CN109581486A - 一种隧道溶洞的检测方法、装置和计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种隧道溶洞的检测方法、装置和计算机可读存储介质，接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据；利用数据成像原理，将隧道侦测数据转换成地震散射波图；根据地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图。通过形成的地震散射波图可对存在溶洞的环境进行推断，更加精准高效对溶洞位置进行定位。利用BIM模型，将溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示溶洞空间分布模型，把传统的2D问题变成3D问题，在3D模型中更直观的显示出溶洞出现的位置，以及和隧道模型的空间位置关系，能够方便技术人员做出更好的专项施工方案，提高工作效率，减少人力资源。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程施工信息技术领域，特别是涉及一种隧道溶洞的检测方法、装置和计算机可读存储介质。
背景技术
在隧道施工中难免会遇到存在溶洞的地质环境，因为溶洞的不可见性，对隧道施工带来很大困难，这就需要对地质环境进行超前预报。
超前预报主要是利用钻探和现代物探等手段，探测隧道、隧洞、地下厂房等地下工程的岩土体开挖面前方的地质情况，力图在施工前掌握前方的岩土体结构、性质、状态，以及地下水、瓦斯等的赋存情况、地应力情况等地质信息，为进一步的施工提供指导。传统的超前地质探测方法包括水平钻孔、超前导抗等，其往往不能精确的探测到溶洞的具体位置和大小，并且勘查工作还只停留在二维的勘探问题，无法便于工作人员直观的了解溶洞的空间分布情况。
可见，如何提升溶洞探测的精度，实现溶洞的空间分布的展示，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种隧道溶洞的检测方法、装置和计算机可读存储介质，可以提升溶洞探测的精度，实现溶洞的空间分布的展示。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种隧道溶洞的检测方法，包括：
接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据；
利用数据成像原理，将所述隧道侦测数据转换成地震散射波图；
根据所述地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图；
利用BIM模型，将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示所述溶洞空间分布模型。
可选的，在将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型之后还包括：
根据所述溶洞的位置坐标，计算所述溶洞在所述溶洞空间分布模型中的体积值；
判断所述体积值是否大于或等于预设值；
若是，则对所述溶洞设置大中型溶洞标识；
若否，则对所述溶洞设置小型溶洞标识。
可选的，在所述对所述溶洞设置大中型溶洞标识之后还包括：
利用BIM模型以及预先设定的施工方案，将设置有大中型溶洞标识的目标溶洞进行4D可视化展示。
可选的，在将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型之后还包括：
将所述溶洞空间分布模型存储至预先设定的存储空间。
本发明实施例还提供了一种隧道溶洞的检测装置，包括接收单元、转换单元、确定单元和构建单元；
所述接收单元，用于接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据；
所述转换单元，用于利用数据成像原理，将所述隧道侦测数据转换成地震散射波图；
所述确定单元，用于根据所述地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图；
所述构建单元，用于利用BIM模型，将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示所述溶洞空间分布模型。
可选的，还包括计算单元、判断单元、第一标记单元和第二标记单元；
所述计算单元，用于在将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型之后，根据所述溶洞的位置坐标，计算所述溶洞在所述溶洞空间分布模型中的体积值；
所述判断单元，用于判断所述体积值是否大于或等于预设值；若是，则触发所述第一标记单元；若否，则触发所述第二标记单元；
所述第一标记单元，用于对所述溶洞设置大中型溶洞标识；
所述第二标记单元，用于对所述溶洞设置小型溶洞标识。
可选的，还包括可视化展示单元；
所述可视化展示单元，用于利用BIM模型以及预先设定的施工方案，将设置有大中型溶洞标识的目标溶洞进行4D可视化展示。
可选的，还包括存储单元；
所述存储单元，用于将所述溶洞空间分布模型存储至预先设定的存储空间。
本发明实施例还提供了一种隧道溶洞的检测装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上述隧道溶洞的检测方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述隧道溶洞的检测方法的步骤。
由上述技术方案可以看出，接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据；利用数据成像原理，将隧道侦测数据转换成地震散射波图；根据所述地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图。SSP信号采集器可了解深部介质的非均匀性，适合于复杂造山带和坍塌区的浅层地震勘查，通过形成的地震散射波图可对存在溶洞的环境进行推断，更加精准高效对溶洞位置进行定位。利用BIM模型，将溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示溶洞空间分布模型。通过BIM技术可把利用地震散射波图推断出的溶洞进行3D可视化展示，把传统的2D问题变成3D问题，在3D模型中更直观的显示出溶洞出现的位置，以及和隧道模型的空间位置关系，能够方便技术人员做出更好的专项施工方案，提高工作效率，减少人力资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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为本发明实施例提供的一种隧道溶洞的检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种地震散射波图的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种隧道溶洞的检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种隧道溶洞的检测装置的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
接下来，详细介绍本发明实施例所提供的一种隧道溶洞的检测方法。图1为本发明实施例提供的一种隧道溶洞的检测方法的流程图，该方法包括：
S101：接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据。
在本发明实施例中，采用SSP地震散射法对隧道的地质情况进行勘探。
在具体实现中，可以将SSP信号采集器按照隧道施工走向线的位置，沿隧道中线上方地表左右幅分别布设1条测线，总计2条测线，两个测点的间距可以设置为1米，记录下勘查数据。
考虑到溶洞周围的波速相对周边围岩波速较低，因此，当勘查数据中出现波速异常的数据时，则可以在成果显示异常区域根据异常点的类型、发育程度、空间位置采用“井字型”布置原则，横纵分别两条测线，进行进一步的管控探测工作，原则上布置4条测线，测点间距可以设置为0.5米，最后把所测的所有隧道侦测数据记录下来。
S102：利用数据成像原理，将隧道侦测数据转换成地震散射波图。
SSP信号采集器接收到的地震波可以看成是来自地下的散射点产生的次声波的叠加。反射波是规则散射点产生的次声波的相干叠加，散射波是非规则散射点产生的次声波非相干叠加，相对于地震勘探常用的反射波而言，散射波能量较弱常常被淹没在反射波中，要利用散射波成像识别非均匀地质体就需要将散射波提取出来，利用散射波与反射波走时的差异消除反射波，保留散射波进行成像，从而识别非均匀地质体。
在具体实现中，可以利用ssp数据处理软件对隧道侦测数据进行处理，数据处理主要分为方向滤波、速度扫描和地质体的偏移成像三个环节，其中成像环节是在方向滤波和速度扫描的基础上，利用所有激震和接受点的记录数据，依据散射波走时进行合成孔径偏移成像。地质体的偏移成像环节充分利用了地震波的运动学和动力学信息，可以重建地质结构的精细图像。
S103：根据地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图。
依据隧道侦测数据得到的地震散射波图的示意图如图2所示，图2中横坐标为测线的长度，纵坐标为与地表面的距离值。根据图2中波速分布规律，可得到以下推断：(1)距离起点至7-8米段，且地表以下16-18米存在异常，其波速相对周边围岩波速较低，推断该区域岩溶较发育；(2)距离起点至17-18米段，且地表以下18-20米存在异常，其波速相对周边围岩波速较低，推断该区域岩溶较发育。根据
图2所示的地震散射波图，可以推断出其具有两个溶洞。根据SSP信号采集器位置即测点的坐标，以及溶洞的位置坐标，可以得到溶洞平面分布图。其中，该平面分布图可以利用CAD制作。
S104：利用BIM模型，将溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示溶洞空间分布模型。
在具体实现中，可以利用revit软件根据溶洞平面分布图中的溶洞位置创建溶洞模型。溶洞模型的轮廓只能通过体量进行粗略模拟创建，溶洞距地表的深度可通过勘测的ssp地震散射波图像得到。
溶洞模型创建好后，利用原点对原点的方式对溶洞模型和隧道模型进行整合，得到溶洞空间分布模型。通过对模型的整合可以看到溶洞和隧道模型的空间位置关系，实现2D溶洞平面分布图向3D溶洞空间分布模型的转换。
为了便于后续的查询调用，在本发明实施例中，可以将溶洞空间分布模型存储至预先设定的存储空间。
由上述技术方案可以看出，接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据；利用数据成像原理，将隧道侦测数据转换成地震散射波图；根据所述地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图。SSP信号采集器可了解深部介质的非均匀性，适合于复杂造山带和坍塌区的浅层地震勘查，通过形成的地震散射波图可对存在溶洞的环境进行推断，更加精准高效对溶洞位置进行定位。利用BIM模型，将溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示所述溶洞空间分布模型。通过BIM技术可把利用地震散射波图推断出的溶洞进行3D可视化展示，把传统的2D问题变成3D问题，在3D模型中更直观的显示出溶洞出现的位置，以及和隧道模型的空间位置关系，能够方便技术人员做出更好的专项施工方案，提高工作效率，减少人力资源。
在本发明实施例中，在构建出溶洞空间分布模型后，为了便于技术人员更加直观的了解溶洞的大小分布情况，可以依据各溶洞的体积值大小，对其进行分类。
具体的，在将溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型之后，可以根据溶洞的位置坐标，计算溶洞在溶洞空间分布模型中的体积值；判断体积值是否大于或等于预设值；当溶洞的体积值大于或等于预设值时，则说明该溶洞的体积较大，此时可以对溶洞设置大中型溶洞标识；当溶洞的体积值小于预设值时，则说明该溶洞的体积较小，此时可以对溶洞设置小型溶洞标识。
对于溶洞体积值的大小可直接利用revit进行计算，即在有溶洞的位置创建一个正方形实体，计算出实体的体积，再剪切出该实体范围内含有溶洞的模型，计算出剪切后剩余部分的体积，将正方形实体的体积减去剪切后剩余部分的体积，可以得到溶洞的体积值。
预设值的取值可以依据实际需求进行设定，在此不做限定。
上述介绍中仅是以一个预设值对溶洞进行分类，在实际应用中，也可以根据不同的需求，对溶洞进行更加细致的划分，此时可以设置多个取值不同的预设值，例如，按照数值从大到小，可以设置第一预设值和第二预设值，当溶洞的体积值大于第一预设值时，则可以对该溶洞设置大型溶洞标识；当溶洞的体积值处于第一预设值和第二预设值之间时，包含等于第一预设值或等于第二预设值的情况，则可以对该溶洞设置中型溶洞标识；当溶洞的体积值小于第二预设值时，则可以对该溶洞设置小型溶洞标识。
在实际应用中，对于小型溶洞可根据现有技术中的普通方案进行处理。对大、中型溶洞，由于其处理难度较大，技术人员可以针对溶洞的位置大小，预先制定施工方案，并由系统对溶洞的处理进行可视化交底。
在本发明实施例中，可以利用BIM模型以及预先设定的施工方案，将设置有大中型溶洞标识的目标溶洞进行4D可视化展示。
在具体实现中，可以利用synchro4D软件对施工方案进行可视化分析模拟，分析模拟主要是通过动画的方式把施工方案中所涉及的难点展示出来，以此来验证施工方案的可行性，并对施工队伍进行可视化技术交底。
传统的方案技术交底大都是按照图纸对施工作业进行交底，对于溶洞这样复杂的问题很难直观的对方案做出解释，容易产生因不按照方案施工所带来的后果。在本发明实施例中，通过利用BIM技术辅助技术人员进行可视化交底，充分利用BIM模型来展示施工方案，对施工方案进行可视化交底，让施工作业人员能够更好的理解施工方案，降低施工风险，节约成本。
图3为本发明实施例提供的一种隧道溶洞的检测装置的结构示意图，包括接收单元31、转换单元32、确定单元33和构建单元34；
接收单元31，用于接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据；
转换单元32，用于利用数据成像原理，将隧道侦测数据转换成地震散射波图；
确定单元33，用于根据地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图；
构建单元34，用于利用BIM模型，将溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示溶洞空间分布模型。
可选的，还包括计算单元、判断单元、第一标记单元和第二标记单元；
计算单元，用于在将溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型之后，根据溶洞的位置坐标，计算溶洞在溶洞空间分布模型中的体积值；
判断单元，用于判断体积值是否大于或等于预设值；若是，则触发第一标记单元；若否，则触发第二标记单元；
第一标记单元，用于对溶洞设置大中型溶洞标识；
第二标记单元，用于对溶洞设置小型溶洞标识。
可选的，还包括可视化展示单元；
可视化展示单元，用于利用BIM模型以及预先设定的施工方案，将设置有大中型溶洞标识的目标溶洞进行4D可视化展示。
可选的，还包括存储单元；
存储单元，用于将溶洞空间分布模型存储至预先设定的存储空间。
图3所对应实施例中特征的说明可以参见图1所对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。
由上述技术方案可以看出，接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据；利用数据成像原理，将隧道侦测数据转换成地震散射波图；根据所述地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图。SSP信号采集器可了解深部介质的非均匀性，适合于复杂造山带和坍塌区的浅层地震勘查，通过形成的地震散射波图可对存在溶洞的环境进行推断，更加精准高效对溶洞位置进行定位。利用BIM模型，将溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示所述溶洞空间分布模型。通过BIM技术可把利用地震散射波图推断出的溶洞进行3D可视化展示，把传统的2D问题变成3D问题，在3D模型中更直观的显示出溶洞出现的位置，以及和隧道模型的空间位置关系，能够方便技术人员做出更好的专项施工方案，提高工作效率，减少人力资源。
图4为本发明实施例提供的一种隧道溶洞的检测装置40的硬件结构示意图，包括：
存储器41，用于存储计算机程序；
处理器42，用于执行计算机程序以实现如上述隧道溶洞的检测方法的步骤。
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上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述隧道溶洞的检测方法的步骤。
以上对本发明实施例所提供的一种隧道溶洞的检测方法、装置和计算机可读存储介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
Claims (10)
1.一种隧道溶洞的检测方法，其特征在于，包括：
接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据；
利用数据成像原理，将所述隧道侦测数据转换成地震散射波图；
根据所述地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图；
利用BIM模型，将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示所述溶洞空间分布模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型之后还包括：
根据所述溶洞的位置坐标，计算所述溶洞在所述溶洞空间分布模型中的体积值；
判断所述体积值是否大于或等于预设值；
若是，则对所述溶洞设置大中型溶洞标识；
若否，则对所述溶洞设置小型溶洞标识。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述对所述溶洞设置大中型溶洞标识之后还包括：
利用BIM模型以及预先设定的施工方案，将设置有大中型溶洞标识的目标溶洞进行4D可视化展示。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，在将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型之后还包括：
将所述溶洞空间分布模型存储至预先设定的存储空间。
5.一种隧道溶洞的检测装置，其特征在于，包括接收单元、转换单元、确定单元和构建单元；
所述接收单元，用于接收SSP信号采集器采集的隧道侦测数据；
所述转换单元，用于利用数据成像原理，将所述隧道侦测数据转换成地震散射波图；
所述确定单元，用于根据所述地震散射波图中波速分布规律，确定出溶洞的位置坐标，并构建溶洞平面分布图；
所述构建单元，用于利用BIM模型，将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型，并展示所述溶洞空间分布模型。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括计算单元、判断单元、第一标记单元和第二标记单元；
所述计算单元，用于在将所述溶洞平面分布图转换成溶洞空间分布模型之后，根据所述溶洞的位置坐标，计算所述溶洞在所述溶洞空间分布模型中的体积值；
所述判断单元，用于判断所述体积值是否大于或等于预设值；若是，则触发所述第一标记单元；若否，则触发所述第二标记单元；
所述第一标记单元，用于对所述溶洞设置大中型溶洞标识；
所述第二标记单元，用于对所述溶洞设置小型溶洞标识。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括可视化展示单元；
所述可视化展示单元，用于利用BIM模型以及预先设定的施工方案，将设置有大中型溶洞标识的目标溶洞进行4D可视化展示。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的装置，其特征在于，还包括存储单元；
所述存储单元，用于将所述溶洞空间分布模型存储至预先设定的存储空间。
9.一种隧道溶洞的检测装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至4任意一项所述隧道溶洞的检测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述隧道溶洞的检测方法的步骤。
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