[发明专利]弹性波和电磁波CT勘测数据联合分析系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是岩土工程勘测，特别是复杂地下不良地质的空间分布勘测，属于岩土工程领域，具体是基于弹性波、电磁波CT理论的地下不良地质勘测数据采集系统及联合分析方法。

背景技术

在工程建设中经常会遇到诸如溶洞、裂隙带和断层破碎带等不良地质体，如果不能提前探明地下是否存在不良地质体及其含水情况，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。弹性波CT法和电磁波CT法对地下不良地质的勘测都有广泛的应用。

电磁波CT法是利用无线电波在两个钻孔中分别发射和接收，根据不同位置上接收的场强大小来确定低下不同介质分布的一种勘测方法。当电磁波通过不同的低下介质(如各种不同的岩石、矿体及采空区、溶洞、破碎带等)传播时，由于不同介质对电磁波的吸收存在差异，如地质界线、溶洞、破碎带的吸收系数比起围岩的吸收系数要大得多，因此在地质界线、溶洞、破碎带的背后的场强也就小得多，从而呈现负异常，利用这一差异可以推断目标地质体的结构和形状。但是如果介质间的弹性参数或者电磁参数差别较小，则无法进行有效精准的检测。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种弹性波和电磁波CT勘测数据联合分析系统及方法。

根据本发明提供的弹性波和电磁波CT勘测数据联合分析方法，包括步骤：

弹性波CT勘测步骤：在一钻孔内设置震源激发出弹性波信号，在另一钻孔内设置检波器接收弹性波信号，分别勘测检波器以及震源在不同深度下的弹性波数据；

电磁波CT勘测步骤：在一钻孔内设置电磁波发射天线发出电磁波信号，在另一钻孔内设置电磁波接收天线接收电磁波信号，分别勘测电磁波发射天线以及电磁波接收天线在不同深度下的电磁波数据；

数据处理步骤：分别根据弹性波数据、电磁波数据进行数据处理，识别获取弹性波和电磁波的首波走时数据；

联合分析步骤：根据所需精度将勘测的剖面分为若干单元，通过层析成像射线追踪方法获取弹性波速度剖面数据、电磁波速度剖面数据，整合弹性波速度剖面数据和电磁波速度速度剖面数据并绘制地质空间分布图。

优选的，所述弹性波CT勘测步骤还包括将所述检波器与所述震源对换并重复执行一次所述弹性波CT勘测步骤，所述电磁波CT勘测步骤还包括将所述电磁波发射天线与所述电磁波接收天线对换并重复执行一次所述电磁波CT勘测步骤。

优选的，所述数据处理步骤具体包括：

对应按照检波器以及电磁波发射天线坐标的大小依次排列，得到一条原始的共偏移距映像剖面，然后对各弹性波数据、电磁波数据进行带通滤波、有效波形遴选处理，识别获取弹性波和电磁波的首波走时数据。

优选的，所述联合分析步骤包括：把弹性波速度剖面数据、电磁波速度剖面数据转化为平均值为1的无量纲相对常数，并按照每个无量纲相对常数所在单元的横坐标及纵坐标，绘制地质空间分布图。

优选的，所述钻孔内充满水。

根据本发明提供的弹性波和电磁波CT勘测数据联合分析系统，包括：

弹性波CT勘测模块：在一钻孔内设置震源激发出弹性波信号，在另一钻孔内设置检波器接收弹性波信号，分别勘测检波器以及震源在不同深度下的弹性波数据；

电磁波CT勘测模块：在一钻孔内设置电磁波发射天线发出电磁波信号，在另一钻孔内设置电磁波接收天线接收电磁波信号，分别勘测电磁波发射天线以及电磁波接收天线在不同深度下的电磁波数据；

数据处理模块：分别根据弹性波数据、电磁波数据进行数据处理，识别获取弹性波和电磁波的首波走时数据；

联合分析模块：根据所需精度将勘测的剖面分为若干单元，通过层析成像射线追踪方法获取弹性波速度剖面数据、电磁波速度剖面数据，整合弹性波速度剖面数据和电磁波速度速度剖面数据并绘制地质空间分布图。

优选的，所述震源包括电火花激发器。

优选的，所述钻孔内充满水，所述检波器为水声检波器，且所述水声检波器与钻孔中的水充分耦合。

优选的，所述弹性波CT勘测模块与所述电磁波CT勘测模块还包括测量仪器，分别将所述检波器接收的弹性波信号转换为所述弹性波数据，将所述电磁波接收天线接收的电磁波信号转换为所述电磁波数据。

优选的，所述测量仪器包括数字地震仪。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：