脫空是剛性路面的主要病害之一，如不及時(shí)識(shí)別并加固維修，將會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，剛性路面脫空主要依靠聲擊、鉆孔、彎沉檢測(cè)等方法定性判定。路面雷達(dá)(GPR)以其快速、連續(xù)、無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)在道路無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，然而其在剛性路面脫空識(shí)別中的應(yīng)用也僅局限于根據(jù)雷達(dá)反射信號(hào)定性判定。因此，如何基于路面雷達(dá)反射信號(hào)對(duì)脫空進(jìn)行定量判斷是目前路面雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一�；诶走_(dá)電磁波正演模擬反演剛性路面的脫空是一種嚴(yán)謹(jǐn)而有效的方法。然而由于缺乏合理的雷達(dá)電磁波在脫空剛性路面中傳播的正演模型和快速有效的反算算法，使得該法的應(yīng)用目前還處于探索階段。正演模擬是脫空反演的前提和基礎(chǔ)，本文針對(duì)以上研究現(xiàn)狀，研究路面雷達(dá)電磁波在脫空剛性路面中傳播的正演模型。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
1.基于電磁波基本理論，建立了路面雷達(dá)電磁波在完好剛性路面結(jié)構(gòu)層中傳播的正演模型。該正演模型考慮了路面材料介電常數(shù)的虛部，即考慮了路面材料對(duì)電磁波的損耗效應(yīng)，因而更適用于高耗的剛性路面介質(zhì):
2.編制了路面雷達(dá)電磁波在完好剛性路面中傳播的正演模擬程序，分別模擬了路面雷達(dá)電磁波在單層混凝土板和多層剛性路面中傳播的反射信號(hào)，將之與實(shí)測(cè)信號(hào)加以對(duì)比，驗(yàn)證了程序的合理性與正確性;
3.建立了考慮脫空區(qū)域豎向尺寸的路面雷達(dá)電磁波在脫空剛性路面中傳播的一維正演模型，模擬了板下、板中氣充和水充等幾種不同脫空狀況時(shí)雷達(dá)電磁波的反射信號(hào)，并分析了脫空出現(xiàn)深度與脫空尺寸對(duì)雷達(dá)反射信號(hào)的影響，為二維正演模擬打下理論基礎(chǔ);
4.在一維正演模擬的基礎(chǔ)上，建立了考慮脫空區(qū)域豎向尺寸與道路橫斷面上橫向尺寸的路面雷達(dá)電磁波在脫空剛性路面中傳播的二維正演模型，模擬了矩形、十字形與圓形三種脫空形狀時(shí)雷達(dá)電磁波的反射信號(hào)，并分析了脫空出現(xiàn)深度和豎直、水平尺寸對(duì)雷達(dá)反射信號(hào)的影響。
本文研究成果為進(jìn)一步的開(kāi)展脫空反演提供了正演依據(jù)，從而為路面雷達(dá)在剛性路面脫空識(shí)別中的應(yīng)用提供全新的思路。這對(duì)從根本上解決路面雷達(dá)在剛性路面檢測(cè)中精度不高和無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)脫空的定量判定等難題具有較大的理論意義和工程價(jià)值。
