Application of mechanical and electromagnetic waves in an integrated determination of pavement bearing capacity

• Autorzy: Pożarycki A. , Górnaś P. , Sztukiewicz R.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.017.007

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie fal mechanicznych i elektromagnetycznych w zintegrowanym systemie oznaczania nośności nawierzchni

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Wykorzystanie systemów eksperckich do wyznaczania trwałości zmęczeniowej nawierzchni (takich jak np. obliczenia odwrotne) jest ograniczone silnie empirycznymi założeniami. Istotnym hamulcem rozwoju w tym obszarze badawczym jest konflikt między stopniem złożoności modelu nawierzchni, a rzeczywistymi ograniczeniami metod, które wykorzystuje się do identyfikacji jego parametrów. W artykule opisano oryginalną koncepcję budowy urządzenia, w którym łączy się zalety różnych metod badania właściwości nawierzchni potrzebnych do oceny jej trwałości zmęczeniowej. Ogólnie przedstawiono sposób analizy wyników badań generowanych w ramach zintegrowanego systemu, w którym wykorzystuje się teorię rozchodzenia się w ośrodku warstwowym zarówno fal mechanicznych, jak i fal elektromagnetycznych. Zaproponowane hybrydowe rozwiązanie jest punktem wyjścia do opracowania systemu eksperckiego opartego na semiinwazyjnych i bezinwazyjnych sposobach pozyskiwania wartości parametrów warstw nawierzchni. Oczekuje się mniejszej niepewności wyników uzyskiwanych przy wykorzystaniu procedury obliczeń odwrotnych nawierzchni w porównaniu do standardowego podejścia. W konsekwencji zwiększona zostanie precyzja planowania technologii wzmocnień nawierzchni.

EN

The use of expert systems to determine pavement fatigue life (such as backcalculation) is strongly constrained by empirical assumptions. An important obstacle for the development of this research area is a conflict between the complexity of pavement model and actual limitations of methods used to identify its parameters. This article describes the original concept of device, which combines advantages of different methods of testing the pavement needed to calculate its fatigue life. Combined methods are based on the theory of propagation of both mechanical waves and electromagnetic waves in the layered pavement medium. The proposed hybrid solution is the starting point for the development of an expert system based on semi-invasive and non-invasive methods of obtaining the calculation values for parameters of pavement layers. It is believed that backcalculation results based on such identification are characterized by lower uncertainty comparing to the standard approach. As a consequence, the precision of overlay design for pavements will be increased.

Słowa kluczowe

PL

nośność nawierzchni; prześwietlenia georadarowe GPR; trwałość zmęczeniowa nawierzchni; ugięciomierz dynamiczny FWD; ugięciomierz sejsmiczny SPA

EN

falling weight deflectometer (FWD); fatigue life of pavement; GPR scanning; seismic pavement analyzer (SPA); structural capacity of pavement

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 16, no. 2
• Strony: 101--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Pożarycki A.

• Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Lądowej, ul. Piotrowo 5, 61-138 Poznań

autor

Górnaś P.

• Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Lądowej, ul. Piotrowo 5, 61-138 Poznań

autor

Sztukiewicz R.

• Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Lądowej, ul. Piotrowo 5, 61-138 Poznań

Bibliografia

• 1. Miłowska K., Grabowska K., Gabryelak T.: Zastosowanie promieniowania elektromagnetycznego w medycynie. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 68, 2014, 473-482
• 2. Venkateswarlu B., Tewari V.Ch.; Geotechnical Applications of Ground Penetrating Radar (GPR). Journal Indian Geological Congress, 6, 1, 2014, 35-46
• 3. Hebsur A.V., Muniappan N., Rao E.P., Venkatachalam G.: Application of ground penetrating radar for locating buried impediments to geotechnical exploration and piling. International Journal of Geotechnical Engineering, 7, 4, 2013, 374-387
• 4. Kołodziejczyk P.: Propagacja fal radiowych w kopalniach podziemnych - przegląd literatury. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, 51, 11, 2013, 10-17
• 5. Katulski R.J.: Propagacja fal radiowych w telekomunikacji bezprzewodowej. Wydawnictwa Komunikacji i Łaczności, 2014
• 6. Black K., Kopac P.: The application of Ground-Penetrating Radar in highway engineering. Public Roads, 56, 3, 1992, 96-103
• 7. Sztukiewicz R.: Wykorzystanie badań ultradźwiękowych do diagnozy nawierzchni asfaltowej. 42 Krajowa Konferencja Badań Nieniszczących, Przegląd Spawalnictwa, Szczecin, 12, 2013, 162-166
• 8. Sztukiewicz R.: Przegląd metod nieniszczących stosowanych w drogownictwie. 38 Krajowa Konferencja Badań Nieniszczących, Poznań-Licheń, Zeszyty Problemowe, Badania nieniszczące, 15, 14, Poznań, 2009, 29
• 9. Pożarycki A., Garbowski T., Osysko A., Górnaś P., Fengier J., Piątek P.: Polski ugięciomierz dynamiczny z komputerowym systemem oceny stanu nawierzchni. Drogownictwo, LXIX, 12, 2014, 403-416
• 10. Sudyka J., Mechowski T.: Pilotażowe badania porównawcze ugięciomierzy TSD i FWD. Drogownictwo, LXVII, 6, 2012, 207-209
• 11. Meshkani A., Abdallah I., Nazarian S.: Determination of Nonlinear Parameters of Flexible Pavement Layers from Nondestructive Testing. The Center for Transportation Infrastructure Systems, The University of Texas at El Paso, 2004
• 12. Karczewski J.: Zarys metody georadarowej. AGH, Kraków, 2007
• 13. AL-Qadi I.L., Lahouar S.: Measuring layer thicknesses with GPR - Theory to practice. Construction and Building Materials, 19, 10, 2005, 763-772
• 14. Pożarycki A.: Identyfikacja liczby i grubości warstw modelu nowej nawierzchni odcinka próbnego metodami sztucznej inteligencji. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 11, 2, 2012, 123-149
• 15. Pożarycki A., Górnaś P., Zalewski P.: Wpływ spękań na zmianę modułów sztywności mieszanek mineralno-asfaltowych oznaczanych w warunkach in situ. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 14, 4, 2015, 257-270
• 16. Pożarycki A., Górnaś P.: Zagadnienia liniowej normalizacji wartości ugięć nawierzchni jezdni poddanej obciążeniom ponadnormatywnym. Drogownictwo, LXIX, 11, 2014, 353-361
• 17. Firlej S.: Wyznaczanie parametrów modelu nawierzchni drogowej z dynamicznych badań FWD. Monografie, Politechnika Lubelska, Lublin, 2015
• 18. Krawczyk B.: Identyfikacja parametrów modeli nawierzchni drogowych na podstawie impulsowych testów dynamicznych. Politechnika Wrocławska, Wrocław, 2012
• 19. Brown S.F., Brodrick B.V.: 25 years’ experience with the Pilot-Scale Nottingham Pavement Test Facility. International Conference on Accelerated Pavement Testing, Nevada, 1999
• 20. Timm D., West R., Priest A., Powell B., Selvaraj I., Zhang J., Brown R.: Phase II NCAT Test Track Results. NCAT Report 06-05, National Center for Asphalt Technology, Auburn University, 2006
• 21. Graczyk M.: Nośność konstrukcji nawierzchni wielowarstwowych w krajowych warunkach klimatycznych. Studia i Materiały, Zeszyt 63, IBDiM, Warszawa 2010
• 22. Górnaś P., Pożarycki A.: Wybrane cechy numerycznych modeli MES w analizie odwrotnej konstrukcji nawierzchni. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 13, 3, 2014, 203-222
• 23. Hilmi Lav A., Burak Goktepe A., Aysen Lav M.: Backcalculation of flexible pavements using soft computing. Intelligent and Soft Computing in Infrastructure Systems Engineering, 259, 2009, 67-106
• 24. Firlej S.: Mechanika nawierzchni drogowej. Petit, Lublin, 2007
• 25. Guzina B.B., Osburn H.R.: Effective tool for enhancing elastostatic pavement diagnosis, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1806, 2002, 30-37
• 26. Ruta P., Krawczyk B., Szydło A.: Identification of pavement elastic moduli by means of impact test. Engineering Structures, 100, 2015, 201-211
• 27. Szydło A.: Statyczna identyfikacja parametrów modeli nawierzchni lotniskowych. Prace naukowe Instytutu Inżynierii Politechniki Wrocławskiej, 45, Wrocław, 1995
• 28. Meier R.W., Rix G.J.: Backcalculation of flexible pavement moduli using artificial neural networks. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1448, 1994, 75-82
• 29. Fileccia S.G., Turetta T., Celauro C.: Backcalculation of airport pavement moduli and thickness using the Lévy Ant Colony Optimization Algorithm. Construction and Building Materials, 119, 2016, 288-295
• 30. Górnaś P.: Analizy numeryczne zagadnień odwrotnych w drogownictwie. Praca magisterska, Politechnika Poznańska, 2013
• 31. Maina J.W., Yokota H., Matsui K.: Effect of errors in layer thickness on backcalculated layer moduli. Journal of JSCE (Japan Society of Civil Engineering), 3, 1998, 49-56
• 32. Wrana B.: Dynamika gruntów. Modele obliczeniowe. Politechnika Krakowska, Kraków, 2012
• 33. Gucunski N., Maher A.: Evaluation of Seismic Pavement Analyzer for Pavement Condition Monitoring. New Jersey Department of Transportation, Rutgers, The State University Piscataway, 2002
• 34. Kumar J., Rakaraddi P.G.: On the height of fall of dropping mass in SASW measurements for asphaltic road pavements. International Journal of Pavement Engineering, 13, 6, 2012, 485-493
• 35. Seismic pavement analyzer device: Construction and testing of preprototype, Strategic Highway Research Program, Washington, 1992
• 36. Goel A., Das A.: A Brief Review on Different Surface Wave Methods and Their Applicability for Non-Destructive Evaluation of Pavements. Nondestructive Testing and Evaluation, 2008
• 37. Lin S.: Advancements in active surface wave methods: modeling, testing and inversion. Digital Repository Iowa State University, Graduate Theses and Dissertations, Paper 13761, 2014
• 38. Ólafsdóttir E.Á.: Multichannel Analysis of Surface Waves Methods for Dispersion Analysis of Surface Wave Data, 2014 http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/fjolnematidnigre-ining/$file/Fj%C3%B6lnemat%C3%AD%C3%B0nigreining%20%C3%A1%20yfirbor%C3%B0sbylgjum%20enskur%20texti.pdf, 02.02.2017
• 39. Annan A.P.: Ground Penetrating Radar Workshop Notes. Sensors & Software Inc., Ontario, Canada, 2001
• 40. Leng Z., AL-Qadi I.L.: An innovative method for measuring pavement dielectric constant using the extended CMP method with two air-coupled GPR systems. NDT&E International, 66, 2014, 90-98
• 41. Liu. H., Sato M.: In-situ measurement of pavement thickness and dielectric permittivity by GPR using an antenna array. NDT & E International, 64, 2014, 65-71
• 42. Yilmaz O.: Seismic data analysis: Processing, Inversion and Interpretation of Seismic Data. Tulsa Society of Exploration Geophysicists, 2001
• 43. Edwards L., Bell H.P.: Comparative evaluation of nondestructive devices for measuring pavement thickness in the field. International Journal of Pavement Research and Technology, 9, 2, 2016, 102-111
• 44. Saarenketo T.: Using Ground-Penetrating Radar and Dielectric Probe Measurements in Pavement Density Quality Control. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1575, 1, 1997, 34-41