[发明专利]一种基于雷达无损检测的路面空洞含水率计算方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于雷达无损检测的路面空洞含水率计算方法，包括以下步骤：设置正演过程的激励源，建立正演过程的电磁波在路面混合料中传播的三维有限元方程；采集待测路面的各结构层的厚度参数，获取待测路面的混合料的相对介电常数，结合所述厚度参数以及相对介电常数构建三维道路模型；基于所述三维道路模型建立不同含水率的三维空洞模型；基于所述激励源、三维有限元方程对各所述三维空洞模型进行正演模拟，得到不同含水率的三维空洞模型对应的单道反射波形图；根据不同含水率三维空洞模型对应的单道反射波形图，建立含水率与反射波形之间的关联模型；根据所述关联模型对待测路面进行含水率的计算。本发明能够实现路面空洞含水率定量分析。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种基于雷达无损检测的路面空洞含水率计算方法、装置及计算机存储介质。

背景技术

自上个世纪80年代起步以来，伴随本国经济的增长，公路干线网迅速发展升级。随着公路总里程的增加，道路在表面以及内部都将出现不同形式的损伤，如表面裂缝、车辙、基层反射裂缝以及空洞等病害。但相比较来说，路表病害比路面内部病害更容易被检测出来，其主要原因有：(1)暴露在路表结构的典型病害容易被发现；(2)我国对公路中路表的典型病害检测研究较多，已拥有较成熟的手段来进行检测路表病害。

探地雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)检测是一项用于浅层地质探测的新技术，又称为地质雷达，具有高效、简便、分辨率高、无损的特点。由于道路结构层有不同材料的物质构成，且路面含水空洞与正常道路沥青混合料的相对介电常数相差较大，探地雷达发射的高频电磁波遇到不同介电特性的道路面层、基层、路基时以及道路下存在的空洞时，电磁波发生发射、折射以及衍射，因此从理论上可以定位、判断并分析路面内部含水空洞，在公路检测方面得到了广泛应用，越来越受到人们的重视。

然而在实际使用效果上来看，通过雷达检测图像对路面含水空洞病害进行定位后，要准确分析其内部的含水率的大小较为困难，因此难以达到理想的效果。目前对于路面空洞检测大多停留在空洞是否存在、空洞的类型判断上，要实现准确无损的确定含水空洞的含水率比较困难。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于雷达无损检测的路面空洞含水率计算方法及装置，用以解决雷达检测难以定量分析含水率的问题。

本发明提供一种基于雷达无损检测的路面空洞含水率计算方法，包括以下步骤：

设置正演过程的激励源，建立正演过程的电磁波在路面混合料中传播的三维有限元方程；

采集待测路面的各结构层的厚度参数，获取待测路面的混合料的相对介电常数，结合所述厚度参数以及相对介电常数构建三维道路模型；

基于所述三维道路模型建立不同含水率的三维空洞模型；

基于所述激励源、三维有限元方程对各所述三维空洞模型进行正演模拟，得到不同含水率的三维空洞模型对应的单道反射波形图；

根据不同含水率三维空洞模型对应的单道反射波形图，建立含水率与反射波形之间的关联模型；

根据所述关联模型对待测路面进行含水率的计算。

进一步的，设置正演过程的激励源，具体为：

选取雷克子波作为正演过程的激励源，在时域中保持所述雷克子波的频谱不变，通过移动所述雷克子波使得所述雷克子波的初始值为0，得到所述激励源。

进一步的，建立正演过程的电磁波在路面混合料中传播的三维有限元方程，具体为：

选取单行波算子的吸收边界条件作为正演的边界条件，采用伽辽金建立所述三维有限元方程。

进一步的，采集待测路面的各结构层的厚度参数，具体为：

采集待测路面多个芯样的厚度参数；