一種孤石探測(cè)儀及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種孤石探測(cè)儀及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市交通擁堵問題越來越嚴(yán)重，地鐵作為公共交通受到越來越多的重視，城市地鐵建設(shè)日益增多，常見的地鐵施工采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工。然而在地鐵建設(shè)中，盾構(gòu)機(jī)常常遇見孤石(花崗巖球狀風(fēng)化核體，俗稱孤石)。雖然孤石規(guī)模不大，直徑約在0.5~6米，但是由于孤石硬度大圍巖較軟，孤石常常使盾構(gòu)機(jī)刀盤受損，嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)無法掘進(jìn)，耽誤施工工期，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如何在施工規(guī)劃階段避開孤石以及勘察階段是否能準(zhǔn)確地探測(cè)孤石，是盾構(gòu)地鐵施工迫切需要解決的問題。
[0003]由于孤石的密度、速度、電阻率等物性與圍巖有較明顯的差異，因此可以采用工程物探方法進(jìn)行探測(cè)。目前，一些單位采用了多種工程物探儀器進(jìn)行了孤石探測(cè)試驗(yàn)。例如，地質(zhì)雷達(dá)儀、地震儀、高密度電法儀、超高密度電法儀等。這些工程物探儀器適合在地面進(jìn)行孤石探測(cè)，但是，孤石的規(guī)模一般不大，當(dāng)孤石埋深較大時(shí)例如10米以下，在水泥或?yàn)r青路面、城市噪音、工業(yè)游散電流、建筑等干擾下，地面工程物探方法孤石探測(cè)效果往往不佳。
[0004]利用2個(gè)工程勘察鉆孔進(jìn)行跨孔二維電阻率CT孤石探測(cè)，效果相對(duì)較好。然而這種探測(cè)方法的本質(zhì)是二維電阻率CT方法，其原理、數(shù)據(jù)處理、反演成像和解釋是基于二維地質(zhì)異常體。而孤石一般是球狀體，是典型的三維地質(zhì)異常體，二維探測(cè)效果往往畸變。利用4個(gè)或更多工程勘察鉆孔進(jìn)行三維跨孔電阻率CT孤石探測(cè)，可克服二維跨孔電阻率CT孤石探測(cè)的缺點(diǎn)，提高孤石探測(cè)精度和效果。
[0005]然而，目前的電法儀器受裝置類型設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认拗?，不適合4個(gè)及以上鉆孔進(jìn)行三維跨孔電阻率CT孤石探測(cè)。
[0006]因此，急需研宄和開發(fā)新的適合4個(gè)及以上鉆孔進(jìn)行三維跨孔電阻率CT的孤石探測(cè)儀器，以對(duì)城市地鐵盾構(gòu)隧道孤石探測(cè)提供有力工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種在強(qiáng)干擾條件下能夠準(zhǔn)確快速地對(duì)地下孤石進(jìn)行三維探測(cè)的孤石探測(cè)儀及其控制方法。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種孤石探測(cè)儀，包括:
高密度電法主機(jī)；
與所述高密度電法主機(jī)通過藍(lán)牙進(jìn)行通信的掌上電腦或平板電腦；
與所述掌上電腦或平板電腦通過WiFi進(jìn)行通信的處理裝置；
與所述高密度電法主機(jī)電氣相連的至少兩個(gè)電極轉(zhuǎn)換器；
與所述電極轉(zhuǎn)換器電氣相連的至少四根高密度電法電纜；
分別設(shè)置在所述高密度電法電纜上的若干個(gè)電極。
[0009]其中，所述處理裝置用于創(chuàng)建三維跨孔電阻率CT觀測(cè)裝置文件。
[0010]其中，所述觀測(cè)裝置文件包括文件頭和電極排列方式兩部分，所述文件頭包括四行，第一行是儀器名稱，第二行是裝置說明，第三行是測(cè)點(diǎn)總數(shù)，第四行是說明行；所述電極包括供電電極和測(cè)量電極，所述電極排列方式的行數(shù)與所述測(cè)點(diǎn)總數(shù)相同，每行為五個(gè)整數(shù)，第一個(gè)整數(shù)是測(cè)點(diǎn)序號(hào)，第二個(gè)整數(shù)是供電電極A的電極編號(hào)，第三個(gè)整數(shù)是供電電極B的電極編號(hào)，第四個(gè)整數(shù)是測(cè)量電極M的電極編號(hào)，第五個(gè)整數(shù)是測(cè)量電極N的電極編號(hào)。
[0011]其中，所述掌上電腦或平板電腦用于讀取所述三維跨孔電阻率CT觀測(cè)裝置文件，并將選定的觀測(cè)裝置無線傳輸?shù)剿龈呙芏入姺ㄖ鳈C(jī)中。
[0012]其中，所述掌上電腦或平板電腦用于接收從所述高密度電法儀主機(jī)發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量將每d個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)打包成一個(gè)數(shù)據(jù)文件，并且每完成一個(gè)打包的數(shù)據(jù)文件則將其發(fā)送給所述處理裝置。
[0013]其中，所述處理裝置具體為筆記本電腦或一體化電腦。
[0014]其中，所述電極轉(zhuǎn)換器為兩個(gè)，所述高密度電法電纜為四根，所述電極為環(huán)形鉛電極，所述每根高密度電法電纜上設(shè)有30個(gè)環(huán)形鉛電極。
[0015]本發(fā)明還提供一種孤石探測(cè)儀的控制方法，包括:
步驟SI，處理裝置創(chuàng)建三維跨孔電阻率CT觀測(cè)裝置文件并無線傳輸?shù)秸粕想娔X或平板電腦中；
步驟S2，所述掌上電腦或平板電腦讀取所述三維跨孔電阻率CT觀測(cè)裝置文件，并將選定的觀測(cè)裝置無線傳輸?shù)礁呙芏入姺ㄖ鳈C(jī)中；
步驟S3，所述高密度電法主機(jī)啟動(dòng)電極轉(zhuǎn)換器，根據(jù)所述觀測(cè)裝置具體內(nèi)容選定設(shè)置在高密度電法電纜上的兩個(gè)供電電極和兩個(gè)測(cè)量電極，對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；
步驟S4，所述高密度電法主機(jī)把每個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)剿稣粕想娔X或平板電腦中，所述掌上電腦或平板電腦根據(jù)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量將每d個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)打包成一個(gè)數(shù)據(jù)文件；
步驟S5，所述掌上電腦或平板電腦每完成一個(gè)打包的數(shù)據(jù)文件則將其發(fā)送給處理裝置；
步驟S6，所述處理裝置根據(jù)接收的打包數(shù)據(jù)文件進(jìn)行反演成像。
[0016]其中，所述步驟SI包括:
步驟S11，獲取所述高密度電法電纜和設(shè)置在其上的電極的布置圖；
步驟S12，設(shè)計(jì)所述供電電極和測(cè)量電極的測(cè)量方式，以及設(shè)計(jì)所述供電電極所在的電極編號(hào)和所述測(cè)量電極所在的電極編號(hào)；
步驟S13，創(chuàng)建文本格式的觀測(cè)裝置文件，所述觀測(cè)裝置文件包括文件頭和根據(jù)所述供電電極的電極編號(hào)、所述測(cè)量電極電極編號(hào)以及測(cè)點(diǎn)序號(hào)填寫的電極排列方式。
[0017]其中，所述步驟S4中，掌上電腦或平板電腦按打包順序?yàn)榇虬臄?shù)據(jù)文件的擴(kuò)展名命名，d的取值設(shè)置為200。
[0018]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例將帶來如下有益效果:一方面，采用了任意裝置采集控制技術(shù)，對(duì)各個(gè)鉆孔中的各個(gè)電極進(jìn)行三維跨孔供電或者測(cè)量，克服了傳統(tǒng)高密度電法儀只能選擇指定裝置不能進(jìn)行任意三維跨孔測(cè)量的缺點(diǎn)。另一方面，采用了網(wǎng)絡(luò)控制分時(shí)段傳輸打包的測(cè)量數(shù)據(jù)文件，處理裝置自動(dòng)根據(jù)打包測(cè)量數(shù)據(jù)文件，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)逐步進(jìn)行多尺度精細(xì)反演成像，實(shí)現(xiàn)了一邊測(cè)量一邊準(zhǔn)實(shí)時(shí)反演成像目的，克服了傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器野外采集和室內(nèi)資料處理、反演成像分開進(jìn)行的缺點(diǎn)，大大節(jié)省了技術(shù)人員的工作時(shí)間，提高了工作效率。同時(shí)，還可以根據(jù)準(zhǔn)實(shí)時(shí)成像結(jié)果，及時(shí)調(diào)整測(cè)量裝置，繼續(xù)進(jìn)行精細(xì)測(cè)量和成像，以達(dá)到準(zhǔn)確探測(cè)孤石目的。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一孤石探測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中文本裝置文件的格式示意圖。
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二孤石探測(cè)儀的控制方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例提供的孤石探測(cè)儀，基于三維跨孔電阻率CT方法，針對(duì)孤石特征(規(guī)模較小、埋深較大、典型三維地質(zhì)體)，利用4個(gè)工程勘察鉆孔，通過4個(gè)鉆孔中布置的120個(gè)電極對(duì)鉆孔所圍成的立體空間進(jìn)行三維電阻率CT掃描，在水泥或?yàn)r青路面、城市噪音、工業(yè)游散電流、建筑等強(qiáng)干擾下，可以準(zhǔn)確快速地對(duì)地下孤石進(jìn)行三維探測(cè)。
[0025]請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明實(shí)施例一提供一種孤石探測(cè)儀，包括:
高密度電法主機(jī)；
與所述高密度電法主機(jī)通過藍(lán)牙進(jìn)行通信的掌上電腦或平板電腦；
與所述掌上電腦或平板電腦通過WiFi進(jìn)行通信的處理裝置；
與所述高密度電法主機(jī)電氣相連的