Základní popis metody

Za účelem získání detailní informace o měřeném úseku silnice v celé jeho délce se georadar táhne po vozovce, případně uchytí na/za měřicí vozidlo a elektromagnetický impuls se vysílá do konstrukce vozovky v pravidelných intervalech, viz obr. 1. Záznam složený z jednotlivých měření, tzv. radargram je uveden na obr. 2 (ujetá vzdálenost versus čas průchodu elektromagnetického signálu konstrukcí vozovky). Každá vertikální křivka reprezentuje záznam z jednoho měření. Důležitou součástí měřicího systému je lokalizační zařízení v podobě odometru nebo napojení na GPS, které identifikuje pozici každého měření v rámci měřeného úseku.

 

Popis metody: Základní princip
Obr. 1: Základní princip

Popis metody: Radargram
Obr. 2: Radargram

Měření se provádí za „nízkých rychlostí“ (5-25 km/h) nebo za „vysokých rychlostí“ (80 km/h a vyšší). V případě diagnostiky vozovek při vysokých rychlostech přejezdu měřicího vozidla se nemusí provádět uzavírka či omezení provozu na zkoumaném úseku vozovky.

Čas průchodu EM signálu prostředím (v našem případě jednotlivými vrstvami vozovky) se přepočítává na tloušťku podle vztahu:

h = v (t/2)

v = c / √εr

kde:

  • h - tloušťka vrstvy vozovky (mm)
  • v - rychlost šíření EM signálu prostředím (mm/ns)
  • t - čas průchodu signálu vrstvou vozovky – tam a zpět (ns)
  • c - rychlost světla ve vakuu (2,997*108 m/s)
  • εr - relativní permitivita prostředí

Rychlost šíření elektromagnetického vlnění v prostředí se dá určit:

  1. kalibračním měřením – kdy se vypočte rychlost šíření EM vlnění jednotlivými vrstvami na základě skutečně zjištěných tlouštěk, např. z vývrtu – nejčastější metoda,
  2. metodou CMP (Common Mid-point method) – kdy vzdalováním přijímače a vysílače z jednoho bodu dostaneme dostatečné množství časových odečtů – používá se pro 1. vrstvu; obdobou umožňující kontinuální měření je metoda WARR (Wide Angled Reflection Refraction Analysis), kdy se použije jeden vysílač a několik přijímačů umístěných za sebou současně,
  3. rychlostní analýzou naměřených dat – pomocí tvaru hyperbol v radargramu reprezentujících výztuž, vedení apod. – využívá se při stanovení polohy kluzných trnů a kotev ve vozovkách s cementobetonovým krytem,
  4. použitím tabelární hodnoty vycházející z relativní permitivity prostředí, příklady její hodnoty pro vybrané materiály jsou uvedeny v tabulce 1 – pouze pro orientační účely, pokud jde o silniční materiály.

 

Tabulka 1: Relativní permitivita prostředí a rychlost šíření EM signálu prostředím

Silniční materiál Rychlost (mm/ns) Relativní permitivita
vzduch 299 1
asfalt 90 - 160 4 - 10
beton 100 - 130 5 - 9
hydraulicky stmelené vrstvy 100 - 120 6 - 9
nestmelené vrstvy 70 - 120 6 - 18
voda 33 81

zdroj: DMRB 7.3.2 HD 29/08

 

V tabulce 2 jsou uvedeny vybrané parametry anténních systémů při daných centrálních vysílacích frekvencích, které předurčují použití daného systému pro řešení konkrétní úlohy. Rozhodující je především hloubkový dosah měření (v případě antény s frekvencí 450 MHz až do 0,9 m) a možnost rozlišení dvou tenčích vrstev umístěných na sobě (v případě použití antény s frekvencí 4 GHz až 6 mm).

 

Tabulka 2: Vybrané parametry anténních systémů na základě centrální vysílací frekvence

Frekvence 450 MHz 1 GHz
Relativní permitivita Vlnová délka
(mm)
Rozlišení vrstvy tl.
(mm)
Minimální dosah
(mm)
Vlnová délka
(mm)
Rozlišení vrstvy tl.
(mm)
Minimální dosah
(mm)
5 298 75 894 134 34 402
7 252 63 756 113 28 339
9 222 56 666 100 25 300
11 201 50 603 90 23 271
  2 GHz 4 GHz
Relativní permitivita Vlnová délka
(mm)
Rozlišení vrstvy tl.
(mm)
Minimální dosah
(mm)
Vlnová délka
(mm)
Rozlišení vrstvy tl.
(mm)
Minimální dosah
(mm)
5 67 17 201 34 8 101
7 57 14 170 28 7 85
9 50 13 150 25 6 75
11 45 11 136 23 6 68

zdroj: DMRB 7.3.2 HD 29/08