[发明专利]地铁线路采空区的三维微动探测方法、装置及介质

权利要求书

1.一种地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：所述方法包括：

将距离微动测线在预设阈值范围内的钻孔柱状叠置到探测区域的微动视速度模型上，标定视速度与钻孔地层岩性的对应关系；

基于所述视速度与钻孔岩性的对应关系，根据视速度的剖面速度变化特征，定性解释岩性，追踪、划分岩层，所述岩层包括覆盖层和基岩；

基于视速度的剖面特征，根据视速度的背景值、速度异常形态及其梯度变化，确定低速异常范围；

根据所述低速异常及与围岩的关系，判别基岩中低速异常的性质，解释圈定采空区的空间范围。

2.根据权利要求1所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：利用多个不同半径台阵采集到的微动数据分别计算得到对应的频散曲线，将各个频散曲线合并，得到一条完整的频散曲线，将所述频散曲线经速度变换、成像获得探测区域二维视速度模型。

3.根据权利要求1所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：所述根据所述低速异常及与围岩的关系，判别基岩中低速异常的性质，解释圈定采空区的空间范围，具体包括：

根据所述低速异常范围确定采空区的空间范围；

根据采空区与围岩的速度关系来确定采空区的性质。

4.根据权利要求3所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：所述根据采空区与围岩的速度差异来确定采空区的性质，具体包括：

若采空区与围岩的速度差异在第一阈值范围内，则确定采空区为煤层采空区；

若采空区与围岩的速度差异在第二阈值范围内，则确定采空区为岩石巷道。

5.根据权利要求1所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：通过如下方法确定所述探测区域的三维微动视速度模型：

从任意布设的观测台站中按照预设的台阵半径抽取观测台站构成等效台阵；

计算所述等效台阵中各个台站对的空间自相关函数，所述台站对通过对所述等效台阵中的观测台站进行两两组合构成；

按台间距r对台站对进行分类，对各类台站对的空间自相关函数进行方位平均，得到台阵空间自相关系数ρ(ω,r_i)，组成r_i～ρ(r_i)曲线，其中ω为角频率，r_i为台站对间距，ρ(r_i)为空间自相关系数；

利用Bessel函数拟合所述r_i～ρ(r_i)曲线求取面波相速度，获得等效台阵中心点的频散曲线v_r～f；

将瑞雷波相速度v_r进行速度变换处理，获得视速度v_c，并将v_r～f曲线转换为v_c～h曲线，其中f表示频率，h为探测深度；

对整个探测区域的v_c～h曲线进行内插平滑计算处理，进行测区视速度成像，获得全测区三维视速度模型。

6.根据权利要求5所述的地铁线路采空区的三维微动探测方法，其特征在于：所述计算等效台阵中各个台站对的空间自相关函数，具体包括：

分别对每个台站对的微动垂直振动波形数据，在相同时间段内进行快速傅里叶变换求功率谱和互功率谱，计算每段数据的空间自相关函数ρ(ω,r)，计算公式如下：

其中，S_B(ω)、S_A(r,ω)分别为B点与A点处微动信号B(0，0)和A(r,θ)的傅里叶谱，*代表复数共轭，代表B点微动信号傅里叶谱的复数共轭，代表A点微动信号傅里叶谱的复数共轭，Real{}代表取{}中的实部。