淺析無損檢測技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

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1、淺析無損檢測技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用摘要:公路工程試驗(yàn)檢測工作是公路工程質(zhì)量管理的重要組成部分,是質(zhì)量控制的重要技術(shù)手段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)、高精度測微技術(shù)的進(jìn)步,試驗(yàn)檢測技術(shù)在最近的20年里有了突破性的進(jìn)展。　　關(guān)鍵詞:道路工程;無損檢測;檢測原理;檢測技術(shù)　　近二十年來,國際上道路工程檢測技術(shù)總體發(fā)展趨勢是:由人工檢測向自動化檢測技術(shù)發(fā)展,由破損類檢測向無破損檢測技術(shù)發(fā)展,由一般技術(shù)向高新技術(shù)發(fā)展。比如,機(jī)電一體化技術(shù)及高精度傳感器被應(yīng)用于路面彎沉檢測,激光技術(shù)被用于路面斷面檢測,雷達(dá)技術(shù)被用于路面厚度檢測,模式識別與圖像處理技術(shù)被用于路面病害觀測等。下面

2、就無損檢測技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。　　一、發(fā)展無損檢測技術(shù)的意義　　眾所周知,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,從中獲取各種工程參數(shù)。然而,這種常規(guī)方法存在一定的局限性,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。開展路面無損檢測與評價(jià)技術(shù)研究,將在控制道路施工質(zhì)量、深入認(rèn)識路面長期使用性能、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?！　《?、無損檢測技術(shù)的原理及其適用范圍　　1、超聲波無損檢測技術(shù)　　原理:超聲波是一種頻率高于

3、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方法。在介質(zhì)中不同位置設(shè)置傳感器,測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,還可用來檢測材料或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷?！　∵m用范圍:我國早在70年代開始應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)測量巖石的抗壓強(qiáng)度和判斷巖石的性質(zhì)。由于它具有激發(fā)容易、檢測簡單、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),在路面檢測中的前景非常廣闊?，F(xiàn)已成功地

4、應(yīng)用于檢測路基路面材料的密實(shí)度與彈性模量、檢測混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、檢測路基路面的厚度與孔隙,以及路基快速測VVI等?！　?、激光檢測技術(shù)　　原理:激光檢測技術(shù)是近幾十年來發(fā)展起來的新型無損檢測技術(shù),它之所以能得到廣泛應(yīng)用,主要是由于激光具有高亮度和分辨率,好的方向性、相干性、衍射性等特點(diǎn),激光技術(shù)在路面檢測中的應(yīng)用主要利用激光的上述的特性,可歸納為三種原理。衍射原理是利用激光遇狹縫發(fā)生衍射現(xiàn)象的特點(diǎn),調(diào)整狹縫的寬窄,得到屏幕上不同狹縫寬度下的亮暗相干條紋,建立二者的相互關(guān)系,可根據(jù)相干條紋的情況來判斷狹縫寬度的變化;光電反射原理利用了激光光強(qiáng)愈強(qiáng)則光電流愈強(qiáng)的原

5、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極快的原理記錄激光通過很短距離的時(shí)差。　　適用范圍:基于激光檢測技術(shù)上述三種檢測原理,在路基和路面檢測中,激光主要應(yīng)用于距離測定,紋理深度測定,彎沉測定,車轍深度及平整度測定幾個(gè)主要方面。　　3、圖象技術(shù)　　原理:圖象技術(shù)包括紅外成像技術(shù)和激光全息圖像技術(shù)。前者主要是利用不同材料介質(zhì)導(dǎo)熱性能不同的原理,利用高精度的熱敏傳感器可以檢測結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的熱傳導(dǎo)規(guī)律和溫度場分布狀況,將檢測得到的數(shù)據(jù)圖象化,

6、從而將結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況呈現(xiàn)出來。激光全息技術(shù)是通過分析全息攝影得到的全息圖,再由全息圖上測取數(shù)據(jù)求出相關(guān)力學(xué)量的方法,具有精細(xì)度高、直觀可靠、能夠給出全場情況等優(yōu)點(diǎn)?！　?、頻譜分析技術(shù)　　原理:頻譜分析檢測技術(shù)的基本原理是分析在不同介質(zhì)中傳播表面波的頻率特性。在路面結(jié)構(gòu)表面用一力錘施加瞬時(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面波,通過調(diào)整力錘重量或不同的錘頭可以獲得含有各種頻率成分的瑞雷面波信號,在不同位置設(shè)置傳感器可以檢測到波傳播的頻率,借助于頻域的互譜分析和相干分析技術(shù),可以達(dá)到測試不同深度分層介質(zhì)力學(xué)參數(shù)的目的。與

7、傳統(tǒng)方法相比,它具有速度快、檢測效率高的特點(diǎn)。　　適用范圍:檢測路面各分層介質(zhì)的厚度、均勻性以及層間接觸情況。5、主要無損檢測儀器設(shè)備　　彎沉測試儀器:落錘式彎沉儀(FWD)是目前應(yīng)用較為廣泛的彎沉檢測設(shè)備,它的基本原理是通過液壓系統(tǒng)提升和釋放荷載塊對路面施加沖擊荷載,荷載大小由落錘質(zhì)量和起落高度控制,荷載時(shí)程和動態(tài)彎沉盆均由相應(yīng)的傳感器測定。研究表明,FWD的沖擊荷載與時(shí)速60～80km的車輛對路面的荷載相似,可以較好地模擬行車荷載作用,并且測速快,精度高,因此自20世紀(jì)80年代初以來,FWD在國際上得到日益廣泛的應(yīng)用。繼FWD之后,新