[发明专利]一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法及系统，该方法包括：选定岩溶区域并基于冲击钻进行钻进施工；基于预布设的微动传感器阵列进行数据采集，得到冲击波数据；对冲击波数据进行预处理，得到预处理数据；根据预处理数据对地层空间和溶洞进行提取并标识，得到标识溶洞；对标识溶洞进行几何分析，得到溶洞的埋深和尺寸。该系统包括：施工模块、采集模块、数据预处理模块、标识模块和分析模块。通过使用本发明，能够实现对桩基底部的溶洞进行实时预测的同时降低预测成本。本发明作为一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法及系统，可广泛应用于地下空间探测领域。

技术领域

本发明涉及地下空间探测领域，尤其涉及一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法及系统。

背景技术

较多的工程施工区域在含岩溶的复杂地质区域，区域中各种溶洞使得工程施工较为困难，现有的溶洞勘察手段都具有一定的技术困难，如需要在坑基开挖前或者后使用相关的勘察手段，无法在开挖过程中进行同步的实时的探测，需要专门的设备，专门用于勘察的时间以及资金要求比较高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法及系统，实现对桩基底部的溶洞进行实时预测的同时降低预测成本。

本发明所采用的第一技术方案是：一种基于冲击波预测溶洞埋深和尺寸的方法，包括以下步骤：

选定岩溶区域并基于冲击钻进行钻进施工；

基于预布设的微动传感器阵列进行数据采集，得到冲击波数据；

对冲击波数据进行预处理，得到预处理数据；

根据预处理数据对地层空间和溶洞进行提取并标识，得到标识溶洞；

对标识溶洞进行几何分析，得到溶洞的埋深和尺寸。

进一步，所述预处理包括零声时修正处理、频率域滤波处理、偏移处理和增益处理，所述对冲击波数据进行预处理，得到预处理数据这一步骤，其具体还包括：

对预布设的微动传感器阵列中的微动传感器进行零声时修正；

对冲击波数据进行频率域滤波处理；

对冲击波数据进行偏移处理；

对冲击波数据的振幅信号乘以放大系数以进行增益；

得到预处理数据。

进一步，所述对预布设的微动传感器阵列中的微动传感器进行零声时修正这一步骤，其具体包括：

将微动传感器与冲击波激发器放入标定距离的水箱；

调整微动传感器与冲击波激发器的距离，测量冲击波到达时间；

基于线性回归方法建立距离与时间的关系方程；

根据距离与时间的关系方程得到微动传感器的零声时；

根据微动传感器实际采集的冲击波时间，减去对应的零声时，完成零声时修正处理。

进一步，所述距离与时间的关系方程的表达式如下：

L＝t₀+bT

上式中，L表示距离，t₀表示零声时，T表示冲击波到达时间，b表示线性拟合的斜率。

进一步，所述对冲击波数据进行频率域滤波处理这一步骤，其具体包括：

对微动传感器采集到的冲击波数据进行傅里叶变换，并根据预设信号阈值对低频信号和高频信号进行滤波，完成频率域滤波处理。

进一步，所述对冲击波数据进行偏移处理这一步骤，其具体包括：