CN108008455A - 桥梁基础溶洞勘测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥梁基础溶洞勘测方法和装置，其中，桥梁基础溶洞勘测方法包括：获取钻孔中各预设深度处激发点的弹性波数据、电磁波数据；根据激发点的钻孔地层数据，分别获取激发点的弹性波首波起跳延迟时间、电磁波首波起跳延迟时间；处理弹性波数据以及弹性波首波起跳延迟时间，得到激发点的弹性波零起跳延迟波形数据；处理电磁波数据以及电磁波首波起跳延迟时间，得到激发点的电磁波零起跳延迟波形数据；根据各预设深度，分别排列弹性波零起跳延迟波形数据、电磁波零起跳延迟波形数据，得到弹性波波形排列、电磁波波形排列；对弹性波波形排列与电磁波波形排列进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像，精准可靠。

Description

桥梁基础溶洞勘测方法和装置

技术领域

本发明涉及岩土工程勘测技术领域，特别是涉及一种桥梁基础溶洞勘测方法和装置。

背景技术

在桥梁工程建设中，经常会遇到诸如溶洞等不良地质体，如果不能提前探明地下是否存在岩溶地质分布，将会埋下严重的安全隐患，极有可能造成人员伤亡、工期延误和重大经济损失。因此，地下不良地质勘测在桥梁工程建设中具有重要的作用，但在实现的过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：由于探测深度过大以及工期、场地等因素的限制，地下不良地质勘测常常无法进行有效精准的检测。

发明内容

基于此，有必要针对传统技术无法进行有效精准的检测的问题，提供一种桥梁基础溶洞勘测方法和装置。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种桥梁基础溶洞勘测方法，包括以下步骤：

获取钻孔中各预设深度处激发点的弹性波数据、电磁波数据；

根据激发点的钻孔地层数据，分别获取激发点的弹性波首波起跳延迟时间、电磁波首波起跳延迟时间；

处理弹性波数据以及弹性波首波起跳延迟时间，得到激发点的弹性波零起跳延迟波形数据；处理电磁波数据以及电磁波首波起跳延迟时间，得到激发点的电磁波零起跳延迟波形数据；

根据各预设深度，分别排列弹性波零起跳延迟波形数据、电磁波零起跳延迟波形数据，得到弹性波波形排列、电磁波波形排列；

对弹性波波形排列与电磁波波形排列进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像。

另一方面，本发明实施例还提供了一种桥梁基础溶洞勘测装置，包括，

波形数据采集模块，用于获取钻孔中各预设深度处激发点的弹性波数据、电磁波数据；

波形修正参数模块，用于根据激发点的钻孔地层数据，分别获取激发点的弹性波首波起跳延迟时间、电磁波首波起跳延迟时间；

波形数据处理模块，用于处理弹性波数据以及弹性波首波起跳延迟时间，得到激发点的弹性波零起跳延迟波形数据；处理电磁波数据以及电磁波首波起跳延迟时间，得到激发点的电磁波零起跳延迟波形数据；

波形数据排列模块，用于根据各预设深度，分别排列弹性波零起跳延迟波形数据、电磁波零起跳延迟波形数据，得到弹性波波形排列、电磁波波形排列；

波形图像转换模块，用于对弹性波波形排列与电磁波波形排列进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像。

在一个实施例中，还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行所述程序时实现如上述各实施例中的任意一种桥梁基础溶洞勘测方法。

在一个实施例中，还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述各实施例中的任意一种桥梁基础溶洞勘测方法。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

根据弹性波和电磁波在复杂岩土工程介质中传播特性的差异，通过对采集到的弹性波和电磁波进行波形图像转换，得到可供识别溶洞的图像，查明不良地质体的空间分布(如：地下溶洞、裂隙带、断层破碎带)，精准可靠；基于本发明的技术方案，可对地质空间分布进行快捷、精准地勘测。

附图说明

图1为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例1的流程示意图；

图2为本发明桥梁基础溶洞勘测方法示例的测线布置图；

图3为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例波形数据修正的流程示意图；

图4为本发明桥梁基础溶洞勘测方法一个示例中首波起跳延迟时间的计算示意图；

图5为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例波形图像转换的流程示意图；

图6为本发明桥梁基础溶洞勘测方法一个示例的弹性波波形示意图；

图7为本发明桥梁基础溶洞勘测方法一个示例的电磁波波形示意图；

图8为本发明桥梁基础溶洞勘测方法一个示例的地质勘测图像示意图；

图9为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例1的结构示意图；

图10为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例波形数据修正的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在桥梁工程建设中，经常会遇到诸如溶洞等不良地质体，如果不能提前探明地下是否存在岩溶地质分布，将会埋下严重的安全隐患，极有可能造成人员伤亡、工期延误和重大经济损失；在桥梁工程等建设中，对地下不良地质进行有效精准的勘测，可有效消除此类安全隐患。

为此，本发明实施例提供了一种桥梁基础溶洞勘测方法，如图1所示，图1为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例1的流程示意图，包括以下步骤：

步骤S110，获取钻孔中各预设深度处激发点的弹性波数据、电磁波数据；

具体而言，可分别使用位于钻孔中的弹性波激发器、电磁波发射器来产生弹性波、电磁波波形信号；分别采用位于地表的弹性波接收器、电磁波接收天线采集弹性波信号、电磁波信号；利用测量仪器记录采集到的弹性波信号和电磁波信号，形成勘测波形数据；

需要说明的是，钻孔可设置于试验前根据工程选定的测试点，通过钻机打孔所得；钻孔深度可根据实际工程需要进行调整；

预设深度可根据工程试验需要进行设置，如，根据钻孔的深度，将其等分成30段，将其中的每个端点作为激发点进行试验；

进行试验时，勘测钻孔孔径不应过小，钻孔孔内充满水，钻孔周围地表平整密实；弹性波激发器、电磁波发射器激发信号时，需保持和钻孔中水充分耦合，并可根据需要改变能量强度；

步骤S120，根据激发点的钻孔地层数据，分别获取激发点的弹性波首波起跳延迟时间、电磁波首波起跳延迟时间；

具体而言，根据激发点的钻孔地层资料计算获得首波起跳延迟时间；

需要说明的是，根据打孔所获得的芯样，可推断此区域内的地层信息，即，钻孔地层信息；钻孔地层信息包括地层深度以及地层厚度；根据钻孔地层信息以及各地层的物理性质(如，土性岩性等)，可得到钻孔地层数据；钻孔地层数据可包括各地层的厚度以及各地层对应的直达波波速；该直达波波速包括弹性波直达波波速、电磁波直达波波速；对应不同土性岩性，电磁波和弹性波传播主频参数不同；

首波起跳延迟时间的计算，是通过钻孔地层信息以及钻孔地层数据，得到激发点以上不同地层的厚度和直达波波速；利用厚度与直达波波速相除得到直达波传播时间，然后对直达波传播时间进行累加得到的；

震源激发后形成沿着不同方向、不同能量的多个波形，在接受点接收到的第一个波形起震为首波起跳；首波起跳延迟时间是指从震源激发弹性波开始到接收点接收到第一个波形起震的时间；其中，弹性波所经过的路径，可为理论上的地层信息，如，钻孔地层信息。

步骤S130，处理弹性波数据以及弹性波首波起跳延迟时间，得到激发点的弹性波零起跳延迟波形数据；处理电磁波数据以及电磁波首波起跳延迟时间，得到激发点的电磁波零起跳延迟波形数据；

具体而言，对测量仪器得到的勘测波形数据进行处理，得到零起跳延迟波形数据；

需要说明的是，零起跳延迟波形数据是将不同深度激发点采集到的波形对应减去其首波起跳延迟时间得到的；扣除了上述因地层原因造成的首波起跳延迟时间后，波形数据反映的信息可为溶洞信息，具体的，可包括溶洞尺寸和位置信息；

步骤S140，根据各预设深度，分别排列弹性波零起跳延迟波形数据、电磁波零起跳延迟波形数据，得到弹性波波形排列、电磁波波形排列；

具体而言，按测试的预设深度依次排列，得到波形排列(如，波形剖面数据)；

步骤S150，对弹性波波形排列与电磁波波形排列进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像。

具体而言，运用波形图像转换技术将连续排列的波形数据转换为波形图像，对该图像进行图像识别，可得到地质体的空间分布；

需要说明的是，图像转换可运用模糊数学理论及图像转换技术，将处理得到的弹性波和电磁波波形排列转换为图像(如，位图图像)；具体的，可将弹性波波形数据和电磁波波形数据在三维空间上定位之后，做统一化处理，然后赋予不同数据不同的颜色，最终成图；

地质勘测图像保留桥梁基础溶洞的波形特征，可供识别桥梁基础溶洞等的空间位置；

本发明实施例根据弹性波和电磁波在复杂岩土工程介质中传播特性的差异，通过对采集到的弹性波和电磁波进行波形图像转换和图像识别，可用于勘测地下溶洞等不良地质体，查明不良地质体的空间分布(如，地下溶洞、裂隙带、断层破碎带)，精准可靠；

基于本发明的技术方案，可根据工程的试验成果，并考虑实施难易程度和工程成本，对桥梁基础溶洞的空间分布进行勘测，探明钻孔周围一定范围内溶洞地质的空间分布状态；同时，由于溶洞中不同填充物对电磁波和弹性波的敏感度不同，综合两种探测原理，更加精确的探明溶洞的尺寸及空间分布，为该区域民房建筑基础或者桥梁基础提供地质隐患信息，对基础设计提供有力支撑，为桥梁基础溶洞勘测工程提供一种成本低、快捷、方便、精准的勘测方法，解决传统技术的不足。

为说明本发明技术方案的具体实施过程，在一个具体的示例中进行阐述，如图2所示，图2为本发明桥梁基础溶洞勘测方法示例的测线布置图，弹性波激发器(如，大功率电火花激发器)、电磁波发射天线需放置到钻孔中；通过为将弹性波激发器放置在钻孔中的不同深度，地震动检波器(如，速度型检波器)以钻孔为中心，沿不同方向依次向外布置接收弹性波信号；将电磁波发射天线放置于钻孔中的不同深度，电磁波接收天线，以钻孔为圆心，沿不同半径的圆形路径接收电磁波信号；

具体的，在勘测时，地震动检波器阵线中1号检波器与钻孔相距D，检波器之间间距为L，依次向外排列，保持检波器和地面充分耦合，必要时可对地表进行简单的表面处理；电磁波数据的采集需保持电磁波接收天线与地面充分接触，且在拖动接收天线的圆形路径上地面平整密实；

优选的，在一个具体的实施例中，钻孔地层数据包括预设深度，位于预设深度以上的各地层厚度以及激发点处、各地层厚度对应的各直达波波速；直达波波速包括弹性波直达波波速和电磁波直达波波速；参见图3，图3为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例波形数据修正的流程示意图；根据激发点的钻孔地层数据，分别获取激发点的弹性波首波起跳延迟时间、电磁波首波起跳延迟时间的步骤可包括：

步骤S310，对地层厚度与弹性波直达波波速求商，得到弹性波传播时间；

步骤S320，对各弹性波传播时间求和，得到激发点的弹性波首波起跳延迟时间；

步骤S330，对地层厚度与电磁波直达波波速求商，得到电磁波传播时间；

步骤S340，对各电磁波传播时间求和，得到激发点的电磁波首波起跳延迟时间。

具体而言，首波起跳延迟时间与激发点以上涉及的地层有关；弹性波或电磁波在不同的地层中的传播主频参数不同，包括直达波波速，因此，需对不同信号在各个地层的传播时间进行累加，得到对应的首波起跳延迟时间；

具体的，如图4所示，图4为本发明桥梁基础溶洞勘测方法一个示例中首波起跳延迟时间的计算示意图，弹性波(或电磁波)在地层1和地层2中的直达波波速不同；根据地层1和地层2在激发点以上的厚度，分别计算出弹性波(或电磁波)在地层1和地层2中的传播时间，然后将传播时间累加，即可得到弹性波(或电磁波)首波起跳延迟时间；

通过对首波起跳延迟时间的计算，可进一步对弹性波数据和电磁波数据进行修正，提高数据精度，从而实现精准地勘测。

具体的，在一个具体的实施例中，处理弹性波数据以及弹性波首波起跳延迟时间，得到激发点的弹性波零起跳延迟波形数据的步骤可包括：

对弹性波数据与弹性波首波起跳延迟时间求差，得到弹性波零起跳延迟波形数据；

处理电磁波数据以及电磁波首波起跳延迟时间，得到激发点的电磁波零起跳延迟波形数据的步骤可包括：

对电磁波数据与电磁波首波起跳延迟时间求差，得到电磁波零起跳延迟波形数据。

具体而言，将不同深度激发点采集到的波形数据减去其对应的首波起跳延迟时间，就得到了处理之后的零起跳延迟波形数据；零起跳延迟波形数据是转换得到精准的地质勘测图像的重要基础。

在一个具体的实施例中，获取钻孔中各预设深度处激发点的弹性波数据、电磁波数据的步骤之前，还包括：

对获取到的各激发点的弹性波信号进行带通滤波和/或波形纠偏，得到各激发点的弹性波数据；

对获取到的各激发点的电磁波信号进行带通滤波和/或波形纠偏，得到各激发点的电磁波数据。

具体而言，可对采集得到的弹性波和电磁波数据进行预处理，如：有效波形遴选处理，过滤地下不良地质勘探工程中常见的噪音等，以保证数据质量，提高地下不良构造勘探精度，具体的，可包括带通滤波和/或波形纠偏；

带通滤波可用于削弱工程现场各类规律性噪声对数据质量的影响，例如大型施工机械运转时产生的低频噪声，车辆行驶造成的低频噪声，地面开挖或结构拆除产生的高频噪声，以及其他常见噪音；使用时可对高截止频率、低截止频率、窗口镶边长度进行设置，具体参数应依据现场条件以及工程经验调整；

波形纠偏可用于去除带通滤波无法修正的高度异常模型；对于电磁波接收天线或者检波器不正常工作、地层异常等导致的高度异常波形，无法通过带通滤波的方式消除噪音，可以使用波形纠偏逐一处理；首先删除异常波形所在时域的弹性波和电磁波数据，然后使用插值的方法补充该时域的弹性波和电磁波数据，对于整列波形异常的，可根据相邻测点数据生成修正的波形数据；

通过对弹性波数据和电磁波数据的预处理，可进一步提高采集数据的精度，使地质勘测更精准有效。

在一个具体的实施例中，地质勘测图像为位图图像；如图5所示，图5为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例波形图像转换的流程示意图，对弹性波波形排列与电磁波波形排列进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像的步骤可包括：

步骤S510，基于弹性波波形排列的最大振幅，将弹性波波形排列转换为符合预设峰值的弹性波转换波形排列；

步骤S520，基于电磁波波形排列的最大振幅，将电磁波波形排列转换为符合预设峰值的电磁波转换波形排列；

步骤S530，转换弹性波转换波形排列和电磁波转换波形排列，得到位图图像。

具体而言，读取各道波形振幅最大值，分别把处理得到的波形排列转换为预设峰值的波形排列，将该波形排列转换为图像，保留桥梁基础溶洞的波形特征，可识别桥梁基础溶洞的空间位置；

预设峰值可根据实际工程来设定；由于弹性波和电磁波在性质上具有实质的差异，因此，两者的波形数据、波形排列有明显的区别；在图像转换之前，对波形排列进行预设峰值的转换，可提高转换图像的精度，实现有效精准的勘测。

在一个具体的示例中，以实际应用本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例为例，本发明具体实现过程可包括如下步骤：

步骤1，现场波形数据采集和记录，波形数据以ASCII码明文保存；

步骤2，波形数据的整理和传输，检查数据格式以确保数据处理程序能顺利运行；

步骤3，设置带通滤波器参数，包括高截止频率、低截止频率、窗口镶边长度，参数应根据现场条件和工程经验确定；

步骤4，运行带通滤波器，重新保存波形数据文件，波形数据以ASCII码明文保存；

步骤5，检查波形数据有效性，包括是否保留有效信息以及波形是否失真，数据有效则转步骤6，数据普遍失真则转步骤3；

步骤6，检查是否存在高度异常波形，读取异常波形的传感器道号，起始时间和终止时间；

步骤7，删除高度异常波形；

步骤8，进行波形修正；

步骤9，判断高度异常波形是否全部修正，是则转步骤10，不是则转步骤6；

步骤10，读取钻孔地层信息，包括该钻孔所在地各地层深度、厚度、直达波波速；

步骤11，计算该钻孔各深度激发点首波起跳延迟时间的理论值；

步骤12，根据动圈式速度型检波器或电磁波接收天线即接收装置坐标，对采集到的弹性波(电磁波)波形扣除这一延迟时间，形成零起跳延迟波形；

步骤13，将处理后的零起跳延迟波形按照测试深度排列，形成波形排列，重新保存数据文件，以ASCII码明文保存；

步骤14，读取各道波形振幅最大值，分别把处理得到的波形数据转换为峰值为1的波形排列；

步骤15，将该波形排列转换为计算机能够识别的位图图像；

步骤16，识别桥梁基础溶洞空间位置；

部分数据结果如图6-8所示，图6为本发明桥梁基础溶洞勘测方法一个示例的弹性波波形示意图，图7为本发明桥梁基础溶洞勘测方法一个示例的电磁波波形示意图，图8为本发明桥梁基础溶洞勘测方法一个示例的地质勘测图像示意图；如图6、7所示，按照测试的预设深度依次排列，得到弹性波、电磁波的波形排列(如，波形剖面数据)；其中，参见图7，为说明该图表，以时间(TIME)轴为X轴、距离(DISTANCE)轴为Y轴、垂直于X、Y轴为Z轴建立三维坐标轴，电磁波波形沿横向密集排列，波形振动方向为Z轴方向，黑色可表示波形振幅朝向Z轴正方向，白色可表示波形振幅朝向在Z轴负方向(即，波形振动方向为垂直图片方向，黑色表示波形振幅在垂直图片方向向内，白色表示波形振幅在垂直图片方向向外)；运用波形图像转换技术将连续排列的波形数据转换为波形图像，可得到如图8所示的地质勘测图像。

另一方面，本发明实施例还提供了一种桥梁基础溶洞勘测装置，参见图9，图9为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例1的结构示意图，包括，

波形数据采集模块810，用于获取钻孔中各预设深度处激发点的弹性波数据、电磁波数据；

波形修正参数模块820，用于根据激发点的钻孔地层数据，分别获取激发点的弹性波首波起跳延迟时间、电磁波首波起跳延迟时间；

波形数据处理模块830，用于处理弹性波数据以及弹性波首波起跳延迟时间，得到激发点的弹性波零起跳延迟波形数据；处理电磁波数据以及电磁波首波起跳延迟时间，得到激发点的电磁波零起跳延迟波形数据；

波形数据排列模块840，用于根据各预设深度，分别排列弹性波零起跳延迟波形数据、电磁波零起跳延迟波形数据，得到弹性波波形排列、电磁波波形排列；

波形图像转换模块850，用于对弹性波波形排列与电磁波波形排列进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像。

在一个具体的实施例中，钻孔地层数据包括预设深度，位于预设深度以上的各地层厚度以及激发点处、各地层厚度对应的弹性波直达波波速、电磁波直达波波速；如图10所示，图10为本发明桥梁基础溶洞勘测方法实施例波形数据修正的结构示意图，波形修正参数模块包括：

弹性波传播时间单元910，用于对地层厚度与弹性波直达波波速求商，得到弹性波传播时间；

弹性波首波起跳延迟时间单元920，用于对各弹性波传播时间求和，得到激发点的弹性波首波起跳延迟时间；

电磁波传播时间单元930，用于对地层厚度与电磁波直达波波速求商，得到电磁波传播时间；

电磁波首波起跳延迟时间单元940，用于对各电磁波传播时间求和，得到激发点的电磁波首波起跳延迟时间。

在一个具体的实施例中，波形数据处理模块包括：

弹性波数据处理单元950，用于对弹性波数据与弹性波首波起跳延迟时间求差，得到弹性波零起跳延迟波形数据；

电磁波数据处理单元960，用于对电磁波数据与电磁波首波起跳延迟时间求差，得到电磁波零起跳延迟波形数据。

需要说明的是，上述桥梁基础溶洞勘测装置中的各单元模块，能够对应实现上述桥梁基础溶洞勘测方法中的各流程步骤，此处不再重复赘述。

在一个实施例中，还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行所述程序时实现如上述各实施例中的任意一种桥梁基础溶洞勘测方法。

该计算机设备，其处理器执行程序时，通过实现如上述各实施例中的任意一种桥梁基础溶洞勘测方法，从而可以根据弹性波和电磁波在复杂岩土工程介质中传播特性的差异，通过对采集到的弹性波和电磁波进行波形图像转换和图像识别，查明不良地质体的空间分布(如：地下溶洞、裂隙带、断层破碎带)，精准可靠；基于本发明的技术方案，可对地质空间分布进行快捷、精准地勘测。

此外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性的计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各桥梁基础溶洞勘测方法的实施例的流程。

在一个实施例中，还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述各实施例中的任意一种桥梁基础溶洞勘测方法。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

该计算机存储介质，其存储的计算机程序，通过实现包括如上述各桥梁基础溶洞勘测方法的实施例的流程，从而可以根据弹性波和电磁波在复杂岩土工程介质中传播特性的差异，通过对采集到的弹性波和电磁波进行波形图像转换和图像识别，查明不良地质体的空间分布(如：地下溶洞、裂隙带、断层破碎带)，精准可靠；基于本发明的技术方案，可对地质空间分布进行快捷、精准地勘测。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

根据弹性波和电磁波在复杂岩土工程介质中传播特性的差异，通过对采集到的弹性波和电磁波进行波形图像转换和图像识别，查明不良地质体的空间分布(如：地下溶洞、裂隙带、断层破碎带)，精准可靠；基于本发明的技术方案，可对地质空间分布进行快捷、精准地勘测。

基于弹性波和电磁波射线方法的桥梁基础溶洞三维勘测数据采集及数据分析方法在桥梁基础地下溶洞勘测工程中具有重要意义。

综合本发明技术方案与目前岩土工程结构检测方法优劣的基础上，研究基于图像识别技术的数据快速分析方法，重点解决了波形数据和地下构造图像之间的转换方法和不良地质体识别技术，建立一种基于弹性波和电磁波理论的地下溶洞三维勘测数据采集及分析方法。

在此基础上，可运用GIS空间信息分析平台和Geo-Database空间数据库技术，探索一种基于空间分析技术的综合快速评价的方法，使我国岩土工程结构勘测更加科学、快速、经济、规范，提高我国岩土工程结构勘测水平；形成一套高精度、有效的、能辐射到桥梁基础、公路路基、铁路轨道结构、隧道、水库大坝、大型护坡、原子能设施等大型岩土工程结构勘测方法。本发明技术方案对建立岩土工程结构勘测标准，确保安全、有效降低风险、提高应对突发事件的能力、促进我国岩土工程安全管理水平均具有十分重要的意义。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种桥梁基础溶洞勘测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取钻孔中各预设深度处激发点的弹性波数据、电磁波数据；

根据所述激发点的钻孔地层数据，分别获取所述激发点的弹性波首波起跳延迟时间、电磁波首波起跳延迟时间；

处理所述弹性波数据以及所述弹性波首波起跳延迟时间，得到所述激发点的弹性波零起跳延迟波形数据；处理所述电磁波数据以及所述电磁波首波起跳延迟时间，得到所述激发点的电磁波零起跳延迟波形数据；

根据各所述预设深度，分别排列所述弹性波零起跳延迟波形数据、所述电磁波零起跳延迟波形数据，得到弹性波波形排列、电磁波波形排列；

对所述弹性波波形排列与所述电磁波波形排列进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像。

2.根据权利要求1所述的桥梁基础溶洞勘测方法，其特征在于，所述钻孔地层数据包括所述激发点的预设深度，位于所述预设深度以上的各地层厚度以及各所述地层厚度对应的弹性波直达波波速、电磁波直达波波速；

所述根据所述激发点的钻孔地层数据，获取所述激发点的弹性波首波起跳延迟时间的步骤包括：

对所述地层厚度与所述弹性波直达波波速求商，得到弹性波传播时间；

对各所述弹性波传播时间求和，得到所述激发点的所述弹性波首波起跳延迟时间；

所述根据所述激发点的钻孔地层数据，获取所述激发点的电磁波首波起跳延迟时间的步骤包括：

对所述地层厚度与所述电磁波直达波波速求商，得到电磁波传播时间；

对各所述电磁波传播时间求和，得到所述激发点的所述电磁波首波起跳延迟时间。

3.根据权利要求1所述的桥梁基础溶洞勘测方法，其特征在于，

所述处理所述弹性波数据以及所述弹性波首波起跳延迟时间，得到所述激发点的弹性波零起跳延迟波形数据的步骤包括：

对所述弹性波数据与所述弹性波首波起跳延迟时间求差，得到所述弹性波零起跳延迟波形数据；

所述处理所述电磁波数据以及所述电磁波首波起跳延迟时间，得到所述激发点的电磁波零起跳延迟波形数据的步骤包括：

对所述电磁波数据与所述电磁波首波起跳延迟时间求差，得到所述电磁波零起跳延迟波形数据。

4.根据权利要求1所述的桥梁基础溶洞勘测方法，其特征在于，所述获取钻孔中各预设深度处激发点的弹性波数据、电磁波数据的步骤之前，还包括：

对获取到的各所述激发点的弹性波信号进行带通滤波和/或波形纠偏，得到各所述激发点的所述弹性波数据；

对获取到的各所述激发点的电磁波信号进行带通滤波和/或波形纠偏，得到各所述激发点的所述电磁波数据。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的桥梁基础溶洞勘测方法，其特征在于，所述地质勘测图像为位图图像；

所述对所述弹性波波形排列与所述电磁波波形排列进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像的步骤包括：

基于所述弹性波波形排列的最大振幅，将所述弹性波波形排列转换为符合预设峰值的弹性波转换波形排列；

基于所述电磁波波形排列的最大振幅，将所述电磁波波形排列转换为符合所述预设峰值的电磁波转换波形排列；

转换所述弹性波转换波形排列和所述电磁波转换波形排列，得到所述位图图像。

6.一种桥梁基础溶洞勘测装置，其特征在于，包括，

波形数据采集模块，用于获取钻孔中各预设深度处激发点的弹性波数据、电磁波数据；

波形修正参数模块，用于根据所述激发点的钻孔地层数据，分别获取所述激发点的弹性波首波起跳延迟时间、电磁波首波起跳延迟时间；

波形数据处理模块，用于处理所述弹性波数据以及所述弹性波首波起跳延迟时间，得到所述激发点的弹性波零起跳延迟波形数据；处理所述电磁波数据以及所述电磁波首波起跳延迟时间，得到所述激发点的电磁波零起跳延迟波形数据；

波形数据排列模块，用于根据各所述预设深度，分别排列所述弹性波零起跳延迟波形数据、所述电磁波零起跳延迟波形数据，得到弹性波波形排列、电磁波波形排列；

波形图像转换模块，用于对所述弹性波波形排列与所述电磁波波形排列进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像。

7.根据权利要求6所述的桥梁基础溶洞勘测装置，其特征在于，

所述钻孔地层数据包括所述预设深度，位于所述预设深度以上的各地层厚度以及所述激发点处、各所述地层厚度对应的弹性波直达波波速、电磁波直达波波速；

波形修正参数模块包括：

弹性波传播时间单元，用于对所述地层厚度与所述弹性波直达波波速求商，得到弹性波传播时间；

弹性波首波起跳延迟时间单元，用于对各所述弹性波传播时间求和，得到所述激发点的所述弹性波首波起跳延迟时间；

电磁波传播时间单元，用于对所述地层厚度与所述电磁波直达波波速求商，得到电磁波传播时间；

电磁波首波起跳延迟时间单元，用于对各所述电磁波传播时间求和，得到所述激发点的所述电磁波首波起跳延迟时间。

8.根据权利要求6所述的桥梁基础溶洞勘测装置，其特征在于，

所述波形数据处理模块包括：

弹性波数据处理单元，用于对所述弹性波数据与所述弹性波首波起跳延迟时间求差，得到所述弹性波零起跳延迟波形数据；

电磁波数据处理单元，用于对所述电磁波数据与所述电磁波首波起跳延迟时间求差，得到所述电磁波零起跳延迟波形数据。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任意一项所述的桥梁基础溶洞勘测方法。

10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任意一项所述的桥梁基础溶洞勘测方法。