用于浅层异常体地震探测装置及其三维观测方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于浅层地震勘探技术领域，具体涉及一种用于浅层异常体地震探测装置及其三维观测方法，包括移动式载体、检波器耦合装置组、震源激发装置、数据采集基站和控制终端，所述检波器耦合装置组包括连接杆和滚轮式传感器，所述连接杆的一端安装在移动式载体上，连接杆的另一端和滚轮式传感器或其他连接杆相连接。本发明专利技术能够对一个探测点下方的目标体实现更高的覆盖次数，而且可以通过连接杆的数量和方向来调节滚轮式传感器和震源以及滚轮式传感器之间的距离，完成多条测线同时探测，从而大大提高探测效率和探测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于浅层地震勘探
，具体涉及一种利用地震波进行浅层异常体地震探测装置及其三维观测方法。
技术介绍
随着社会经济发展，城市高架、地铁项目施工日益增多。在城市施工过程中，常见的地下异常包括溶洞、松散层以及影响施工的孤石、地下管道、暗河、民防工程等，这些问题导致施工过程速度减慢，造成经济损失，甚至导致地面塌陷，威胁生命安全。目前，钻探和物探是目前进行地面探测的常用方法。钻探的优点在于能够直接反映局部钻探位置地下介质的情况，但其施工效率低，成本高，对道路破坏较大，而且对地下异常判断具有‘一孔之见’，难以对连续的地下介质情况进行完整的描述，即使加大钻孔密度，也会使钻探工程量大大增加，同样难以避免地下异常分辨的局限性。相比于钻探，由于物探通过用物理学的原理和方法，对地球内部结构与构造进行观测,具有先天的优势。地质雷达探测方法和浅层地震法是物探中常用的方法：其中，地质雷达探测方法是以高频电磁波作为探测场源，由一个发射天线向地下发射一定中心频率的电磁脉冲波，另一天线接收由地下不同介质界面产生的反射回波，电磁波在介质中传播时，其传播时间、电磁场强度和极化方向随电磁波所通过介质的电性参数及目标体的几何形态的差异而产生变化，根据接收的回波旅行时间、幅度等信息，可高精度探测地下目标体的结构和位置信息。由于，高频电磁波在金属体及地下低阻介质作用下，使得电磁波能量衰减快，屏蔽作用加强，导致地质雷达难以对潜水面以下地质体进行有效探测，还受到城市路面与高架桥内金属体的影响，限制了其探测应用范围。其中，浅层地震法是基于地震波勘探的反射、散射和面波原理进行的，只要地下不同界面之间具有波阻抗差异，在地震波传播过程中，地震波就会产生反射、散射与频散等现象，通过激发、接收地震波信号，通过对接收信号进行不同方法的数据处理与提取，来反映地下界面及异常体的分布情况。浅层地震波法的优点在于：不受金属体、地下水的干扰，可以探测地下不同地层的地质情况，而且可以采用多种激发震源、观测方法和处理手段，探测深度大，探测精度相对较高，是目前值得推广的方法。浅层地震波法的不足在于：1)实际探测施工时多为线性激发接收观测模式，在探测精度要求较高时，需要增大测线的分布密度，以增加对地下目标体的覆盖次数，造成工程量增大，施工效率较低；2)由于外界干扰因素较多，特别是城市道路的车流量大，地面多为沥青或混凝土路面，这种情况导致检波器耦合性差，数据采集质量不高；3)激发震源受地面情况影响较大，锤击力不均匀，震源类型单一，导致探测效果欠佳。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，采用了以下技术方案：用于浅层异常体地震探测装置，包括移动式载体、检波器耦合装置组、震源激发装置、数据采集基站和控制终端，所述检波器耦合装置组包括连接杆和滚轮式传感器，所述连接杆一端安装在移动式载体上，另一端和滚轮式传感器或者其他连接杆相连接；若干根连接杆和检波器芯体构成级联体。所述滚轮式传感器包括检波器芯体和滚轮，所述检波器芯体通过滚轮与地面耦合，滚轮式传感器固定在连接杆上。所述的震源激发装置包括竖直杆件、重锤和竖直杆件顶部安装的滑轮，所述的竖直杆件通过支架固定在移动式载体台面上或在移动式载体的周边通过支架单独固定；所述的检波器耦合装置组通过连接杆与移动式载体固定连接，所述的多根连接杆在同一平面内安装在移动式载体周围或相互平行的通过支撑架安装在移动式载体一侧。所述连接杆的另一端和滚轮式传感器或其他连接杆固定连接。所述连接杆为隔震连接杆。所述的数据采集基站布设在移动式载体的顶部台面上，并通过线缆与检波器耦合装置组中的每个检波器连接，且所述数据采集基站具有无线传输功能，通过无线通信技术与控制终端进行无线数据传输。所述移动式载体的底部安装有转向滚轮便于移动，移动式载体可以是圆柱形或方形，移动式载体外周设有固定孔，所述的竖直杆件通过支架固定在移动式载体的台面上或通过支架单独固定在移动式载体周边。所述滚轮式传感器上安装1～3个检波器芯体，当滚轮式传感器安装一个检波器芯体时，该检波器芯体为单分量，即单一垂直分量或单一水平分量；当滚轮式传感器安装两个检波器芯体时，两个检波器芯体为两个水平分量，或者为一个水平分量一个垂直分量；当滚轮式传感器安装三个检波器芯体时，三个检波器芯体为水平面上相互垂直的两个水平分量，加上一个垂直分量。所述滚轮式传感器还包括端座支架、减震螺丝、滚轴、螺栓和弹垫，所述传感器芯体的外部金属滚轮垂直于地面放置；所述滚轴位于所述滚轮的中心位置，所述检波器芯体位于所述滚轴中；所述端座支架通过所述螺栓及弹垫安装于滚轮的两侧；所述减震螺丝安装于端座支架的上部；滚轮式传感器通过外部端座支架和减震螺丝固定于连接杆上；滚轴式传感器质量不低于1.5Kg,达到自重耦合地面的要求。本专利技术还提供一种用于所述浅层异常体地震探测装置的三维观测方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)所述用于浅层异常体探测的装置对目标探测区域进行地震探测，通过检波器耦合装置组中的检波器获取目标探测区域内地震信号；(2)数据采集基站将步骤(1)中通过检波器芯体获取的地震信号进行前端调理、模/数转换、放大等处理，将模拟信号转换为数字信号，最终经由无线通信传输技术传送至控制终端，通过控制终端提取地震数据中地震波的视速度、频率和视波长，进而分析获取目标探测区域的地下界面层位信息和异常体的形态分布情况；(3)根据目标探测区域的探测精度要求和步骤(2)中地震反射波、散射波和面波处理的空间采样率要求，确定接收间距、炮检偏移距和移动步距；(4)根据步骤(3)中计算的接收间距和炮检偏移距，通过连接杆的数量和方向来调节滚轮式传感器和震源之间以及滚轮式传感器之间的距离；根据介质有效波发育情况及施工环境，确定使用的震源类型；基于所述的震源类型和步骤(3)所述的接收间距、炮检偏移距、移动步距安装整体探测装置；将所述整体装置依次移动到探测目标标定的位置进行地震信号采集，完成探测任务。步骤(3)中，所述的接收间距根据目标探测区域的探测精度要求和横向分辨率公式确定，横向分辨率计算公式为所述炮检偏移距根据公式计算，其中△x为横向分辨率，vc为目标探测区域的层速度，fmax为目标探测区域内最高有效频率，d为炮检距，k为系数，h为探测目标深度；所述移动步距根据计算，其中N为观测点范围内的接收道数，x为接收间距，n为探测点覆盖次数。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术中所述的检波器耦合装置组包括连接杆和滚轮式传感器，连接杆的一端安装在移动式载体上，另一端和滚轮式传感器或其他连接杆相连，将多个检波器耦合装置组安装在移动载体周边，能够对一个探测点下方的目标体实现更高覆盖次数；而且可以通过连接杆的数量和方向来调节滚轮式传感器和震源之间以及滚轮式传感器之间的距离，连接杆以相互平行的排列通过支撑架安装在移动式载体一侧，同时完成多条测线的探测，从而达到快速探测高精度探测和的目的；(2)本专利技术中可以确定多种不同接收间距和三维观测方式的观测系统，采用多种震源类型，更能为后期提供多种处理方式；(3)本专利技术中的滚轮式传感器通过转向滚轮与地面耦合的布设方式，减小了人工干预，保证了数据采集质量；(4)本专利技术中的浅层异常体地震探测装置能够快速无损地进行浅层地面异常体探测，载体便于移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于浅层异常体地震探测的装置，其特征在于：包括移动式载体、检波器耦合装置组、震源激发装置、数据采集基站和控制终端，所述检波器耦合装置组包括连接杆和滚轮式传感器，所述滚轮式传感器包括滚轮和设于滚轮中部的检波器芯体，所述检波器芯体通过滚轮和地面耦合，滚轮式传感器固定在连接杆上，所述连接杆一端安装在移动式载体上，另一端连接到滚轮式传感器或者其他连接杆，若干根连接杆和检波器芯体构成级联体；所述的震源激发装置包括竖直杆件、重锤和竖直杆件顶部安装的滑轮，所述的竖直杆件通过支架固定在移动式载体的台面上或在移动式载体的周边通过支架单独固定。

【技术特征摘要】
1.用于浅层异常体地震探测的装置，其特征在于：包括移动式载体、检波器耦合装置组、震源激发装置、数据采集基站和控制终端，所述检波器耦合装置组包括连接杆和滚轮式传感器，所述滚轮式传感器包括滚轮和设于滚轮中部的检波器芯体，所述检波器芯体通过滚轮和地面耦合，滚轮式传感器固定在连接杆上，所述连接杆一端安装在移动式载体上，另一端连接到滚轮式传感器或者其他连接杆，若干根连接杆和检波器芯体构成级联体；所述的震源激发装置包括竖直杆件、重锤和竖直杆件顶部安装的滑轮，所述的竖直杆件通过支架固定在移动式载体的台面上或在移动式载体的周边通过支架单独固定。2.根据权利要求1所述的用于浅层异常体地震探测的装置，其特征在于：所述的检波器耦合装置组通过连接杆与移动式载体固定连接，所述的若干根连接杆在同一平面内安装在移动式载体周围或相互平行的通过支撑架安装在移动式载体一侧，连接杆的另一端和滚轮式传感器或其他连接杆相连。3.根据权利要求1所述的用于浅层异常体地震探测的装置，其特征在于：所述的数据采集基站布设在移动式载体顶部台面上，并通过线缆与检波器耦合装置组中的每个检波器芯体连接，且所述数据采集基站具有无线传输功能，通过无线通信技术与控制终端进行无线数据传输。4.根据权利要求1所述的用于浅层异常体地震探测的装置，其特征在于：所述移动式载体的底部安装有便于移动的转向滚轮，移动式载体可以是圆柱形或方形，移动式载体外周部设有固定孔，所述的竖直杆件通过支架固定在移动式载体的台面或通过支架单独固定在移动式载体周边。5.根据权利要求1所述的用于浅层异常体地震探测的装置，其特征在于：所述滚轮式传感器上安装1～3个检波器芯体，当滚轮式传感器安装一个检波器芯体时，该检波器芯体为单分量，即单一垂直分量或单一水平分量；当滚轮式传感器安装两个检波器芯体时，两个检波器芯体为两个水平分量，或者为一个水平分量一个垂直分量；当滚轮式传感器安装三个检波器芯体时，三个检波器芯体为水平面上相互垂直的两个水平分量，加上一个垂直分量。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：周官群，刘惠洲，唐润秋，倪圣军，李纯阳，任川，陈光明，王宗涛，
申请(专利权)人：安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34