一种基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法及装置，包括：获取目标区域的原始地震纵波数据，对原始地震纵波数据进行预处理，得到第一地震纵波数据；利用剪切波变换对第一地震纵波数据进行分解、重构，形成第二地震纵波数据；利用基于最大熵的WVD方法获取所述第二地震纵波数据的时频谱数据，基于所述时频谱数据计算所述第二地震纵波数据中各时间样点的振幅对数梯度；基于所述振幅对数梯度绘制剖面梯度图，基于所述剖面梯度图中确定所述目标区域中的不良地质区域。本方法通过剪切变换配合基于最大熵的VD方法就能实现对目标区域(即隧道掌子面)不良地质体的快速识别。识别。识别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法及装置


[0001]本专利技术涉及地质勘探
，尤其涉及一种基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法与装置。

技术介绍

[0002]在隧洞超前地质预报中，广泛使用弹性波反射法技术对施工掌子面前方地质条件进行长距离探测，其主要包括了地震波反射法、水平声波剖面法、负视速度法等方法技术。各主流预报方法均有固化的处理流程，并以地震波速度分析、深度偏移等技术为基础对施工不良地质进行预测。以目前铁路、公路隧道等工程中广泛应用的地震波反射法技术为例，其采用爆破震源激发，2～4个三分量检波器接收完成数据采集，并在处理软件中对所有数据道和数据分量进行频率滤波、反Q滤波、纵横波分离、波速拾取、深度偏移等处理，在速度分析基础上计算各物性参数开展施工不良地质的预测；该技术处理技术复杂，计算效率较低；且该技术涉及到多维度物性参数评估，交代会预测结果的精度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有施工不良地质的预测方法数据处理过程复杂、计算效率较低的问题，提供一种基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法与装置，本专利技术通过对地震纵波数据进行预处理，并对预处理后的地震宗波数据进行剪切变换，从而分离出纵波数据中的有效波，再利用基于最大熵的WVD方法来获取有效波的振幅对数梯度，通过剪切变换配合基于最大熵的VD方法就能实现对目标区域(即隧道掌子面)不良地质体的快速识别。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0005]一种基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法，包括：
[0006]获取目标区域的原始地震纵波数据，对原始地震纵波数据进行预处理，得到第一地震纵波数据；
[0007]利用剪切波变换对第一地震纵波数据进行分解、重构，形成第二地震纵波数据；
[0008]利用基于最大熵的WVD方法获取所述第二地震纵波数据的时频谱数据，基于所述时频谱数据计算所述第二地震纵波数据中各时间样点的振幅对数梯度；
[0009]基于所述振幅对数梯度绘制剖面梯度图，基于所述剖面梯度图中确定所述目标区域中的不良地质区域。
[0010]根据一种具体的实现方式，上述基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法中，所述对原始地震纵波数据进行预处理，包括：
[0011]对原始地震纵波数据进行重采样处理，得到重采样后的地震纵波数据；
[0012]对重采样后的地震纵波数据进行滤波处理，得到所述第一地震纵波数据。
[0013]根据一种具体的实现方式，上述基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法中，所述对原始地震纵波数据进行重采样处理，包括：
[0014]根据目标区域的地质资料和勘探要求，对所述原始地震纵波数据进行重采样和数据截断处理，对截断后的原始地震纵波数据进行能量均衡处理。
[0015]根据一种具体的实现方式，上述基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法中，所述对重采样后的地震纵波数据进行滤波处理，包括：
[0016]利用小波变换对所述重采样后的地震纵波数据进行时变高截滤波处理；
[0017]扫描获取时变高截滤波处理后的地震纵波数据的频带范围，基于所述频带范围进行带通滤波。
[0018]根据一种具体的实现方式，上述基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法中，所述利用剪切波变换对第一地震纵波数据进行分解、重构，形成第二地震纵波数据，包括：
[0019]在第一方向上，利用剪切波变换对第一地震纵波数据进行多频率尺度、多方向分解，得到第一数据分量；
[0020]在第二方向上，利用剪切波变换对第一地震纵波数据进行多频率尺度、多方向，得到第二数据分量；
[0021]基于所述第一数据分量与所述第二数据分量进行线性重构，重构所得线性相干信号即为所述第二地震纵波数据；
[0022]根据一种具体的实现方式，上述基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法中，所述第一方向与第二方向为相对方向。
[0023]根据一种具体的实现方式，上述基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法中，所述第一方向为与直达波相同倾角方向，所述第二方向为与直达波相反倾角方向。
[0024]根据一种具体的实现方式，上述基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法中，所述基于所述振幅对数梯度绘制剖面梯度图，包括：
[0025]将所述振幅对数梯度用彩色剖面显示，调整色棒值的范围，确定低值的区域，通过低值区确定目标地质区域中的不良地质区域。
[0026]本专利技术的另一方面，提供一种基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别装置，包括处理器、网络接口和存储器，所述处理器、所述网络接口和所述存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行上述基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0028]本专利技术实施例所提供的方法，通过获取目标区域的原始地震纵波数据，对原始地震纵波数据进行预处理，利用剪切波变换对第一地震纵波数据进行分解、重构，形成第二地震纵波数据；利用基于最大熵的WVD方法获取所述第二地震纵波数据的时频谱数据，基于所述时频谱数据计算所述第二地震纵波数据中各时间样点的振幅对数梯度；基于所述振幅对数梯度绘制剖面梯度图，确定所述目标区域中的不良地质区域；通过剪切波变换配合基于最大熵的VD方法就能实现对目标区域不良地质体的快速识别。
附图说明
[0029]图1为本专利技术在一种实施例中的基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法流程示意图；
[0030]图2为本专利技术在一种实施例中的基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法流程示意图；
[0031]图3a为本专利技术在一种实施例中的某实地目标区域的原始地震纵波数据示意图；
[0032]图3b为本专利技术在一种实施例中的时频谱的时变高频干扰的分布特征与振幅谱的高频干扰分布特征示意图；
[0033]图4为本专利技术在一种实施例中的时变高频干扰去除后的效果示意；
[0034]图5为本专利技术在一种实施例中的一维带通滤扫描结果示意图；
[0035]图6a为本专利技术在一种实施例中的一维带通滤扫描结果示意图；
[0036]图6b为本专利技术在一种实施例中的分离出的有效反射波数据示意图；
[0037]图6c为本专利技术在一种实施例中的分离出的与直达波方向一致干扰波数据示意图；
[0038]图7为为本专利技术在一种实施例中的振幅对数梯度异常分布示意图；
[0039]图8为本专利技术在一种实施例中的基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别装置架构示意图。
具体实施方式
[0040]下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0041]实施例1
[0042]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法，其特征在于，包括：获取目标区域的原始地震纵波数据，对原始地震纵波数据进行预处理，得到第一地震纵波数据；利用剪切波变换对第一地震纵波数据进行分解、重构，形成第二地震纵波数据；利用基于最大熵的WVD方法获取所述第二地震纵波数据的时频谱数据，基于所述时频谱数据计算所述第二地震纵波数据中各时间样点的振幅对数梯度；基于所述振幅对数梯度绘制剖面梯度图，基于所述剖面梯度图中确定所述目标区域中的不良地质区域。2.如权利要求1所述的基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法，其特征在于，所述对原始地震纵波数据进行预处理，包括：对原始地震纵波数据进行重采样处理，得到重采样后的地震纵波数据；对重采样后的地震纵波数据进行滤波处理，得到所述第一地震纵波数据。3.如权利要求2所述的基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法，其特征在于，所述对原始地震纵波数据进行重采样处理，包括：根据目标区域的地质资料和勘探要求，对所述原始地震纵波数据进行重采样和数据截断处理，对截断后的原始地震纵波数据进行能量均衡处理。4.如权利要求2所述的基于纵波的隧洞施工不良地质的快速识别方法，其特征在于，所述对重采样后的地震纵波数据进行滤波处理，包括：利用小波变换对所述重采样后的地震纵波数据进行时变高截滤波处理；扫描获取时变高截滤波处理后的地震纵波数据的频带范围，基于所述频带范围进行带通滤波。5.如权利要求1所述的基于纵波的隧洞...

【专利技术属性】
技术研发人员：常兴旺，魏栋华，甄大勇，刘康，付开隆，赵思为，尹小康，张广泽，徐正宣，冯涛，索朗，张硕，周超，金俊俊，唐宇豪，王仕兴，马文德，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：