[发明专利]一种基于三维探地雷达图像的沥青路面空隙率评价方法

说明书

本发明公开了一种基于三维探地雷达图像的沥青路面空隙率评价方法，通过在实验室内制备不同空隙率的沥青混合料车辙板试件，利用小型三维探地雷达测得检测，利用改进共中心点法建立试件厚度与电磁波在试件内部的传播速度及试件介电常数的关系，同时测量得出试件的空隙率，将试件介电常数与空隙率再进行拟合。在实际路面检测中，对三维探地雷达检测得到的图像，则利用Canny边缘检测图像处理得到沥青面层厚度，再根据上述关系式进而得到实际沥青路面面层的空隙率。

技术领域

本发明涉及道路无损检测方法，尤其涉及一种用于评价沥青路面孔隙率的三维探地雷达检测方法。

背景技术

沥青面层作为路面主要结构受力层，其压实质量对新建路面的路用性能和使用寿命具有重要影响。沥青面层压实质量的评价指标为压实空隙率。对于密级配沥青混合料，压实空隙率范围应控制在3％～8％之间，空隙率每超过上限值1％，路面寿命相应降低约10％。在施工过程中，空隙率主要受压路机压实参数及压实温度影响，压实不足或过压都可导致沥青混合料空隙率超出控制范围。因此，在施工过程中应严格控制现场空隙率，以保证沥青路面全寿命周期内的服务质量。

传统的路面空隙率检测主要有钻芯法和无核密度仪：钻芯法不仅破坏了路面结构的完整性而且以点代面，不能很好地代表整条道路的性能；通过核子密度仪或者无核密度仪对路面空隙率进行检测的方法，虽然保留了路面的完整性，但仪器价格昂贵，且对操作员要求高，同样也存在以点代面的问题。无核密度仪虽可进行无损检测，但该方式同样只可对离散点进行检测，检测效率较低，并且检测值受路面温度和湿度影响，检测精度及稳定性较差，亦不适用于沥青面层压实质量实时监控。

另外，国内已有发明专利利用探地雷达实现沥青路面空隙率的检测。一种基于探地雷达的沥青混凝土路面孔隙率检测方法(2018年7月27日公开，专利号：CN108333096A)，公开了一种基于探地雷达的沥青混凝土路面孔隙率检测方法，通过实验室制备沥青混合料试件利用探地雷达设备测定其空隙率再与探地雷达获取的介电常数拟合。该方法在实际路面快速检测中存在缺陷，需要对路面取芯样进行测试，具有破坏性且代表性不强，无法直接从探地雷达检测图像中获取沥青路面空隙率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能实现迅速、无损检测沥青路面面层及基层孔隙率的评价沥青路面孔隙率的三维探地雷达检测方法。

技术方案：本发明的沥青路面空隙率评价方法，包括以下步骤：

S1，制备若干块空隙率不同、厚度不同的沥青混合料车辙板试件，从四个顶点、边线中点及中心点分别测量试件的厚度h，用介电常数测试系统测试车辙板试件相同位置处的介电常数ε；

S2，根据沥青混合料配合比设计计算试件的理论密度G_mm，测量试件的干密度G_mb，据此计算得到试件的空隙率V_a；

S3，根据改进共中心点法获取试件厚度h与雷达波在路面内部传播速度v及介电常数之间的关系；

S4，将试件的介电常数ε与试件的空隙率V_a进行拟合，得到二者的回归关系模型，结合S3中建立的试件厚度h与介电常数ε的关系，得到试件厚度h与空隙率V_a之间的拟合关系；

S5，在实际新建或者运营道路，利用大型车载三维探地雷达获取沥青路面面层的雷达图像，通过Canny边缘检测从探地雷达检测图像中提取面层厚度，利用步骤S4中建立的拟合关系实现面层空隙率的自动检测。

进一步，步骤S1中，制备3至5块空隙率不同的沥青混合料车辙板试件；

用介电常数测试系统获取沥青混合料车辙板试件不同点位介电常数ε：

其中，A_max为测点的最大谐振值。