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基于改进介电常数模型的沥青路面面层压实度反演

作　者: 杨兵
导　师: 张蓓；钟燕辉
学　校: 郑州大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 沥青混凝土路面面层压实度探地雷达(GPR) 介电常数模型系统识别反演
分类号: U416.217
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

压实度是沥青混凝土路面面层质量控制中的一项重要技术指标。而目前我国对于沥青混凝土路面压实度的检测仍然依赖于钻芯取样等人工破坏性方法,这些方法速度慢,效率低,显然已经不能与我国道路建设日新月异的发展现状相适应。因此,急需研发快速、高效、无损的沥青混凝土路面压实度检测技术。探地雷达(GPR)是一种快速、高效的道路无损检测设备,目前代表了沥青混凝土路面面层压实度检测技术的发展方向。但是现阶段探地雷达应用于路面压实度检测主要是通过现场试验获得介电常数和压实度的相关关系,这种方法不仅对路面具有一定的破坏性,而且相关关系缺乏通用性。本文基于以上研究现状,开展沥青混凝土路面压实度的反演。主要研究内容和结论如下：(1)基于试验对几种经典的介电常数模型进行了改进,并研究了沥青混凝土材料复合介电特性和压实度的关系以及压实度与沥青混合料中骨料、沥青和空气三相体积比的关系。(2)基于雷达电磁波基本原理,针对沥青路面的结构特点,建立了具有复合介电特性的探地雷达电磁波在沥青混凝土路面中的传播模型,并编制了相应的程序。计算结果表明该模型是合理有效的。(3)基于建立的探地雷达电磁波在沥青混凝土路面中的传播模型,结合系统识别理论,研究了沥青混凝土路面复合介电特性反演方法,并根据路面压实度与介电常数的关系,提出了基于改进介电常数模型的沥青混凝土路面面层压实度反演方法,并编制了相应的程序。(4)通过试验,将基于改进介电常数模型的压实度反演结果与经典模型下的反演结果以及钻芯取样检测结果相对比。结果表明,本文方法具有精度高、快速、连续、无损伤等特点。本文研究成果为探地雷达在沥青混凝土路面压实度检测的应用提供了新的思路和可行性研究。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 研究背景与意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 传统沥青路面压实度检测方法  11-12
    1.2.2 探地雷达(GPR)方法检测沥青路面压实度  12-14
  1.3 本文主要研究内容  14-16
2 沥青混合料介电常数模型研究  16-26
  2.1 介电常数模型的改进  16-22
    2.1.1 经典的介电常数模型  16-19
    2.1.2 介电常数模型的改进  19-22
  2.2 压实度与介电常数模型  22-25
    2.2.1 压实度的含义及相关参数的确定  22-25
    2.2.2 压实度与介电常数模型  25
  2.3 本章小结  25-26
3 探地雷达电磁波在沥青路面中的传播模型  26-44
  3.1 探地雷达电磁波基本原理  26-30
  3.2 探地雷达电磁波在沥青路面中的传播特性  30-32
    3.2.1 沥青路面材料介电特性  30-32
    3.2.2 探地雷达电磁波在沥青路面中的传播特性  32
  3.3 探地雷达电磁波在沥青路面中的传播模型  32-36
    3.3.1 建立正演模型的原理  32-34
    3.3.2 建立正演模型的步骤及编制程序  34-36
  3.4 沥青路面雷达电磁波传播模型验证  36-43
    3.4.1 雷达入射波的获取  36-40
    3.4.2 传播模型的验证  40-43
  3.5 本章小结  43-44
4 基于改进介电常数模型的沥青路面面层压实度反演  44-54
  4.1 系统识别理论  44-47
    4.1.1 系统识别原理  44-45
    4.1.2 参数调整算法  45-47
  4.2 基于改进介电常数模型的沥青路面压实度反演  47-53
    4.2.1 灵敏度矩阵及反演方程的建立与求解  48-50
    4.2.2 沥青混凝土路面复合介电常数反演  50
    4.2.3 基于改进介电常数模型的沥青路面压实度反演  50-53
  4.3 本章小结  53-54
5 压实度分析方法的对比  54-60
  5.1 对比方案设计  54
  5.2 基于改进介电常数模型反演结果和钻芯取样结果对比  54-57
  5.3 基于经典介电常数模型反演结果和钻芯取样结果对比  57-59
  5.4 介电常数模型改进前、后反演结果对比  59
  5.5 本章小结  59-60
6 结论与展望  60-61
  6.1 主要结论  60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-64
个人简历  64
攻读硕士期间发表的论文  64-65
致谢  65

基于改进介电常数模型的沥青路面面层压实度反演

内容摘要

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