道路學(xué)科中學(xué)科交叉探究方法及成果

1、道路學(xué)科中學(xué)科交叉探究方法及成果摘要：交叉學(xué)科是一門新興學(xué)科，交叉學(xué)科間的相互交融, 滲透，影響已經(jīng)是科學(xué)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)。結(jié)合道路專業(yè), 介紹了本專業(yè)與電磁學(xué)，醫(yī)學(xué)的相關(guān)應(yīng)用。關(guān)鍵詞：交叉學(xué)科 道路工程 瀝青路面 數(shù)字圖像處理 1.交叉學(xué)科所謂交叉學(xué)科1h2是指兩門或者兩門以上優(yōu)勢(shì)學(xué)科 融合形成的一種新的綜合理論或系統(tǒng)學(xué)問(wèn)。2道路交叉學(xué)科的應(yīng)用交叉學(xué)科的成果不斷導(dǎo)致新興技術(shù)的產(chǎn)生，越來(lái)越多的 手段應(yīng)用于技術(shù)，而高新技術(shù)反過(guò)來(lái)又促進(jìn)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā) 展，科學(xué)、技術(shù)，生產(chǎn)三者愈來(lái)愈成為一個(gè)統(tǒng)一的整體。2. 1 pqi快速檢測(cè)評(píng)價(jià)瀝青路面質(zhì)量的應(yīng)用2. 1. 1工作原理和標(biāo)定方法pqi利用發(fā)射的電

2、磁波在材料中的能量吸收和損耗檢測(cè) 材料的密度。材料對(duì)電磁波吸收能量和損耗取決于材料的介 電常數(shù)。材料總的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而對(duì)電磁波吸收能 量的能力產(chǎn)生變化。電磁密度儀通過(guò)檢測(cè)電磁波能量的吸收 和損耗的程度，反映材料的密度變化。為了保證pqi測(cè)出的密度與壓實(shí)瀝青混合料的密度一 致，在測(cè)試不同瀝青混合料之前需對(duì)pqi進(jìn)行標(biāo)定，以得到 相應(yīng)的標(biāo)定值。具體的標(biāo)定方法為：在現(xiàn)場(chǎng)干燥的瀝青路面 上指定一塊長(zhǎng)約為10英尺（3米），寬為5英尺（1. 5米） 的壓實(shí)均勻的區(qū)域，在該區(qū)域選定5個(gè)位置，測(cè)量5個(gè)位置 的密度，每一個(gè)位置的密度按順時(shí)針順序進(jìn)行測(cè)量，取其平 均值作為該點(diǎn)的密度。然后在這5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行取芯

3、，在室內(nèi)用 表干法測(cè)得其密度，與pqi測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，最終取兩組數(shù) 據(jù)平均值的偏移量作該路面層混合料的標(biāo)定值。2. 1.2 pqi評(píng)價(jià)分析1）根據(jù)不少研究3 4 5 6得到使用pqi的路段施 工技術(shù)和施工工藝得當(dāng)，壓實(shí)質(zhì)量和均勻性良好。如果試驗(yàn) 路比較短，其樣本數(shù)難以客觀反映實(shí)際的壓實(shí)質(zhì)量和均勻 性。而pqi能夠進(jìn)行快速無(wú)損的檢測(cè)，檢測(cè)方法既簡(jiǎn)單又快 捷，可以檢測(cè)大量的數(shù)據(jù)，從而大大提高了檢測(cè)頻率，確保 了檢測(cè)結(jié)果的代表性和準(zhǔn)確性。2）通常瀝青路面在壓實(shí)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題是邊緣 處壓實(shí)不足，如果在碾壓過(guò)程中采用pqi實(shí)時(shí)檢測(cè)路面壓實(shí) 情況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓實(shí)不足的位置，并立即進(jìn)行補(bǔ)壓。3）攤鋪

4、機(jī)攤鋪離析引起路面兩邊沿路段和攤鋪機(jī)接縫 處的空隙率較大，壓實(shí)度降低，搭接處的縱向熱接縫往往是 薄弱環(huán)節(jié)。采用pqi進(jìn)行瀝青路面橫向不同位置的大量檢測(cè), 可以有效地反映橫向壓實(shí)質(zhì)量的差異和均勻性，從而可以分 析瀝青混合料的離析程度。2.2 ct數(shù)字圖像在道路中的應(yīng)用2. 2. 1 ct檢測(cè)原理ct的數(shù)學(xué)基本原理為7：ct裝置最常見最普通的放射 源x射線可穿透非金屬材料，不同波長(zhǎng)的x射線穿透能力不 同。而不同物質(zhì)對(duì)同一波長(zhǎng)x射線的吸收能力也不同。物質(zhì) 密度愈大及組成物質(zhì)的原子中原子序數(shù)愈高，對(duì)x射線的吸 收能力愈強(qiáng)。ct圖像實(shí)質(zhì)就是被測(cè)物體某層面的密度圖。然 而被測(cè)物體都是由非單一物質(zhì)組成的復(fù)合

5、試件，其各組分對(duì) x射線的吸收不同。掃描條件等的變化也會(huì)影響圖像數(shù)據(jù)。 對(duì)比圖象重建后的ct數(shù)和物體斷面固有的ct數(shù)，即可判斷 出物體斷面內(nèi)各部位的損傷（缺陷）情況。空間分辨率、密度分辨率和偽影是衡量ct圖像質(zhì)量的 重要指標(biāo)。空間分辨率是ct系統(tǒng)鑒別和區(qū)分微小缺陷能力 的度量，它定量地表示能分辨兩個(gè)細(xì)節(jié)特征的最小間隔。射 線源焦點(diǎn)和探測(cè)器的尺寸越小，系統(tǒng)的臨界空間分辨率越 高。其主要影響因素有探測(cè)器的幾何尺寸、探測(cè)器之間的間 隙和總的原始數(shù)據(jù)量等。2. 2.2 ct分析瀝青膠結(jié)顆料材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)在巖土力學(xué)中，近年來(lái)的研究充分證明了巖土材料是一 種天然的損傷材料，觀測(cè)巖土材料內(nèi)部缺陷的技術(shù)也逐漸完

6、 善。將巖土力學(xué)中的某些試驗(yàn)方法和瀝青混合料性能測(cè)試結(jié) 合，分析混合料在環(huán)境因素影響下，受力破損過(guò)程中內(nèi)部密 度和結(jié)構(gòu)的變化，有助于更清楚地認(rèn)識(shí)瀝青混合料破損的宏 觀機(jī)理。根據(jù)相關(guān)研究，在掃描過(guò)程中對(duì)試件進(jìn)行不同層厚的掃 描，掃描效果主要通過(guò)肉眼對(duì)ct圖像的觀測(cè)來(lái)決定。掃描 的層厚不一樣，圖像的細(xì)部結(jié)構(gòu)不同，反映試件細(xì)部的真實(shí) 細(xì)節(jié)也不同。在一定的層厚里，圖像既可以較真實(shí)地反映試 件的內(nèi)部分布，而且較豐富的層次有利于在后續(xù)處理中區(qū)分 瀝青膠質(zhì)、粗顆粒和孔隙的分布在實(shí)際分析過(guò)程中，根據(jù) 不同ct數(shù)的圖像來(lái)確定孔隙，粗集料以及瀝青和細(xì)集料組 成的膠質(zhì)。為了進(jìn)一步分析瀝青混合料馬歇爾試件的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)

7、，對(duì)不同層位ct圖像進(jìn)行分析。從理論上講，如果對(duì)試 件進(jìn)行連續(xù)掃描，掃描層的空隙率之和應(yīng)等于試件的實(shí)測(cè)空 隙率，考慮到經(jīng)濟(jì)性，一般利用間隔均勻的層位進(jìn)行掃描。2. 2.3用ct觀察高強(qiáng)混凝土裂紋擴(kuò)展規(guī)律對(duì)高強(qiáng)混凝土試件進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行加載，把試件加載到一定荷載然后分別進(jìn)行ct掃描，直到試件破壞。這樣可 以獲得高強(qiáng)混凝土不同荷載條件下內(nèi)部裂紋的演化過(guò)程10。確定的掃描時(shí)段，對(duì)試件進(jìn)行持續(xù)加載，獲得應(yīng)力應(yīng) 變圖。在試件受到應(yīng)力的不同階段分別確定出掃描點(diǎn)，試件 破壞后分別進(jìn)行掃描。加載前對(duì)試件進(jìn)行初次掃描，作為受 力后圖像變化的對(duì)比圖像。每次加載到指定值，停止卸載后,取出試件進(jìn)行掃描，然后加載，依次

8、進(jìn)行，直到混凝土試件 破壞。在裂紋開始出現(xiàn)，并隨加載而逐步發(fā)展，此后，加密 掃描。通過(guò)ct圖像掃描可以比較清晰的觀測(cè)到混凝土出現(xiàn) 微裂紋的形態(tài)及擴(kuò)展路徑，裂紋的擴(kuò)展路徑有些是沿石子與 膠結(jié)材料的界面，也有一部分是穿過(guò)混凝土的骨料晶面破 壞。隨著載荷的增加，內(nèi)部微裂紋在增加。參考文獻(xiàn)：1 唐潔對(duì)交叉學(xué)科的探討與研究j.2 李喜先.論交叉科學(xué)j.科學(xué)學(xué)研究，2001, (1)： 23-25.3 查旭東，黃雷.pqi快速檢測(cè)評(píng)價(jià)瀝青路面壓實(shí)質(zhì)量 的應(yīng)用研究j.長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008, (1)： 7-10.4 高國(guó)華，袁光權(quán)等.pqi評(píng)價(jià)高性能瀝青路面壓實(shí)效 果j.重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào),2008, (4)： 568-570.5 崔龍錫，孟勇軍等.采用無(wú)核密度儀檢測(cè)瀝青面層壓