[發明專利]一種基于沖擊波預測溶洞埋深和尺寸的方法及系統

有效

• 申請號: 202110583538.X
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113126161B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 劉動
• 申請（專利權）人: 深圳市巖土綜合勘察設計有限公司
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

1.一種基于沖擊波預測溶洞埋深和尺寸的方法，其特征在于，包括以下步驟：

選定巖溶區域并基于沖擊鉆進行鉆進施工；

基于預布設的微動傳感器陣列進行數據采集，得到沖擊波數據；

將微動傳感器與沖擊波激發器放入標定距離的水箱；

調整微動傳感器與沖擊波激發器的距離，測量沖擊波到達時間；

基于線性回歸方法建立距離與時間的關系方程；

根據距離與時間的關系方程得到微動傳感器的零聲時；

根據微動傳感器實際采集的沖擊波時間，減去對應的零聲時，完成零聲時修正處理；

對沖擊波數據進行頻率域濾波處理；

對沖擊波數據進行偏移處理；

對沖擊波數據的振幅信號乘以放大系數以進行增益；

得到預處理數據；

基于小波變換對預處理數據進行多尺度分解，計算得到對應數據的基線；

對沖擊波f(t)的多尺度分解F(a,t)如下；

其中是給定的小波函數，τ,a是函數里的參數；

將預處理數據減去對應數據的基線，得到最終信號；

將所有微動傳感器的最終信號綜合，對地層和溶洞進行人工標識，得到標識溶洞；

對標識溶洞進行幾何分析，得到溶洞的埋深和尺寸。

2.根據權利要求1所述一種基于沖擊波預測溶洞埋深和尺寸的方法，其特征在于，所述距離與時間的關系方程的表達式如下：

L＝t₀+bT

上式中，L表示距離，t₀表示零聲時，T表示沖擊波到達時間，b表示線性擬合的斜率。

3.根據權利要求2所述一種基于沖擊波預測溶洞埋深和尺寸的方法，其特征在于，所述對沖擊波數據進行頻率域濾波處理這一步驟，其具體包括：

對微動傳感器采集到的沖擊波數據進行傅里葉變換，并根據預設信號閾值對低頻信號和高頻信號進行濾波，完成頻率域濾波處理。

4.根據權利要求3所述一種基于沖擊波預測溶洞埋深和尺寸的方法，其特征在于，所述對沖擊波數據進行偏移處理這一步驟，其具體包括：

基于波動的反傳播和反投影原理將微動傳感器采集的沖擊波數據中相位相同的極值的連線偏移回正確的空間位置上，完成偏移處理。

5.一種基于沖擊波預測溶洞埋深和尺寸的系統，其特征在于，包括以下模塊：

施工模塊，用于選定巖溶區域并基于沖擊鉆進行鉆進施工；

采集模塊，基于預布設的微動傳感器陣列進行數據采集，得到沖擊波數據；

數據預處理模塊，用于將微動傳感器與沖擊波激發器放入標定距離的水箱；調整微動傳感器與沖擊波激發器的距離，測量沖擊波到達時間；基于線性回歸方法建立距離與時間的關系方程；根據距離與時間的關系方程得到微動傳感器的零聲時；根據微動傳感器實際采集的沖擊波時間，減去對應的零聲時，完成零聲時修正處理；對沖擊波數據進行頻率域濾波處理；對沖擊波數據進行偏移處理；對沖擊波數據的振幅信號乘以放大系數以進行增益；得到預處理數據；

標識模塊，用于基于小波變換對預處理數據進行多尺度分解，計算得到對應數據的基線；將預處理數據減去對應數據的基線，得到最終信號；將所有微動傳感器的最終信號綜合，對地層和溶洞進行人工標識，得到標識溶洞；

對沖擊波f(t)的多尺度分解F(a,t)如下；

其中是給定的小波函數，τ,a是函數里的參數；

分析模塊，用于對標識溶洞進行分析，得到溶洞的埋深和尺寸。