衣矗

【摘 要】隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、高精度測(cè)微技術(shù)的進(jìn)步，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)在最近的20 年里有了突破性的進(jìn)展。本文綜合介紹了國(guó)內(nèi)外在路面使用性能無損檢測(cè)上的最新技術(shù)及相關(guān)的研究領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上，分析了我國(guó)在新型檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用探討了未來的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】道路工程； 無損檢測(cè)； 檢測(cè)原理； 檢測(cè)技術(shù)

【中圖分類號(hào)】U416.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）03-0262-01

交通作為經(jīng)濟(jì)命脈的大動(dòng)脈，其發(fā)展?fàn)顩r直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，在交通運(yùn)輸體系中，公路有事基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。道路工程的建設(shè)和管理質(zhì)量，一直是困擾科研技術(shù)人員的一個(gè)重要問題，圍繞這一問題，科研技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)代無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，探索用不同方法檢測(cè)路基和路面的各項(xiàng)指標(biāo)，取得了一定的成果。我國(guó)從20 世紀(jì)80年代后期開始，通過設(shè)備與技術(shù)引進(jìn)和自主開發(fā)，在路面檢測(cè)方面也有了巨大的發(fā)展。本文在國(guó)內(nèi)外考察與研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了路面主要無損檢測(cè)技術(shù)和相關(guān)研究的最新進(jìn)展，分析了在我國(guó)的應(yīng)用與研究情況及發(fā)展趨勢(shì)。

一、發(fā)展無損檢測(cè)技術(shù)的意義

眾所周知，在道路施工中，為了保證工程質(zhì)量，從夯實(shí)地基、碾壓每層路基，到灌注水泥混凝土層路面或?yàn)r青路面，每道工序都需要檢測(cè)，傳統(tǒng)的方法是根據(jù)規(guī)程隨機(jī)選點(diǎn)，鉆孔取樣、進(jìn)行室內(nèi)分析處理，從中獲取厚度、深度、壓實(shí)度和強(qiáng)度等工程參數(shù)。然而，這種常規(guī)方法存在一定的局限性首先被測(cè)點(diǎn)是隨機(jī)選擇的，因而檢測(cè)結(jié)果往往缺乏代表性。同時(shí)，由于檢測(cè)點(diǎn)的密度稀，有些局部壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)、厚度偏小、水泥混凝土或?yàn)r青內(nèi)部存在的缺陷等不良區(qū)段極易漏檢，給后續(xù)工程工作留下隱患。另外，在道路投人使用后的日常監(jiān)察管理中，通常對(duì)路表面出現(xiàn)的破損、凹陷、裂縫、平整等問題可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，但對(duì)道路內(nèi)部存在的隱性災(zāi)害如路面下的空洞、積水、脫空、基礎(chǔ)疏松等卻沒有有效的檢測(cè)手段，難以做到防患于未然，隨著冬冰夏融，熱脹冷縮以及日積月累的沖壓，往往容易導(dǎo)致重大交通事故的發(fā)生，使人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。因此，如果能夠研究開發(fā)出無損、快速、直觀、能顯示道路內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)手段，必將使道路建設(shè)質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)管理水平進(jìn)人一個(gè)新的水平，這一點(diǎn)得到了國(guó)內(nèi)外公路建設(shè)中正反兩方面的經(jīng)驗(yàn)證明。開展路面無損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究，將在控制道路施工質(zhì)量、深人認(rèn)識(shí)路面長(zhǎng)期使用性能、改善路面設(shè)計(jì)、優(yōu)化道路改造方案及提高路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)水平等方面具有重要意義。

二、路面無損檢測(cè)技術(shù)

2.1 頻譜分析技術(shù)

頻譜分析檢測(cè)技術(shù)是分析在不同介質(zhì)中傳播表面波的頻率特性。通過在路面結(jié)構(gòu)表面施加瞬時(shí)的垂直沖擊，就可以產(chǎn)生一組以振源為中心的具有各種頻率成分，并沿地表一定深度向四周傳播的瑞雷波面，可以通過不同的力錘重量或不同的錘頭獲得不同種頻率成分的瑞雷波面信號(hào)，并且在不同位置設(shè)置傳感器，可以檢測(cè)到波傳播的頻率，然后可以借助于頻域的互譜分析和相干分析技術(shù)，達(dá)到測(cè)試不同深度分層介質(zhì)力學(xué)參數(shù)的目的。

它與傳統(tǒng)方法相比，具有速度快、檢測(cè)頻率高的特點(diǎn)。可以用于檢測(cè)路面各分層介質(zhì)的厚度均勻性以及層間的接觸情況。

2.2 圖像技術(shù)

圖像技術(shù)包括紅外成像技術(shù)和激光全息圖像技術(shù)。紅外線成像技術(shù)是依賴于不同材料介質(zhì)的不同導(dǎo)熱性能原理，在熱源作用下，通過物體表面形成的溫度分布反映出物體表層及表層以下材料和結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)性差異。由熱敏元件記錄出路面的等溫線，從而可以通過熱圖辯認(rèn)出物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)或缺陷。激光全息技術(shù)是通過分析全息攝影得到的全息圖，再由全息圖上側(cè)取數(shù)據(jù)求出相關(guān)力學(xué)量的方法。

2.3超聲波無損檢測(cè)技術(shù)

原理：超聲波是一種頻率高于人耳能聽到的頻率的聲波，它在傳輸過程中服從于波的傳輸規(guī)律。超聲波路面檢測(cè)技術(shù)主要是通過發(fā)射超聲波到材料介質(zhì)，接收反射波的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而判斷結(jié)構(gòu)內(nèi)部破損情況的一種新型無損檢測(cè)方法。在介質(zhì)中不同位置設(shè)置傳感器，測(cè)量超聲波在一定距離內(nèi)傳播的時(shí)間，利用速度、時(shí)間與位移的關(guān)系計(jì)算波速，利用速度與介質(zhì)相關(guān)參數(shù)的關(guān)系可以測(cè)定材料的有關(guān)參數(shù)如彈性模量、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等，還可用來檢測(cè)材料或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷。

適用范圍：我國(guó)早在70年代開始應(yīng)用超聲波檢測(cè)技術(shù)測(cè)量巖石的抗壓強(qiáng)度和判斷巖石的性質(zhì)。由于它具有激發(fā)容易、檢測(cè)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在路面檢測(cè)中的前景非常廣闊?，F(xiàn)已成功地應(yīng)用于檢測(cè)路基路面材料的密實(shí)度與彈性模量、檢測(cè)混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、檢測(cè)路基路面的厚度與孔隙，以及路基快速測(cè)VVI等。

2.4 激光技術(shù)

激光檢測(cè)路面技術(shù)是綜合運(yùn)用光的衍射、光電反射、光時(shí)差三大原理來進(jìn)行測(cè)試的。其中衍射原理是利用激光遇狹縫發(fā)生衍射的原理，調(diào)整狹縫的寬窄，得到屏幕上不同狹縫寬度下的明暗相干條紋，建立二者的相互關(guān)系。由相干條紋的情況來判斷狹縫寬度的變化，光電反射原理利用激光光強(qiáng)愈強(qiáng)則光電流愈強(qiáng)的原理，通過光電轉(zhuǎn)化器將光能轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)激光光強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)，光電流也隨之發(fā)生變化，事先標(biāo)定建立光電流與位移關(guān)系，可根據(jù)光電流的變化反算彎沉位移的變化量。光時(shí)差原理是利用激光傳播速度快的原理記錄激光通過很短距離的時(shí)差。

道路無損檢測(cè)技術(shù)的總體趨勢(shì)是： 由人工檢測(cè)向自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，由破損類檢測(cè)向無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，由低速度、低精度向高速度、高精度發(fā)展?？梢哉J(rèn)為，道路無損檢測(cè)技術(shù)及路面使用性能評(píng)價(jià)在中國(guó)的發(fā)展方向?yàn)椋海?） 測(cè)試設(shè)備的需求量越來越大，用戶越來越多，并逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)組裝及國(guó)產(chǎn)化；（2） 圍繞測(cè)試技術(shù)所展開的研究逐步深化，并通過相關(guān)軟件的市場(chǎng)化來推廣；（3） 集成多種設(shè)備檢測(cè)結(jié)果的路面使用性能評(píng)價(jià)與病害原因分析、養(yǎng)護(hù)與改建措施的專家系統(tǒng)的應(yīng)用，或直接集成到路面管理系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)：

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