一种电磁波透视探测富水破碎地质方法及试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电磁波透视探测富水破碎地质方法和试验装置，其中方法包括：通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况。本发明专利技术的电磁波透视探测富水破碎地质方法，实现在隧道施工前对施工区域的地质进行探测，确定是否为富水破碎地质，进而采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。

An electromagnetic wave perspective detection method and test device for water rich fracture geology

【技术实现步骤摘要】
一种电磁波透视探测富水破碎地质方法及试验装置
本专利技术涉及富水破碎地质探测
，特别涉及一种电磁波透视探测富水破碎地质方法及试验装置。
技术介绍
目前，富水破碎地质是含水量较高的破碎岩层组成，富水破碎地质情况复杂,风险系数高,施工难度大；在隧道施工过程中，会遇到富水破碎地质，开挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害，若处理不当不仅会影响施工机械的损坏和人员伤亡，而且会延长隧道贯通时间，给施工方带来巨大的经济损失。因此，亟需可以探测富水破碎地质的方法。
技术实现思路
本专利技术目的之一在于提供了一种电磁波透视探测富水破碎地质方法，实现在隧道施工前对施工区域的地质进行探测，确定是否为富水破碎地质，进而采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。本专利技术实施例提供的一种电磁波透视探测富水破碎地质方法，包括：通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况。优选的，通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波，包括：确定电磁波发射单元的多个第一发射位置；控制电磁波发射单元分别在多个第一发射位置向富水破碎带的另一侧发送电磁波；在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置；第一发射位置与第一接收位置一一对应；对第一发射位置和第一接收位置分别进行编号；依据编号在第一发射位置启动电磁波发射单元发射电磁波，获取电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度；在电磁波发射单元在同一发射位置发射电磁波时，依据第一接收位置的编号控制电磁波接收单元在每个第一接收位置接收电磁波，获取接收的电磁波的多个第二电磁强度。优选的，在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置，包括：控制电磁波接收单元在富水破碎带的一侧平面内移动，获取第三电磁强度；当第三电磁强度为最强时，以此时电磁波接收单元所在位置为基点，根据基点和与最强的电磁强度的差值在阈值范围内的电磁波接收单元的位置，获取用于确定第一接收位置的待选区域；在基点所在平面建立坐标系；在坐标系内确定与每个第一发射位置对应的待选区域；基于第一发射位置之间的相对位置关系，从待选区域内确定多个待选接收位置，建立多个待选接收位置的集合；集合中的待选接收位置与第一发射位置一一对应；将基点与集合中的从对应基点的待选区域内确定的待选接收位置进行比较，确定集合包含的待选接收位置与对应的基点重合的项数值；当项数值最大时，将集合中的待选接收位置作为第一接收位置；或，基于待选接收位置、基点和项数值，确定集合的适配度，计算公式如下：；其中，为第个集合的适配度；为第个集合的项数值；、分别为第个集合中第个待选接收位置在坐标系内的横坐标和纵坐标；、分别为个集合中第个待选接收位置对应的基点在坐标系内的横坐标和纵坐标；为集合内待选接收位置的总个数；、都为预设的权重；将适配度最大时对应的集合的待选接收位置作为第一接收位置。优选的，在确定第一接收位置之后，还包括：将电磁波发射单元和电磁波接收单元分别设置在对应的第一发射位置和第一接收位置；调整电磁波发射单元的发射天线的发射角度、电磁波接收单元的接收天线的接收角度，使电磁波接收单元接收的第二电磁强度最大，记录此时的发射角度和接收角度，将记录的发射角度和接收角度，分别作为电磁波发射单元和电磁波接收单元工作在第一发射位置和第一接收位置的工作角度。优选的，基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，包括：基于第一发射位置的第一电磁强度、对应第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度，确定第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：；其中，为编号为的第一发射位置至编号为的第一接收位置之间的介质吸收系数值；为待探测区域的长度值；为电磁波发射单元在编号为的第一发射位置发射电磁波的第一电磁强度值；为电磁波发射单元在编号为的第一发射位置发射电磁波时电磁波接收单元在编号为的第一接收位置处接收的第二电磁波强度值；为发射天线与编号为的第一发射位置和编号为的第一接收位置的连线的夹角；获取待探测区域的土层的介质吸收系数值、富水破碎地质的介质吸收系数值；当时，待探测区域的第一发射位置至对应的第一接收位置之间为土层，即不存在富水破碎地质；当时，待探测区域的第一发射位置至对应的第一接收位置之间存在富水破碎地质，基于第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值和富水破碎地质的介质吸收系数值，确定富水破碎地质的长度，计算公式如下：；其中，为富水破碎地质的长度值。优选的，基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，还包括：基于第一发射位置的第一电磁强度、非对应第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度、非对应第一发射位置的第一接收位置到对应第一发射位置的第一接收位置的距离，确定第一发射位置至非对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：；其中，为编号为的第一接收位置与编号为的第一接收位置的距离值；为编号为的第一发射位置至编号为的第一接收位置之间的介质吸收系数值;为发射天线与编号为的第一发射位置和编号为的第一接收位置的连线的夹角；以第一发射位置建立发射平面，以第一接收位置建立接收平面；基于第一发射位置至非对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算位于接收平面且位于第一接收位置两两连线上点至发射平面对应点之间的介质吸收系数；计算公式如下：；其中，为位于接收平面且位于第一接收位置两两连线上点至发射平面对应点之间的介质吸收系数值，为第条第一发射位置与第一接收位置之间的连线在接收平面上的投影经过点的第一发射位置至第一接收位置之间的介质吸收系数；为第一发射位置与第一接收位置之间的连线在接收平面上的投影经过点的数目；获取待探测区域的土层的介质吸收系数值、富水破碎地质的介质吸收系数值；当时，点至点之间为土层，即不存在富水破碎地质；当时，点至点之间存在富水破碎地质，基于点至点之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值和富水破碎地质的介质吸收系数值，确定富水破碎地质的长度，计算公式如下：；其中，为富水破碎地质的长度值。优选的，基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，包括：/n通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在所述待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；/n基于所述电磁波发射单元发射所述电磁波的第一电磁强度与所述电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定所述待探测区域的富水破碎层的情况；/n所述通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在所述待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波，包括：/n确定所述电磁波发射单元的多个第一发射位置；/n控制所述电磁波发射单元分别在多个所述第一发射位置向所述富水破碎带的另一侧发送电磁波；/n在所述电磁波发射单元发射电磁波时，控制所述电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置；所述第一发射位置与所述第一接收位置一一对应；/n对所述第一发射位置和所述第一接收位置分别进行编号；/n依据编号在所述第一发射位置启动所述电磁波发射单元发射电磁波，获取所述电磁波发射单元发射电磁波的所述第一电磁强度；/n在所述电磁波发射单元在同一所述发射位置发射电磁波时，依据所述第一接收位置的编号控制所述电磁波接收单元在每个所述第一接收位置接收所述电磁波，获取接收的所述电磁波的多个所述第二电磁强度；/n在所述电磁波发射单元发射电磁波时，控制所述电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置，包括：/n控制所述电磁波接收单元在所述富水破碎带的一侧平面内移动，获取第三电磁强度；/n当所述第三电磁强度为最强时，以此时所述电磁波接收单元所在位置为基点，/n根据所述基点和与最强的电磁强度的差值在阈值范围内的所述电磁波接收单元的位置，获取用于确定所述第一接收位置的待选区域；/n在所述基点所在平面建立坐标系；/n在所述坐标系内确定与每个所述第一发射位置对应的所述待选区域；/n基于所述第一发射位置之间的相对位置关系，从所述待选区域内确定多个待选接收位置，建立多个所述待选接收位置的集合；所述集合中的所述待选接收位置与所述第一发射位置一一对应；/n将所述基点与所述集合中的从对应所述基点的所述待选区域内确定的所述待选接收位置进行比较，确定所述集合包含的所述待选接收位置与对应的所述基点重合的项数值；当所述项数值最大时，将所述集合中的所述待选接收位置作为所述第一接收位置；或，基于所述待选接收位置、所述基点和所述项数值，确定所述集合的适配度，计算公式如下：/n...

【技术特征摘要】
1.一种电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，包括：
通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在所述待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；
基于所述电磁波发射单元发射所述电磁波的第一电磁强度与所述电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定所述待探测区域的富水破碎层的情况；
所述通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在所述待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波，包括：
确定所述电磁波发射单元的多个第一发射位置；
控制所述电磁波发射单元分别在多个所述第一发射位置向所述富水破碎带的另一侧发送电磁波；
在所述电磁波发射单元发射电磁波时，控制所述电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置；所述第一发射位置与所述第一接收位置一一对应；
对所述第一发射位置和所述第一接收位置分别进行编号；
依据编号在所述第一发射位置启动所述电磁波发射单元发射电磁波，获取所述电磁波发射单元发射电磁波的所述第一电磁强度；
在所述电磁波发射单元在同一所述发射位置发射电磁波时，依据所述第一接收位置的编号控制所述电磁波接收单元在每个所述第一接收位置接收所述电磁波，获取接收的所述电磁波的多个所述第二电磁强度；
在所述电磁波发射单元发射电磁波时，控制所述电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置，包括：
控制所述电磁波接收单元在所述富水破碎带的一侧平面内移动，获取第三电磁强度；
当所述第三电磁强度为最强时，以此时所述电磁波接收单元所在位置为基点，
根据所述基点和与最强的电磁强度的差值在阈值范围内的所述电磁波接收单元的位置，获取用于确定所述第一接收位置的待选区域；
在所述基点所在平面建立坐标系；
在所述坐标系内确定与每个所述第一发射位置对应的所述待选区域；
基于所述第一发射位置之间的相对位置关系，从所述待选区域内确定多个待选接收位置，建立多个所述待选接收位置的集合；所述集合中的所述待选接收位置与所述第一发射位置一一对应；
将所述基点与所述集合中的从对应所述基点的所述待选区域内确定的所述待选接收位置进行比较，确定所述集合包含的所述待选接收位置与对应的所述基点重合的项数值；当所述项数值最大时，将所述集合中的所述待选接收位置作为所述第一接收位置；或，基于所述待选接收位置、所述基点和所述项数值，确定所述集合的适配度，计算公式如下：

；
其中，为第个所述集合的所述适配度；为第个所述集合的所述项数值；、分别为第个所述集合中第个所述待选接收位置在所述坐标系内的横坐标和纵坐标；、分别为所述个所述集合中第个所述待选接收位置对应的所述基点在所述坐标系内的横坐标和纵坐标；为所述集合内所述待选接收位置的总个数；、都为预设的权重；
将适配度最大时对应的所述集合的所述待选接收位置作为所述第一接收位置。


2.如权利要求1所述的电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，在确定所述第一接收位置之后，还包括：
将所述电磁波发射单元和所述电磁波接收单元分别设置在对应的所述第一发射位置和所述第一接收位置；调整所述电磁波发射单元的发射天线的发射角度、所述电磁波接收单元的接收天线的接收角度，使所述电磁波接收单元接收的所述第二电磁强度最大，记录此时的所述发射角度和所述接收角度，将记录的所述发射角度和所述接收角度，分别作为所述电磁波发射单元和所述电磁波接收单元工作在所述第一发射位置和所述第一接收位置的工作角度。


3.如权利要求1所述的电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，基于所述电磁波发射单元发射所述电磁波的第一电磁强度与所述电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定所述待探测区域的富水破碎层的情况，包括：
基于所述第一发射位置的第一电磁强度、对应所述第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度，确定所述第一发射位置至对应的所述第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：

；
其中，为编号为的所述第一发射位置至编号为的所述第一接收位置之间的介质吸收系数值；为所述待探测区域的长度值；为所述电磁波发射单元在编号为的所述第一发射位置发射电磁波的所述第一电磁强度值；为所述电磁波发射单元在编号为的所述第一发射位置发射电磁波时所述电磁波接收单元在编号为的所述第一接收位置处接收的第二电磁波强度值；为所述发射天线与编号为的所述第一发射位置和编号为的所述第一接收位置的连线的夹角；
获取所述待探测区域的土层的介质吸收系数值、所述富水破碎地质的介质吸收系数值；
当时，所述待探测区域的所述第一发射位置至对应的所述第一接收位置之间为土层，即不存在富水破碎地质；
当时，所述待探测区域的所述第一发射位置至对应的所述第一接收位置之间存在富水破碎地质，基于所述第一发射位置至对应的所述第一接收位置之间的介质吸收系数、所述探测区域的土层的介质吸收系数值和所述富水破碎地质的介质吸收系数值，确定所述富水破碎地质的长度，计算公式如下：

；
其中，为所述富水破碎地质的长度值。


4.如权利要求1所述的电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，基于所述电磁波发射单元发射所述电磁波的第一电磁强度与所述电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定所述待探测区域的富水破碎层的情况，还包括：
基于所述第一发射位置的第一电磁强度、非对应所述第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度、非对应所述第一发射位置的所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军，林晓，罗红明，陈善雄，陈志明，杨立云，谭发刚，陈敏，汤宇，刘德安，王圣，彭学军，贾超，杨文国，谢晓波，李一萍，赵建斌，徐毅勇，刘飞翔，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42