均匀率均较好，其中测线2-4的加权均匀率最大，测线2-3的加权均匀率最小。5条测线的材料均匀性排序为：测线2-4＞测线2-1＞测线2-2＞测线2-5＞测线2-3，与图5.13对比结果一致。3、检测段三（1）偏差率计算根据已确定的密度标准值（表5.13），按式（4.8）计算检测段三密度偏差率见表5.31。89 长安大学硕士学位论文表5.31检测段三密度偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率测点偏差率3-1-10.00283-2-10.04113-3-10.05583-4-10.00943-5-10.00063-1-20.01873-2-20.01273-3-20.05253-4-20.00373-5-20.00683-1-30.01963-2-30.00173-3-30.01313-4-30.05293-5-30.02653-1-40.02183-2-40.03683-3-40.04833-4-40.01723-5-40.00063-1-50.04513-2-50.03553-3-50.04183-4-50.03473-5-50.05843-1-60.02043-2-60.01513-3-60.08283-4-60.04133-5-60.01313-1-70.01353-2-70.01103-3-70.03843-4-70.04043-5-70.03573-1-80.04283-2-80.03703-3-80.03543-4-80.03373-5-80.01383-1-90.05323-2-90.01213-3-90.01923-4-90.03283-5-90.04673-1-100.02033-2-100.04543-3-100.01483-4-100.03753-5-100.04913-1-110.05723-2-110.00143-3-110.09383-4-110.02773-5-110.00443-1-120.06033-2-120.00393-3-120.04013-4-120.00523-5-120.00223-1-130.03223-2-130.04323-3-130.07203-4-130.03063-5-130.02423-1-140.01533-2-140.05183-3-140.04273-4-140.02513-5-140.08143-1-150.00653-2-150.03443-3-150.05113-4-150.03523-5-150.05793-1-160.00833-2-160.00213-3-160.06263-4-160.01693-5-160.05773-1-170.02703-2-170.04703-3-170.05093-4-170.02253-5-170.03253-1-180.04693-2-180.01503-3-180.06483-4-180.02323-5-180.04723-1-190.04533-2-190.01663-3-190.03593-4-190.05323-5-190.01183-1-200.02003-2-200.01173-3-200.00633-4-200.05613-5-200.00223-1-210.02573-2-210.01783-3-210.04513-4-210.01033-5-210.04853-1-220.02503-2-220.02793-3-220.07783-4-220.00513-5-220.02303-1-230.04103-2-230.00613-3-230.01513-4-230.02243-5-230.01773-1-240.04043-2-240.00733-3-240.01293-4-240.04263-5-240.01223-1-250.04253-2-250.01253-3-250.03583-4-250.00823-5-250.02183-1-260.01873-2-260.01703-3-260.00273-4-260.05143-5-260.01613-1-270.04803-2-270.00103-3-270.05633-4-270.01623-5-270.03163-1-280.01863-2-280.04993-3-280.01593-4-280.05913-5-280.04073-1-290.00143-2-290.02563-3-290.00163-4-290.00373-5-290.03223-1-300.00413-2-300.00813-3-300.05133-4-300.01263-5-300.00193-1-310.00113-2-310.00763-3-310.05553-4-310.05583-5-310.00423-1-320.00053-2-320.02523-3-320.03353-4-320.01613-5-320.03493-1-330.01843-2-330.02013-3-330.01023-4-330.01393-5-330.00633-1-340.00723-2-340.01163-3-340.00113-4-340.02333-5-340.00793-1-350.01903-2-350.03893-3-350.03373-4-350.00923-5-350.01973-1-360.01133-2-360.04083-3-360.02403-4-360.05363-5-360.00583-1-370.06313-2-370.02393-3-370.00963-4-370.00093-5-370.01493-1-380.00153-2-380.00703-3-380.00863-4-380.02773-5-380.02093-1-390.00673-2-390.03213-3-390.06033-4-390.05243-5-390.02233-1-400.00423-2-400.03463-3-400.05123-4-400.00643-5-400.011390 第五章室外试验段验证（2）结果分析由表5.31，按照表4.15密度指标分级标准，统计检测段三各测线密度均匀性情况。表5.32检测段三密度均匀性结果测线分级区间均匀程度测点数占总测点数比例/%<0.02均匀2152.50.02～0.04轻度不均匀717.5测线3-10.04～0.08中度不均匀1230.0>0.08重度不均匀00<0.02均匀2152.50.02～0.04轻度不均匀1230.0测线3-20.04～0.08中度不均匀717.5>0.08重度不均匀00<0.02均匀1332.50.02～0.04轻度不均匀717.5测线3-30.04～0.08中度不均匀1845.0>0.08重度不均匀25.0<0.02均匀1640.00.02～0.04轻度不均匀1332.5测线3-40.04～0.08中度不均匀1127.5>0.08重度不均匀00<0.02均匀2050.00.02～0.04轻度不均匀1127.5测线3-50.04～0.08中度不均匀820.0>0.08重度不均匀12.5由表5.32数据及上述不同等级不均匀的权重系数，根据式（5.1）计算检测段三各测线密度加权非均匀率。表5.33检测段三密度加权非均匀率指标测线3-1测线3-2测线3-3测线3-4测线3-5加权非均匀率/%12.8211.7419.7615.3013.17加权均匀率/%87.1888.2680.2484.7086.83由表5.33可见，检测段三各测线密度加权均匀率大部分较好，其中测线3-2的加权均匀率最大，测线3-3的加权均匀率最小。5条测线的材料均匀性排序为：测线3-2＞测线3-1＞测线3-5＞测线3-4＞测线3-3，与图5.14对比结果一致。4、检测段评价按照检测段之间结构均匀性评价方法，根据式（5.5）及上述检测段各测线密度加权均匀率分别计算各检测段材料均匀率。91 长安大学硕士学位论文表5.34检测段材料均匀率检测段检测段一检测段二检测段三材料均匀率/%90.0188.8885.44由表5.34可见，三个检测段材料均匀性均较好，其中检测段一最好，检测段二次之，检测段三最差。由表5.24及5.34可见，检测段一结构均匀性和材料均匀性均优于检测段二和三，而检测段三最差，因此，可以认为检测段一的整体施工质量均匀性最好，检测段二次之，检测段三最差。5.4本章小结1、本章将搭建的探地雷达室内检测系统用于室外试验段的检测。首先确定了检测路段的选择标准，比较分析了各个试验段的实际情况，选择路面连续且结构材料统一的三个试验段分别进行检测评价。2、根据测网布置原则布置检测网格，每条测线长约40m。厚度检测沿测线纵向分别进行单点测量和连续测量，连续测量厚度输出间隔0.5m；密度检测采取单点测量的方式，沿测线纵向每1m测一处。3、采用序关系分析法确定各不均匀等级的权重系数为：=0.2155，=0.3017，=0.4828。4、根据已确定的分级标准，对各检测段测线的结构均匀性和材料均匀性进行量化评价，分别计算三个检测段的结构均匀率和材料均匀率，结果表明：检测段一的均匀性最好，检测段二次之，检测段三最差。92 结论与展望结论与展望主要结论通过对探地雷达系统组成及工作原理的分析研究，搭建探地雷达室内检测系统，通过室内试验验证系统可行性。选取路面厚度、密度指标分别评价路面结构均匀性和材料均匀性；确定厚度与密度均匀性分级标准，应用建立的探地雷达室内检测系统对室外试验段进行结构均匀性与材料均匀性评价，得到的主要结论如下：1、结合Maxwell波动方程对探地雷达检测原理进行分析，说明了介质电特性对电磁波在介质中传播的影响，并对沥青路面典型反射波形信号进行了分析，总结了部分波形信号反映的路面信息。2、根据探地雷达使用条件及检测要求确定系统建立原则。在满足室内检测系统建立原则的基础上，提出三种不同的系统方案，综合对比分析，选择推车式检测系统用以室内路面检测。3、进一步细化沥青路面均匀性概念，分别分析了沥青路面结构均匀性与材料均匀性的主要反映信息，并对现阶段评价沥青路面均匀性的主要指标进行了对比分析。基于检测无损、连续、快速的原则，选取厚度作为沥青路面结构均匀性的评价指标，密度作为材料均匀性的评价指标。4、利用探地雷达室内检测系统检测室内试件，已知标准厚度的情况下，提出了介电常数均值法标定路面介电常数，其计算结果与实测值相关性较好，符合实际情况，验证了室内检测系统的可行性及检测数据准确性。选用与探地雷达检测原理相似的无核密度仪（PQI）检测密度，其检测结果与实测值相关性较好。5、将路面均匀性分为均匀、轻度不均匀、中度不均匀、重度不均匀四类。以指标偏差率作为分级标准，并确定了具体的分级界限。计算分析了室内试件厚度与密度均匀性，分析结果与实际情况相符合，验证了指标分级标准的可行性。6、将搭建的探地雷达室内检测系统用于室外试验段的检测。引入加权非均匀率的概念，采用序关系分析法确定各不均匀等级的权重系数。根据已确定的分级标准，分别对各检测段测线的结构均匀性和材料均匀性进行量化评价，并对三个检测段的整体均匀性进行了分析评价，验证了该评价方法的可行性。93 长安大学硕士学位论文进一步研究建议由于沥青路面施工过程的变异性及现场实际情况的复杂性，路面整体均匀性的精确检测评价存在一定难度。本文属于探索性研究，加之研究时间短且个人水平有限，论文难免有很多不足之处需要改进，具体有以下几方面：1、进一步丰富沥青路面结构均匀性与材料均匀性，确定其评价指标；同时，根据路面测线结构均匀性与材料均匀性结果，评价路面整体施工质量均匀性。2、文中对路面的均匀性检测评价研究只针对于单层，然而实际路面均为多层结构。因此，还需要针对多层结构进行试验研究，进一步验证指标分级标准及评价方法的可行性及有效性。3、针对路面不同均匀性情况，研究相应的处理措施，保证路面长期使用性能及使用寿命。94 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