一种桩底岩溶探测方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术公开了一种桩底岩溶探测方法、系统及电子设备，该方法包括：在桩底布置测点，将阵列式换能器下放到桩底，并依次移动到设定的各个测点，阵列式换能器每到达一个测点，则控制阵列式换能器采集该测点对应的全矩阵数据，以及测量换能器探头的位置并记录面阵采集数据时的方位；根据面阵数据采集时的探头位置和方位，计算面阵内各阵元的坐标；在成像区域进行成像点划分，将所有的发射/接收对的信号在成像点处的成像幅值累计求和，计算所有成像点的成像幅值，得到三维成像模型。本发明专利技术通过测量方法计算各测点面阵及阵元的坐标，采用多点面阵数据联合成像的方式，解决了单点相控阵聚焦成像横向分辨率低的问题，实现桩底岩溶三维高精度成像。精度成像。精度成像。

【技术实现步骤摘要】
一种桩底岩溶探测方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术属于岩土工程勘察
，具体涉及一种桩底岩溶高精度探测方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]桩基因能适应各类工程地质情况、各类工程要求、承载能力较高、荷载传递能力强的特点，且可有效降低建构(筑)物不均匀沉降，在一定程度上可以减小岩溶对基础的不利影响，因此，桩基被广泛应用于岩溶区的轨道工程建设中。溶洞发育的大小相差悬殊，形状千变万化，断面形态极不规则，给岩溶地区的桩基设计和施工带来了很大的困难。
[0003]桩底岩溶探测目标主要是隐伏在基岩中的岩溶，其大小、空间发育范围极其复杂，使用钻孔进行桩底岩溶勘察时，孔旁岩溶非常容易被遗漏。从平面分布上讲，对其空间范围难以以点代面来探明，很有可能造成实际施工过程中出现桩基半边嵌岩等不利情况。勘探方法选择一桩多孔，无论是在成本，还是在工期层面上，所需的成本都是十分高昂的，并且即便如此，也很难清楚掌握岩溶在整个桩位上的具体发育情况，不利情况严重时可能造成桥梁的失稳破坏，而未暴露的将以隐患的形式存在，在运营期逐渐暴露。
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桩底岩溶探测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1)桩基成孔后，在桩底布置测点，将阵列式换能器下放到桩底，并依次移动到设定的各个测点，阵列式换能器每到达一个测点，则控制阵列式换能器的发射单元发射探测信号，接收单元接收探测信号，采集该测点对应的全矩阵数据，并获取面阵数据采集时换能器探头的位置和方位；S2)根据面阵数据采集时换能器探头的位置和方位，计算面阵内各阵元的坐标；S3)聚焦成像计算，包括：在成像区域进行成像点划分；根据面阵内各阵元的坐标计算探测信号从发射单元到成像点并从所述成像点传输到接收单元的传播时长；根据所述探测信号到达所述接收单元的幅值和所述传播时长计算所有成像点的成像幅值，得到桩底岩溶的三维成像模型。2.如权利要求1所述的桩底岩溶探测方法，其特征在于：步骤S1)中将阵列式换能器下放到桩底，具体包括：在桩口架设支撑杆，支撑杆上固定有滑轮，通过牵引绳吊放阵列式换能器至桩底，换能器到达桩底的各个测点后，通过牵引绳拉动换能器，微调至水平且与桩底基岩耦合；步骤S1)中通过移动支撑杆来控制阵列式换能器移动到设定的各个测点。3.如权利要求2所述的桩底岩溶探测方法，其特征在于：获取面阵数据采集时换能器探头的位置，具体包括：通过测量桩口滑轮位置来确定探头位置或通过在换能器上布置距离传感器，通过测量探头到四周桩壁的距离来确定探头中心的位置。4.如权利要求3所述的桩底岩溶探测方法，其特征在于：通过测量桩口滑轮位置来确定探头位置，具体包括：计算支撑杆上滑轮与桩口中心O的相对坐标C(x,y)来确定换能器的位置或使用GNSS测量桩口滑轮的坐标来确定换能器的位置；支撑杆摆放稳定后，测量滑轮位置C点与桩孔中心O连线延伸至桩口钢护筒D的距离l，同时测量滑轮C与桩孔中心O两点连线的方位角α，使用桩口滑轮相对位置测量参数计算换能器相对桩中心的位置，在以正北为Y轴的平面直角坐标系下计算公式为：能器相对桩中心的位置，在以正北为Y轴的平面直角坐标系下计算公式为：式中：R为桩口护筒半径，x为桩口滑轮相对桩中心的横坐标，y为桩口滑轮相对桩中心的纵坐标，滑轮位置为换能器探头中心位置。5.如权利要求4所述的桩底岩溶探测方法，其特征在于：步骤S2)根据面阵数据采集时的探头位置和方位，计算面阵内各阵元的坐标，具体包括：计算换能器面阵内阵元坐标，包括：以换能器面阵中心为相对坐标原点，根据阵元间距dx计算各个阵元的相对坐标(x',y')，根据面阵采集数据时的方位角β进行坐标旋转：rx＝x
′
*cos(β)
‑
y
′
*sin(β)ry＝x
′
*sin(β)+y
′
*cos(β)
其中，rx为阵元相对横坐标进行坐标旋转之后的横坐标；ry为阵元相对纵坐标进行坐标旋转之后的纵坐标；计算各阵元相对于桩基中心的坐标：zx＝rx+xzy＝ry+y其中，zx为阵元相对于桩基中心的横坐标，zy为阵元相对于桩基中心的纵坐标，x为桩口滑轮相对桩中心的横坐标，y为桩口滑轮相对桩中心的纵坐标。6.如权利要求1所述的桩底岩溶探测方法，其特征在于：控制阵列式换能器采集全矩阵数据，具体包括：控制阵列式换能器在桩底以点、线或面扫描方式采集全矩阵数据，其中,以点扫描方式采集全矩阵数据时，将阵列式换能器的每个阵元均作为发射单元，而阵列式换能器的每个阵元均作为各发射单元的接收单元，阵列式换能器的每个阵元作为发射单元按顺序发射探测信号，所有阵元同步接收信号，直到采集到全矩阵扫描数据集；以线扫描方式采集全矩阵数据时，将阵列式换能...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙红林，张邦，赵晋乾，刘铁，刘铁华，化希瑞，汪文刚，赵威，陈应君，吴玄，韩石鑫，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：