浅谈道路检测技术-智能科学技术论文发表

浅谈道路检测技术
林玉兰
摘要：作为公路工程施工技术管理中的一个重要组成部分，工程试验检测工作，同时也是公路工程施工质量控制和竣工验收评定工作中不可缺少的环节。本文介绍了目前在道路检测方面应用的一些新技术并提出了道路测试技术方面存在的不足。
关键词：道路　　检测　　问题
路面状况检测是公路建设与管理中的关键性、基础性技术, 路面状况检测对检验和控制工程质量至关重要。本文简单介绍了弯沉和压实度检测新技术, 并提出了目前道路检测方面仍存在的一些问题。
一，弯沉检测
公路路面的回弹弯沉特性，是判断公路建设质量和路用性能的一项重要的技术指标。目前我国在公路行收建设标准JTJ059《公路路基路面现场测试规程》中规定了三种检测方法。它们分别是 T0951《贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法》、 T0952《自动弯沉仪测定路面弯沉试验方法》、T0953《落锤式弯沉仪测定路面弯沉试验方法》，其中贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法在我国已经获得广泛的应用。
落锤式弯沉仪，利用自由落下的重锤瞬间产生的冲击荷载，来测定弯沉，属动态弯沉，能较好的模拟正常行车荷载的作用, 其应力、应变和弯沉与实际交通荷载下的结果十分吻合，可测出弯沉盆的形状，测试速度快精度高，无需交通封闭，整个过程均由电脑控制。
激光弯沉仪是在高速行驶过程中，利用激光多普勒技术，测试地面在荷载作用下的垂直下沉速度。通过计算，得出最大弯沉及弯沉盆数据。它即可测动态弯沉指标又能以正常的行驶速度连续检测，不影响现场的车流交通。
滚轮式弯沉仪，这是继FWD之后，新一代高速动态弯沉检测设备。目前，正处于研究阶段。此类设备记录真实受力状态而非模拟荷载状态下的路面弯沉，并能以正常行驶速度连续检测, 是弯沉检测设备的重要发展方向。
美国得克萨斯大学开发了滚动动力弯沉仪( RDD)，它的加载原理同RWD相似,。但是，弯沉测量采用的是滚动式弯沉传感器, 测试速度约2. 5 km /h, 同时可提供路表破损摄像。
二，压实度检测
目前，国内外检测压实质量的技术主要有：灌砂法、核子发射法、预埋加速度计法和静载承压实验法等。灌砂法和环刀法比较精确，但测试周期长，为破坏性测量；核子发射法采用放射性元素，测试成本高；预埋加速度计法的加速度计只能使用一次，而静载承压实验法的测量结果受土颗粒大小影响很大，并且所有这些方法均属于静态抽样检测法，很难反映作业区每一点的压实情况。
振动压路机的压实度连续检测仪，基于传感压实轮的运动原理测压实度。通过该仪器，驾驶员可从显示器上随时查看压实情祝、振动频率、运行速度，能够实现压实质量的实时控制, 并能保存数据以备其他数据处理之用，避免了漏检，使欠压、过压问题得以解决。工作效率高, 压实效果好。
落锤频谱式路基压实度快速测定仪，利用落锤的冲击使土体产生反弹力，并利用低频测出土体响应值的一种含水量就能得到路基压实度的测试仪器。该仪器操作简单，携带方便；不需要挖坑，只需在路基表面轻轻冲击几下就能无损地测得基压实度的响应值；无需测土的含水量和湿密度；数据采集处理精度高，测定速度快。
瞬态瑞雷面波法，利用瞬态瑞雷面波法测试路基的压实度，主要利用其二种特性：一是在分层介质中瞬态瑞雷面波速度的频散特性；二是瞬态瑞雷面波传播速度与介质密度的相关性。前者可根据实测频散曲线划分层位，并计算出各层的速度值；后者则是用已求得的各层的瞬态瑞雷面波速度值与密度值的相关关系计算各层的压实度水平。瑞雷面波测试技术是一种无损、高速快捷的检测新技术, 可较好的完成对路基压实度的快速检测，还处于研究阶段。处于研究阶段的还有路面雷达和瑞利波波速检测技术。
三，存在的问题
( 1)室内指标与施工控制指标不一致。
我国现行的路面设计以回弹模量E0 作为土基的强度参数, 虽然对路基路面材料的CBR 强度也提出了要求，但施工时则根据规范以土基压实度进行控制。施工压实度的多少并不对设计构成影响，而设计回弹模量也不对施工产生约束，这样就将设计与施工割裂开来，造成设计与施工结果之间的距离。不过我们可以通过寻找CBR、回弹模量E0 与压实度K 的关系, 从而使设计人员能够根据实标施工控制的压实度，对土基的CBR、回弹模量进行预测，从而在设计与施工间建立相互关系，使设计与施工吻合。
( 2)内试验测定的指标具有一定的局限性。
试样的数量是有限的, 按规范要求一层土也只能取几个或几十个。试样总体积与其所代表的土层体积之比，相差数百万倍乃至数千万倍以上。同时，土层在其长期形成的过程中，受复杂环境条件的影响, 使之无论是在垂直方向还是在平面延续方向上，都是非均质的, 指标都有相当的变异性。试样切削成型以及操作仔细与否，也会导致某些扰动。而这些扰动会使得含水量、体积、土的结构、孔隙水压力等发生变化。再者, 室内试验的应力条件是较为理想和单一化的，而实际土基中应力条件相当复杂, 三个主应力常常是各不相等，主应力方向、大小顺序也在变化。因此，室内试验测定的指标具有一定的局限性。例如: 现场CBR 计算方法同室内CBR 值的计算方法一致, 但因土基的含水量和压实度与室内
试验条件不同，也未经泡水，故与室内试验CBR 值不一样。所以在通常情况下，应尽可能结合原位测试、地区经验等来确定工程所需的指标。
(3)各设备检测结果不一致。
以弯沉检测仪为例，贝克曼梁式弯沉仪和落锤式弯沉仪是我国现在公路行业中常用的两种弯沉检测仪器。贝克曼梁式弯沉仪测定得到的弯沉是静弯沉，研究理论比较成熟；而落锤式弯沉仪测得的弯沉是动弯沉，更加切合实际，可惜理论还不够。所以当用不同类型仪器检测弯沉时需与贝克曼梁弯沉仪作相关关系对比试验。又因具体路基路面影响因素复杂，结构差异较大，动态弯沉仪测出的数据与静态弯沉仪关系不易确定，尚处于研究阶段。
( 4)检测指标不能完全反映道路实际情况。
目前我国在公路行业建设标准中的公路路面的回弹弯沉检测, 按贝克曼梁的方法测定的弯沉值仅仅代表的是在垂直静态力作用下路面(或路基) 的弯沉特性，按自动弯沉仪的方法测定的弯沉值也只代表在准静态力作用下路面(或路基)的弯沉特性。这些检测结果，只能定性地反映公路路面在车辆实际行车条件下路面(或路基)的响应趋势而非动态响应关系。对于落锤式弯沉仪的试验方法而言，测定值反映的是路面(或路基) 在垂直冲击荷载力作用下，路面(或路基)表面所产生的瞬态变形，然后由此来间接地确定路面 (或路基) 的弯沉特性。因此，采用这几种试验方法检测获得的弯沉值，从理论上讲都不能真实地反映路面( 或路基)在车辆正常运行条件下的结构变化。
(5)与国际标准不一致。
土基的回弹模量E0 由于能较好的反映土所具有的部分弹性性质, 在以弹性半空间地基模型表征土基的受力特征时，可以用它表示路基土在瞬时荷载作用下具有的可恢复变形性质，而我国现行的路面设计以回弹模量E 0作为土基的强度参数。然而，土基回弹模量测定较为困难，尤其新土基现场承载板测定更无法进行。而国外则常用路基和路面材料的CBR 直接指导设计。用CBR 值表征材料和路基土的强度较为稳定，可用于测定基层、垫层或土基材料的相对承载力。因此，在柔性路面结构设计中，CBR 是国际上广泛使用的一种方法。
结论：
路面检测技术不断向应用自动化、高精度检测设备，对路面进行高效连续检测和实时监控，数据存储和处理实现智能化发展。针对检测技术存在的不足，我们有必要进一步开展不同类型设备间的对比试验研究得到良好的相关关系；使结果更加切合实际；再者不断加强对动弯沉的理论研究加强与国外的经验交流，引进国外的先进技术，同时结合我国的国情的基础上,进一步完善我国的道路检测指标。
参考文献：
1，《黑龙江交通科技》，2007年12期，马玉兰：《浅谈道路检测技术》
2，王强，南京航空航天大学：《智能车辆视觉辅助导航中的道路检测技术研究》
3，郝志帅，南京理工大学《复杂环境的道路检测技术研究》
4，邢征北；郑南宁；刘铁；程洪《道路检测算法及其DSP实时实现》