专利名称：利用共振波成像探测溶洞的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用共振波成像探测溶洞的方法及装置，属于地质探测技术领域。
背景技术：
工程勘察中探测溶洞的方法较多，目前，在现有技术中往往采用钻探的方式来探测溶洞，由于溶洞发育的随机性，往往一个场地打了密密麻麻的钻孔，但钻孔与溶洞仍呈 “擦边球”的状况，无法进行可靠的探测。所以现有单纯的钻探方式不能有效地解决溶洞探测问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种钻探量少、工作效率高、探测精度较高的利用共振波成像探测溶洞的方法及装置，以克服现有技术的不足。本发明的技术方案是这样实现的本发明的一种利用共振波探测溶洞的方法是利用一个声波发射装置作为振源向溶洞周围发出激发波，利用激发波在地下激发出的地震波或声波与附近溶洞产生共振的现象，通过接收装置接收共振波，根据接收到的共振波来探测检测点周边的未知溶洞。前述利用共振波成像探测溶洞的方法中，所述检测点是两个以上的钻孔，钻孔与钻孔之间的间距为10 50米，孔深大于孔距。前述利用共振波成像探测溶洞的方法中，所述的发射装置和接收装置保持固定高差，在同一个注满水的垂直钻孔中自上而下或自下而上依次激发和接收，得到一个以孔深为纵轴、以波动时间为横轴的波动阵列图，称为单孔探测；单孔探测时，至少需要测量两个钻孔，以获得两个以上的波动阵列图。前述利用共振波成像探测溶洞的方法中，所述的发射装置和接收装置保持固定高差，分别放入两个注满水的垂直钻孔中自上而下或自下而上依次激发和接收，得到以孔深为纵轴、以波动时间为横轴的波动阵列图，称为跨孔探测。前述利用共振波成像探测溶洞的方法中，所述跨孔探测可采用水平同步和两个交叉斜同步的方式获得3个波动阵列图。前述利用共振波成像探测溶洞的方法中，通过对所述的两个以上波动阵列图中共振波的起振时间和围岩波速计算溶洞至钻孔的距离，采用立体时间交汇法确定溶洞的方位，并绘出溶洞的立体图。按照前述利用共振波成像探测溶洞的方法所用的装置，包括发射装置和接收装置，发射装置采用电火花发射机，接收装置采用地震仪或声波仪；电火花发射机经发射连接线与发射探头连接，地震仪或声波仪经接收连接线与接收探头连接；发射探头和接收探头固定在钻孔孔口处绞车的钢丝绳上。前述的装置中，所述电火花发射机与地震仪或声波仪之间经信号同步连接线连接。前述的装置中，所述钻孔孔口处设有井口滑轮。由于采用了上述技术方案，本发明利用地下激发的地震波或声波与附近溶洞产生共振的现象来探测钻孔周边或孔间的未知溶洞，该方法充分利用勘探孔，不需要在溶洞附近密密麻麻的钻许多孔；工作方式灵活、仪器设备要求简单、异常明显、资料解释方便、效果明显，是溶洞探测的一种有效方法，充分开发了工程地震仪和声波仪的工作效能。因此，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有钻探量少、工作效率高、探测精度高的优点，而且还具有探测成本较低、可靠性好、操作使用都方便等优点。本发明的最大探测范围可达孔周十几米。本发明可广泛应用于城市建设、水利水电、公路铁路等领域的岩溶勘探工作。
图1是本发明的结构示意图； 图2是跨孔探测的结构示意图。附图中的标记为1-电火花发射机，2-地震仪或声波仪，3-接收探头，4-发射探头，5-铰车，6-井□滑轮，7-发射连接线，8-信号同步连接线，9-接收信号连接线，10-溶洞。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明进行任何限制的依据。实施例1:
本发明的一种利用共振波探测溶洞的方法是利用一个声波发射装置作为振源向溶洞 10周围发出激发波，利用激发波在地下激发出的地震波或声波与附近溶洞产生共振的现象，通过接收装置接收共振波，根据接收到的共振波来探测检测点周边的未知溶洞。所述检测点是两个以上的钻孔，钻孔与钻孔之间的间距为10 50米，孔深大于孔距。所述的发射装置和接收装置保持固定高差，在同一个注满水的垂直钻孔中自上而下或自下而上依次激发和接收，得到一个以孔深为纵轴、以波动时间为横轴的波动阵列图，称为单孔探测；单孔探测时，至少需要测量两个钻孔，以获得两个以上的波动阵列图。通过对所述的两个以上波动阵列图中共振波的起振时间和围岩波速计算溶洞至钻孔的距离，采用立体时间交汇法确定溶洞的方位，并绘出溶洞的立体图。在本例中，用于本发明方法的一种利用共振波探测溶洞的装置结构示意图如图1 所示，该装置包括发射装置和接收装置，发射装置采用电火花发射机1，接收装置采用地震仪或声波仪2 ；电火花发射机1经发射连接线7与发射探头4连接，地震仪或声波仪2经接收连接线9与接收探头3连接；发射探头4和接收探头3固定在钻孔孔口处绞车5的钢丝绳上。所述电火花发射机1与地震仪或声波仪2之间经信号同步连接线8连接所述钻孔孔口处设有井口滑轮6。实施例2:
采用本发明的一种利用共振波探测溶洞的方法来进行探测溶洞，该方法是利用一个声波发射装置作为振源向溶洞10周围发出激发波，利用激发波在地下激发出的地震波或声波与附近溶洞产生共振的现象，通过接收装置接收共振波，根据接收到的共振波来探测检测点周边的未知溶洞。所述检测点是两个以上的钻孔，钻孔与钻孔之间的间距为10 50 米，孔深大于孔距。所述的发射装置和接收装置保持固定高差，分别放入两个注满水的垂直钻孔中自上而下或自下而上依次激发和接收，得到以孔深为纵轴、以波动时间为横轴的波动阵列图，称为跨孔探测。跨孔探测可采用水平同步和两个交叉斜同步的方式获得3个波动阵列图。通过对两个以上波动阵列图中共振波的起振时间和围岩波速计算溶洞至钻孔的距离，采用立体时间交汇法确定溶洞的方位，并绘出溶洞的立体图。在本例中所用的一种利用共振波探测溶洞的装置结构示意图如图2所示，该装置包括发射装置和接收装置，发射装置采用电火花发射机1，接收装置采用地震仪或声波仪 2 ；电火花发射机1经发射连接线7与发射探头4连接，地震仪或声波仪2经接收连接线9 与接收探头3连接；发射探头4和接收探头3固定在钻孔孔口处绞车5的钢丝绳上。所述电火花发射机1与地震仪或声波仪2之间经信号同步连接线8连接所述钻孔孔口处设有井口滑轮6。本发明利用地震波或声波与钻孔附近溶洞产生共振的现象和特性来探测孔周或孔间溶洞。其发射装置使用传统的电火花发射机，接收装置使用现有的地震仪或声波仪，在具体实施之前，按共振波探测法要求选择或改造地震仪(或声波仪)和电火花仪的性能至一致。单孔探测时，将发射和接收探头保持固定距离放置在注满水的孔中，从孔底至孔口或从孔口至孔底依次激发和接收，形成以孔深为纵轴、以波动时间为横轴的波动阵列图，通过识别阵列图中是否有共振波及共振波在阵列图中的深度范围来判断孔周是否存在溶洞、溶洞深度范围，通过阵列图中共振波的起振时间和围岩波速计算溶洞至钻孔的距离，可利用多个相邻钻孔采用立体时间交绘法确定溶洞的方位。跨孔探测时，将发射和接收保持相对固定高差不变，从孔口至孔底或孔底至孔口依次观测，可采用水平同步、两个交叉斜同步的方式测量，形成3个波动阵列图，通过共振波在3个阵列图中的位置进行平面交绘法确定溶洞的位置。本发明所用仪器设备简单、现场易于操作、异常识别解释直观、工作效率高，适用范围广。本发明的最大探测范围可达孔周十几米。可广泛应用于城市建设、水利水电、公路铁路等领域的岩溶勘探工作。
权利要求
1.一种利用共振波探测溶洞的方法，其特征在于该方法是利用一个声波发射装置作为振源向溶洞周围发出激发波，利用激发波在地下激发出的地震波或声波与附近溶洞产生共振的现象，通过接收装置接收共振波，根据接收到的共振波来探测检测点周边的未知溶洞。
2.根据权利要求1所述利用共振波成像探测溶洞的方法，其特征在于所述检测点是两个以上的钻孔，钻孔与钻孔之间的间距为10 50米，孔深大于孔距。
3.根据权利要求2所述利用共振波成像探测溶洞的方法，其特征在于所述的发射装置和接收装置保持固定高差，在同一个注满水的垂直钻孔中自上而下或自下而上依次激发和接收，得到一个以孔深为纵轴、以波动时间为横轴的波动阵列图，称为单孔探测；单孔探测时，至少需要测量两个钻孔，以获得两个以上的波动阵列图。
4.根据权利要求2所述利用共振波成像探测溶洞的方法，其特征在于所述的发射装置和接收装置保持固定高差，分别放入两个注满水的垂直钻孔中自上而下或自下而上依次激发和接收，得到以孔深为纵轴、以波动时间为横轴的波动阵列图，称为跨孔探测。
5.根据权利要求4所述利用共振波成像探测溶洞的方法，其特征在于所述跨孔探测可采用水平同步和两个交叉斜同步的方式获得3个波动阵列图。
6.根据权利要求3所述利用共振波成像探测溶洞的方法，其特征在于通过对所述的两个以上波动阵列图中共振波的起振时间和围岩波速计算溶洞至钻孔的距离，采用立体时间交汇法确定溶洞的方位，并绘出溶洞的立体图。
7.一种利用共振波成像探测溶洞的装置，包括发射装置和接收装置，其特征在于发射装置采用电火花发射机(1)，接收装置采用地震仪或声波仪(2 )；电火花发射机(1)经发射连接线(7 )与发射探头(4 )连接，地震仪或声波仪(2 )经接收连接线(9 )与接收探头(3 ) 连接；发射探头(4)和接收探头(3)固定在钻孔孔口处绞车(5)的钢丝绳上。
8.根据权利要求7所述的利用共振波成像探测溶洞的装置，其特征在于所述电火花发射机(1)与地震仪或声波仪(2)之间经信号同步连接线(8)连接。
9.根据权利要求7所述利用共振波成像探测溶洞的装置，其特征在于所述钻孔孔口处设有井口滑轮(6)。
全文摘要
本发明公开了一种利用共振波探测溶洞的方法及装置，本发明利用一个声波发射装置作为振源向溶洞周围发出激发波，利用激发波在地下激发出的地震波或声波与附近溶洞产生共振的现象，通过接收装置接收共振波，根据接收到的共振波来探测检测点周边的未知溶洞。本发明的方法充分利用勘探孔、工作方式灵活、仪器设备要求简单、异常明显、资料解释方便、效果明显，是溶洞探测的一种有效方法，充分开发了工程地震仪和声波仪的工作效能。本发明所用装置，结构简单、现场易于操作、异常识别解释直观、工作效率高，适用范围广。本方法的最大探测范围可达孔周十几米。可广泛应用于城市建设、水利水电、公路铁路等领域的岩溶勘探工作。
文档编号G01V1/00GK102565848SQ20101057890
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者王波 申请人:中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院