CN108919340B - 一种单孔法波速测试方法、装置及终端设备 - Google Patents
一种单孔法波速测试方法、装置及终端设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于工程测试技术领域，提供了一种单孔法波速测试方法、装置及终端设备，所述方法包括：首先获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，所述共振频率为所述振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率；获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形；然后根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图；最后根据所述波列图，得到波速测试结果，实现了对地震波的测量，提高了对地层中地震波测量的精度，有助于对地基土特性的研究。
Description
技术领域
本发明属于工程测试技术领域，尤其涉及一种单孔法波速测试方法、装置及终端设备。
背景技术
单孔法波速测试是岩土工程勘察中测试岩土体剪切波速度、压缩波速度、动剪切模量、动弹性模量及动泊松比的重要手段，目前单孔法波速测试多采用地表瞬态激振，使用大锤在孔口水平向敲击上压重物的剪切板激发剪切波成分占比高的地震波、竖直向敲击圆铁板激发压缩波成分占比高的地震波，利用放置在孔内指定深度的三分量检波器和波速测试仪器接收地面激振、由地层介质传递至孔内的地震波，通过速度最快、首先到达的特征识别压缩波；通过正反向敲击剪切板，质点振动极性相反、波形反向的特征识别剪切波。
目前，瞬态激振单孔法波速测试装置简单、方便易行，在原状土层有较好的测试效果，但在特定的地质条件下，应用效果不佳，如某些存在井液的波速较高的地层、尤其是岩石钻孔中，可能受到斯通利波和其他干扰波的影响，剪切波难以识别，测试误差较大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种单孔法波速测试方法、装置及终端设备，以解决现有技术中剪切波难以识别、测试误差大的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种单孔法波速测试方法，包括：
获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，共振频率为振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率；
获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形；
根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图；
根据波列图，得到波速测试结果。
本发明实施例的第二方面提供了一种单孔法波速测试装置，包括：
振源振动波形获取模块，用于获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，共振频率为振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率；
测点振动波形获取模块，用于获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形；
波列图生成模块，用于根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图；
波速测试结果获取模块，用于根据波列图，得到波速测试结果。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上所述的单孔法波速测试方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的单孔法波速测试方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例首先获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，共振频率为振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率；获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形；然后根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图；最后根据波列图，得到波速测试结果，实现了对地震波的测量，提高了对地层中地震波测量的精度，有助于对地基土特性的研究。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1是本发明实施例提供的波速测试系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的单孔法波速测试方法的实现流程示意图；
图3是本发明实施例提供的图2中S102的实现流程示意图；
图4是本发明实施例提供的图3中S205的实现流程示意图；
图5是本发明实施例提供的图2中S103的实现流程示意图；
图6是本发明实施例提供的图2中S104的实现流程示意图；
图7是本发明实施例提供的单孔法波速测试装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的波列图的示意图；
图9是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例1：
图1示出了一种波速测试系统1，本发明实施例提供的单孔法波速测试方法的流程主体可以为波速测试系统1中的波速测试装置13，波速测试系统1详述如下：
在一个实施例中，波速测试系统1包括振源装置11、振动检测装置12和波速测试装置13；其中，振源装置11包括信号发生器1111、功率放大器1112、激振器1121、激振块体1122、配重块1123和振源振动传感器1124；振动检测装置12包括检波器121和连接部件122。
在本实施例中，振源装置11位于钻孔附近的地表，用于产生振源振动信号。振源装置11中，信号发生器1111与功率放大器1112相连，信号发生器1111产生正弦波信号，并将正弦波信号发送至功率放大器1112，功率放大器1112放大正弦波信号，并发送放大的正弦波信号至激振器1121，驱动激振器1121产生相应频率的振源振动信号。激振器1121与配重块1123相连，并且通过预埋螺杆或钻孔植筋方式与激振块体1122相连。
在本实施例中，激振器1121采用电磁式激振器。使用电磁式激振器的优点在于其能提供从几赫兹到上千赫兹的机械振动，能满足软硬不同的土质地基和岩石地基对振动频率的测试要求。为了能激发足够能量的机械振动，测试时检波器121能接收到信噪比较好的振动信号，激振器1121应有较大的出力，土层测试时出力宜达到1000N，岩层测试时出力宜达到3000N，测试前应根据测试对象选择出力满足要求的电磁式激振器。
在本实施例中，激振块体1122一般采用预制混凝土块，激振器1121工作时，激振块体1122与地层形成的质量-弹簧体系做受迫振动，改变激振器1121工作频率，当激振器1121工作频率接近质量-弹簧体系的固有频率时，受迫振动的振幅快速增大，在质量-弹簧体系的固有频率附近达到最大值。为了有好的测试效果，使检波器121接收到的振动信号有较高的信噪比，测试时可以使激振器1121工作在激振块体1122和地层构成的质量-弹簧体系的固有频率附近，因此，正式测试前，可以先利用激振器1121进行扫频，测试激振块体1122与地层形成的质量-弹簧体系的固有频率。
在本实施例中，配重块1123用于限制激振器1121振动部分的位移，使激振器1121以较大的激振力和较低的频率工作时，振动位移不超出激振器1121设备本身的要求。
在本实施例中，振源装置11还包括振源振动传感器1124，振源振动传感器1124位于激振块体1122表面；振源振动传感器1124采集振源装置11产生的简谐振动，得到振源振动信号，并将振源振动信号发送至波速测试装置13。
在本实施例中，振动检测装置12布置于振源装置11附近的钻孔内的测点处，用于检测测点处的振动信号。振动检测装置12包括检波器121和连接部件122，检波器121与连接部件122的底部固定连接，检波器121通过连接部件122固定至钻孔的测点处。
在本实施例中，波速测试装置13接收振源装置11发出的振源振动信号和振动检测装置12检测的测点振动信号，然后根据振源振动信号和测点的振动信号得到波速测试结果。
在本实施例中，本发明实施例提供的单孔法波速测试方法的流程主体可以为波速测试系统1中的波速测试装置13，也可以为其他终端设备。
图2示出了本发明的一个实施例提供的一种单孔法波速测试方法的实现流程，其过程详述如下：
在S101中，获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，共振频率为振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率。
在本实施例中，首先可以获取地表的振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，优选地，振源振动信号为稳态振动信号。
在本实施例中，为了得到最佳的初始测点振动信号和振源振动信号，激振器的工作频率选择需兼顾到两个方面，其一是工作频率不能太低，应使地震波在相邻测点间传播时有足够的相位差，易于识别，满足测试精度的要求；其二是工作频率也不宜太高，以免相邻测点的相位差过大，测试效果反而不好。通常相邻测点间的相位差在π/6左右，即可有足够的测试精度。
在本实施例中，需使激振器的工作频率接近激振块体与地层构成的质量-弹簧系统的固有频率，达到共振，以增大地层振动的振幅，提高检波器接收到的振动信号的信噪比。为了有好的测试效果，在正式测试前，可以先利用激振器1121进行扫频，测试激振块体1122与地层形成的质量-弹簧体系的固有频率。
以一个具体的应用场景为例，选择工作频率及预测质量-弹簧体系的固有频率的具体过程详述如下：
以土层剪切波速300m/s、岩层剪切波速2000m/s为例分别计算，由式
可知
其中：f表示振动频率；
表示相位差；Δx表示测点间距；v表示波速。
当相邻测点(间距可以为1m)间相位差为π/6时，工作频率分别为：
其中f1表示激振块体与土层形成的体系的固有频率，f2表示激振块体与岩层形成的体系的固有频率。
现有技术中，土层测试时波速测试系统的固有频率达到25Hz以上比较容易，岩层测试时，波速测试系统固有频率达到167Hz相对困难，所以可以对激振块体的尺寸进行设计计算。
在本实施例中，激振块体一般采用预制混凝土块，激振块体-地层系统的固有频率可由下式估算：
K＝C·A；
m＝ρ·V＝ρ·A·h；
式中：f表示固有频率；K表示地层的刚度，剪切波测试时水平激振，K为地层抗剪刚度；压缩波测试时竖向激振，K为抗压刚度；C表示地层的刚度系数，刚度系数与刚度相对应，竖直向为抗压刚度系数，水平向为抗剪刚度系数；m表示参与振动的质量，主要为激振块体的质量；A表示激振块体底面积；ρ表示激振块体材料的密度；h表示激振块体高度。
由上述公式可以得出：
由于地层的刚度系数是其固有性质，其大小与地层岩性、基础底面积及基底压力有关。当使用混凝土块体，对特定的岩土体进行稳态激振测试时，激振块体-地层系统的固有频率与激振块体底面积及高度有关，固有频率与
大致成反比，激振块体高度越小，共振频率越高，故可以通过调整激振块体的底面积和高度改变激振块体-地层系统的固有频率，使之符合测试要求。
在本实施例中，通过获取的振源振动信号，得到振源振动波形。
在S102中，获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形。
在本实施例中，为了测试地层波速，可在钻孔内按照深度由浅入深的顺序设置多个测点，相邻测点间间距可以设置为1m。通过检波器检测各个测点的振动信号，根据各个测点振动信号，得到各个测点的测点振动波形。
在S103中，根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图。
在本实施例中，通过获取钻孔内不同测点的振源振动波形和测点振动波形，得到不同测点深度的测点振动波形组成的波列图。
在S104中，根据波列图，得到波速测试结果。
从上述实施例可知，本发明实施例首先获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，共振频率为振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率；获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形；然后根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图；最后根据波列图，得到波速测试结果，实现了对地震波的测量，提高了对地层中地震波测量的精度，有助于对地基土特性的研究。
如图3所示，图3示出了本发明的一个实施例提供的图2中S102的具体实现流程，其过程详述如下：
在S201中，获取钻孔内不同测点的振动信号。
在S202中，依次计算各个测点的振动信号的信噪比。
在S203中，根据各个测点的振动信号的信噪比，确定各个测点的波形采样次数。
在本实施例中，可以通过调整各个测点的波形采样次数，提高测点振动波形的信噪比，而每个测点的波形采样次数的选取，可以根据该测点第一次接收的振动信号的信噪比确定，当第一次获取的振动信号的信噪比较差时，提高该测点的波形采样次数，当第一次获取的振动信号的信噪比较好时，保持初始波形采样次数。
在本实施例中，波速测试装置的采样参数的设置需要考虑测试结果的精度，采样参数可以控制一次采样的波形周期数。采样参数设置应能保证相邻测点间振动传播时间不小于20个采样间隔，使波速测试结果的误差有可能控制在5％以内。例如，以π/6为相邻测点相位差、20个采样间隔估算，一个振动周期的采样点数为
如果波速测试装置每次采样的总点数为1024，则可以采到的波形数量约为4.3个。一般情况下，通过设置波速测试装置的采样参数，使一次采样的振动波形周期数为4～5个，可以较好地满足测试精度和数据处理的要求。
在S204中，按照各个测点的波形采样次数分别对各个测点进行采样，得到各个测点的初始测点振动波形及对应的振源振动波形。
在S205中，根据互相关分析法、各个测点的初始测点振动波形及对应的振源振动波形，得到各个测点的测点振动波形。
从上述实施例可知，通过调整各个测点的波形采样次数，提高了测点振动波形的信噪比，减小了波速测试结果的误差，从而进一步提高波速测试结果的精度。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，图4示出了图3中S205的具体实现流程，其过程详述如下：
在S301中，根据互相关分析法，将同一测点的各个振源振动波形移动至同一相位基准，得到标准振源振动波形。
在本实施例中，为了降低随机干扰的影响，得到信噪比较高的测点振动波形，首先根据互相关分析法，在对同一个测点按照预设采样次数进行多次采样时，将该测点多次采样的振源振动波形按第一次采样的振源振动波形第一个波峰为基准左右平移，使同一测点的各个振源振动波形曲线重合，得到标准振源振动波形。
在S302中，根据同一测点的标准振源振动波形，对应调整同一测点的各个初始测点振动波形的相位。
在本实施例中，根据同一测点的各个振源振动波形移动到标准振源振动波形的移动相位，对应地移动各个初始测点振动波形，也就是说按照振源振动波形移动的轨迹，移动各个振源振动波形对应的初始测点振动波形。
在S303中，将调整后的同一测点的各个初始测点振动波形进行叠加，得到同一测点的测点振动波形。
在本实施例中，由于地震波从振源到同一测点的传播时间是相同的，因此，对应调整后的同一测点的初始测点振动波形应该是叠加到同一条振动曲线上的，所以，直接将同一测点调整后的各个初始测点振动波形的信号叠加，则可以得到信号加强的测点振动波形，通过初始测点振动波形的叠加，有效信号得到加强，随机干扰信号相互削弱，故叠加后的测点振动波形信噪比将得到提高，叠加次数越多，信号的信噪比越高。因此对于深部测点及岩石钻孔中信号微弱的情况，可以通过增加采集次数并多次叠加信号的方式得到改善。
在S304中，依次调整各个测点对应的初始测点振动波形，得到各个测点的测点振动波形。
从上述实施例可知，通过计算钻孔中不同深度测点的振动信号的信噪比，得到各个深度测点的波形采样次数，能够使深部测点及岩石钻孔中振动信号微弱的情况下，通过增加波形采样次数的方法得到信噪比较强的测点振动信号，从而根据加强的测点振动信号，提高波速测试结果的准确性与可靠性。
如图5所示，在本发明的一个实施例中，图5示出了图2中S103的具体实现流程，其过程详述如下：
在S401中，根据互相关分析法，调整各个测点振动波形对应的振源振动波形至同一相位基准。
在本实施例中，为了得到不同测点深度的测点振动波形组成的波列图，首先可以调整各个测点的振源振动波形。
在本实施例中，以第一个测点振源振动波形的第一个波峰为基准，对应调整其他各个测点的振源振动波形，使各个测点的振源振动波形重合。
在S402中，根据相位基准，对各个测点对应的测点振动波形的相位进行调整。
在本实施例中，以调整后的振源振动波形为相位基准，调整各个测点对应的测点振动波形。
在S403中，按照预设顺序对调整后的各个测点的测点振动波形进行排序，得到波列图。
在本实施例中，图8为本实施例提供的波列图的示意图。
在本实施例中，预设顺序为深度顺序，将调整后的测点振动波形按照深度顺序进行排序，得到波列图，波列图的横向代表的是地震波传播时间，纵向代表的是测点深度，波列图能够反映地震波传播时间与深度的关系。
从上述实施例可知，通过调整振源振动波形到同一相位基准，能够通过各个测点的测点振动波形的相位差反映对应的传播时间差，从而根据波列图简洁清楚的反映出地震波传播时间与深度的关系，进而得到精确的波速测试结果。
如图6所示，在本发明的一个实施例中，图6示出了图2中S104的具体实现流程，其过程详述如下：
在S501中，根据互相关分析法和波列图，计算各测点的地震波到达时间。
在S502中，根据各测点的地震波到达时间和各测点的深度，确定地震波传播深度与传播时间的对应关系。
在本实施例中，地震波为振源装置发出的振源振动信号在地层间传播的振动波，地震波到达时间即波速测试装置接收到的测点振动信号的时间。
在本实施例中，可以根据波列图提炼出地震波传播深度与传播时间的对应关系。地震波传播时间与传播深度的对应关系可以为地震波传播时间与传播深度曲线，该曲线的横坐标表示传播时间，纵坐标表示传播深度，传播时间与传播深度的关系呈正比，地震波传播深度增加，则传播时间增加。
在本实施例中，地震波传播时间与传播深度的对应关系还可以为地震波传播深度与传播时间曲线，其中，曲线横坐标为传播深度、纵坐标为传播时间。
在本实施例中，地震波传播时间与传播深度的对应关系还可以以表格形式呈现。
在S503中，根据地震波传播深度与传播时间的对应关系得到波速测试结果。
在本实施例中，可以通过地震波传播时间与传播时间深度，清楚地找到两个测点间的测点间传播时间差及测点间距离，然后根据测点间传播时间差和测点间距离，得到测点波速。
在本实施例中，测点波速可以通过波速计算公式得到，波速计算公式为：
其中，vpc表示测点间压缩波速度；vsc表示测点间剪切波速度；ΔHc表示测点间距离；Δtpc表示压缩波在测点间的传播时间差；Δtsc表示剪切波在测点间的传播时间差。
在本实施例中，还可以通过地震波传播时间与传播深度曲线，清楚地找到两个地层之间的地层间传播时间差和地层间距离(地层深度)，然后根据地层间传播时间差和地层间距离，得到地层波速。
在本实施例中，测点波速可以通过波速计算公式得到，波速计算公式为：
其中，vpd表示地层间压缩波速度；vsd表示地层间剪切波速度；ΔHd表示地层间距离；Δtpd表示压缩波在地层的传播时间差；Δtsd表示剪切波在地层的传播时间差。
在本实施例中，根据地震波传播时间与传播深度的对应关系，可以很方便的得到波速测试结果。
在本发明的一个实施例中，当波速测试结果为测点波速时，还可以根据波列图直接得到测点波速，具体过程如下：
1)根据波列图，依次获取相邻两个测点的测点间距离以及各个测点的地震波到达时间。
2)根据各个测点的地震波到达时间，依次得到相邻两个测点的测点间传播时间差。
3)分别根据相邻两个测点的测点间传播时间差及对应的测点间距离，计算各个测点间的测点波速。
在本实施例中，由于波列图反映的是地震波传播时间与传播深度的关系，所以也可以在波列图中根据纵坐标得到相邻两个测点的测点间距离，根据横坐标得到各个测点的地震波到达时间，然后根据各个测点的地震波到达时间，则可得到相邻两个测点或者其他两个测点的测点间传播时间差。
在本实施例中，当波速测试结果为地层波速时，还可以根据波列图直接得到地层波速，具体过程如下：
1)根据波列图，依次获取相邻两个地层的地层间距离及各个地层的地震波到达时间，各个地层间包括多个测点；
2)根据各个地层的地震波到达时间，依次得到相邻两个地层的地层间传播时间差；
3)分别根据相邻两个地层的地层间传播时间差及对应的地层间距离，计算各个地层间的地层波速。
从上述实施例可知，通过波列图，能够很方便准确的得到波速测试结果，提高了波速测试结果的准确性和可靠性。
在本发明的一个实施例中，图1中步骤S104提到的波速测试结果包括波速参数和/或地基动态参数。
在本实施例中，波速参数为剪切波速度、压缩波速度，可以包括测点波速、地层波速，深度-波速曲线及地层-波速曲线等；地基动态参数可以包括动弹性模量、动剪切模量及动泊松比等。
在本实施例中，还可以根据上述测点波速和测点间距离，得到深度-波速曲线，也可以根据地层波速和地层深度(地层间距离)，得到地层-波速曲线。进而根据波速测试参数得到地基动态参数。
以一个实际的应用场景为例，工作人员在利用单孔法波速测试方法测试时，可根据下述步骤进行操作：
1)根据测试地层，设计、制作激振块体；
2)平整测试孔周围场地，将激振块体布置于孔口旁指定位置；
3)连接激振器及配重块，使之成为一体；
4)将激振器及其配重块与激振块体连接；
5)连接信号发生器、功率放大器、电磁式激振器，通电预热，稍后试运行，从高频到低频快速扫频，检查各连接处是否牢靠；
6)在激振块体上表面中心部位安装与钻孔内检波器同类型、同型号并经过相位一致性检验的传感器，并使其灵敏方向与激振器振动方向一致，连接波速测试装置；
7)扫频激振，测试激振块体-地基系统的振幅-频率曲线，查找共振区和共振频率；
8)将检波器放入钻孔内指定深度，并使检波器灵敏方向与激振方向一致，打开贴壁装置并可靠贴壁；
9)通过信号发生器和功率放大器，向激振器输入共振频率的正弦波信号，驱动激振块体振动，振动稳定后波速测试装置同时采集激振块体上表面的振源振动传感器的振源振动信号和钻孔内检波器处的振动信号，根据检波器采集到的曲线的信噪比，决定波形采集次数，信噪比较差时多次采集，以供后期信号处理使用。
信号采集时波速测试装置的采样间隔的设置需考虑测试的精度，保证相邻测点间振动传播时间不小于20个采样间隔，触发方式采用稳态触发或自动触发。
10)改变测点深度，依次测试，直到完成所有测点。
11)通过上述得到的测点振动信号和振源振动信号，经过互相关分析法，得到波列图；
12)根据所述波列图，得到地震波传播深度-传播时间曲线；
13)根据地震波传播深度-传播时间曲线，计算波速参数和/或地基动态参数。
从上述实施例可知，通过激发、接收水平向或竖直向的振动，接收钻孔内不同深度的振动信号，利用机械振动在地面和孔内不同深度处的相位差，可以很容易地计算剪切波或压缩波在地层中的传播时间；且稳态振动信号可以压制钻孔井液中存在的斯通利波的干扰，提高信号判别的可靠性。
从上述实施例可知，根据上述单孔法波速测试方法，可以很方便地对多次采样的振动信号进行叠加，增强有效信号，压制随机干扰信号，提高信噪比。通过接收不同深度的测点的振动信号，形成沿深度排列的波列图，可以直观地显示剪切波(或压缩波)沿地层向下传播时，在不同深度的振动曲线以及振动相位不断延迟的情况，方便地确定剪切波(或压缩波)从地表振源开始，到各测点的传播时间，进而准确地计算地层波速。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
实施例2：
如图7所示，本发明的一个实施例提供的单孔法波速测试装置100，用于执行图1所对应的实施例中的方法步骤，其包括：
振源振动波形获取模块110，用于获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，共振频率为振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率。
测点振动波形获取模块120，用于获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形。
波列图生成模块130，用于根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图。
波速测试结果获取模块140，用于根据波列图，得到波速测试结果。
从上述实施例可知，本发明实施例首先获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，共振频率为振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率；获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形；然后根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图；最后根据波列图，得到波速测试结果。实现了对地震波的测量，提高了对地层中地震波测量的精度，有助于对地基土动力特性的研究。
在本发明的一个实施例中，图6中测点振动波形获取模块的具体结构包括：
振动信号获取单元，用于获取钻孔内不同测点的振动信号；
信噪比计算单元，用于依次计算各个测点的振动信号的信噪比。
波形采样次数计算单元，用于根据各个测点的振动信号的信噪比，确定各个测点的波形采样次数。
采样单元，用于按照各个测点的波形采样次数分别对各个测点进行采样，得到各个测点的初始测点振动波形及对应的振源振动波形。
测点振动波形获取单元，用于根据互相关分析法、各个测点的初始测点振动波形及对应的振源振动波形，得到各个测点的测点振动波形。
从上述实施例可知，通过计算钻孔中不同深度测点的振动信号的信噪比，得到各个深度测点的波形采样次数，能够使深部测点及岩石钻孔中振动信号微弱的情况下，通过增加波形采样次数的方法得到信噪比较强的测点振动信号，从而根据加强的测点振动信号，提高波速测试结果的准确性与可靠性。
在本发明的一个实施例中，测点振动波形获取单元的具体结构包括：
标准振源振动波形获取子单元，用于根据互相关分析法，将同一测点的各个振源振动波形移动至同一相位基准，得到标准振源振动波形。
第一振源波形相位调整子单元，用于根据同一测点的标准振源振动波形，对应调整同一测点的各个初始测点振动波形的相位。
同一测点振动波形获取子单元，用于将调整后的同一测点的各个初始测点振动波形进行叠加，得到同一测点的测点振动波形。
测点振动波形获取子单元，用于依次调整各个测点对应的初始测点振动波形，得到各个测点的测点振动波形。
在本发明的一个实施例中，波列图生成模块的具体结构包括：
第二振源波形相位调整单元，用于根据互相关分析法，调整各个测点振动波形对应的振源振动波形至同一相位基准；
测点波形相位调整单元，用于根据相位基准，对各个测点对应的测点振动波形的相位进行调整；
波列图获取单元，用于按照预设顺序对调整后的各个测点的测点振动波形进行排序，得到波列图。
从上述实施例可知，通过调整振源振动波形到同一相位基准，能够通过各个测点的测点振动波形的相位差反映对应的传播时间差，从而根据波列图简洁清楚地反映出地震波传播时间与深度的关系，进而得到精确的波速测试结果。
在本发明的一个实施例可知，图1中波速测试结果获取模块140的具体结构包括：
地震波到达时间计算单元，用于根据互相关分析法和波列图，计算各测点的地震波到达时间；
深度时间对应单元，用于根据各测点的地震波到达时间和各测点的深度，确定地震波传播深度与传播时间的对应关系；
波速测试结果获取单元，用于根据地震波传播深度与传播时间的对应关系得到波速测试结果。
从上述实施例可知，通过波列图，能够很方便准确地得到波速测试结果，提高了波速测试结果的准确性和可靠性。
在一个实施例中，单孔法波速测试装置100还包括其他功能模块/单元，用于实现实施例1中各实施例的方法步骤。
实施例3：
本发明实施例还提供了一种终端设备9，包括存储器91、处理器90以及存储在存储器91中并可在处理器90上运行的计算机程序92，处理器90执行计算机程序92时实现如实施例1中的各实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S101至步骤S104。或者，所述处理器90执行所述计算机程序92时实现如实施例2中所述的各装置实施例中的各模块的功能，例如图7所示的模块110至140的功能。
所述终端设备9可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备9可包括，但不仅限于，处理器90、存储器91。例如所述终端设备9还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器90可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器90也可以是任何常规的处理器90等。
所述存储器91可以是所述终端设备9的内部存储单元，例如终端设备9的硬盘或内存。所述存储器91也可以是所述终端设备9的外部存储设备，例如所述终端设备9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器91还可以既包括终端设备9的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器91用于存储所述计算机程序92以及所述终端设备9所需的其他程序和数据。所述存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
实施例4：
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序92，计算机程序92被处理器90执行时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S101至步骤S104。或者，所述计算机程序92被处理器90执行时实现如实施例2中所述的各装置实施例中的各模块的功能，例如图7所示的模块110至140的功能。
所述的计算机程序92可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序92在被处理器90执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序92包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明实施例系统中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种单孔法波速测试方法，其特征在于，包括：
获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，所述共振频率为所述振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率，所述振源振动信号由正弦波信号驱动振源装置中的激振器产生；
获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形；
根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图；
根据所述波列图，得到波速测试结果；
其中，所述根据互相关分析法、各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图包括：
根据互相关分析法，调整各个测点振动波形对应的振源振动波形至同一相位基准；
根据所述相位基准，对各个测点对应的测点振动波形的相位进行调整；
按照预设顺序对调整后的各个测点的测点振动波形进行排序，得到所述波列图。
2.如权利要求1所述的一种单孔法波速测试方法，其特征在于，所述获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形，包括：
获取钻孔内不同测点的振动信号；
依次计算各个测点的振动信号的信噪比；
根据各个测点的振动信号的信噪比，确定各个测点的波形采样次数；
按照各个测点的波形采样次数分别对各个测点进行采样，得到各个测点的初始测点振动波形及对应的振源振动波形；
根据互相关分析法、各个测点的初始测点振动波形及对应的振源振动波形，得到各个测点的测点振动波形。
3.如权利要求2所述的一种单孔法波速测试方法，其特征在于，所述根据互相关分析法、各个测点的初始测点振动波形及对应的振源振动波形，得到各个测点的测点振动波形，包括：
根据互相关分析法，将同一测点的各个振源振动波形移动至同一相位基准，得到标准振源振动波形；
根据同一测点的标准振源振动波形，对应调整同一测点的各个初始测点振动波形的相位；
将调整后的同一测点的各个初始测点振动波形进行叠加，得到同一测点的测点振动波形；
依次调整各个测点对应的初始测点振动波形，得到各个测点的测点振动波形。
4.如权利要求1所述的一种单孔法波速测试方法，其特征在于，所述根据所述波列图，得到波速测试结果，包括：
根据所述互相关分析法和所述波列图，计算各测点的地震波到达时间；
根据各测点的地震波到达时间和各测点的深度，确定地震波传播深度与传播时间的对应关系；
根据地震波传播深度与传播时间的对应关系得到所述波速测试结果。
5.如权利要求1至4任一项所述的一种单孔法波速测试方法，其特征在于，所述波速测试结果包括波速参数和/或地基动态参数。
6.一种单孔法波速测试装置，其特征在于，包括：
振源振动波形获取模块，用于获取地表振源装置在共振频率下产生的振源振动信号，并生成振源振动波形，所述共振频率为所述振源装置中激振块体与地层形成的系统的共振频率，所述振源振动信号由正弦波信号驱动振源装置中的激振器产生；
测点振动波形获取模块，用于获取检波器检测的钻孔内各个测点的振动信号，并生成对应的测点振动波形；
波列图生成模块，用于根据互相关分析法、所述各个测点的测点振动波形及振源振动波形，得到波列图；
波速测试结果获取模块，用于根据所述波列图，得到波速测试结果；
其中，所述波列图生成模块具体用于根据互相关分析法，调整各个测点振动波形对应的振源振动波形至同一相位基准；根据所述相位基准，对各个测点对应的测点振动波形的相位进行调整；按照预设顺序对调整后的各个测点的测点振动波形进行排序，得到所述波列图。
7.如权利要求6所述的一种单孔法波速测试装置，其特征在于，所述测点振动波形获取模块，包括：
振动信号获取单元，用于获取钻孔内不同测点的振动信号；
信噪比计算单元，用于依次计算各个测点的振动信号的信噪比；
波形采样次数计算单元，用于根据各个测点的振动信号的信噪比，确定各个测点的波形采样次数；
采样单元，用于按照各个测点的波形采样次数分别对各个测点进行采样，得到各个测点的初始测点振动波形及对应的振源振动波形；
测点振动波形获取单元，用于根据互相关分析法、各个测点的初始测点振动波形及对应的振源振动波形，得到各个测点的测点振动波形。
8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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