一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统的制作方法

1.本发明涉及岩土工程检测与测试领域，具体来说，是一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统。


背景技术：

2.大型排水管涵是城市排水体系的重要基础设施，承担着确保城市污水有序收集、运输和治理，维护城市日常运行的重要作用。随着城市建设快速发展，交通日趋繁忙，道路负荷的加重、道路扩宽改造及其他周边工程活动影响越来越多，导致现阶段普遍处于年久失修的大型排水管涵存在一定的安全隐患，对其保护工作越来越迫在眉睫，但是由于大型排水管涵年代久远，竣工资料的缺失或存在偏差，成为地下空间开发过程中的障碍物，存在一定安全隐患。地下排水管涵的定位是城市地下工程建设的重要基础问题之一。
3.现阶段国内具有少量关于大型排水管涵探测的技术，其中无损定位手段主要为地震映像法、探地雷达法和高密度电阻率法，其中探地雷达法探测管涵是基于管涵与周围土壤的介电常数具有明显的差异，而管涵介电常数与其周围土壤的介电常数差异较小，探地雷达定位效果时常不佳，甚至很难定位管涵的边界和埋深，尤其在地层水位较高地区，有效探测深度较浅，难以满足实际工程需求；高密度电阻率法可以探测管涵的位置，但该方法探测误差较大，无法达到实际工程需求，且在实施过程中需要布置较长测线和开具小孔以插入电极，检测时间较长，对于位于城市道路周边的管涵，高密度电阻率法难以具有布置测线的空间和长时间检测的条件，应用范围较为狭窄；地震映像法能确定管涵的边界位置，场地适用性强，满足实际工程需求，但探测管涵的位置受检波器频率及偏移距等参数的影响较大，需要现场多次尝试以确定最佳管涵定位参数，效率较低，因此目前缺乏多参数同步采集的高效地震映像观测系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，以解决现有技术中产生的问题。
5.本发明的目的是这样实现的：一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，包括：
6.设于排水管涵上方地表的地震映像检测测线；
7.布置在激震点的震源；
8.若干布置在检波点的检波器；
9.其中，所有检波器沿测线方向至少均分为两组且在检测过程中向测线延伸方向交替切换位置，并在地震映像平面上形成检波器矩形阵列；
10.在排水管涵上方地表预设多个沿测线方向间隔排列的激震点，所述震源依次处于预设的激震点并逐步接近检波器分布区域。
11.本发明的有益效果在于：
12.相比于传统地震映像法，本发明实现了布置一条全排列地震映像测线就可以形成若干个地震映像剖面，能够连续激震多次，且无需现场测试即可选取合适的参数，检测效率大大提升，可以快速准确的实现排水管涵的定位。
附图说明
13.图1是本发明的全排列24道地震映像工作布置示意图。
14.图2为传统单道地震映像工作布置示意图。
15.图3为传统3道地震映像工作布置示意图。
16.图4为全排列地震映像法(24道)检测成果剖面图。
17.图中，1主机，2电缆一，3电缆二，4激震点，5激震触发电缆，6分界面，7检波器。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
19.如图1所示为一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，包括：
20.主机1，主机1具有显示地震映像剖面图像的界面；
21.设于排水管涵上方地表的地震映像检测测线，测线垂直于管涵延伸方向布置，测线的长度大于0.5倍管涵的宽度或外径；
22.震源，可以设为可控震源装置，可控震源装置通过激震触发电缆5与主机1电连接，也可以设为带触发装置的锤子；
23.多个预设在排水管涵上方地表的、沿测线方向间隔排列的激震点4，激震点4布置在排水管涵上方地表；
24.若干布置在检波点的检波器7，主机1以无线或有线的方式与检波器7电信号连接以采集地震映像数据，所有检波器7在地震映像平面上形成检波器矩形阵列，本实施例中，设置24个检波点(检波点的数量可以是3的倍数)，每个检波点均有一个检波器7。
25.其中，将检波点编号设为1-24，沿测线方向均分为两组，分别是1-12检波点组和13-24检波点组，在检测过程中，1-12检波点组和13-24检波点组向测线延伸方向交替切换位置，1-12检波点的检波器7通过电缆一2与主机1相连，13-24检波点的检波器7通过电缆二3与主机1相连；可以考虑主机1以无线的方式与检波器7电信号连接，更加方便。
26.本实施例的基本原理是：震源用于输出地震波信号，地震波信号在土层中传播，当地震波信号遇到排水管涵与土层之间的分界面6时，会产生反射信号，检波器7接收反射信号并加以存储；反射信号通过主机1处理后可以获得地震映像剖面数据；排水管涵在地震映像剖面上会表现为强反射、多次反射、绕射等与周围介质存在差异的反射现象，根据上述反射现象出现的位置可以确定排水管涵的平面位置。
27.定义上述检波器矩形阵列的若干排垂直于测线并等间距排布，每一排有三个频率不同的检波器7，分别是4hz、28hz、100hz的检波器7(频率值可以是1-100hz中的任意一种)，任意相邻两激震点4的间距等于检波器矩形阵列中任意相邻两排的间距，均为0.3m，可以是0.1-1m中的任意数值，定义上述检波器矩形阵列的若干行平行于测线并等间距排布，行距为1m，每一行均由频率一致的检波器7组成，激震点4沿测线方向居中正对检波器矩形阵列。
28.如图1所示，本实施例在工作过程中，将1-3检测点、4-6检测点、7-9检测点、10-12
检测点、13-15检测点、16-18检测点、19-21检测点、22-24检测点等8组检测点依次放置于测线1.0m、1.3m、1.6m、1.9m、2.2m、2.5m、2.8m、3.1m的位置，每组间距为0.3m，偏移距为1m，激震点4沿测线方向正对2/5/8/11/14/17/20/23检测点的排列线；1/4/7/10/13/16/19/22检测点使用4hz检波器7，2/5/8/11/14/17/20/23检测点使用28hz检波器7，3/6/9/12/15/18/21/24检测点使用100hz检波器7。采集过程：采集时在0m第1个激震点4上击发,1～12检测点接收信号，然后将激震点4移动0.3m，在0.3m位置第2个激震点4上击发,2～13检测点接收信号，之后激震点4移动0.3m，在0.9m位置第3个激震点4上击发，3～14检测点接收信号，依次类推
……
，直到13～24检测点接收完信号；在数据采集过程中，可以连续在0m、0.3m、0.6m及0.9m激震，然后再将电缆一2(连接1～12检测点的检波器7的电缆)连同检波器7移到13～24检测点(也即电缆二3)的后面，连续激震4次后，向测线延伸方向移动13～24检测点的检波器7及其电缆二3，继续重复上面的采集，直到完成测线任务。
29.上述采集过程中，布置1次排列，可以连续激震4次，相比于传统的地震映像法(如图2、3所示，其中图2中布置1次排列激震1次，图3为传统3道地震映像工作布置示意图)，大大提高效率。
30.上述数据采集完成后，通过抽取同偏移距和同频率的地震道集，可以形成1.0m、1.3m、1.6m、1.9m等4种偏移距4hz、28hz、100hz等3种频率的地震映像剖面，最终可得到12种不同参数的地震映像剖面，如图4所示，将各测线的测量结果综合，将地震映像数据进行处理，得到地震映像剖面数据，根据地震映像剖面图像确定排水管涵的平面位置及走向信息；无需现场测试即可选取合适的参数，检测效率大大提升，可以快速准确的实现排水管涵的定位。
31.以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，包括：设于排水管涵上方地表的地震映像检测测线；布置在激震点的震源；若干布置在检波点的检波器；其特征在于：所有检波器沿测线方向至少均分为两组且在检测过程中向测线延伸方向交替切换位置，并在地震映像平面上形成检波器矩形阵列；在排水管涵上方地表预设多个沿测线方向间隔排列的激震点，所述震源依次处于预设的激震点并逐步接近检波器分布区域。2.根据权利要求1所述的一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，其特征在于：定义上述检波器矩形阵列的若干排垂直于测线并等间距排布，每一排至少有三个频率不同的检波器。3.根据权利要求2所述的一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，其特征在于：任意相邻两激震点的间距等于检波器矩形阵列中任意相邻两排的间距。4.根据权利要求2所述的一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，其特征在于：定义上述检波器矩形阵列的若干行平行于测线并等间距排布，每一行均由频率一致的检波器组成。5.根据权利要求1所述的一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，其特征在于：所述激震点沿测线方向居中正对检波器矩形阵列。6.根据权利要求1所述的一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，其特征在于：还包括主机；所述主机以无线或有线的方式与检波器电信号连接以采集地震映像数据，所述主机具有显示地震映像剖面图像的界面。7.根据权利要求6所述的一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，其特征在于：所述震源设为可控震源装置，所述可控震源装置通过激震触发电缆与主机电连接。8.根据权利要求1所述的一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，其特征在于：所述震源设为带触发装置的锤子。9.根据权利要求1所述的一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，其特征在于：所述测线垂直于管涵延伸方向布置。10.根据权利要求9所述的一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，其特征在于：所述测线的长度大于0.5倍管涵的宽度或外径。

技术总结
本发明公开了一种用于大型排水管涵定位的全排列地震映像观测系统，包括：设于排水管涵上方地表的地震映像检测测线；布置在激震点的震源；若干布置在检波点的检波器；其中，所有检波器沿测线方向至少均分为两组且在检测过程中向测线延伸方向交替切换位置，并在地震映像平面上形成检波器矩形阵列；在排水管涵上方地表预设多个沿测线方向间隔排列的激震点，震源依次处于预设的激震点并逐步接近检波器分布区域。在常规测线布置结构的基础上，对观测系统进行了改进，增大了采集数据量，无需现场测试即可选取合适的参数，提高了工作效率。提高了工作效率。提高了工作效率。


技术研发人员：吴锋 胡绕 朱黎明 刘伍 唐睿 张威
受保护的技术使用者：上海勘察设计研究院（集团）有限公司
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8