Roads and Bridges - Drogi i Mosty
16, 2, 2017, 101-114

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

Andrzej Pożarycki Mail
Poznan University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, 5 Piotrowo Street, 60-965 Poznań
Przemysław Górnaś Mail
Poznan University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, 5 Piotrowo Street, 60-965 Poznań
Romuald Sztukiewicz Mail
Poznan University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, 5 Piotrowo Street, 60-965 Poznań
Published: 2017-06-30

Abstract

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.

Keywords


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

Full Text:

PDF PDF PDF

References


Miłowska K., Grabowska K., Gabryelak T.: Zastosowanie promieniowania elektromagnetycznego w medycynie. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 68, 2014, 473-482

Venkateswarlu B., Tewari V.Ch.; Geotechnical Applications of Ground Penetrating Radar (GPR). Journal Indian Geological Congress, 6, 1, 2014, 35-46

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

Kołodziejczyk P.: Propagacja fal radiowych w kopalniach podziemnych - przegląd literatury. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, 51, 11, 2013, 10-17

Katulski R.J.: Propagacja fal radiowych w telekomunikacji bezprzewodowej. Wydawnictwa Komunikacji i Łaczności, 2014

Black K., Kopac P.: The application of Ground-Penetrating Radar in highway engineering. Public Roads, 56, 3, 1992, 96-103

Sztukiewicz R.: Wykorzystanie badań ultradźwiękowych do diagnozy nawierzchni asfaltowej. 42 Krajowa Konferencja Badań Nieniszczących, Przegląd Spawalnictwa, Szczecin, 12, 2013, 162-166

Sztukiewicz R.: Przegląd metod nieniszczących stosowanych w drogownictwie. 38 Krajowa Konferencja Badań Nieniszczących, Poznań-Licheń, Zeszyty Problemowe, Badania nieniszczące, 15, 14, Poznań, 2009, 29

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

Sudyka J., Mechowski T.: Pilotażowe badania porównawcze ugięciomierzy TSD i FWD. Drogownictwo, LXVII, 6, 2012, 207-209

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

Karczewski J.: Zarys metody georadarowej. AGH, Kraków, 2007

AL-Qadi I.L., Lahouar S.: Measuring layer thicknesses with GPR - Theory to practice. Construction and Building Materials, 19, 10, 2005, 763-772

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

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

Pożarycki A., Górnaś P.: Zagadnienia liniowej normalizacji wartości ugięć nawierzchni jezdni poddanej obciążeniom ponadnormatywnym. Drogownictwo, LXIX, 11, 2014, 353-361

Firlej S.: Wyznaczanie parametrów modelu nawierzchni drogowej z dynamicznych badań FWD. Monografie, Politechnika Lubelska, Lublin, 2015

Krawczyk B.: Identyfikacja parametrów modeli nawierzchni drogowych na podstawie impulsowych testów dynamicznych. Politechnika Wrocławska, Wrocław, 2012

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

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

Graczyk M.: Nośność konstrukcji nawierzchni wielowarstwowych w krajowych warunkach klimatycznych. Studia i Materiały, Zeszyt 63, IBDiM, Warszawa 2010

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

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

Firlej S.: Mechanika nawierzchni drogowej. Petit, Lublin, 2007

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

Ruta P., Krawczyk B., Szydło A.: Identification of pavement elastic moduli by means of impact test. Engineering Structures, 100, 2015, 201-211

Szydło A.: Statyczna identyfikacja parametrów modeli nawierzchni lotniskowych. Prace naukowe Instytutu Inżynierii Politechniki Wrocławskiej, 45, Wrocław, 1995

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

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

Górnaś P.: Analizy numeryczne zagadnień odwrotnych w drogownictwie. Praca magisterska, Politechnika Poznańska, 2013

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

Wrana B.: Dynamika gruntów. Modele obliczeniowe. Politechnika Krakowska, Kraków, 2012

Gucunski N., Maher A.: Evaluation of Seismic Pavement Analyzer for Pavement Condition Monitoring. New Jersey Department of Transportation, Rutgers, The State University Piscataway, 2002

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

Seismic pavement analyzer device: Construction and testing of preprototype, Strategic Highway Research Program, Washington, 1992

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

Lin S.: Advancements in active surface wave methods: modeling, testing and inversion. Digital Repository Iowa State University, Graduate Theses and Dissertations, Paper 13761, 2014

Ólafsdóttir E.Á.: Multichannel Analysis of Surface Waves Methods for Dispersion Analysis of Surface Wave Data, 2014, http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/fjolnematidnigreining/$file/Fj%C3%B6lnemat%C3%AD%C3%B0nigreining%20%C3%A1%20yfirbor%C3%B0sbylgjum%20enskur%20texti.pdf, 02.02.2017

Annan A.P.: Ground Penetrating Radar Workshop Notes. Sensors & Software Inc., Ontario, Canada, 2001

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

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

Yilmaz O.: Seismic data analysis: Processing, Inversion and Interpretation of Seismic Data. Tulsa Society of Exploration Geophysicists, 2001

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

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


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

  
Pożarycki, Andrzej; Górnaś, Przemysław; Sztukiewicz, Romuald. Application of mechanical and electromagnetic waves in an integrated determination of pavement bearing capacity. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, [S.l.], v. 16, n. 2, p. 101-114, jun. 2017. ISSN 2449-769X. Available at: <>. Date accessed: 17 Jul. 2019. doi:http://dx.doi.org/10.7409/rabdim.017.007.