一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统及方法

本发明涉及城市地下地球物理勘探，尤其涉及一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、城市地铁建设过程中，往往面临破碎带、孤石、岩溶等不良地质灾害，如果无法及时探明这些灾害，往往会导致工期延误和经济损失，甚至人员伤亡，带来严重的社会影响，因此在施工期提前准确探明前方不良地质灾害十分必要。

3、地震波法以其探测距离远、精度高的特点，在不良地质预报上应用较为广泛。然而当面临亚米级岩溶和孤石等小型异常体时，由于分辨率不足，往往无法准确成像。阵列声波方法采用阵列式激发高频声波进行探测，针对强衰减软土介质中的小型不良地质体具有激发能量高、成像分辨率高的特点，可对小型不良地质体精细刻画。当前存在的声波探测试验系统，通过相似比模拟真实介质情况，并且不考虑隧道环境中的强衰减的软土介质，导致试验获取的结果与实际情况不符。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统及方法，将不良地质模型放置于软土介质中，能够准确刻画不良地质体位置和形态，从而保证了不良地质模型探测试验结果的准确性。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，提出了一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，包括容器，设置于容器内的软土介质、声波探头阵列和声波探测主机，在软土介质的两端设置声波测试板，声波探头阵列设置于声波测试板上；

4、软土介质，用于埋设不良地质模型；

5、声波探头阵列，用于向不良地质模型发射声波信号，并接收反射信号或透射信号；

6、声波探测主机，用于根据反射信号或透射信号，获得不良地质模型图像。

7、第二方面，提出了一种基于软土介质的不良地质模型探测试验方法，包括：

8、将不良地质模型埋设于软土介质内；

9、根据要开展的成像试验类型，将声波探头设置于声波测试板上；

10、通过声波探测主机控制声波探头阵列向不良地质模型发射声波信号，并接收反射或透射信号，根据反射信号或透射信号，获得不良地质模型图像。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

12、1、本发明的试验系统按照等比例模拟隧道环境，采用真实的软土介质作为探测介质，设置衰减吸声材料消除边界反射效应，符合隧道环境真实探测特点，保证了不良地质模型探测试验的准确性。

13、2、本发明可以按照实际探测需求，设置不良地质模型，具有高的适应性。

14、3、本发明的试验系统能够最大程度上模拟实际工况条件，并能够通过对不良地质模型进行声波反射试验和透射试验，对不良地质模型进行成像，进而总结隧道典型不良地质的波场响应特征和成像规律，方便开展隧道不良地质精细探测工作。

15、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，其特征在于，包括容器，设置于容器内的软土介质、声波探头阵列和声波探测主机，在软土介质的两端设置声波测试板，声波探头阵列设置于声波测试板上；

2.如权利要求1所述的一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，其特征在于，容器为从地面上挖出的坑，软土介质、声波探头阵列和声波探测主机均设置于坑内。

3.如权利要求2所述的一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，其特征在于，声波测试板通过支撑架与坑壁连接。

4.如权利要求2所述的一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，其特征在于，坑的内壁设置防水层。

5.如权利要求1所述的一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，其特征在于，软土介质的外表面设置衰减吸声材料，成像试验时，声波探头与软土介质完全耦合。

6.如权利要求1所述的一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，其特征在于，当对不良地质模型进行声波反射成像试验时，在其中一个声波测试板上设置声波探头阵列，当对不良地质模型进行声波透射成像试验时，两个声波测试板上均设置声波探头阵列。

7.如权利要求1所述的一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，其特征在于，还包括含水率监测系统；

8.如权利要求7所述的一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，其特征在于，含水率监测系统包括控制器和多个湿度传感器；

9.如权利要求1所述的一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统，其特征在于，声波测试板上设置声波探头安装孔，声波探头安装孔上设置可以开合的门。

10.一种基于软土介质的不良地质模型探测试验方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开的一种基于软土介质的不良地质模型探测试验系统及方法，包括容器，设置于容器内的软土介质、声波探头阵列和声波探测主机，在软土介质的两端设置声波测试板，声波探头阵列设置于声波测试板上；软土介质，用于埋设不良地质模型；声波探头阵列，用于向不良地质模型发射声波信号，并接收反射信号或透射信号；声波探测主机，用于根据反射信号或透射信号，获得不良地质模型图像。将不良地质模型放置于软土介质中，能够准确刻画不良地质体位置和形态，从而保证了不良地质模型探测试验结果的准确性。

技术研发人员：陈磊,公志飞,刘斌,李铎,任玉晓,许新骥
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16