Bề dày và độ ẩm của lớp nhựa bề mặt là hai thông số quan trọng, góp phần đánh giá chất lượng đường bộ. Thông thường, những thông số này được đo đạc bằng cách khoan, đào và lấy mẫu, gây phá hủy cấu trúc, mất thời gian và dữ liệu thu nhận bị gián đoạn, không liên tục. Radar xuyên đất là phương pháp địa vật lý sử dụng sóng điện từ ở dải tần số cao phát dưới dạng xung xuống đất nên có độ phân giải và độ chính xác tốt. Từ đó, người khảo sát có thể xác định chính xác bề dày và độ ẩm lớp nhựa đường trên toàn bộ tuyến đo, việc xác định chính xác bề dày lớp và các khiếm khuyết của lớp nhựa bề mặt góp phần cải thiện, phục hồi chất lượng đường bộ.
Trong nghiên cứu này nhóm tác giả đã sử dụng 02 hệ thống Radar xuyên đất Detector Duo với ăngten tần số 250&700MHZ đo sát mặt đất và hệ thống Hi - Pave với ăngten tần số 1000MHZ đo cách mặt đất một khoảng 1m của hãng IDS GeoRadar. Sơ đồ tuyến đo Radar được trình bày theo hình dưới.
Sơ đồ tuyến đo Radar xuyên đất.
Phương pháp đo
Các bước để tiến hành thu thập dữ liệu Radar xuyên đất:
- Sử dụng hệ thống đo thu thập dữ liệu GPR.
- Hiệu chỉnh giá trị t0.
- Loại bỏ ảnh hưởng của sóng không khí bằng cân chỉnh sai số đối với hệ thống đo sát mặt đất hoặc sử dụng bộ lọc nền đối với hệ thống đo gần mặt đất.
- Xác định giá trị vị trí lớp phản xạ trên và lớp phản xạ dưới.
- Xác định sai số.
Kết quả:
- Số liệu trên tuyến Quốc lộ 1 bằng hệ thống đo sát mặt đất
Mặt cắt Radar xuyên đất trên tuyến đo quốc lộ 1, Ninh Thuận.
Ảnh trên là sơ đồ tuyến đo đoạn Quốc lộ 1, Ninh Thuận sử dụng thiết bị Detector Duo (hãng IDS GeoRadar – Ý) (tần số kép 250&700 MHz) tiến hành đo sát mặt đất. Độ dài tuyến đo là 32 m khoảng cách thu nhận sóng là 0,027 m, khoảng thời gian ghi nhận sóng là 0,25 ns. Dữ liệu được đo bằng hệ thống đo sát mặt đất. Từ hai giá trị đỉnh sóng của lớp nhựa bên trên và lớp nhựa bên dưới giá trị thời gian đi-về được xác định, từ đó ta tính được bề dày của lớp. Giá trị cực đại biên độ sóng phản xạ, sự phân bố theo phương ngang của mặt phản xạ tại lớp nhựa trên và lớp nhựa dưới thể hiện rõ nét trong mặt cắt Radar xuyên đất.
Việc tính toán độ dày lớp phụ thuộc rất nhiều vào hằng số điện môi, với một giá trị hằng số điện môi biết trước, ta có thể tính được giá trị độ dày, điều này đồng nghĩa với việc thừa nhận một giá trị độ điện thẩm trung bình cho toàn phân lớp. Dựa vào giá trị biên độ đỉnh ta có thể tính được thời gian đi về giữa 2 lớp vào khoảng 1,25 ns từ đó bề dày của lớp được xác định vào khoảng 9,375 cm. Bề dày lớp phân bố theo phương ngang như nhau do việc sử dụng hằng số điện môi trung bình.
- Số liệu tại đường Trường Sa - Quận Bình Thạnh - TP HCM sử dụng thiết bị Hi-Pave
Bề dày trung bình lớp nhựa đo bằng hệ thống gần mặt đất với các vị trí đo trên thu được là 8 cm. Tại một số vị trí sự chồng chập giữa sóng không khí và sóng đất rất mạnh nên rất khó xác định ranh giới lớp nhựa dưới bằng trực quan.
Kết luận:
Nghiên cứu trên cho thấy, Radar xuyên đất là phương pháp tiềm năng để xác định bề dày lớp nhựa. Tuy nhiên, để hoàn thiện kỹ thuật đo này, ta cần tiếp tục nghiên cứu về việc tính toán sự phân bố vận tốc (dẫn đến sự phân bố độ điện thẩm tương đối) theo phương ngang. Đồng thời, cần tiếp cận những phương pháp tốt hơn nhằm loại bỏ ảnh hưởng của sóng không khí trong trường hợp đo bề dày lớp nhựa bằng hệ thống đo sát mặt đất, khi bộ lọc nền không còn hữu dụng, nhằm giảm sai số đến mức tối thiểu. Đối với hệ thống đo gần mặt đất, cần nghiên cứu sử dụng các phương pháp đo hoặc thuật toán để tách biệt sóng đất và sóng phản xạ tại ranh giới phía dưới của lớp nhựa.
Tài liệu tham khảo:
Đo bề dày lớp nhựa đường bộ bằng phương pháp Radar xuyên đất.
Nguyễn Hữu Tâm
