[發明專利]利用地質雷達空間掃描實現三維探測的方法

有效

• 申請號: 202010345017.6
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111474542B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 蘇建坤;張維平;李萬寶
• 申請（專利權）人: 云南航天工程物探檢測股份有限公司
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S13/89
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

本發明提供一種利用地質雷達空間掃描實現三維探測的方法，包括：使地質雷達天線裝置繞Z軸旋轉，從而不斷調節地質雷達天線裝置的天線脈沖傾角；每種天線脈沖傾角下，使天線脈沖旋轉，從而得到一個數據記錄文件；對數據記錄文件進行分析，得到某個錐形端面直徑對應的錐形表面的多個探測點三維空間坐標值，以及每個探測點三維空間坐標值對應的電場強度，實現三維探測。優點為：具有地質結構三維探測效率高的優點；另外，只需要在現場布置地質雷達天線裝置即可實現三維探測，操作簡單，不會影響隧道施工進度。

技術領域

本發明屬于供電配置優化技術領域，具體涉及一種利用地質雷達空間掃描實現三維探測的方法。

背景技術

隨著我國經濟的持續發展、綜合國力的不斷提升，我國隧道及地下工程取得到了迅速發展。我國已成為世界上隧道及地下工程規模最大、數量最多、地質條件和結構形式最復雜、修建技術發展速度最快的國家。

然而，隨著地質條件、施工環境、結構形式的復雜多變，隧道工程建設安全風險越來越高。隧道建設過程經常會遇到斷層、破碎帶、軟弱地層、巖溶等不良地質情況，如不能準確高效對隧道進行超前地質預報，不僅影響隧道施工進度，同時可能引起隧道坍塌、突泥涌水等安全事故，造成巨大的經濟損失和人員傷亡。因此，采取高效準確的隧道超前地質預報方法，對加快隧道施工進度及降低隧道建設安全風險具有巨大的作用。

隧道超前地質預報方法的基礎和前提是，需要準確快速的探測到掌子面前方能夠反映隧道質量和缺陷情況的地質三維成像圖。然而，現有探測方式現場操作較為繁瑣，一方面，易影響隧道施工進度，另一方面，探測效率較低。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種利用地質雷達空間掃描實現三維探測的方法，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種利用地質雷達空間掃描實現三維探測的方法，包括以下步驟：

步驟1，建立直角坐標系，沿隧道開挖方向為Y方向，豎直向上為Z方向，水平向右為X方向；

步驟2，以隧道開挖方向為向前方向，將可旋轉的地質雷達天線裝置放置在隧道掌子面后方，地質雷達天線裝置的中心點A的位置坐標為(x₀,y₀,z₀)；

步驟3，設置地質雷達天線裝置的初始控制參數，包括：掃描速率；其中，掃描速率的單位為道/秒，或道/米；

步驟4，使地質雷達天線裝置繞Z軸旋轉，從而不斷調節地質雷達天線裝置的天線脈沖傾角，使天線脈沖傾角從0度到90度依次變化，即：天線脈沖傾角依次為γ₁,γ₂,...,γ_n-1,γ_n；其中，天線脈沖傾角為天線發出的電磁脈沖與Y軸正方向的夾角；

其中：

γ₁代表初始狀態時，天線脈沖傾角為0度，此時，天線發出的電磁脈沖射線為水平狀態，與Y軸平行，并朝向隧道掌子面；

γ_n代表終止狀態，天線脈沖傾角為90度，此時，天線發出的電磁脈沖射線為垂直向上狀態，與Z軸平行；

γ₂到γ_n-1代表天線脈沖從初始狀態到終止狀態變化過程中，經過的n-2個過渡狀態的傾角，天線脈沖傾角在0度到90度之間，各天線脈沖傾角從小到大排列，此時，天線發出的電磁脈沖射線為傾斜向上狀態；

當天線脈沖調節到任意的天線脈沖傾角γ_i時，其中，i＝1,2,...,n，均執行以下檢測數據記錄步驟：