地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质制造方法及图纸

本申请提供了一种地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质，其中方法包括：将距离微动测线在预设阈值范围内的钻孔柱状叠置到探测区域的微动视速度模型上，标定视速度与钻孔地层岩性的对应关系；基于所述视速度与钻孔岩性的对应关系，根据视速度的剖面变化特征，定性解释岩性，追踪、划分岩层，所述岩层包括覆盖层和基岩；基于视速度的剖面特征，根据视速度的背景值、速度异常形态及其梯度变化，圈定基岩中低速异常的范围；根据所述低速异常与围岩的关系，判别基岩中低速异常的性质，解释圈定采空区的空间范围。本申请可以更直观、更可靠的探测采空区，更好满足工程地质勘察需求，提高探测施工效率、确保地铁隧道盾构施工安全。安全。安全。

【技术实现步骤摘要】
地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质


[0001]本申请涉及地质与地球物理领域，尤其是涉及一种地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质。

技术介绍

[0002][0003]传统的采空区地球物理探测方法可分为地震波法和电磁法二大类(薛国强等，2018)。地震波方法中最常用的地震反射法，在采空区探测中得到广泛应用(程建远等，2003，2008；杨双安等，2001)。地震波传播过程中遇到煤层采空区时，因煤层消失，强波阻抗界面中断，地震波的动力学特征(波形、振幅、主频等)会产生显著畸变(程建远等，2003，2008；)，从而成为采空区识别的重要标志。电磁波一类的方法，包括高密度电阻率法、瞬变电磁法、直流电法等，利用采空区与围岩的电磁、电性差异达到探测目的。高密度电阻率法探测精度高，已成为探测煤层采空区的一种行之有效的手段(薛国强等，2018，原文涛，2008；杨镜明,2012)。地面瞬变电磁法对低阻含水采空区敏感，具有易穿透高阻层、施工方便、效率高且勘探深度更适于煤矿采空区等优势，成为探测积水采空区的首选方法(陈卫营和薛国强，2013)。
[0004]然而，在地形、地质条件复杂，分布有高低压电力线、工业游散电流及振动干扰严重的测区，传统的人工源地震及电磁波探测方法野外数据采集十分困难，难于获得高质量的原始数据，从而探测效果难以保证。微动探测方法从天然源的地面微弱振动(噪声)中提取面波频散特性，利用频散与地层介质结构的对应关系达到探测目的。因无需人工源，具有天然的抗(振动、电磁)干扰能力，施工便捷，微动探测已成为采空区物探新技术，分别在山西霍州铁路、河南郑
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登
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洛城际铁路，陕西铜川东坡煤矿和新建牡丹江至佳木斯客运专线等采空区探测中取得满意的工程应用效果。
[0005]采空区边界范围、空间结构，其覆岩及围岩特性都将直接影响地铁隧道设计与施工建设。然而，在交通繁忙的闹市区开展采空区探测，传统人工源物探手段除面临强振动、强电磁干扰影响无法采集可靠数据外，还受到场地条件制约很难开展工作。为此，本申请针对城市地铁线路采空区探测精度要求高、探测深度需浅至地表等特殊技术需求，开展了微动探测的方法技术研究。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于：本申请提供了一种地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质。
[0007]本申请采用的技术方案如下：
[0008]根据本申请的第一方面，提供一种地铁线路采空区的三维微动探测方法，所述方法包括：将距离微动测线在预设阈值范围内的钻孔柱状叠置到探测区域的微动视速度模型上，标定视速度与钻孔地层岩性的对应关系；基于所述视速度与钻孔岩性的对应关系，根据
视速度的剖面速度变化特征，定性解释岩性，追踪、划分岩层，所述岩层包括覆盖层和基岩；基于视速度的剖面特征，根据视速度的背景值、速度异常形态及其梯度变化，确定低速异常范围；根据所述低速异常及与围岩的关系，判别基岩中低速异常的性质，解释圈定采空区的空间范围。
[0009]根据本申请的第二方面，提供一种地铁线路采空区的三维微动探测装置，所述装置包括：第一标定单元，被配置为将距离微动测线在预设阈值范围内的钻孔叠置到探测区域的视速度剖面模型上，标定视速度与钻孔地层岩性的对应关系；第二追踪划分单元，被配置为基于所述视速度与钻孔岩性的对应关系，根据视速度的剖面速度变化特征，定性解释岩性，追踪、划分岩层，所述岩层包括覆盖层和基岩；第三确定单元，被配置为基于视速度的剖面特征，根据视速度的背景值、速度异常形态及其梯度变化，确定低速异常范围；第四解释圈定单元，被配置为根据所述低速异常及与围岩的关系，判别基岩中低速异常范围的性质，解释圈定采空区的空间范围。
[0010]根据本申请的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行本申请各个实施例所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法。
[0011]本申请至少具有以下技术效果：
[0012]本申请将探测到的相速度转换成微动视速度模型，并结合探测区域的钻孔资料，确定视速度与岩性的基本对应关系，并以此为基础，根据低速异常及与围岩的关系，判别基岩中低速异常的性质，解释圈定采空区的空间范围，可以更直观、更可靠和有效的探测采空区，更好满足工程探测需求，提高施工效率、确保地铁盾构施工安全。
附图说明
[0013]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本申请实施例的地铁线路采空区的三维微动探测方法的整体流程图；
[0015]图2a是本申请实施例的工程布置图；
[0016]图2b是本申请实施例的观测台阵示意图；
[0017]图3是本申请实施例利用三个不同半径台阵采集到的微动数据分别计算获得的频散曲线图；
[0018]图4a是本申请实施例的LG2线的微动探测成果剖面图；
[0019]图4b是本申请实施例的LG1线的微动探测成果剖面图
[0020]图5是本申请实施例的地铁线路采空区的三维微动探测方法，确定探测区域的三维视速度模型的流程图；
[0021]图6是本申请实施例的台阵布置示意图；
[0022]图7是本申请实施例的地铁线路采空区的三维微动探测装置的结构图。
具体实施方式
[0023]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0024]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0026]请参阅图1，是本申请实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：所述方法包括：将距离微动测线在预设阈值范围内的钻孔柱状叠置到探测区域的微动视速度模型上，标定视速度与钻孔地层岩性的对应关系；基于所述视速度与钻孔岩性的对应关系，根据视速度的剖面速度变化特征，定性解释岩性，追踪、划分岩层，所述岩层包括覆盖层和基岩；基于视速度的剖面特征，根据视速度的背景值、速度异常形态及其梯度变化，确定低速异常范围；根据所述低速异常及与围岩的关系，判别基岩中低速异常的性质，解释圈定采空区的空间范围。2.根据权利要求1所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：利用多个不同半径台阵采集到的微动数据分别计算得到对应的频散曲线，将各个频散曲线合并，得到一条完整的频散曲线，将所述频散曲线经速度变换、成像获得探测区域二维视速度模型。3.根据权利要求1所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：所述根据所述低速异常及与围岩的关系，判别基岩中低速异常的性质，解释圈定采空区的空间范围，具体包括：根据所述低速异常范围确定采空区的空间范围；根据采空区与围岩的速度关系来确定采空区的性质。4.根据权利要求3所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：所述根据采空区与围岩的速度差异来确定采空区的性质，具体包括：若采空区与围岩的速度差异在第一阈值范围内，则确定采空区为煤层采空区；若采空区与围岩的速度差异在第二阈值范围内，则确定采空区为岩石巷道。5.根据权利要求1所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：通过如下方法确定所述探测区域的三维微动视速度模型：从任意布设的观测台站中按照预设的台阵半径抽取观测台站构成等效台阵；计算所述等效台阵中各个台站对的空间自相关函数，所述台站对通过对所述等效台阵中的观测台站进行两两组合构成；按台间距r对台站对进行分类，对各类台站对的空间自相关函数进行方位平均，得到台阵空间自相关系数ρ(ω,r
i
)，组成r
i
～ρ(r
i
)曲线，其中ω为角频率，r
i
为台站对间距，ρ(r
i
)为空间自相关系数；利用Bessel函数拟合所述r
i
～ρ(r
i
)曲线求取面波相速度，获得等效台阵中心点的频散曲线v
r
～f；将瑞雷波相速度v
r
进行速度变换处理，获得视速度v
c
，并将v
r
～f曲线转换为v
c
～h曲线，其中f表示频率，h为探测深度；对整个探测区域的v
c
～h曲线进行内插平滑计算处理，进行测区视速度成像，获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚金，徐佩芬，凌甦群，张华，刘成军，刘红兵，卢广亮，
申请(专利权)人：北京中科吉奥能源环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：