本实用新型涉及岩土工程勘测技术领域，特别是涉及一种桥梁基础溶洞勘测系统。
背景技术：
在桥梁工程建设中，经常会遇到诸如溶洞等不良地质体，如果不能提前探明地下是否存在岩溶地质分布，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。为此，地下不良地质勘测设备在桥梁工程建设中具有重要的作用，但在实现的过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：由于探测深度过大以及工期、场地等因素的限制，传统的地下不良地质勘测设备常常无法进行有效精准的检测。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统地下不良地质勘测设备常常无法进行有效精准的检测的问题，提供一种桥梁基础溶洞勘测系统。
为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种桥梁基础溶洞勘测系统，包括：图像处理器；
弹性波发射设备、弹性波接收设备以及输出端连接图像处理器的弹性波记录设备；弹性波记录设备的输入端分别连接弹性波发射设备、弹性波接收设备；
电磁波发射设备、电磁波接收设备以及输出端连接图像处理器的电磁波记录设备；电磁波记录设备的输入端分别连接电磁波发射设备、电磁波接收设备。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
弹性波记录设备记录弹性波接收设备采集的弹性波信号，并传输给图像处理器；电磁波记录设备记录电磁波接收设备采集的电磁波信号，并传输给图像处理器；图像处理器对弹性波数据和电磁波数据进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像，有效精准地获得勘测地域的地质空间分布；基于本实用新型，可根据弹性波和电磁波在复杂岩土工程介质中传播特性的差异，对地质空间分布进行快捷、精准地勘测，查明不良地质体的空间分布(如：地下溶洞、裂隙带、断层破碎带)，精准可靠。
附图说明
通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
图1为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例1的第一示意性结构图；
图2为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统示例的测线布置图；
图3为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第二示意性结构图；
图4为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第三示意性结构图；
图5为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第四示意性结构图；
图6为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第五示意性结构图；
图7为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第六示意性结构图；
图8为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第七示意性结构图；
图9为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第八示意性结构图；
图10为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第九示意性结构图；
图11为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第十示意性结构图；
图12为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统一个示例的弹性波波形示意图；
图13为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统一个示例的电磁波波形示意图；
图14为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统一个示例的地质勘测图像示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“输入端”、“输出端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在桥梁工程建设中，经常会遇到诸如溶洞等不良地质体，如果不能提前探明地下是否存在岩溶地质分布，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；在桥梁工程等建设中，对地下不良地质进行有效精准的勘测，可有效消除此类安全隐患。
而溶洞发育状况复杂，填充物多样，不同地质区域和填充物之间的物性参数敏感度差别不定，传统的单一物探设备很难探明溶洞的分布状态及空间位置。
为此，本实用新型实施例提供了一种桥梁基础溶洞勘测系统，如图1所示，图1为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例1的第一示意性结构图，包括：图像处理器110；
弹性波发射设备120、弹性波接收设备130以及输出端连接图像处理器110的弹性波记录设备140；弹性波记录设备140的输入端分别连接弹性波发射设备120、弹性波接收设备130；
电磁波发射设备150、电磁波接收设备160以及输出端连接图像处理器110的电磁波记录设备170；电磁波记录设备170的输入端分别连接电磁波发射设备150、电磁波接收设备160。
具体而言，可分别使用位于钻孔中的弹性波发射设备120、电磁波发射设备150来产生弹性波、电磁波波形信号；位于地表的弹性波接收设备130、电磁波接收设备160分别采集弹性波信号、电磁波信号；弹性波记录设备140、电磁波记录设备170记录采集到的弹性波信号和电磁波信号，形成勘测波形数据；图像处理器将波形数据转换为波形图像，对该图像进行图像识别，可得到地质体的空间分布；
需要说明的是，弹性波发射设备120可在钻孔中激发弹性波波场，可以根据需要改变能量强度，与弹性波记录设备140相连；可选的，如电火花激发器；
弹性波接收设备130可在地表接收多深度多地层的弹性波信号；弹性波接收设备130与弹性波记录设备140相连，实时传输各个传感器接收到的弹性波信号；可选的，如速度型检波器；
弹性波记录设备140可对接收到的弹性波数据进行数模转换，并根据预先设定的参数将数据进行记录；可选的，可包括地震仪与数据记录设备；
电磁波发射设备150可在钻孔中形成电磁波波场，可以根据需要改变能量强度，与电磁波数据记录设备160相连；可选的，如地质雷达发射天线；
电磁波接收设备160可在地表接收多深度多地层的电磁波信号；电磁波接收设备160与电磁波记录设备170相连，实时传输接收到的电磁波数据；可选的，如地质雷达接收天线；
电磁波记录设备170可对接收到的电磁波数据进行数模转换，并根据预先设定的参数将数据进行记录；可选的，可包括地质雷达控制仪和数据记录设备；
图像处理器110可将处理得到的弹性波和电磁波波形数据转换为图像，保留桥梁基础溶洞的波形特征，供识别桥梁基础溶洞的空间位置；
在本实用新型技术方案的实现过程中，勘测钻孔孔径不应过小，且孔内充满水，信号发射设备激发信号场时需保持和钻孔中水充分耦合；钻孔周围地表平整密实；在速度型检波器和电磁波接收天线检测时，需保持信号接收设备所处地面平整和密实；现场数据采集和记录波形数据可以ASCII码明文保存；
为说明本实用新型技术方案的具体实施过程，在一个具体的示例中进行阐述，如图2所示，图2为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统示例的测线布置图，弹性波激发器、电磁波发射天线需放置到钻孔中；弹性波激发器放置在钻孔中的不同深度，地震动检波器以钻孔为中心，沿不同方向依次向外布置接收弹性波信号；将电磁波发射天线放置于钻孔中的不同深度，电磁波接收天线，以钻孔为圆心，沿不同半径的圆形路径接收电磁波信号；
具体的，在勘测时，地震动检波器阵线中1号检波器与钻孔相距D，检波器之间间距为L，依次向外排列，保持检波器和地面充分耦合，必要时可对地表进行简单的表面处理；电磁波数据的采集需保持电磁波接收天线与地面充分接触，且在拖动接收天线的圆形路径上地面平整密实；
本实用新型技术方案中，弹性波激发器属于弹性波发射设备120，电磁波发射天线属于电磁波发射设备150，地震动检波器属于弹性波接收设备130，电磁波接收天线属于电磁波接收设备160；
本实用新型实施例的弹性波记录设备140记录弹性波接收设备130采集的弹性波信号，并传输给图像处理器110；电磁波记录设备170记录电磁波接收设备160采集的电磁波信号，并传输给图像处理器110；图像处理器110对弹性波数据和电磁波数据进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像，有效精准地获得勘测地域的地质空间分布；基于本实用新型，可根据弹性波和电磁波在复杂岩土工程介质中传播特性的差异，对地质空间分布进行快捷、精准地勘测，查明不良地质体的空间分布(如：地下溶洞、裂隙带、断层破碎带)，精准可靠；
基于本实用新型的技术方案，可根据工程的试验成果，并考虑实施难易程度和工程成本，对桥梁基础溶洞的空间分布进行勘测，探明钻孔周围一定范围内溶洞地质的空间分布状态；同时，由于溶洞中不同填充物对电磁波和弹性波的敏感度不同，综合两种探测原理，更加精确的探明溶洞的尺寸及空间分布；为该区域民房建筑基础或者桥梁基础提供地质隐患信息，对基础设计提供有力支撑；为桥梁基础溶洞勘测工程提供一种成本低、快捷、方便、精准的勘测系统，解决传统技术的不足。
在一个具体的实施例中，参见图3，图3为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第二示意性结构图，弹性波发射设备为电火花激发器。
具体而言，弹性波发射设备可为电火花激发器；电火花激发器可将电能储存在电容器中，瞬间释放，击穿陶瓷隔层，瞬间高温将钻孔中水瞬间气化爆炸，形成弹性波；发射弹性波的同时，将信号向上传输至弹性波记录设备，使弹性波记录设备开始记录弹性波接收设备接收到的弹性波信号；
可选的，如电火花震源，可在微秒级别放电产生电弧汽化水形成冲击，其交流电源经升压、整流后，储存在高压电容器组中，大量存储的高压电能通过专用的放电电极瞬间放电，在介质中通过脉冲大电流，使周围介质汽化，形成高温高压区，从而产生冲击波，成为振动波的震源，形成弹性波。
在一个具体的实施例中，如图4所示，图4为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第三示意性结构图，电火花激发器包括电火花震源以及连接电火花震源的电火花主机；
电火花震源连接弹性波记录设备的输入端。
具体而言，电火花主机可储存电能和控制电火花震源的激发；
优选的，电火花主机可为电源220V(Volt，伏特)、功耗1.5W(Watt，瓦特)的电火花主机，其整机电流小于250mA(milliampere，毫安)、可自动休眠。
电火花震源可激发弹性波，并且，当电火花主机控制电火花震源激发震动时，把震动信号传至弹性波记录设备，使得弹性波记录设备开始记录弹性波接收设备接收到的弹性波信号；
优选的，电火花震源可包括震源和连接于电火花主机和震源之间的缆线；其中，震源的长度可为0.3m(meter，米)，直径可为30mm(millimeter，毫米)；缆线的长度可为150m。
在一个具体的实施例中，参见图5，图5为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第四示意性结构图，弹性波接收设备为动圈式速度型检波器。
具体而言，所述弹性波接收设备可采用动圈式速度型检波器，优选的，可为动圈式垂直成分速度型检波器；动圈式速度型检波器的固有频率可为100Hz(Hertz，赫兹)，可采用24芯屏蔽线连接，向弹性波记录设备实时传输各个传感器接收到的弹性波数据；如图2所示，勘测时，动圈式速度型检波器阵线中1号检波器与钻孔相距D，检波器之间间距为L，依次向外排列，保持检波器和地面充分耦合；保持动圈式速度型检波器所处地表位置的平整和密实，必要时可对地表进行简单的表面处理。
在一个具体的实施例中，如图6所示，图6为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第五示意性结构图，弹性波记录设备为数字地震仪。
具体而言，弹性波记录设备可为数字地震仪；
优选的，数字地震仪可为具有24道记录通道、24位模/数转换器、500Hz以上高截频以及低截频为1.75Hz的数字记录仪；
数字地震仪可将各个传感器传输而来的模拟信号进行数模转换，并结合弹性波发射设备传输的激发信号来调整数据记录时间、做进一步的处理记录；本实用新型技术方案中，还可采用计算机设备(如，电脑)做进一步的接收、记录数字信号。
在一个具体的实施例中，参见图7，图7为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第六示意性结构图，还包括加速度传感器；
弹性波发射设备通过加速度传感器连接弹性波记录设备的输入端。
具体而言，使用加速度传感器连接弹性波发射设备和弹性波记录设备，当弹性波发射设备激发震动时，经加速度传感器把震动信号传输至弹性波记录设备，使弹性波记录设备开始记录弹性波接收设备接收到的弹性波信号；
加速度传感器可接收弹性波激发点的振动信号，将信号传输给弹性波记录设备，以提供起跳时间、缩短数据记录时间，还可以减小数据文件所占空间。
在一个具体的实施例中，如图8所示，图8为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第七示意性结构图，电磁波发射设备为地质雷达发射天线。
具体而言，电磁波发射设备可为地质雷达发射天线，与电磁波记录设备相连；发射电磁波信号的同时，将信号向上传输至数据记录设备，以提供起跳时间，缩短数据记录时间，还可减小数据文件所占空间；
需要说明的是，地质雷达天线可在钻孔中形成电磁波波场，可以根据需要改变能量强度；地质雷达发射天线属于电磁波发射天线，电磁波发射设备有很多种，一般在岩土工程探测领域使用地质雷达，因岩土工程探测设备使用环境较差，地质雷达作为电磁波发射天线可满足使用要求。
在一个具体的实施例中，参见图9，图9为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第八示意性结构图，电磁波接收设备为地质雷达接收天线。
具体而言，电磁波接收设备可为地质雷达接收天线；如图2所示，地质雷达接收天线的圆形拖动线路是根据钻孔的深度和探测范围来设定；地质雷达接收天线与电磁波记录设备相连，实时传输天线接收到的电磁波信号。
在一个具体的实施例中，如图10所示，图10为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第九示意性结构图，电磁波记录设备为地质雷达控制仪。
具体而言，电磁波记录设备可为地质雷达控制仪；
优选的，地质雷达控制仪的动态范围可为150dB(decibel，分贝)、采样精度可为1ns(nanosecond，纳秒)，采样频率可为30-4000MHz(兆赫)，采样间隔可为0.2m，叠加次数可为1-32767次；
地质雷达控制仪将接收电磁波接收设备传输的模拟信号进行数模转换，并结合电磁波发射设备传输的激发信号来调整数据记录时间、做进一步的处理记录；本实用新型技术方案中，可采用计算机设备(如，电脑)做进一步的接收、记录数字信号。
在一个具体的实施例中，参见图11，图11为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统实施例的第十示意性结构图，图像处理器为三维成像处理器。
具体而言，图像处理器可为三维成像处理器；
三维成像处理器可将采集、记录得到的弹性波和电磁波波形数据转换为图像，保留桥梁基础溶洞的波形特征，供识别桥梁基础溶洞的空间位置。
在一个具体的示例中，如图12-14所示，图12为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统一个示例的弹性波波形示意图，图13为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统一个示例的电磁波波形示意图，图14为本实用新型桥梁基础溶洞勘测系统一个示例的地质勘测图像示意图；弹性波记录设备记录得到的弹性波数据如图12所示，电磁波记录设备记录得到的电磁波数据如图13所示；其中，参见图13，为说明该图表，以时间(TIME)轴为X轴、距离(DISTANCE)轴为Y轴、垂直于X、Y轴为Z轴建立三维坐标轴，电磁波波形沿横向密集排列，波形振动方向为Z轴方向，黑色可表示波形振幅朝向Z轴正方向，白色可表示波形振幅朝向在Z轴负方向(即，波形振动方向为垂直图片方向，黑色表示波形振幅在垂直图片方向向内，白色表示波形振幅在垂直图片方向向外)；运用图像处理器将连续排列的波形数据转换为波形图像，可得到如图14所示的地质勘测图像；对地质勘测图像进行图像识别，可得到地质体的空间分布。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
弹性波记录设备记录弹性波接收设备采集的弹性波信号，并传输给图像处理器；电磁波记录设备记录电磁波接收设备采集的电磁波信号，并传输给图像处理器；图像处理器对弹性波数据和电磁波数据进行图像转换，得到供识别桥梁基础溶洞位置的地质勘测图像，有效精准地获得勘测地域的地质空间分布；基于本实用新型，可根据弹性波和电磁波在复杂岩土工程介质中传播特性的差异，对地质空间分布进行快捷、精准地勘测，查明不良地质体的空间分布(如：地下溶洞、裂隙带、断层破碎带)，精准可靠。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。