[發明專利]淺層空腔類災害源精細化探測成像裝置與方法

有效

• 申請號: 201911113869.6
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110824576B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 石少帥;劉正好;李利平;王旌;孫尚渠;張益杰;巴興之;熊逸凡;宋曙光;王凱
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01B11/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

本公開提供了一種淺層空腔類災害源精細化探測成像裝置與方法。其中，該裝置包括可伸縮探管，探管的一端通過方向驅動機構與探測終端，另一端與支架相連；探管內穿設有電纜，電纜一端與探測終端相連，另一端與數據處理終端相連；探測終端包括同步工作的激光點云掃描模塊和鉆孔數字成像模塊，激光點云掃描模塊包括可調激光波長的激光光源，其用于根據空腔類災害源含水情況及充水環境清晰度來調節激光光源發出的激光波長，進而獲取空腔類災害源的三維點云數據并傳送至數據處理終端；鉆孔數字成像模塊用于同步獲取空腔類災害源的巖壁結構面巖體圖像并傳送至數據處理終端。

技術領域

本公開屬于探測成像技術領域，尤其涉及一種淺層空腔類災害源精細化探測成像裝置與方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隨著鐵路、軌道交通等基礎設施的進一步建設，在巖溶發育區現場施工過程中所產生的地質次生災害顯得尤為突出，常常導致隧道在開挖過程中發生局部坍塌、掉塊、落石等現象。因此有必要針對不同的地質情況，進行相對應的災害源精細化探測，對科學設計施工具有重要推動意義。

目前激光點云掃描技術多應用于大型開發溶洞及其它的露天地質探測等方面。發明人發現，對于現存地下工程施工中遇到的溶洞等空腔問題，目前溶洞探測有地質雷達法成像、高密度電法成像、跨孔CT成像、電磁波層析等方法，鑒于當下技術水平，上述方法易受復雜地質條件干擾，在探測成像精度方面仍存在精度、規模大小誤差較大不準確等問題。

發明內容

為了解決上述問題，本公開提供一種淺層空腔類災害源精細化探測成像裝置與方法，其能夠對復雜地層進行精確化劃分，實現災害源的可視化重構。

為了實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

本公開的第一方面提供一種淺層空腔類災害源精細化探測成像裝置，包括：

可伸縮探管，所述探管的一端通過方向驅動機構與探測終端，另一端與支架相連；所述探管內穿設有電纜，所述電纜一端與探測終端相連，另一端與數據處理終端相連；

連接探測終端的探管一端伸入空腔類災害源內，所述方向驅動機構用于驅動探測終端在空腔類災害源的任一水平面內360度轉動；所述探測終端包括同步工作的激光點云掃描模塊和鉆孔數字成像模塊，激光點云掃描模塊包括可調激光波長的激光光源，其用于根據空腔類災害源含水情況及充水環境清晰度來調節激光光源發出的激光波長，進而獲取空腔類災害源的三維點云數據并傳送至數據處理終端；鉆孔數字成像模塊用于同步獲取空腔類災害源的巖壁結構面巖體圖像并傳送至數據處理終端。

本公開的第二方面提供一種淺層空腔類災害源精細化探測成像裝置的使用方法，包括：

(1)使用前，將探測終端置于鉆孔水平口中心，并逐漸下放至淺層空腔類災害源內；

(2)調整探測終端的方位，根據空腔類災害源含水情況及充水環境清晰度來調節激光光源發出的激光波長，進而獲取空腔類災害源的三維點云數據并傳送至數據處理終端；同時，鉆孔數字成像模塊同步獲取空腔類災害源的巖壁結構面巖體圖像并傳送至數據處理終端；

(3)探測終端數據采集完畢后，將探測終端及探管從空腔類災害源中收回，并在數據處理終端內根據空腔類災害源的三維點云數據，建立溶洞形態模型，并將溶洞形態模型三維數據化；提取空腔類災害源的巖壁結構面巖體圖像的特征點，進而根據鉆孔數字成像模塊與巖壁結構面巖體圖像的成像關系，得到特征點的三維坐標；將三維數據化的溶洞形態模型與特征點的三維坐標進行統一，構建出空腔類災害源三維模型。

本公開的有益效果是：

本公開在地下溶洞探測，尤其是含水溶洞探測方面，根據空腔類災害源含水情況及充水環境清晰度來調節激光光源發出的激光波長，進而獲取空腔類災害源的三維點云數據并傳送至數據，極大的擴大了該探測裝置的適用范圍；