【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质探测，具体涉及一种地质雷达探测装置及探测方法。
技术介绍
1、由于城市道路隧道建设需要建于地下，地质条件复杂、土质大多疏松，施工难度较高，很容易出现施工质量问题，例如隧道衬砌背后脱空、不密实等。隧道衬砌检测一般采用地质雷达无损检测技术，该技术具有检测速度快、检测精度较高、不破坏隧道衬砌结构等优点，在实际工程中应用较广。
2、需要指出的是，地质雷达检测在隧道衬砌缺陷检测过程中，主要依靠电磁反射波来确定缺陷位置和尺寸，由于受到隧道观测空间狭小、环境干扰强烈，以及自身分辨率与识别精度低等因素的影响，现有地质雷达探测器主要采用人工抬举的方式使其贴合在岩体表面进行探测。
3、为此现有公告号为cn111175835b的中国专利技术专利公开的一种工程地质探测方法，其方法中的探测设备包括移动底座，所述移动底座顶端安装有气动推杆，所述气动推杆顶端连接有支撑杆，所述支撑杆由固定杆与活动杆组成，所述支撑杆顶端均连接有支撑板，所述支撑板顶面上安装有电机，所述电机端部连接有滚珠螺杆，所述滚珠螺杆中部滑动连接有滑台，所述滑台顶面上安装有能够对隧道地质情况进行勘测的雷达探测器；该方法通过设置的探测设备能够对隧道内部的地质情况进行勘测，同时通过设置的传动机构带动雷达探测器对隧道内部的岩体表面进行连续性探测，由于隧道探测受限于空间的限制，常常无法有效获取全面的地质资料，这种测量方式存在难以对隧道侧壁进行全面勘测的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种地质雷
2、一方面，本专利技术提供了一种地质雷达探测装置，包括：车体以及固定安装在所述车体上的升降单元，所述升降单元的动力输出端顶部固定安装有支撑转向单元，所述支撑转向单元远离升降单元的一侧转动连接探测仪；所述支撑转向单元上设有的转动电机能够驱使所述支撑转向单元转动折叠，以使得探测仪沿y轴方向行驶延伸，并配合通过在支撑转向单元内设有的磁吸转动锁止件实现对支撑转向单元的转动与锁止，所述探测仪顶部滚顶动安装有导向轮。
3、在一些实施例中，所述磁吸转动锁止件与转动电机的输出轴延伸方向同向设置，且所述磁吸转动锁止件随支撑转向单元同向转动。
4、在一些实施例中，所述升降单元包括：固定在车体上的液压缸和传动连接液压缸的升降杆，所述升降杆朝向顶部做往复升降运动并固定连接所述支撑转向单元，所述车体上还开设有用于通风排水的排水孔。
5、在一些实施例中，所述支撑转向单元包括：与所述升降杆固定连接的支撑杆，所述支撑杆顶部开设有u形的转动槽以及铰接在所述转动槽内的连接杆，且所述转动电机带动连接杆沿所述转动槽的开口延伸方向在rx方向上转动，以调整所述支撑杆与连接杆之间的夹角；所述支撑杆外壁上固定连接有安装板，所述转动电机固定在安装板上，且其动力输出端径直伸入至转动槽内与连接杆固定连接；在所述支撑杆的转动槽内形成有滑槽，所述转动电机驱使所述磁吸转动锁止件随支撑杆沿滑槽移动。
6、在一些实施例中，所述磁吸转动锁止件包括：与所述转动电机电连接的电磁片以及横向设置为l形的磁铁，所述磁铁与电磁片相对设置，且在所述电磁片同侧的支撑杆内设有与磁铁相对极的固定块，当所述转动电机停止运行时，所述磁铁从支撑杆的滑槽内伸出，并穿过连接杆能够与固定块紧密相吸；在所述支撑杆内开设有收纳磁铁和固定块的容纳腔，且所述磁铁和固定块始终限位于支撑杆内。
7、在一些实施例中，在所述连接杆顶部开设有转动口，在所述转动口内转动连接有转动块，且所述转动块与连接杆之间还安装有复位弹簧；所述转动块与探测仪转动连接，以使得转动块能够沿转动口的延伸方向在rx方向上带动探测仪整体转动；所述转动块伸入至探测仪上开设的安装槽内一端设置为滚动轴承，所述滚动轴承包括转动轮和横杆，所述转动轮以横杆为圆心沿rx方向转动，所述滚动轴承与转动块之间留有间隙，所述间隙距离为横杆的长度，且所述横杆的长度≥转动块的转动轴心至所述转动口外壁的距离；滚动轴承固定连接探测仪，以使得探测仪在ry方向上做360°转动，以保证转动探测仪以及探测仪上的导向轮能够随车体沿xy基准面方向进行连续性勘测。
8、另一方面，本专利技术提供了一种地质雷达探测方法，使用了所述的一种地质雷达探测装置，所述地质雷达探测方法包括如下步骤：
9、s1、勘测选点，建立坐标系，将隧道掌子面延伸方向设为x轴，y轴位于水平面且与x轴垂直，z轴位于竖直面且与x轴垂直；选取探测仪定点并生成探测路径；
10、s2、对所述地质雷达探测装置进行初始设置，包括：扫描速率；
11、s3、数据采集，采集探测数据并记录数据生成云点；
12、s4、数据传输并分类，进行数据传送，并依据探测仪定点形成各分区，记录各区块隧道岩壁厚度；
13、s5、数据比对分析，设置云点观测参数，比对检测数据并确定观测范围；
14、s6、可视化数据并将结果传送至终端。
15、在一些实施例中，所述步骤s4还包括：将数据传送至云端，通过计算机将测得的数据测得对应的地质剖面图，利用emd算法对探地雷达信号进行分解，以得到若干个采样值；除去最大值和最小采样值后，截取剖面图像厚度排列前三的数值，即为坐标值，将所选数值上传至点云处理软件中。
16、在一些实施例中，所述步骤s5还包括：接收数据后取原始测量数值的中间值n为阈值，并由不同点云分布获取当前采集范围内的所有地表形态目标，获取过程为直观辨别；取多点多次测量，比对各测量区块的分层深度，当新测量的坐标数值与n差值大于5mm时，表明隧道存在部分坍塌脱落，为确认坍塌面积，则需按照预设的地图进行区块确定，以提取坐标信息，生成新的待测路径；
17、其中重新提取点云采用ransac方法拟合成平面，具体包括如下步骤：
18、以提取出存在坍塌的探测仪定点作为点云代表；
19、从x、y轴方向共获取选出的4个点之间的平面作为初步拟合平面；
20、分别测量四个点云的坐标数值，并进行比对，若四个点云的测量值均≤n-5mm时，则获取所述初步拟合平面为需要补涂平面；
21、若其中任一或多个点云的测量值均大于n-5mm时，则同样的提取出在坍塌的探测仪定点作为点云代表，
22、从x、y轴方向共获取选出的4个点之间的平面作为初步拟合平面；
23、分别测量四个点云的坐标数值，并进行比对，依次往复，直至测得点云的测量值均≤n-5mm为止；
24、然后统计所有距离小于设定阈值的探测仪定点个数；
25、定义勾画多个探测仪定点的连接路线形成拟合平面，以确定补涂面积。
26、在一些实施例中，所述步骤s6还包括：根据提取的坐标信息，形成可视化三维地质结构成像图，以对隧道地址结构进行地质监测与预报，即对探测的高度差值范围进行标定，高度差值范围达到预定阈值时启动状态预警，将预警本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地质雷达探测装置，其特征在于，包括：车体(1)以及固定安装在所述车体(1)上的升降单元(2)，所述升降单元(2)的动力输出端顶部固定安装有支撑转向单元(3)，所述支撑转向单元(3)远离升降单元(2)的一侧转动连接探测仪(9)；所述支撑转向单元(3)上设有的转动电机(5)能够驱使所述支撑转向单元(3)转动折叠，以使得探测仪(9)沿Y轴方向行驶延伸，并配合通过在支撑转向单元(3)内设有的磁吸转动锁止件(4)实现对支撑转向单元(3)的转动与锁止，所述探测仪(9)顶部滚顶动安装有导向轮(10)。
2.根据权利要求1所述的一种地质雷达探测装置，其特征在于，所述磁吸转动锁止件(4)与转动电机(5)的输出轴延伸方向同向设置，且所述磁吸转动锁止件(4)随支撑转向单元(3)同向转动。
3.根据权利要求2所述的一种地质雷达探测装置，其特征在于，所述升降单元(2)包括：固定在车体(1)上的液压缸(21)和传动连接液压缸(21)的升降杆(22)，所述升降杆(22)朝向顶部做往复升降运动并固定连接所述支撑转向单元(3)，所述车体(1)上还开设有用于通风排水的排水孔(11)。
4.根据权利要求3所述的一种地质雷达探测装置，其特征在于，所述支撑转向单元(3)包括：与所述升降杆(22)固定连接的支撑杆(31)，所述支撑杆(31)顶部开设有U形的转动槽(311)以及铰接在所述转动槽(311)内的连接杆(32)，且所述转动电机(5)带动连接杆(32)沿所述转动槽(311)的开口延伸方向在Rx方向上转动，以调整所述支撑杆(31)与连接杆(32)之间的夹角；所述支撑杆(31)外壁上固定连接有安装板(33)，所述转动电机(5)固定在安装板(33)上，且其动力输出端径直伸入至转动槽(311)内与连接杆(32)固定连接；在所述支撑杆(31)的转动槽(311)内形成有滑槽(312)，所述转动电机(5)驱使所述磁吸转动锁止件(4)随支撑杆(31)沿滑槽(312)移动。
5.根据权利要求4所述的一种地质雷达探测装置，其特征在于，所述磁吸转动锁止件(4)包括：与所述转动电机(5)电连接的电磁片(41)以及横向设置为L形的磁铁(42)，所述磁铁(42)与电磁片(41)相对设置，且在所述电磁片(41)同侧的支撑杆(31)内设有与磁铁(42)相对极的固定块(43)，当所述转动电机(5)停止运行时，所述磁铁(42)从支撑杆(31)的滑槽(312)内伸出，并穿过连接杆(32)能够与固定块(43)紧密相吸；在所述支撑杆(31)内开设有收纳磁铁(42)和固定块(43)的容纳腔(6)，且所述磁铁(42)和固定块(43)始终限位于支撑杆(31)内。
6.根据权利要求5所述的一种地质雷达探测装置，其特征在于，在所述连接杆(32)顶部开设有转动口(321)，在所述转动口(321)内转动连接有转动块(7)，且所述转动块(7)与连接杆(32)之间还安装有复位弹簧(8)；所述转动块(7)与探测仪(9)转动连接，以使得转动块(7)能够沿转动口(321)的延伸方向在Rx方向上带动探测仪(9)整体转动；所述转动块(7)伸入至探测仪(9)上开设的安装槽(91)内一端设置为滚动轴承(12)，所述滚动轴承(12)包括转动轮和横杆，所述转动轮以横杆为圆心沿Rx方向转动，所述滚动轴承(12)与转动块(7)之间留有间隙，所述间隙距离为横杆的长度，且所述横杆的长度≥转动块(7)的转动轴心至所述转动口(321)外壁的距离；滚动轴承(12)固定连接探测仪(9)，以使得探测仪(9)在Ry方向上做360°转动，以保证转动探测仪(9)以及探测仪(9)上的导向轮(10)能够随车体(1)沿XY基准面方向进行连续性勘测。
7.一种地质雷达探测方法，其特征在于，使用了权利要求1-6任一项所述的一种地质雷达探测装置，所述地质雷达探测方法包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种地质雷达探测方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：将数据传送至云端，通过计算机将测得的数据测得对应的地质剖面图，利用EMD算法对探地雷达信号进行分解，以得到若干个采样值；除去最大值和最小采样值后，截取剖面图像厚度排列前三的数值，即为坐标值，将所选数值上传至点云处理软件中。
9.根据权利要求8所述的一种地质雷达探测方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：接收数据后取原始测量数值的中间值N为阈值，并由不同点云分布获取当前采集范围内的所有地表形态目标，获取过程为直观辨别；取多点多次测量，比对各测量区块的分层深度，当新测量的坐标数值与N差值大于5mm时，表明隧道存在部分坍塌脱落，为确认坍塌面积，则需按照预设的地图进行区块确定，以提取坐标信息，生成新的待测路径；
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【技术特征摘要】
1.一种地质雷达探测装置，其特征在于，包括：车体(1)以及固定安装在所述车体(1)上的升降单元(2)，所述升降单元(2)的动力输出端顶部固定安装有支撑转向单元(3)，所述支撑转向单元(3)远离升降单元(2)的一侧转动连接探测仪(9)；所述支撑转向单元(3)上设有的转动电机(5)能够驱使所述支撑转向单元(3)转动折叠，以使得探测仪(9)沿y轴方向行驶延伸，并配合通过在支撑转向单元(3)内设有的磁吸转动锁止件(4)实现对支撑转向单元(3)的转动与锁止，所述探测仪(9)顶部滚顶动安装有导向轮(10)。
2.根据权利要求1所述的一种地质雷达探测装置，其特征在于，所述磁吸转动锁止件(4)与转动电机(5)的输出轴延伸方向同向设置，且所述磁吸转动锁止件(4)随支撑转向单元(3)同向转动。
3.根据权利要求2所述的一种地质雷达探测装置，其特征在于，所述升降单元(2)包括：固定在车体(1)上的液压缸(21)和传动连接液压缸(21)的升降杆(22)，所述升降杆(22)朝向顶部做往复升降运动并固定连接所述支撑转向单元(3)，所述车体(1)上还开设有用于通风排水的排水孔(11)。
4.根据权利要求3所述的一种地质雷达探测装置，其特征在于，所述支撑转向单元(3)包括：与所述升降杆(22)固定连接的支撑杆(31)，所述支撑杆(31)顶部开设有u形的转动槽(311)以及铰接在所述转动槽(311)内的连接杆(32)，且所述转动电机(5)带动连接杆(32)沿所述转动槽(311)的开口延伸方向在rx方向上转动，以调整所述支撑杆(31)与连接杆(32)之间的夹角；所述支撑杆(31)外壁上固定连接有安装板(33)，所述转动电机(5)固定在安装板(33)上，且其动力输出端径直伸入至转动槽(311)内与连接杆(32)固定连接；在所述支撑杆(31)的转动槽(311)内形成有滑槽(312)，所述转动电机(5)驱使所述磁吸转动锁止件(4)随支撑杆(31)沿滑槽(312)移动。
5.根据权利要求4所述的一种地质雷达探测装置，其特征在于，所述磁吸转动锁止件(4)包括：与所述转动电机(5)电连接的电磁片(41)以及横向设置为l形的磁铁(42)，所述磁铁(42)与电磁片(41)相对设置，且在所述电磁片(41)同侧的支撑杆(31)内设有与磁铁(42)相对极的固定块(43)，当所述转动电机(5)停止运行时，所述磁铁(42)从支撑杆(31)的滑槽(312)内伸出，并穿过连接杆(32)能够与固定块(43)紧密相吸...
【专利技术属性】
技术研发人员：王佳卿，胡爱文，史晓忠，刘晋，高峰，刘杰，陈建光，张明敢，吕晶，王子彧，
申请(专利权)人：华昕设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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