CN111929739A - 一种电磁波透视探测富水破碎地质方法及试验装置 - Google Patents

一种电磁波透视探测富水破碎地质方法及试验装置 Download PDF

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CN111929739A CN202011093455.4A CN202011093455A CN111929739A CN 111929739 A CN111929739 A CN 111929739A CN 202011093455 A CN202011093455 A CN 202011093455A CN 111929739 A CN111929739 A CN 111929739A
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Abstract

本发明提供一种电磁波透视探测富水破碎地质方法和试验装置，其中方法包括：通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况。本发明的电磁波透视探测富水破碎地质方法，实现在隧道施工前对施工区域的地质进行探测，确定是否为富水破碎地质，进而采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。

Description

一种电磁波透视探测富水破碎地质方法及试验装置
技术领域
本发明涉及富水破碎地质探测技术领域，特别涉及一种电磁波透视探测富水破碎地质方法及试验装置。
背景技术
目前，富水破碎地质是含水量较高的破碎岩层组成，富水破碎地质情况复杂,风险系数高,施工难度大；在隧道施工过程中，会遇到富水破碎地质，开挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害，若处理不当不仅会影响施工机械的损坏和人员伤亡，而且会延长隧道贯通时间，给施工方带来巨大的经济损失。因此，亟需可以探测富水破碎地质的方法。
发明内容
本发明目的之一在于提供了一种电磁波透视探测富水破碎地质方法，实现在隧道施工前对施工区域的地质进行探测，确定是否为富水破碎地质，进而采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。
本发明实施例提供的一种电磁波透视探测富水破碎地质方法，包括：
通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；
基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况。
优选的，通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波，包括：
确定电磁波发射单元的多个第一发射位置；
控制电磁波发射单元分别在多个第一发射位置向富水破碎带的另一侧发送电磁波；
在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置；第一发射位置与第一接收位置一一对应；
对第一发射位置和第一接收位置分别进行编号；
依据编号在第一发射位置启动电磁波发射单元发射电磁波，获取电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度；
在电磁波发射单元在同一发射位置发射电磁波时，依据第一接收位置的编号控制电磁波接收单元在每个第一接收位置接收电磁波，获取接收的电磁波的多个第二电磁强度。
优选的，在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置，包括：
控制电磁波接收单元在富水破碎带的一侧平面内移动，获取第三电磁强度；
当第三电磁强度为最强时，以此时电磁波接收单元所在位置为基点，
根据基点和与最强的电磁强度的差值在阈值范围内的电磁波接收单元的位置，获取用于确定第一接收位置的待选区域；
在基点所在平面建立坐标系；
在坐标系内确定与每个第一发射位置对应的待选区域；
基于第一发射位置之间的相对位置关系，从待选区域内确定多个待选接收位置，建立多个待选接收位置的集合；集合中的待选接收位置与第一发射位置一一对应；
将基点与集合中的从对应基点的待选区域内确定的待选接收位置进行比较，确定集合包含的待选接收位置与对应的基点重合的项数值；当项数值最大时，将集合中的待选接收位置作为第一接收位置；或，基于待选接收位置、基点和项数值，确定集合的适配度，计算公式如下：
Figure 108636DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 323717DEST_PATH_IMAGE002
为第
Figure 648781DEST_PATH_IMAGE003
个集合的适配度；
Figure 833775DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 59220DEST_PATH_IMAGE005
个集合的项数值；
Figure 927425DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 503900DEST_PATH_IMAGE007
分别为第
Figure 633530DEST_PATH_IMAGE008
个集合中第
Figure 713481DEST_PATH_IMAGE009
个待选接收位置在坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 129419DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 662032DEST_PATH_IMAGE011
分别为
Figure 283768DEST_PATH_IMAGE012
个集合中第
Figure 372554DEST_PATH_IMAGE013
个待选接收位置对应的基点在坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 287289DEST_PATH_IMAGE014
为集合内待选接收位置的总个数；
Figure 402138DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 670308DEST_PATH_IMAGE016
都为预设的权重；
将适配度最大时对应的集合的待选接收位置作为第一接收位置。
优选的，在确定第一接收位置之后，还包括：
将电磁波发射单元和电磁波接收单元分别设置在对应的第一发射位置和第一接收位置；调整电磁波发射单元的发射天线的发射角度、电磁波接收单元的接收天线的接收角度，使电磁波接收单元接收的第二电磁强度最大，记录此时的发射角度和接收角度，将记录的发射角度和接收角度，分别作为电磁波发射单元和电磁波接收单元工作在第一发射位置和第一接收位置的工作角度。
优选的，基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，包括：
基于第一发射位置的第一电磁强度、对应第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度，确定第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 724852DEST_PATH_IMAGE017
；
其中，
Figure 482592DEST_PATH_IMAGE018
为编号为
Figure 500051DEST_PATH_IMAGE019
的第一发射位置至编号为
Figure 571912DEST_PATH_IMAGE020
的第一接收位置之间的介质吸收系数值；
Figure 480962DEST_PATH_IMAGE021
为待探测区域的长度值；
Figure 144024DEST_PATH_IMAGE022
为电磁波发射单元在编号为
Figure 607367DEST_PATH_IMAGE023
的第一发射位置发射电磁波的第一电磁强度值；
Figure 14077DEST_PATH_IMAGE024
为电磁波发射单元在编号为
Figure 246476DEST_PATH_IMAGE025
的第一发射位置发射电磁波时电磁波接收单元在编号为
Figure 316325DEST_PATH_IMAGE026
的第一接收位置处接收的第二电磁波强度值；
Figure 329280DEST_PATH_IMAGE027
为发射天线与编号为
Figure 477365DEST_PATH_IMAGE028
的第一发射位置和编号为
Figure 626587DEST_PATH_IMAGE029
的第一接收位置的连线的夹角；
获取待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 303556DEST_PATH_IMAGE030
、富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 272649DEST_PATH_IMAGE031
；
当
Figure 490003DEST_PATH_IMAGE032
时，待探测区域的第一发射位置至对应的第一接收位置之间为土层，即不存在富水破碎地质；
当
Figure 696994DEST_PATH_IMAGE033
时，待探测区域的第一发射位置至对应的第一接收位置之间存在富水破碎地质，基于第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 76023DEST_PATH_IMAGE034
和富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 797991DEST_PATH_IMAGE035
，确定富水破碎地质的长度，计算公式如下：
Figure 786413DEST_PATH_IMAGE036
；
其中，
Figure 644648DEST_PATH_IMAGE037
为富水破碎地质的长度值。
优选的，基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，还包括：
基于第一发射位置的第一电磁强度、非对应第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度、非对应第一发射位置的第一接收位置到对应第一发射位置的第一接收位置的距离，确定第一发射位置至非对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 256895DEST_PATH_IMAGE038
；
其中，
Figure 466159DEST_PATH_IMAGE039
为编号为
Figure 759737DEST_PATH_IMAGE040
的第一接收位置与编号为
Figure 472478DEST_PATH_IMAGE041
的第一接收位置的距离值；
Figure 960354DEST_PATH_IMAGE042
为编号为
Figure 391335DEST_PATH_IMAGE040
的第一发射位置至编号为
Figure 488604DEST_PATH_IMAGE041
的第一接收位置之间的介质吸收系数值;
Figure 55852DEST_PATH_IMAGE043
为发射天线与编号为
Figure 213163DEST_PATH_IMAGE040
的第一发射位置和编号为
Figure 397020DEST_PATH_IMAGE041
的第一接收位置的连线的夹角；
以第一发射位置建立发射平面，以第一接收位置建立接收平面；
基于第一发射位置至非对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算位于接收平面且位于第一接收位置两两连线上点至发射平面对应点之间的介质吸收系数；计算公式如下：
Figure 32401DEST_PATH_IMAGE044
；
其中，
Figure 922996DEST_PATH_IMAGE045
为位于接收平面且位于第一接收位置两两连线上点
Figure 251210DEST_PATH_IMAGE046
至发射平面对应点
Figure 889739DEST_PATH_IMAGE047
之间的介质吸收系数值，
Figure 859969DEST_PATH_IMAGE048
为第
Figure 198547DEST_PATH_IMAGE049
条第一发射位置与第一接收位置之间的连线在接收平面上的投影经过点
Figure 963240DEST_PATH_IMAGE046
的第一发射位置至第一接收位置之间的介质吸收系数；
Figure 590531DEST_PATH_IMAGE050
为第一发射位置与第一接收位置之间的连线在接收平面上的投影经过点
Figure 567714DEST_PATH_IMAGE046
的数目；
获取待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 465525DEST_PATH_IMAGE051
、富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 135541DEST_PATH_IMAGE052
；
当
Figure 250127DEST_PATH_IMAGE053
时，点
Figure 827739DEST_PATH_IMAGE046
至点
Figure 344171DEST_PATH_IMAGE047
之间为土层，即不存在富水破碎地质；
当
Figure 388351DEST_PATH_IMAGE054
时，点
Figure 990233DEST_PATH_IMAGE046
至点
Figure 604492DEST_PATH_IMAGE047
之间存在富水破碎地质，基于点
Figure 772168DEST_PATH_IMAGE046
至点
Figure 783986DEST_PATH_IMAGE047
之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 138744DEST_PATH_IMAGE051
和富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 527000DEST_PATH_IMAGE052
，确定富水破碎地质的长度，计算公式如下：
Figure 752445DEST_PATH_IMAGE055
；
其中，
Figure 138427DEST_PATH_IMAGE056
为富水破碎地质的长度值。
优选的，基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，包括：
基于接收平面上的第一接收位置的点
Figure 216367DEST_PATH_IMAGE057
与发射平面对应的点
Figure 408314DEST_PATH_IMAGE028
、位于第一接收位置两两连线上点
Figure 691528DEST_PATH_IMAGE058
与发射平面对应的点
Figure 310728DEST_PATH_IMAGE059
，计算接收平面上其他点
Figure 374499DEST_PATH_IMAGE060
与发射平面对应的点
Figure 42241DEST_PATH_IMAGE061
之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 242278DEST_PATH_IMAGE062
；
其中，
Figure 297958DEST_PATH_IMAGE063
为接收平面的点
Figure 317867DEST_PATH_IMAGE064
与发射平面对应的点
Figure 54879DEST_PATH_IMAGE065
之间的介质吸收系数值，
Figure 109423DEST_PATH_IMAGE066
为第
Figure 315100DEST_PATH_IMAGE067
个在接收平面上与点
Figure 353463DEST_PATH_IMAGE064
的距离在预设范围内的点
Figure 425324DEST_PATH_IMAGE068
与发射平面对应的点
Figure 537637DEST_PATH_IMAGE069
之间的介质吸收系数值或点
Figure 935120DEST_PATH_IMAGE070
与发射平面对应的点
Figure 929621DEST_PATH_IMAGE071
之间的介质吸收系数值；
Figure 8435DEST_PATH_IMAGE072
为在接收平面上与点
Figure 37571DEST_PATH_IMAGE064
的距离在预设范围内的点
Figure 74798DEST_PATH_IMAGE068
和点
Figure 87753DEST_PATH_IMAGE070
的数目。
本发明还提供一种电磁波透视探测富水破碎地质的试验装置，包括：电磁波发射单元、电磁波接收单元和处理单元；
处理单元通过设置在富水破碎带一侧的电磁波接收单元接收设置在富水破碎带另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；
处理单元基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定富水破碎层的情况。
优选的，处理单元执行如下操作：
确定电磁波发射单元的多个第一发射位置；
控制电磁波发射单元分别在多个第一发射位置向富水破碎带的另一侧发送电磁波；
在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置；第一发射位置与第一接收位置一一对应；
对第一发射位置和第一接收位置分别进行编号；
依据编号在第一发射位置启动电磁波发射单元发射电磁波，获取电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度；
在电磁波发射单元在同一发射位置发射电磁波时，依据第一接收位置的编号控制电磁波接收单元在每个第一接收位置接收电磁波，获取接收的电磁波的多个第二电磁强度。
优选的，在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置，包括：
控制电磁波接收单元在富水破碎带的一侧平面内移动，获取第三电磁强度；
当第三电磁强度为最强时，以此时电磁波接收单元所在位置为基点，
根据基点和与最强的电磁强度的差值在阈值范围内的电磁波接收单元的位置，获取用于确定第一接收位置的待选区域；
在基点所在平面建立坐标系；
在坐标系内确定与每个第一发射位置对应的待选区域；
基于第一发射位置之间的相对位置关系，从待选区域内确定多个待选接收位置，建立多个待选接收位置的集合；集合中的待选接收位置与第一发射位置一一对应；
将基点与集合中的从对应基点的待选区域内确定的待选接收位置进行比较，确定集合包含的待选接收位置与对应的基点重合的项数值；当项数值最大时，将集合中的待选接收位置作为第一接收位置；或，基于待选接收位置、基点和项数值，确定集合的适配度，计算公式如下：
Figure 2882DEST_PATH_IMAGE073
；
其中，
Figure 89786DEST_PATH_IMAGE074
为第
Figure 297914DEST_PATH_IMAGE075
个集合的适配度；
Figure 267007DEST_PATH_IMAGE076
为第
Figure 749941DEST_PATH_IMAGE075
个集合的项数值；
Figure 488090DEST_PATH_IMAGE077
、
Figure 335960DEST_PATH_IMAGE078
分别为第
Figure 57928DEST_PATH_IMAGE075
个集合中第
Figure 813395DEST_PATH_IMAGE079
个待选接收位置在坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 671629DEST_PATH_IMAGE080
、
Figure 985674DEST_PATH_IMAGE081
分别为
Figure 929359DEST_PATH_IMAGE075
个集合中第
Figure 754095DEST_PATH_IMAGE079
个待选接收位置对应的基点在坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 466836DEST_PATH_IMAGE082
为集合内待选接收位置的总个数；
Figure 453247DEST_PATH_IMAGE083
、
Figure 884228DEST_PATH_IMAGE084
都为预设的权重；
将适配度最大时对应的集合的待选接收位置作为第一接收位置。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种电磁波透视探测富水破碎地质方法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种电磁波透视探测富水破碎地质方法，如图1所示，包括：
步骤S1:通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；
步骤S2:基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
在隧道施工时，可以采用分段开挖，然和相互贯通形成整体；在分段贯通时，待探测区域就是贯通需要挖通的区域；此种情形下，布置电磁波接收单元和电磁波发射单元比较简单，即在需要贯通的区域两侧分别布置即可，当需要确认隧道开挖前方的富水破碎地质情况时，需要在隧道开完前方打一个检测进用于设置电磁波发射单元；通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域有无富水破碎层以及富水破碎层的长度等情况。
本发明的电磁波透视探测富水破碎地质方法，实现在隧道施工前对施工区域的地质进行探测，确定是否为富水破碎地质，进而采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。
在一个实施例中，通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波，包括：
确定电磁波发射单元的多个第一发射位置；
控制电磁波发射单元分别在多个第一发射位置向富水破碎带的另一侧发送电磁波；
在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置；第一发射位置与第一接收位置一一对应；
对第一发射位置和第一接收位置分别进行编号；
依据编号在第一发射位置启动电磁波发射单元发射电磁波，获取电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度；
在电磁波发射单元在同一发射位置发射电磁波时，依据第一接收位置的编号控制电磁波接收单元在每个第一接收位置接收电磁波，获取接收的电磁波的多个第二电磁强度。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
采用多点测量的方式，即多个第一发射位置和多个第一接收位置之间进行电磁波发射接收；实现待探测区域的富水破碎情况的全面把控。数据采集的准确对于最后富水破碎情况的分析准确具有重要意义，数据采集步骤主要分为两步，第一步对位操作，即电磁波发射单元与电磁波接收单元的对位操作；第二步为测量操作，即测量电磁波发射单元在第一发射位置发射电磁波的第一电磁强度和测量电磁波接收单元在对应的第一接收位置接收的第二电磁强度；通过对位后进行测量，为判断待探测区域的富水破碎层的情况提供准确的数据基础。
在一个实施例中，在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置，包括：
控制电磁波接收单元在富水破碎带的一侧平面内移动，获取第三电磁强度；
当第三电磁强度为最强时，以此时电磁波接收单元所在位置为基点，
根据基点和与最强的电磁强度的差值在阈值范围内的电磁波接收单元的位置，获取用于确定第一接收位置的待选区域；
在基点所在平面建立坐标系；
在坐标系内确定与每个第一发射位置对应的待选区域；
基于第一发射位置之间的相对位置关系，从待选区域内确定多个待选接收位置，建立多个待选接收位置的集合；集合中的待选接收位置与第一发射位置一一对应；
将基点与集合中的从对应基点的待选区域内确定的待选接收位置进行比较，确定集合包含的待选接收位置与对应的基点重合的项数值；当项数值最大时，将集合中的待选接收位置作为第一接收位置；或，基于待选接收位置、基点和项数值，确定集合的适配度，计算公式如下：
Figure 981497DEST_PATH_IMAGE085
；
其中，
Figure 50210DEST_PATH_IMAGE086
为第
Figure 207522DEST_PATH_IMAGE087
个集合的适配度；
Figure 63482DEST_PATH_IMAGE088
为第
Figure 964442DEST_PATH_IMAGE087
个集合的项数值；
Figure 917355DEST_PATH_IMAGE089
、
Figure 245568DEST_PATH_IMAGE090
分别为第
Figure 588824DEST_PATH_IMAGE087
个集合中第
Figure 27896DEST_PATH_IMAGE091
个待选接收位置在坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 100894DEST_PATH_IMAGE092
、
Figure 98544DEST_PATH_IMAGE093
分别为
Figure 991413DEST_PATH_IMAGE087
个集合中第
Figure 437438DEST_PATH_IMAGE091
个待选接收位置对应的基点在坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 99364DEST_PATH_IMAGE094
为集合内待选接收位置的总个数；
Figure 34959DEST_PATH_IMAGE095
、
Figure 883966DEST_PATH_IMAGE096
都为预设的权重；
将适配度最大时对应的集合的待选接收位置作为第一接收位置。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
富水破碎地质的地质情况较复杂，这就可能造成理论上与第一发射位置对应的第一接收位置处的电磁场强度并不是最强的，故在对位时先确定出包含第一接收位置的待选区域，在根据待选区域确定多个待选集合，待选集合只是作为可能时第一接收位置的集合，还需进行进一步判断，判断方法有两种，一种为根据集合中电磁场强度最大的项数的数目，确定这些集合中数目最多的集合，该集合就是第一接收位置的集合；另一种方法为综合电磁场强度最大的项目的数目和待选接收位置距离基点【电磁场强度最大】的距离进行综合判断，确定各个集合与第一接收位置的适配度；将适配度最大的集合作为第一接收位置的集合。
在一个实施例中，在确定第一接收位置之后，还包括：
将电磁波发射单元和电磁波接收单元分别设置在对应的第一发射位置和第一接收位置；调整电磁波发射单元的发射天线的发射角度、电磁波接收单元的接收天线的接收角度，使电磁波接收单元接收的第二电磁强度最大，记录此时的发射角度和接收角度，将记录的发射角度和接收角度，分别作为电磁波发射单元和电磁波接收单元工作在第一发射位置和第一接收位置的工作角度。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
通过调整发射天线和接收天线的角度，实现电磁波接收单元和电磁波发射单元分别在第一接收位置和第一发射位置工作角度的确定；实现电磁波的探测方向【第一发射位置至第一接收位置】与发射天线垂直；保证第二电磁强度检测的准确。
在一个实施例中，基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，包括：
基于第一发射位置的第一电磁强度、对应第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度，确定第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 133682DEST_PATH_IMAGE097
；
其中，
Figure 650114DEST_PATH_IMAGE098
为编号为
Figure 756610DEST_PATH_IMAGE099
的第一发射位置至编号为
Figure 296176DEST_PATH_IMAGE100
的第一接收位置之间的介质吸收系数值；
Figure 880741DEST_PATH_IMAGE101
为待探测区域的长度值；
Figure 18723DEST_PATH_IMAGE102
为电磁波发射单元在编号为
Figure 233804DEST_PATH_IMAGE099
的第一发射位置发射电磁波的第一电磁强度值；
Figure 588562DEST_PATH_IMAGE103
为电磁波发射单元在编号为
Figure 711239DEST_PATH_IMAGE099
的第一发射位置发射电磁波时电磁波接收单元在编号为
Figure 61318DEST_PATH_IMAGE100
的第一接收位置处接收的第二电磁波强度值；
Figure 742572DEST_PATH_IMAGE104
为发射天线与编号为
Figure 850206DEST_PATH_IMAGE099
的第一发射位置和编号为
Figure 776573DEST_PATH_IMAGE100
的第一接收位置的连线的夹角；
获取待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 122104DEST_PATH_IMAGE105
、富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 538042DEST_PATH_IMAGE106
；
当
Figure 572119DEST_PATH_IMAGE107
时，待探测区域的第一发射位置至对应的第一接收位置之间为土层，即不存在富水破碎地质；
当
Figure 302178DEST_PATH_IMAGE108
时，待探测区域的第一发射位置至对应的第一接收位置之间存在富水破碎地质，基于第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 502215DEST_PATH_IMAGE105
和富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 823475DEST_PATH_IMAGE106
，确定富水破碎地质的长度，计算公式如下：
Figure 312225DEST_PATH_IMAGE109
；
其中，
Figure 845975DEST_PATH_IMAGE110
为富水破碎地质的长度值。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 900518DEST_PATH_IMAGE105
可以通过采集待测区域的土层的样本进行多次试验获得；富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 595942DEST_PATH_IMAGE106
可以通过采集富水破碎地质样本进行多次试验获得。当调节发射天线和接收天线的角度后
Figure 878980DEST_PATH_IMAGE111
即发射天线与编号为
Figure 950841DEST_PATH_IMAGE112
的第一发射位置和编号为
Figure 859891DEST_PATH_IMAGE113
的第一接收位置的连线的夹角为90度；
Figure 257374DEST_PATH_IMAGE114
为第一发射位置到第一接收位置的距离可以近似任务是待探测区域的长度值；在进行待探测区域的富水破碎层的情况判断时，综合实际检测情况，采用
Figure 455138DEST_PATH_IMAGE115
对判断标准进行修正，该修正值为预设经验值。基于第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 330690DEST_PATH_IMAGE105
和富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 359826DEST_PATH_IMAGE106
，确定第一发射位置至第一接收位置之间的富水破碎地质的长度；进而使用户可以采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。
在一个实施例中，基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，还包括：
基于第一发射位置的第一电磁强度、非对应第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度、非对应第一发射位置的第一接收位置到对应第一发射位置的第一接收位置的距离，确定第一发射位置至非对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 662631DEST_PATH_IMAGE116
；
其中，
Figure 347690DEST_PATH_IMAGE117
为编号为
Figure 26933DEST_PATH_IMAGE118
的第一接收位置与编号为
Figure 412040DEST_PATH_IMAGE119
的第一接收位置的距离值；
Figure 89009DEST_PATH_IMAGE120
为编号为
Figure 58102DEST_PATH_IMAGE118
的第一发射位置至编号为
Figure 541036DEST_PATH_IMAGE119
的第一接收位置之间的介质吸收系数值;
Figure 279185DEST_PATH_IMAGE121
为发射天线与编号为
Figure 923793DEST_PATH_IMAGE118
的第一发射位置和编号为
Figure 380182DEST_PATH_IMAGE119
的第一接收位置的连线的夹角；
以第一发射位置建立发射平面，以第一接收位置建立接收平面；
基于第一发射位置至非对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算位于接收平面且位于第一接收位置两两连线上点至发射平面对应点之间的介质吸收系数；计算公式如下：
Figure 338911DEST_PATH_IMAGE122
；
其中，
Figure 462725DEST_PATH_IMAGE123
为位于接收平面且位于第一接收位置两两连线上点
Figure 12655DEST_PATH_IMAGE124
至发射平面对应点
Figure 159602DEST_PATH_IMAGE125
之间的介质吸收系数值，
Figure 482874DEST_PATH_IMAGE126
为第
Figure 195615DEST_PATH_IMAGE127
条第一发射位置与第一接收位置之间的连线在接收平面上的投影经过点
Figure 385288DEST_PATH_IMAGE124
的第一发射位置至第一接收位置之间的介质吸收系数；
Figure 816269DEST_PATH_IMAGE128
为第一发射位置与第一接收位置之间的连线在接收平面上的投影经过点
Figure 913538DEST_PATH_IMAGE124
的数目；
获取待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 949628DEST_PATH_IMAGE129
、富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 372519DEST_PATH_IMAGE130
；
当
Figure 25217DEST_PATH_IMAGE131
时，点
Figure 129439DEST_PATH_IMAGE124
至点
Figure 816772DEST_PATH_IMAGE125
之间为土层，即不存在富水破碎地质；
当
Figure 410565DEST_PATH_IMAGE132
时，点
Figure 753821DEST_PATH_IMAGE124
至点
Figure 694358DEST_PATH_IMAGE125
之间存在富水破碎地质，基于点
Figure 236198DEST_PATH_IMAGE124
至点
Figure 891DEST_PATH_IMAGE125
之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 831444DEST_PATH_IMAGE129
和富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 74207DEST_PATH_IMAGE130
，确定富水破碎地质的长度，计算公式如下：
Figure 736132DEST_PATH_IMAGE133
；
其中，
Figure 609410DEST_PATH_IMAGE134
为富水破碎地质的长度值。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
本实施例为确定第一发射位置两两之间的位置点上的富水破碎地质的长度；进而使用户可以采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。
在一个实施例中，基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，包括：
基于接收平面上的第一接收位置的点
Figure 723997DEST_PATH_IMAGE135
与发射平面对应的点
Figure 36029DEST_PATH_IMAGE136
、位于第一接收位置两两连线上点
Figure 490144DEST_PATH_IMAGE137
与发射平面对应的点
Figure 331061DEST_PATH_IMAGE138
，计算接收平面上其他点
Figure 431479DEST_PATH_IMAGE139
与发射平面对应的点
Figure 281624DEST_PATH_IMAGE140
之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 855824DEST_PATH_IMAGE141
；
其中，
Figure 867643DEST_PATH_IMAGE142
为接收平面的点
Figure 753559DEST_PATH_IMAGE143
与发射平面对应的点
Figure 876236DEST_PATH_IMAGE144
之间的介质吸收系数值，
Figure 304943DEST_PATH_IMAGE145
为第
Figure 753242DEST_PATH_IMAGE146
个在接收平面上与点
Figure 329717DEST_PATH_IMAGE143
的距离在预设范围内的点
Figure 459347DEST_PATH_IMAGE147
与发射平面对应的点
Figure 306343DEST_PATH_IMAGE148
之间的介质吸收系数值或点
Figure 925543DEST_PATH_IMAGE149
与发射平面对应的点
Figure 723734DEST_PATH_IMAGE150
之间的介质吸收系数值；
Figure 453793DEST_PATH_IMAGE151
为在接收平面上与点
Figure 857093DEST_PATH_IMAGE143
的距离在预设范围内的点
Figure 647194DEST_PATH_IMAGE147
和点
Figure 932682DEST_PATH_IMAGE149
的数目。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
本实施例为确定接收平面上除了第一接收位置及第一接收位置两两之间的位置点上的富水破碎地质的长度；进而使用户可以采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间；更进一步地，实现接收平面上的富水破碎地质情况的实时把控。
本发明还提供一种电磁波透视探测富水破碎地质的试验装置，包括：电磁波发射单元、电磁波接收单元和处理单元；
处理单元通过设置在富水破碎带一侧的电磁波接收单元接收设置在富水破碎带另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；
处理单元基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定富水破碎层的情况。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
在隧道施工时，可以采用分段开挖，然和相互贯通形成整体；在分段贯通时，待探测区域就是贯通需要挖通的区域；此种情形下，布置电磁波接收单元和电磁波发射单元比较简单，即在需要贯通的区域两侧分别布置即可，当需要确认隧道开挖前方的富水破碎地质情况时，需要在隧道开完前方打一个检测进用于设置电磁波发射单元；通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域有无富水破碎层以及富水破碎层的长度等情况。
本发明的电磁波透视探测富水破碎地质试验装置，实现在隧道施工前对施工区域的地质进行探测，确定是否为富水破碎地质，进而采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。
在一个实施例中，处理单元执行如下操作：
确定电磁波发射单元的多个第一发射位置；
控制电磁波发射单元分别在多个第一发射位置向富水破碎带的另一侧发送电磁波；
在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置；第一发射位置与第一接收位置一一对应；
对第一发射位置和第一接收位置分别进行编号；
依据编号在第一发射位置启动电磁波发射单元发射电磁波，获取电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度；
在电磁波发射单元在同一发射位置发射电磁波时，依据第一接收位置的编号控制电磁波接收单元在每个第一接收位置接收电磁波，获取接收的电磁波的多个第二电磁强度。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
采用多点测量的方式，即多个第一发射位置和多个第一接收位置之间进行电磁波发射接收；实现待探测区域的富水破碎情况的全面把控。数据采集的准确对于最后富水破碎情况的分析准确具有重要意义，数据采集步骤主要分为两步，第一步对位操作，即电磁波发射单元与电磁波接收单元的对位操作；第二步为测量操作，即测量电磁波发射单元在第一发射位置发射电磁波的第一电磁强度和测量电磁波接收单元在对应的第一接收位置接收的第二电磁强度；通过对位后进行测量，为判断待探测区域的富水破碎层的情况提供准确的数据基础。
在一个实施例中，处理单元执行在电磁波发射单元发射电磁波时，控制电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置，包括：
控制电磁波接收单元在富水破碎带的一侧平面内移动，获取第三电磁强度；
当第三电磁强度为最强时，以此时电磁波接收单元所在位置为基点，
根据基点和与最强的电磁强度的差值在阈值范围内的电磁波接收单元的位置，获取用于确定第一接收位置的待选区域；
在基点所在平面建立坐标系；
在坐标系内确定与每个第一发射位置对应的待选区域；
基于第一发射位置之间的相对位置关系，从待选区域内确定多个待选接收位置，建立多个待选接收位置的集合；集合中的待选接收位置与第一发射位置一一对应；
将基点与集合中的从对应基点的待选区域内确定的待选接收位置进行比较，确定集合包含的待选接收位置与对应的基点重合的项数值；当项数值最大时，将集合中的待选接收位置作为第一接收位置；或，基于待选接收位置、基点和项数值，确定集合的适配度，计算公式如下：
Figure 404114DEST_PATH_IMAGE152
；
其中，
Figure 724237DEST_PATH_IMAGE153
为第
Figure 685240DEST_PATH_IMAGE154
个集合的适配度；
Figure 661286DEST_PATH_IMAGE155
为第
Figure 966104DEST_PATH_IMAGE154
个集合的项数值；
Figure 406312DEST_PATH_IMAGE156
、
Figure 272637DEST_PATH_IMAGE157
分别为第
Figure 532717DEST_PATH_IMAGE154
个集合中第
Figure 345952DEST_PATH_IMAGE158
个待选接收位置在坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 375088DEST_PATH_IMAGE159
、
Figure 677894DEST_PATH_IMAGE160
分别为
Figure 159690DEST_PATH_IMAGE161
个集合中第
Figure 838933DEST_PATH_IMAGE158
个待选接收位置对应的基点在坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 224041DEST_PATH_IMAGE162
为集合内待选接收位置的总个数；
Figure 901010DEST_PATH_IMAGE163
、
Figure 870103DEST_PATH_IMAGE164
都为预设的权重；
将适配度最大时对应的集合的待选接收位置作为第一接收位置。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
富水破碎地质的地质情况较复杂，这就可能造成理论上与第一发射位置对应的第一接收位置处的电磁场强度并不是最强的，故在对位时先确定出包含第一接收位置的待选区域，在根据待选区域确定多个待选集合，待选集合只是作为可能时第一接收位置的集合，还需进行进一步判断，判断方法有两种，一种为根据集合中电磁场强度最大的项数的数目，确定这些集合中数目最多的集合，该集合就是第一接收位置的集合；另一种方法为综合电磁场强度最大的项目的数目和待选接收位置距离基点【电磁场强度最大】的距离进行综合判断，确定各个集合与第一接收位置的适配度；将适配度最大的集合作为第一接收位置的集合。
在一个实施例中，处理单元执行在确定第一接收位置之后，还执行如下操作：
将电磁波发射单元和电磁波接收单元分别设置在对应的第一发射位置和第一接收位置；调整电磁波发射单元的发射天线的发射角度、电磁波接收单元的接收天线的接收角度，使电磁波接收单元接收的第二电磁强度最大，记录此时的发射角度和接收角度，将记录的发射角度和接收角度，分别作为电磁波发射单元和电磁波接收单元工作在第一发射位置和第一接收位置的工作角度。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
通过调整发射天线和接收天线的角度，实现电磁波接收单元和电磁波发射单元分别在第一接收位置和第一发射位置工作角度的确定；实现电磁波的探测方向【第一发射位置至第一接收位置】与发射天线垂直；保证第二电磁强度检测的准确。
在一个实施例中，处理单元执行基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，包括：
基于第一发射位置的第一电磁强度、对应第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度，确定第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 87457DEST_PATH_IMAGE165
；
其中，
Figure 91186DEST_PATH_IMAGE166
为编号为
Figure 939056DEST_PATH_IMAGE112
的第一发射位置至编号为
Figure 395445DEST_PATH_IMAGE167
的第一接收位置之间的介质吸收系数值；
Figure 150911DEST_PATH_IMAGE168
为待探测区域的长度值；
Figure 743567DEST_PATH_IMAGE169
为电磁波发射单元在编号为
Figure 824655DEST_PATH_IMAGE112
的第一发射位置发射电磁波的第一电磁强度值；
Figure 809753DEST_PATH_IMAGE170
为电磁波发射单元在编号为
Figure 368910DEST_PATH_IMAGE112
的第一发射位置发射电磁波时电磁波接收单元在编号为
Figure 81651DEST_PATH_IMAGE167
的第一接收位置处接收的第二电磁波强度值；
Figure 5745DEST_PATH_IMAGE171
为发射天线与编号为
Figure 436726DEST_PATH_IMAGE112
的第一发射位置和编号为
Figure 533995DEST_PATH_IMAGE167
的第一接收位置的连线的夹角；
获取待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 366822DEST_PATH_IMAGE172
、富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 524134DEST_PATH_IMAGE173
；
当
Figure 943876DEST_PATH_IMAGE174
时，待探测区域的第一发射位置至对应的第一接收位置之间为土层，即不存在富水破碎地质；
当
Figure 48098DEST_PATH_IMAGE175
时，待探测区域的第一发射位置至对应的第一接收位置之间存在富水破碎地质，基于第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 469852DEST_PATH_IMAGE172
和富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 63645DEST_PATH_IMAGE173
，确定富水破碎地质的长度，计算公式如下：
Figure 203639DEST_PATH_IMAGE176
；
其中，
Figure 908290DEST_PATH_IMAGE177
为富水破碎地质的长度值。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 653392DEST_PATH_IMAGE172
可以通过采集待测区域的土层的样本进行多次试验获得；富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 152506DEST_PATH_IMAGE173
可以通过采集富水破碎地质样本进行多次试验获得。当调节发射天线和接收天线的角度后
Figure 45376DEST_PATH_IMAGE178
即发射天线与编号为
Figure 491401DEST_PATH_IMAGE179
的第一发射位置和编号为
Figure 887747DEST_PATH_IMAGE180
的第一接收位置的连线的夹角为90度；
Figure 321877DEST_PATH_IMAGE181
为第一发射位置到第一接收位置的距离可以近似任务是待探测区域的长度值；在进行待探测区域的富水破碎层的情况判断时，综合实际检测情况，采用
Figure 170885DEST_PATH_IMAGE182
对判断标准进行修正，该修正值为预设经验值。基于第一发射位置至对应的第一接收位置之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 951759DEST_PATH_IMAGE172
和富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 468191DEST_PATH_IMAGE173
，确定第一发射位置至第一接收位置之间的富水破碎地质的长度；进而使用户可以采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。
在一个实施例中，处理单元执行基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，还包括：
基于第一发射位置的第一电磁强度、非对应第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度、非对应第一发射位置的第一接收位置到对应第一发射位置的第一接收位置的距离，确定第一发射位置至非对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 309108DEST_PATH_IMAGE183
；
其中，
Figure 176570DEST_PATH_IMAGE184
为编号为
Figure 761135DEST_PATH_IMAGE185
的第一接收位置与编号为
Figure 335336DEST_PATH_IMAGE186
的第一接收位置的距离值；
Figure 347154DEST_PATH_IMAGE187
为编号为
Figure 672218DEST_PATH_IMAGE185
的第一发射位置至编号为
Figure 60474DEST_PATH_IMAGE186
的第一接收位置之间的介质吸收系数值;
Figure 551499DEST_PATH_IMAGE188
为发射天线与编号为
Figure 734218DEST_PATH_IMAGE185
的第一发射位置和编号为
Figure 513955DEST_PATH_IMAGE186
的第一接收位置的连线的夹角；
以第一发射位置建立发射平面，以第一接收位置建立接收平面；
基于第一发射位置至非对应的第一接收位置之间的介质吸收系数，计算位于接收平面且位于第一接收位置两两连线上点至发射平面对应点之间的介质吸收系数；计算公式如下：
Figure 440323DEST_PATH_IMAGE189
；
其中，
Figure 785854DEST_PATH_IMAGE190
为位于接收平面且位于第一接收位置两两连线上点
Figure 405054DEST_PATH_IMAGE191
至发射平面对应点
Figure 967360DEST_PATH_IMAGE192
之间的介质吸收系数值，
Figure 962998DEST_PATH_IMAGE193
为第
Figure 631877DEST_PATH_IMAGE194
条第一发射位置与第一接收位置之间的连线在接收平面上的投影经过点
Figure 421978DEST_PATH_IMAGE191
的第一发射位置至第一接收位置之间的介质吸收系数；
Figure 707466DEST_PATH_IMAGE195
为第一发射位置与第一接收位置之间的连线在接收平面上的投影经过点
Figure 975636DEST_PATH_IMAGE191
的数目；
获取待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 30180DEST_PATH_IMAGE196
、富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 991183DEST_PATH_IMAGE197
；
当
Figure 999852DEST_PATH_IMAGE198
时，点
Figure 71713DEST_PATH_IMAGE191
至点
Figure 511922DEST_PATH_IMAGE192
之间为土层，即不存在富水破碎地质；
当
Figure 378247DEST_PATH_IMAGE199
时，点
Figure 841589DEST_PATH_IMAGE191
至点
Figure 451562DEST_PATH_IMAGE192
之间存在富水破碎地质，基于点
Figure 746277DEST_PATH_IMAGE191
至点
Figure 783503DEST_PATH_IMAGE192
之间的介质吸收系数、探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 734142DEST_PATH_IMAGE196
和富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 147806DEST_PATH_IMAGE197
，确定富水破碎地质的长度，计算公式如下：
Figure 529983DEST_PATH_IMAGE200
；
其中，
Figure 3690DEST_PATH_IMAGE201
为富水破碎地质的长度值。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
本实施例为确定第一发射位置两两之间的位置点上的富水破碎地质的长度；进而使用户可以采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间。
在一个实施例中，处理单元执行基于电磁波发射单元发射电磁波的第一电磁强度与电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定待探测区域的富水破碎层的情况，包括：
基于接收平面上的第一接收位置的点
Figure 972783DEST_PATH_IMAGE202
与发射平面对应的点
Figure 924558DEST_PATH_IMAGE203
、位于第一接收位置两两连线上点
Figure 193866DEST_PATH_IMAGE204
与发射平面对应的点
Figure 572894DEST_PATH_IMAGE205
，计算接收平面上其他点
Figure 29284DEST_PATH_IMAGE206
与发射平面对应的点
Figure 784750DEST_PATH_IMAGE207
之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 144449DEST_PATH_IMAGE208
；
其中，
Figure 163221DEST_PATH_IMAGE209
为接收平面的点
Figure 106906DEST_PATH_IMAGE210
与发射平面对应的点
Figure 666064DEST_PATH_IMAGE211
之间的介质吸收系数值，
Figure 378805DEST_PATH_IMAGE212
为第
Figure 568478DEST_PATH_IMAGE213
个在接收平面上与点
Figure 265038DEST_PATH_IMAGE210
的距离在预设范围内的点
Figure 362307DEST_PATH_IMAGE214
与发射平面对应的点
Figure 132817DEST_PATH_IMAGE215
之间的介质吸收系数值或点
Figure 290129DEST_PATH_IMAGE216
与发射平面对应的点
Figure 208406DEST_PATH_IMAGE217
之间的介质吸收系数值；
Figure 150779DEST_PATH_IMAGE218
为在接收平面上与点
Figure 41374DEST_PATH_IMAGE210
的距离在预设范围内的点
Figure 369587DEST_PATH_IMAGE214
和点
Figure 306319DEST_PATH_IMAGE216
的数目。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
本实施例为确定接收平面上除了第一接收位置及第一接收位置两两之间的位置点上的富水破碎地质的长度；进而使用户可以采用针对的施工方法，减少或避免挖过程中可能会遇到涌水突泥等地质灾害降低施工机械及人员的损害，缩减隧道贯通时间；更进一步地，实现接收平面上的富水破碎地质情况的实时把控。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，包括：
通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在所述待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；
基于所述电磁波发射单元发射所述电磁波的第一电磁强度与所述电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定所述待探测区域的富水破碎层的情况；
所述通过设置在待探测区域的一侧的电磁波接收单元接收设置在所述待探测区域的另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波，包括：
确定所述电磁波发射单元的多个第一发射位置；
控制所述电磁波发射单元分别在多个所述第一发射位置向所述富水破碎带的另一侧发送电磁波；
在所述电磁波发射单元发射电磁波时，控制所述电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置；所述第一发射位置与所述第一接收位置一一对应；
对所述第一发射位置和所述第一接收位置分别进行编号；
依据编号在所述第一发射位置启动所述电磁波发射单元发射电磁波，获取所述电磁波发射单元发射电磁波的所述第一电磁强度；
在所述电磁波发射单元在同一所述发射位置发射电磁波时，依据所述第一接收位置的编号控制所述电磁波接收单元在每个所述第一接收位置接收所述电磁波，获取接收的所述电磁波的多个所述第二电磁强度；
在所述电磁波发射单元发射电磁波时，控制所述电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置，包括：
控制所述电磁波接收单元在所述富水破碎带的一侧平面内移动，获取第三电磁强度；
当所述第三电磁强度为最强时，以此时所述电磁波接收单元所在位置为基点，
根据所述基点和与最强的电磁强度的差值在阈值范围内的所述电磁波接收单元的位置，获取用于确定所述第一接收位置的待选区域；
在所述基点所在平面建立坐标系；
在所述坐标系内确定与每个所述第一发射位置对应的所述待选区域；
基于所述第一发射位置之间的相对位置关系，从所述待选区域内确定多个待选接收位置，建立多个所述待选接收位置的集合；所述集合中的所述待选接收位置与所述第一发射位置一一对应；
将所述基点与所述集合中的从对应所述基点的所述待选区域内确定的所述待选接收位置进行比较，确定所述集合包含的所述待选接收位置与对应的所述基点重合的项数值；当所述项数值最大时，将所述集合中的所述待选接收位置作为所述第一接收位置；或，基于所述待选接收位置、所述基点和所述项数值，确定所述集合的适配度，计算公式如下：
Figure 101851DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 876647DEST_PATH_IMAGE002
为第
Figure 375762DEST_PATH_IMAGE003
个所述集合的所述适配度；
Figure 268631DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 245815DEST_PATH_IMAGE005
个所述集合的所述项数值；
Figure 907740DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 577756DEST_PATH_IMAGE007
分别为第
Figure 692342DEST_PATH_IMAGE008
个所述集合中第
Figure 473217DEST_PATH_IMAGE009
个所述待选接收位置在所述坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 491113DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 332030DEST_PATH_IMAGE011
分别为所述
Figure 933913DEST_PATH_IMAGE012
个所述集合中第
Figure 518478DEST_PATH_IMAGE013
个所述待选接收位置对应的所述基点在所述坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 889417DEST_PATH_IMAGE014
为所述集合内所述待选接收位置的总个数；
Figure 901235DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 724835DEST_PATH_IMAGE016
都为预设的权重；
将适配度最大时对应的所述集合的所述待选接收位置作为所述第一接收位置。
2.如权利要求1所述的电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，在确定所述第一接收位置之后，还包括：
将所述电磁波发射单元和所述电磁波接收单元分别设置在对应的所述第一发射位置和所述第一接收位置；调整所述电磁波发射单元的发射天线的发射角度、所述电磁波接收单元的接收天线的接收角度，使所述电磁波接收单元接收的所述第二电磁强度最大，记录此时的所述发射角度和所述接收角度，将记录的所述发射角度和所述接收角度，分别作为所述电磁波发射单元和所述电磁波接收单元工作在所述第一发射位置和所述第一接收位置的工作角度。
3.如权利要求1所述的电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，基于所述电磁波发射单元发射所述电磁波的第一电磁强度与所述电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定所述待探测区域的富水破碎层的情况，包括：
基于所述第一发射位置的第一电磁强度、对应所述第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度，确定所述第一发射位置至对应的所述第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 316353DEST_PATH_IMAGE017
；
其中，
Figure 541798DEST_PATH_IMAGE018
为编号为
Figure 223053DEST_PATH_IMAGE019
的所述第一发射位置至编号为
Figure 799527DEST_PATH_IMAGE020
的所述第一接收位置之间的介质吸收系数值；
Figure 991474DEST_PATH_IMAGE021
为所述待探测区域的长度值；
Figure 805847DEST_PATH_IMAGE022
为所述电磁波发射单元在编号为
Figure 221784DEST_PATH_IMAGE023
的所述第一发射位置发射电磁波的所述第一电磁强度值；
Figure 223239DEST_PATH_IMAGE024
为所述电磁波发射单元在编号为
Figure 484456DEST_PATH_IMAGE025
的所述第一发射位置发射电磁波时所述电磁波接收单元在编号为
Figure 887755DEST_PATH_IMAGE026
的所述第一接收位置处接收的第二电磁波强度值；
Figure 507218DEST_PATH_IMAGE027
为所述发射天线与编号为
Figure 527126DEST_PATH_IMAGE028
的所述第一发射位置和编号为
Figure 60876DEST_PATH_IMAGE029
的所述第一接收位置的连线的夹角；
获取所述待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 115419DEST_PATH_IMAGE030
、所述富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 810843DEST_PATH_IMAGE031
；
当
Figure 318048DEST_PATH_IMAGE032
时，所述待探测区域的所述第一发射位置至对应的所述第一接收位置之间为土层，即不存在富水破碎地质；
当
Figure 900163DEST_PATH_IMAGE033
时，所述待探测区域的所述第一发射位置至对应的所述第一接收位置之间存在富水破碎地质，基于所述第一发射位置至对应的所述第一接收位置之间的介质吸收系数、所述探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 809213DEST_PATH_IMAGE034
和所述富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 206696DEST_PATH_IMAGE035
，确定所述富水破碎地质的长度，计算公式如下：
Figure 201197DEST_PATH_IMAGE036
；
其中，
Figure 811170DEST_PATH_IMAGE037
为所述富水破碎地质的长度值。
4.如权利要求1所述的电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，基于所述电磁波发射单元发射所述电磁波的第一电磁强度与所述电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定所述待探测区域的富水破碎层的情况，还包括：
基于所述第一发射位置的第一电磁强度、非对应所述第一发射位置的第一接收位置的第二电磁强度、待探测区域的长度、非对应所述第一发射位置的所述第一接收位置到对应所述第一发射位置的所述第一接收位置的距离，确定所述第一发射位置至非对应的所述第一接收位置之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 840306DEST_PATH_IMAGE038
；
其中，
Figure 877532DEST_PATH_IMAGE039
为编号为
Figure 923111DEST_PATH_IMAGE040
的所述第一接收位置与编号为
Figure 336774DEST_PATH_IMAGE041
的所述第一接收位置的距离值；
Figure 220417DEST_PATH_IMAGE042
为编号为
Figure 428544DEST_PATH_IMAGE043
的所述第一发射位置至编号为
Figure 600900DEST_PATH_IMAGE044
的所述第一接收位置之间的介质吸收系数值;
Figure 818254DEST_PATH_IMAGE045
为所述发射天线与编号为
Figure 556403DEST_PATH_IMAGE046
的所述第一发射位置和编号为
Figure 201011DEST_PATH_IMAGE047
的所述第一接收位置的连线的夹角；
以所述第一发射位置建立发射平面，以所述第一接收位置建立接收平面；
基于所述第一发射位置至非对应的所述第一接收位置之间的介质吸收系数，计算位于所述接收平面且位于所述第一接收位置两两连线上点至所述发射平面对应点之间的介质吸收系数；计算公式如下：
Figure 922979DEST_PATH_IMAGE048
；
其中，
Figure 881708DEST_PATH_IMAGE049
为位于所述接收平面且位于所述第一接收位置两两连线上点
Figure 504057DEST_PATH_IMAGE050
至所述发射平面对应点
Figure 319566DEST_PATH_IMAGE051
之间的介质吸收系数值，
Figure 997672DEST_PATH_IMAGE052
为第
Figure 556830DEST_PATH_IMAGE053
条所述第一发射位置与所述第一接收位置之间的连线在所述接收平面上的投影经过所述点
Figure 269571DEST_PATH_IMAGE054
的所述第一发射位置至所述第一接收位置之间的介质吸收系数；
Figure 459244DEST_PATH_IMAGE055
为所述第一发射位置与所述第一接收位置之间的连线在所述接收平面上的投影经过所述点
Figure 686963DEST_PATH_IMAGE056
的数目；
获取所述待探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 987494DEST_PATH_IMAGE057
、所述富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 554742DEST_PATH_IMAGE058
；
当
Figure 744677DEST_PATH_IMAGE059
时，所述点
Figure 397375DEST_PATH_IMAGE060
至点
Figure 563914DEST_PATH_IMAGE051
之间为土层，即不存在富水破碎地质；
当
Figure 251247DEST_PATH_IMAGE061
时，所述点
Figure 579461DEST_PATH_IMAGE062
至点
Figure 922717DEST_PATH_IMAGE063
之间存在富水破碎地质，基于所述点
Figure 361789DEST_PATH_IMAGE064
至点
Figure 903629DEST_PATH_IMAGE065
之间的介质吸收系数、所述探测区域的土层的介质吸收系数值
Figure 901278DEST_PATH_IMAGE066
和所述富水破碎地质的介质吸收系数值
Figure 794148DEST_PATH_IMAGE067
，确定所述富水破碎地质的长度，计算公式如下：
Figure 36910DEST_PATH_IMAGE068
；
其中，
Figure 698836DEST_PATH_IMAGE069
为所述富水破碎地质的长度值。
5.如权利要求3或4所述的电磁波透视探测富水破碎地质方法，其特征在于，基于所述电磁波发射单元发射所述电磁波的第一电磁强度与所述电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定所述待探测区域的富水破碎层的情况，包括：
基于接收平面上的所述第一接收位置的点
Figure 368852DEST_PATH_IMAGE070
与发射平面对应的点
Figure 952280DEST_PATH_IMAGE071
、位于所述第一接收位置两两连线上点
Figure 998733DEST_PATH_IMAGE072
与发射平面对应的点
Figure 515165DEST_PATH_IMAGE073
，计算所述接收平面上其他点
Figure 857547DEST_PATH_IMAGE074
与发射平面对应的点
Figure 990588DEST_PATH_IMAGE075
之间的介质吸收系数，计算公式如下：
Figure 575153DEST_PATH_IMAGE076
；
其中，
Figure 946092DEST_PATH_IMAGE077
为所述接收平面的点
Figure 161172DEST_PATH_IMAGE078
与发射平面对应的点
Figure 250351DEST_PATH_IMAGE079
之间的介质吸收系数值，
Figure 373028DEST_PATH_IMAGE080
为第
Figure 864052DEST_PATH_IMAGE081
个在所述接收平面上与所述点
Figure 545307DEST_PATH_IMAGE082
的距离在预设范围内的所述点
Figure 856202DEST_PATH_IMAGE083
与发射平面对应的点
Figure 782570DEST_PATH_IMAGE084
之间的介质吸收系数值或所述点
Figure 393680DEST_PATH_IMAGE085
与发射平面对应的点
Figure 747301DEST_PATH_IMAGE086
之间的介质吸收系数值；
Figure 545493DEST_PATH_IMAGE087
为在所述接收平面上与所述点
Figure 275551DEST_PATH_IMAGE088
的距离在预设范围内的点
Figure 475589DEST_PATH_IMAGE089
和点
Figure 501576DEST_PATH_IMAGE090
的数目。
6.一种电磁波透视探测富水破碎地质的试验装置，其特征在于，包括：电磁波发射单元、电磁波接收单元和处理单元；
所述处理单元通过设置在富水破碎带一侧的电磁波接收单元接收设置在所述富水破碎带另一侧的电磁波发射单元发射的电磁波；
所述处理单元基于所述电磁波发射单元发射所述电磁波的第一电磁强度与所述电磁波接收单元接收的第二电磁强度的差异情况，确定所述富水破碎层的情况。
7.如权利要求6所述的电磁波透视探测富水破碎地质的试验装置，其特征在于，所述处理单元执行如下操作：
确定所述电磁波发射单元的多个第一发射位置；
控制所述电磁波发射单元分别在多个所述第一发射位置向所述富水破碎带的另一侧发送电磁波；
在所述电磁波发射单元发射电磁波时，控制所述电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置；所述第一发射位置与所述第一接收位置一一对应；
对所述第一发射位置和所述第一接收位置分别进行编号；
依据编号在所述第一发射位置启动所述电磁波发射单元发射电磁波，获取所述电磁波发射单元发射电磁波的所述第一电磁强度；
在所述电磁波发射单元在同一所述发射位置发射电磁波时，依据所述第一接收位置的编号控制所述电磁波接收单元在每个所述第一接收位置接收所述电磁波，获取接收的所述电磁波的多个所述第二电磁强度。
8.如权利要求7所述的电磁波透视探测富水破碎的试验装置，其特征在于，在所述电磁波发射单元发射电磁波时，控制所述电磁波接收单元进行对位，获取多个第一接收位置，包括：
控制所述电磁波接收单元在所述富水破碎带的一侧平面内移动，获取所述第三电磁强度；
当所述第三电磁强度为最强时，以此时所述电磁波接收单元所在位置为基点，
根据所述基点和与最强的电磁强度的差值在阈值范围内的所述电磁波接收单元的位置，获取用于确定所述第一接收位置的待选区域；
在所述基点所在平面建立坐标系；
在所述坐标系内确定与每个所述第一发射位置对应的所述待选区域；
基于所述第一发射位置之间的相对位置关系，从所述待选区域内确定多个待选接收位置，建立多个所述待选接收位置的集合；所述集合中的所述待选接收位置与所述第一发射位置一一对应；
将所述基点与所述集合中的从对应所述基点的所述待选区域内确定的所述待选接收位置进行比较，确定所述集合包含的所述待选接收位置与对应的所述基点重合的项数值；当所述项数值最大时，将所述集合中的所述待选接收位置作为所述第一接收位置；或，基于所述待选接收位置、所述基点和所述项数值，确定所述集合的适配度，计算公式如下：
Figure 787063DEST_PATH_IMAGE091
；
其中，
Figure 524075DEST_PATH_IMAGE092
为第
Figure 578619DEST_PATH_IMAGE093
个所述集合的所述适配度；
Figure 274042DEST_PATH_IMAGE094
为第
Figure 843564DEST_PATH_IMAGE095
个所述集合的所述项数值；
Figure 915425DEST_PATH_IMAGE096
、
Figure 27738DEST_PATH_IMAGE097
分别为第
Figure 159642DEST_PATH_IMAGE098
个所述集合中第
Figure 664397DEST_PATH_IMAGE099
个所述待选接收位置在所述坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 805528DEST_PATH_IMAGE100
、
Figure 569085DEST_PATH_IMAGE101
分别为所述
Figure 871890DEST_PATH_IMAGE102
个所述集合中第
Figure 353687DEST_PATH_IMAGE103
个所述待选接收位置对应的所述基点在所述坐标系内的横坐标和纵坐标；
Figure 767351DEST_PATH_IMAGE104
为所述集合内所述待选接收位置的总个数；
Figure 650993DEST_PATH_IMAGE105
、
Figure 124700DEST_PATH_IMAGE106
都为预设的权重；
将适配度最大时对应的所述集合的所述待选接收位置作为所述第一接收位置。
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