高聚物注漿材料介電特性及其探地雷達無損檢測方法研究

《高聚物注漿材料介電特性及其探地雷達無損檢測方法研究》是依託鄭州大學，由方宏遠擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高聚物注漿材料介電特性及其探地雷達無損檢測方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：方宏遠
• 依託單位：鄭州大學

項目摘要

具有膨脹性的非水反應類高聚物注漿材料已廣泛套用於道路等基礎設施的修復和加固處理。採用探地雷達檢測高聚物漿液分布時，介質中電磁波速的確定是保證探測精度的關鍵之一。本項目擬首先通過室內試驗，研究高聚物材料隨密度、溫度、頻率變化規律及材料高膨脹性對於周圍介質介電特性的影響，並基於現場金屬板模型探測試驗所獲實測雷達波形，反算材料介電常數，驗證室內試驗結果，為檢測時選取合理的波速提供依據；其次，通過1:1模型探測試驗，得到不同檢測頻率下裂縫、脫空等典型道路病害注漿前後的實測剖面圖。在此基礎上，基於辛Euler算法對高聚物漿液分布形態進行三維數值模擬研究，總結不同漿液形態在探地雷達時程剖面圖上的成像規則。本項目旨在通過室內測定、現場試驗與數值模擬相結合的手段，揭示高聚物材料介電特性變化規律及電磁波在充填高聚物材料路面結構中的傳播規律，為採用探地雷達準確評價高聚物注漿效果提供理論基礎和科學依據。

結題摘要

具有自膨脹性的非水反應類高聚物注漿材料已廣泛套用於交通、水利、市政等基礎設施的修復和加固處理中，但高聚物注漿效果評價技術的理論與試驗研究發展十分緩慢。目前仍缺乏準確、高效的注漿效果檢測評價手段，無法對高聚物漿液的分布以及連續性做出快速準確的判斷。本項目通過室內測定、現場試驗與數值模擬相結合的手段，對高聚物材料介電特性變化規律及電磁波在充填高聚物材料路面結構中的傳播規律等問題進行了深入研究。主要結果如下：（1）研製了高聚物注漿材料試件成型磨具，製作了不同密度高聚物試件，採用“網路分析儀”，基於同軸探頭法，研究了高聚物注漿材料介電常數、電導率隨材料密度、溫度以及頻率變化規律；（2）基於辛Euler算法，構建了探地雷達電磁波在三維有耗介質中傳播的數值模型，推導了適用於辛算法的吸收邊界條件和激勵源施加方式，模擬了不同病害類型、不同病害位置、不同病害形狀對於剖面圖的影響，總結了注漿前後剖面圖變化規律；（3）在試驗場1:1水泥混凝土路面模型上製作脫空、不密實等典型道路病害，獲取不同病害注漿前後探地雷達回波信號，總結了典型道路病害注漿前後探地雷達剖面圖變化規律。研究成果為採用探地雷達準確評價高聚物注漿效果提供了理論基礎和科學依據，已在河南省三浙高速公路、山西省侯平高速公路等高速公路高聚物注漿維修工程中得到套用，具有顯著經濟和社會效益。