CN113359198A - 一种基于地球物理电磁法的注浆监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于地球物理电磁法的注浆监测方法及装置，它包括数据采集模块和数据传输模块；所述数据采集模块与所述数据传输模块连接，所述数据传输模块与后台通信连接；所述数据采集模块包括安装在需要注浆的地表上方，用于产生瞬变电磁场的发射机和用于测量接收二次场信号的接收机。本发明的优点在于：通过采集地表地基和注入了浆液后的裂缝或孔隙在相同电磁场下不同的二次场信号的强度，来对注浆液在地下的空间分布情况进行监测，进而也能实现对地下裂缝或者孔隙的空间分布情况进行监测；并通过双通道并行放大和选频等信号处理来压制采集的信号噪声。
Description
技术领域
本发明及注浆工程监测技术领域，尤其涉及一种基于瞬变电磁法的注浆监测方法及装置。
背景技术
注浆将某些具有电磁性的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中，通过置换、充填、挤压等方式以改善其物理力学性质的方法。现在都需要对注浆过程进行监测，而现有的注浆监测技术都是监测注浆的压力、流量等参数，对注浆液在地下的空间分布扩散情况并没有做监测；而且现有的监测方法只能对空间进行点状检验或对整体空间的密度进行判断，很难实现注浆过程浆液扩散的监测和注浆后效果的有效检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种基于地球物理电磁法的注浆监测方法及装置，解决了现有注浆监测装置存在的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置，它包括数据采集模块和数据传输模块；所述数据采集模块与所述数据传输模块连接，所述数据传输模块与后台通信连接；所述数据采集模块包括安装在需要注浆的地表上方，用于产生瞬变电磁场的发射机和用于测量接收二次场信号的接收机。
所述接收机包括两个AD采样单元和信号处理单元；所述AD采样单元的输出端与所述信号处理单元的输入端连接，所述信号处理单元的输出端与所述数据传输模块的输入端连接。
所述信号处理单元包括两个并行的信号处理通道、乘法器和均衡器，所述AD采样单元的输出端连接两个信号处理通道的输入端，信号处理通道的输出端连接乘法器的输入端，乘法器的输出端连接均衡器的输入端，均衡器作为最终的信号输出到所述数据传输模块。
所述信号处理通道包括依次连接的信号放大器和选频器；所述AD采样单元的输出端与所述信号放大器的输入端连接，所述选频器的输出端与所述乘法器的输入端连接。
还包括GPS高程测量模块，所述GPS高程测量模块与所述数据传输模块连接。
一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置的方法，所述方法包括：
根据需要注浆处的地层地质情况选择在普通浆液中加入第一种材料或者第二种材料得到注浆液；
在注浆完成后，发射机产生瞬变电磁场并向地层深处传播，接收机采集接收有注浆液的位置和地层内部其它地质在瞬变电磁场中的二次场信号；
通过信号处理单元对采集的二次场信号进行处理后根据有注浆液的位置与地层内部其它地质产生的不同强度的二次场信号得到注浆液在地下空间的分布情况。
所述根据需要注浆处的地层地质情况选择在普通浆液中加入第一种材料或者第二种材料得到注浆液包括：
判断需要注浆出的地层地质在瞬变电磁场下的二次场信号强度与普通浆液在瞬变电磁场下的二次场信号强度的大小关系；
如果需要注浆出的地层地质在瞬变电磁场下的二次场信号强度大于普通浆液在瞬变电磁场下的二次场信号强度，则在普通浆液中加入第一种材料；
如果需要注浆出的地层地质在瞬变电磁场下的二次场信号强度小于普通浆液在瞬变电磁场下的二次场信号强度，则在普通浆液中加入第二种材料。
所述第一种材料包括不导电或者电磁感应弱的绝缘材料；所述第二种材料包括导电或者电磁感应强的材料。
本发明具有以下优点：一种基于地球物理电磁法的注浆监测方法及装置，通过采集地表地基和注入了浆液后的裂缝或孔隙在相同电磁场下不同的二次场信号的强度，来对注浆液在地下的空间分布情况进行监测，进而也能实现对地下裂缝或者孔隙的空间分布情况进行监测；并通过双通道并行放大和选频等信号处理来压制采集的信号噪声。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为接收机的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
如图1所示，本发明及一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置，它包括数据采集模块和数据传输模块；所述数据采集模块与所述数据传输模块连接，所述数据传输模块与后台通信连接；所述数据采集模块包括安装在需要注浆的地表上方，用于产生瞬变电磁场的发射机和用于测量接收二次场信号的接收机。
进一步地，如图2所示，所述接收机包括两个AD采样单元和信号处理单元；所述AD采样单元的输出端与所述信号处理单元的输入端连接，所述信号处理单元的输出端与所述数据传输模块的输入端连接。
进一步地，所述信号处理单元包括两个并行的信号处理通道、乘法器和均衡器，所述AD采样单元的输出端连接两个信号处理通道的输入端，信号处理通道的输出端连接乘法器的输入端，乘法器的输出端连接均衡器的输入端，均衡器作为最终的信号输出到所述数据传输模块。
进一步地，所述信号处理通道包括依次连接的信号放大器和选频器；所述AD采样单元的输出端与所述信号放大器的输入端连接，所述选频器的输出端与所述乘法器的输入端连接。通过双通道并行放大和选频等信号处理方式来压制采集的信号噪声。
还包括GPS高程测量模块，所述GPS高程测量模块与所述数据传输模块连接，用于收集每个测量点的经度、纬度、高程数据，在后期的数据分析处理中能够及时进行地形校正，获得更加准确良好的监测效果。
本发明还涉及一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置的方法，所述方法包括：
S1、根据需要注浆处的地层地质情况选择在普通浆液中加入第一种材料或者第二种材料得到注浆液；
S2、在注浆完成后，发射机产生瞬变电磁场并向地层深处传播，接收机采集接收经过注浆液填充后的位置和地层内部其它地质在瞬变电磁场中的二次场信号；
S3、通过信号处理单元对采集的二次场信号进行处理后根据有注浆液的位置与地层内部其它地质产生的不同强度的二次场信号得到注浆液在地下空间的分布情况。
所述根据需要注浆处的地层地质情况选择在普通浆液中加入第一种材料或者第二种材料得到注浆液包括：
判断需要注浆出的地层地质在瞬变电磁场下的二次场信号强度与普通浆液在瞬变电磁场下的二次场信号强度的大小关系；
如果需要注浆出的地层地质在瞬变电磁场下的二次场信号强度大于普通浆液在瞬变电磁场下的二次场信号强度，则在普通浆液中加入第一种材料；
如果需要注浆出的地层地质在瞬变电磁场下的二次场信号强度小于普通浆液在瞬变电磁场下的二次场信号强度，则在普通浆液中加入第二种材料。
所述第一种材料包括不导电或者电磁感应弱的绝缘材料，如树脂；所述第二种材料包括导电或者电磁感应强的材料，如钢渣。
本发明的方法首先判断地层地质电磁感应强度，如果需要注浆处的地层地质的电磁感应强，则往普通注浆液中加入不导电或者电磁感应弱的材料(如树脂)，进一步减弱注浆液的电磁感应强度，这样在注浆完成后，地下注浆位置的地方在瞬变电磁场下通过接收机接收到的二次场信号的强度将会明显弱于地层其它位置处，进而清楚的监测到浆液在地下的空间分布情况；如果需要注浆处的地层地质的电磁感应相对较弱，则往普通注浆液中加入导电或者电磁感应强的材料(如钢渣)，进一步增强注浆液的电磁感应强度，这样在注浆完成后，地下注浆位置的地方在瞬变电磁场下通过接收机接收到的二次场信号的强度将会明显强于地层其它位置处，进而清楚的监测到浆液在地下的空间分布情况。
本发明的工作原理为：发射机以脉冲电流的形式产生一个瞬变的电磁场，该电磁场沿着地表向地表内部传播，当遇到不同介质时，产生不同强度的二次场信号，通过在浆液中注入不同介质材料来使得接收机接收到的注入了浆液处的二次场信号强度不同于其它地层位置处的二次场信号强度，进而监测到浆液在地层中的空间分布情况，以及地下空隙或裂缝的分布情况；接收机中利用32位高精度ADC来实现对二次场信号的采集，并通过双通道并行放大和选频等信号处理方式来压制采集的信号噪声，最后通过数据传输模块将数据传输到后台的数据分析中心平台中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置，其特征在于：它包括数据采集模块和数据传输模块；所述数据采集模块与所述数据传输模块连接，所述数据传输模块与后台通信连接；所述数据采集模块包括安装在需要注浆的地表上方，用于产生瞬变电磁场的发射机和用于测量接收二次场信号的接收机。
2.根据权利要求1所述的一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置，其特征在于：所述接收机包括两个AD采样单元和信号处理单元；所述AD采样单元的输出端与所述信号处理单元的输入端连接，所述信号处理单元的输出端与所述数据传输模块的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置，其特征在于：所述信号处理单元包括两个并行的信号处理通道、乘法器和均衡器，所述AD采样单元的输出端连接两个信号处理通道的输入端，信号处理通道的输出端连接乘法器的输入端，乘法器的输出端连接均衡器的输入端，均衡器作为最终的信号输出到所述数据传输模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置，其特征在于：所述信号处理通道包括依次连接的信号放大器和选频器；所述AD采样单元的输出端与所述信号放大器的输入端连接，所述选频器的输出端与所述乘法器的输入端连接。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置，其特征在于：还包括GPS高程测量模块，所述GPS高程测量模块与所述数据传输模块连接。
6.一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置的方法，其特征在于：所述方法包括：
根据需要注浆处的地层地质情况选择在普通浆液中加入第一种材料或者第二种材料得到注浆液；
在注浆完成后，发射机产生瞬变电磁场并向地层深处传播，接收机采集接收经过注浆液填充后的位置和地层内部其它地质在瞬变电磁场中的二次场信号；
通过信号处理单元对采集的二次场信号进行处理后根据有注浆液的位置与地层内部其它地质产生的不同强度的二次场信号得到注浆液在地下空间的分布情况。
7.根据权利要求6所述的一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置的方法，其特征在于：所述根据需要注浆处的地层地质情况选择在普通浆液中加入第一种材料或者第二种材料得到注浆液包括：
判断需要注浆出的地层地质在瞬变电磁场下的二次场信号强度与普通浆液在瞬变电磁场下的二次场信号强度的大小关系；
如果需要注浆出的地层地质在瞬变电磁场下的二次场信号强度大于普通浆液在瞬变电磁场下的二次场信号强度，则在普通浆液中加入第一种材料；
如果需要注浆出的地层地质在瞬变电磁场下的二次场信号强度小于普通浆液在瞬变电磁场下的二次场信号强度，则在普通浆液中加入第二种材料。
8.根据权利要求6或7所述的一种基于地球物理电磁法的注浆监测装置的方法，其特征在于：所述第一种材料包括不导电或者电磁感应弱的绝缘材料；所述第二种材料包括导电或者电磁感应强的材料。
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