影响高频地质雷达检测精度的主要因素分析

韩兴

（北京建业通工程检测技术有限公司 北京 100000）

1 主要影响因素

1.1 行驶速度对检测结果的影响

选择新建设的高速公路的直线区间为700米的路段，在起点0米、200米处、终点700米处做标记，每次天线都沿着同一条测量线进行测量。开始检测时，将雷达天线对准起点，启动检测车辆，在达到200m的位置前要求检测车辆保持一定的速度，行驶到雷达天线终点后停止。检测数据将分成两阶段进行分析。第一阶段是0～200m的加速区间的数据，该阶段的数据用于分析检测车辆处于加速阶段对检测数据的影响。另一个是以一定速度行驶的200～700m区间的数据，分析速度差异带来的影响。这次测试了20km/h、40km/h、60km/h、80km/h、100km/h的速度。通过这次等速区间的测试数据分析，采用不同的速度对测试结果的影响较小，各区间测试结果的变异系数都不超过1%。在交通运输部部门计量检定规程的相关规定中，厚度测量的重复性变异系数要求不大于5.0%，可见车速对测试结果的影响远小于标准值对重复性测量的要求，不同的测试车速度对测试结果可以认为基本没有影响。分析加速区间的检测结果[1]，变动系数为0.71%，同样小于5%，但比等速度区间的变动系数大，所以检测车辆是否加速、减速的影响甚小，被认为在误差容许范围内。通过以上测试，检测出不同速度情况下，车辆不管是不是处于加减速初期阶段，对高频地质雷达的检测精度都影响甚微，但在实际工作中，为了减少对检测到的雷电电波的干扰，一般用天线长支架使雷达原理车辆，如果在检测中频繁加减速的话，会对天线产生强烈的影响，为了保护天线，车辆会尽量保持检测时处于匀速运动状态，尽量不超过80km/h的行驶速度[2]。

1.2 检测介质对检测结果的影响

雷达波（电磁波）的传播速度因介质而异。沥青混合物是将沥青、石材等各种材料以不同比例混合而成的混合物。就算是材料完全相同的沥青混合物，在不同的压力下雷达波的传播速度也不同。从应用地质雷达检测沥青混凝土铺路厚度来看，影响雷达波速的因素是十分复杂的。在某铺设沥青层的高速公路路段，使用雷达探测器测量路面的厚度，通过测量结果发现，随着路面厚度的增加，雷达波波速逐渐降低，特别是在SMA的上层，随着路面厚度的增加，雷达波的速度逐渐降低，在SMA结构中，雷达波的速度比AC结构慢。同样，在下层和中下级层构造中，即使是相同的AC构造[3]，由于沥青和集材的不同，可能会随波的速度而不同，但由于沥青只少部分包含在混合物中，所以判定主要是集材的不同，才导致波速的不同。通过以上分析，当应用地质雷达来说明检测路面的厚度时，每一层路面的检测厚度都必须用雷达的波速标识来标定，更不能用别的标段，甚至其他线路的标识数据，更不能在计算阶位的波速时使用算成厚度的方法，否则测试的结果就会完全失真，导致检测的结果偏离[4]。

1.3 路面干湿状态对检测结果的影响

在某个地点路面检测厚度时，在干燥的路面上展开的波速标检测出的5个芯样，由于天气降雨的影响，路面干燥后，再一次进行5个芯样的波速标定，内部湿润表面干燥状态下雷达波速度下降，但是，干燥了与完全干燥的状态相比，雷电波速度的变化较小，变动系数也同样，基本上可以确认路面的干燥程度对检测的结果几乎没有影响。但是，为了确保数据的正确性、公正性和雷达设备的安全性，推荐在路面十分干燥的状态下进行试验。另外，在测试的同时进行芯样波速测量，使路面测试时的状态和波速测量时的状态一致[5]。

2 应用地质雷达检测路面厚度的精度分析

为了验证地质雷达测量表面厚度的准确度，最直观有效的方法是将钻芯取样结果和检测结果对比。在某条高速公路上，选择了施工同一沥青混合物的区间路线，测定了取芯标定波速后，用高频地质雷达连续进行了500米的试验，按计算路面的距离厚度进行了采芯验证。通过对数据的分析总结出以下结果：（1）用以确定的雷达波速计算路面厚度的结果与实际有一定偏差，偏差的最大值为0.26厘米。但根据相关规定，在路面厚度≥100mm的情况下，测量误差容许范围为±3%h（h为路面厚度），所以频率地质雷达的准确度满足规格要求。（2）因为计算其他部分的路面厚度依据核心样品的标准波速，所以波速在雷达厚度工作中非常重要，波速的正确性直接影响测试结果的正确性。（3）进行取芯标定时，对于芯样的厚度一定要采用十字法。个别样品底面不平，难以检测出取芯样品厚度量，此时该芯样品的厚度只能参考，还需再次取样，保证芯样底面平坦。在取芯进行波速标定时，需要尽量采用定点方式，自由地采用稳定的图像。其目的之一是有利于准确识别定点，二是正确采用反射时间。

3 结语

地质雷达作为无损检测仪器，可大幅减少采面破坏，检测效率和检测精度也十分高。（2）参数设定正确时，地质雷达检测结果会受到检测车速的影响。（3）沥青的混合物种类、集材种类等都会影响雷达波的速度，在开始测试之前，必须详细了解相关情况并做不同的步骤，以确保与实际情况一致的数据，从而确认分段的标准化。（4）为了测试结果的正确性和设备的安全，在路面含有水的状态下不得进行测试。