一种孤石探测仪及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种孤石探测仪及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着我国国民经济的发展和城市化进程的加快，城市交通拥堵问题越来越严重，地铁作为公共交通受到越来越多的重视，城市地铁建设日益增多，常见的地铁施工采用盾构法进行施工。然而在地铁建设中，盾构机常常遇见孤石(花岗岩球状风化核体，俗称孤石)。虽然孤石规模不大，直径约在0.5~6米，但是由于孤石硬度大围岩较软，孤石常常使盾构机刀盘受损，严重时直接导致盾构机无法掘进，耽误施工工期，造成巨大的经济损失。如何在施工规划阶段避开孤石以及勘察阶段是否能准确地探测孤石，是盾构地铁施工迫切需要解决的问题。
[0003]由于孤石的密度、速度、电阻率等物性与围岩有较明显的差异，因此可以采用工程物探方法进行探测。目前，一些单位采用了多种工程物探仪器进行了孤石探测试验。例如，地质雷达仪、地震仪、高密度电法仪、超高密度电法仪等。这些工程物探仪器适合在地面进行孤石探测，但是，孤石的规模一般不大，当孤石埋深较大时例如10米以下，在水泥或沥青路面、城市噪音、工业游散电流、建筑等干扰下，地面工程物探方法孤石探测效果往往不佳。
[0004]利用2个工程勘察钻孔进行跨孔二维电阻率CT孤石探测，效果相对较好。然而这种探测方法的本质是二维电阻率CT方法，其原理、数据处理、反演成像和解释是基于二维地质异常体。而孤石一般是球状体，是典型的三维地质异常体，二维探测效果往往畸变。利用4个或更多工程勘察钻孔进行三维跨孔电阻率CT孤石探测，可克服二维跨孔电阻率CT孤石探测的缺点，提高孤石探测精度和效果。
[0005]然而，目前的电法仪器受装置类型设置、数据传输等限制，不适合4个及以上钻孔进行三维跨孔电阻率CT孤石探测。
[0006]因此，急需研宄和开发新的适合4个及以上钻孔进行三维跨孔电阻率CT的孤石探测仪器，以对城市地铁盾构隧道孤石探测提供有力工具。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种在强干扰条件下能够准确快速地对地下孤石进行三维探测的孤石探测仪及其控制方法。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供一种孤石探测仪，包括:
高密度电法主机；
与所述高密度电法主机通过蓝牙进行通信的掌上电脑或平板电脑；
与所述掌上电脑或平板电脑通过WiFi进行通信的处理装置；
与所述高密度电法主机电气相连的至少两个电极转换器；
与所述电极转换器电气相连的至少四根高密度电法电缆；
分别设置在所述高密度电法电缆上的若干个电极。
[0009]其中，所述处理装置用于创建三维跨孔电阻率CT观测装置文件。
[0010]其中，所述观测装置文件包括文件头和电极排列方式两部分，所述文件头包括四行，第一行是仪器名称，第二行是装置说明，第三行是测点总数，第四行是说明行；所述电极包括供电电极和测量电极，所述电极排列方式的行数与所述测点总数相同，每行为五个整数，第一个整数是测点序号，第二个整数是供电电极A的电极编号，第三个整数是供电电极B的电极编号，第四个整数是测量电极M的电极编号，第五个整数是测量电极N的电极编号。
[0011]其中，所述掌上电脑或平板电脑用于读取所述三维跨孔电阻率CT观测装置文件，并将选定的观测装置无线传输到所述高密度电法主机中。
[0012]其中，所述掌上电脑或平板电脑用于接收从所述高密度电法仪主机发送的测量数据，根据测点的数量将每d个测点的测量数据打包成一个数据文件，并且每完成一个打包的数据文件则将其发送给所述处理装置。
[0013]其中，所述处理装置具体为笔记本电脑或一体化电脑。
[0014]其中，所述电极转换器为两个，所述高密度电法电缆为四根，所述电极为环形铅电极，所述每根高密度电法电缆上设有30个环形铅电极。
[0015]本发明还提供一种孤石探测仪的控制方法，包括:
步骤SI，处理装置创建三维跨孔电阻率CT观测装置文件并无线传输到掌上电脑或平板电脑中；
步骤S2，所述掌上电脑或平板电脑读取所述三维跨孔电阻率CT观测装置文件，并将选定的观测装置无线传输到高密度电法主机中；
步骤S3，所述高密度电法主机启动电极转换器，根据所述观测装置具体内容选定设置在高密度电法电缆上的两个供电电极和两个测量电极，对每个测点进行测量；
步骤S4，所述高密度电法主机把每个测点的测量数据无线传输到所述掌上电脑或平板电脑中，所述掌上电脑或平板电脑根据测点的数量将每d个测点的测量数据打包成一个数据文件；
步骤S5，所述掌上电脑或平板电脑每完成一个打包的数据文件则将其发送给处理装置；
步骤S6，所述处理装置根据接收的打包数据文件进行反演成像。
[0016]其中，所述步骤SI包括:
步骤S11，获取所述高密度电法电缆和设置在其上的电极的布置图；
步骤S12，设计所述供电电极和测量电极的测量方式，以及设计所述供电电极所在的电极编号和所述测量电极所在的电极编号；
步骤S13，创建文本格式的观测装置文件，所述观测装置文件包括文件头和根据所述供电电极的电极编号、所述测量电极电极编号以及测点序号填写的电极排列方式。
[0017]其中，所述步骤S4中，掌上电脑或平板电脑按打包顺序为打包的数据文件的扩展名命名，d的取值设置为200。
[0018]实施本发明实施例将带来如下有益效果:一方面，采用了任意装置采集控制技术，对各个钻孔中的各个电极进行三维跨孔供电或者测量，克服了传统高密度电法仪只能选择指定装置不能进行任意三维跨孔测量的缺点。另一方面，采用了网络控制分时段传输打包的测量数据文件，处理装置自动根据打包测量数据文件，对测量数据逐步进行多尺度精细反演成像，实现了一边测量一边准实时反演成像目的，克服了传统测量仪器野外采集和室内资料处理、反演成像分开进行的缺点，大大节省了技术人员的工作时间，提高了工作效率。同时，还可以根据准实时成像结果，及时调整测量装置，继续进行精细测量和成像，以达到准确探测孤石目的。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本发明实施例一孤石探测仪的结构示意图。
[0021]图2是本发明实施例中文本装置文件的格式示意图。
[0022]图3是本发明实施例二孤石探测仪的控制方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。
[0024]本发明实施例提供的孤石探测仪，基于三维跨孔电阻率CT方法，针对孤石特征(规模较小、埋深较大、典型三维地质体)，利用4个工程勘察钻孔，通过4个钻孔中布置的120个电极对钻孔所围成的立体空间进行三维电阻率CT扫描，在水泥或沥青路面、城市噪音、工业游散电流、建筑等强干扰下，可以准确快速地对地下孤石进行三维探测。
[0025]请参照图1所示，本发明实施例一提供一种孤石探测仪，包括:
高密度电法主机；
与所述高密度电法主机通过蓝牙进行通信的掌上电脑或平板电脑；
与所述掌上电脑或平板电脑通过WiFi进行通信的处理装置；
与所述高密度电法主机电气相连的