【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及工程勘察，具體涉及一種用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法。
技術介紹
1、公路鐵路隧道開挖常面臨著一些復雜并難以探測的地質構造和異常情況，探地雷達(也稱地質雷達)是解決這類問題的一個重要方法，它具有快速、無損、高分辨率等優點，在多個工勘領域得到了廣泛應用。
2、目前在隧道超前地質預報中應用的地質雷達設備主要以美國gssi公司的sir系列、加拿大ssi公司的ekko系列等為主。地質雷達勘探基本都是應用二維技術，二維勘探具有快速、便捷及不影響施工作業等特性，能檢測到襯砌內不良病害的存在及定位，但對不良病害的的形狀、大小、空間形態難以提供更為準確的信息，無法定量確定病害的分布范圍；在數據顯示方面，主要是利用儀器廠商配套的軟件進行顯示，配套軟件雖然方便，但是顯示功能不能按需調整；在信號濾波方面，基本上是移植了地震勘探中基于傅立葉變換的濾波技術，雖然地質雷達高頻脈沖電磁波在介質中運動學規律與地震波有相似性，但傳播機制有較大區別，雷達波頻率高、波長短、介質吸收強烈，使得經常規濾波處理后隧道掌子面前方異常分布、異常位置所在和異常程度不突出，邊沿信息較模糊；在數據偏移方面，地質雷達數據處理中的偏移技術研究起步較晚,其方法也主要局限于引用反射地震勘探的理論和算法，主要有f-k偏移法、克希霍夫積分法、有限差分法探、相位移波動方程偏移法、有限元偏移，但大部分都是針對地質雷達二維偏移的情況；在解釋方面，主要依靠經驗判斷，但隧道現場環境的復雜性、掌子面的不平整性以及各類干擾的存在，勢必造成采集數據的質量下降，有效
3、目前在公路和橋梁等淺層探測領域，三維地質雷達天線陣列得到了廣泛的應用，它可以設置多個通道進行高速勘察，又可以設置多通道進行高分辨的掃描，雷達數據包含傳統雷達探測中所不具備的更加詳細的信息。但是，目前三維地質雷達主要針對淺層或超淺層探測，不能滿足隧道內掌子面超前預報的距離需求；同時，在垂直探測面上操作不易。因此，在隧道超前地質預報領域，如何進行地質雷達的三維探測是亟須解決的一個問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，解決目前地質雷達僅針對淺層或超淺層探測、不能滿足隧道內掌子面超前預報距離需求等問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案為：
3、用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，所述方法包括：
4、獲取測線的二維探測數據，將水平面坐標、時間坐標和振幅值組成四維數組，形成三維探測數據并顯示；
5、對三維探測數據進行三維小波濾波處理；
6、通過振幅篩選，對三維探測數據進行異常判斷；
7、通過時域有限差分方程，對三維探測數據進行三維正演模擬；
8、對三維探測數據進行三維偏移，獲得最終偏移剖面。
9、進一步地，獲取測線的二維探測數據，將水平面坐標、時間坐標和振幅值組成四維數組，形成三維探測數據并顯示，包括：
10、讀取二維探測數據的頭文件，并獲取頭文件參數；
11、根據頭文件參數，對二維探測數據進行二進制讀取，形成二維數據剖面；
12、讀取各條測線的二維探測數據，將水平面坐標、時間坐標和振幅值組成四維數組，形成三維探測數據；
13、采用delaunay三角網剖分法對三維探測數據進行網格插值；
14、對插值后的三維探測數據進行三維顯示。
15、進一步地，讀取各條測線的二維探測數據，將水平面坐標、時間坐標和振幅值組成四維數組，形成三維探測數據，包括：
16、讀取各條測線的二維探測數據，將側線上的scan投影到xy水平面上并得到每條scan的x坐標和y坐標；
17、將scan上的采樣點投影到時間軸上，得到時間坐標；
18、將采樣點的x坐標、y坐標、時間坐標以及振幅值組成一個四維數組，形成三維探測數據。
19、進一步地，采用delaunay三角網剖分法對三維探測數據進行網格插值，包括：
20、對所有采樣點創建泰森多邊形，為采樣點泰森多邊形；
21、引入待插值點，生成待插值點泰森多邊形；
22、與待插值點泰森多邊形相交的采樣點泰森多邊形中的采樣點，被用來參與插值；
23、利用參與插值的采樣點進行插值計算：
24、
25、
26、其中：
27、f(x)為待插值點x處的插值結果；
28、wi(x)為參與插值的采樣點i(i＝1,....,n)關于待插值點x的權重；
29、fi為參與插值的采樣點i處的值；
30、ai為參與插值的采樣點i所處的泰森多邊形的面積，a(x)為待插值點x所處的泰森多邊形的面積，ai∩a(x)為兩者相交的面積。
31、進一步地，對三維探測數據進行三維小波濾波處理，包括：
32、選取最優的小波基分解函數和小波分解層次對三維探測數據進行三維小波分解，獲得小波系數；
33、設置閾值門限對小波系數進行修正處理；
34、根據修正處理后的小波系數繼續進行逆小波變換，完成三維小波濾波處理。
35、進一步地，通過振幅篩選，對三維探測數據進行異常判斷，包括：
36、獲取三維探測數據的振幅值，并計算振幅均值；
37、將振幅值減去振幅均值，得到剩余振幅值；
38、對剩余振幅值進行三維顯示，得到振幅值的變化幅度，從而判斷探測范圍的異常區域。
39、進一步地，通過時域有限差分方程，對三維探測數據進行三維正演模擬，包括：
40、根據麥克斯韋時域方程組構造時域有限差分方程：
41、
42、
43、
44、
45、其中：
46、e為電場強度；
47、d為電位移；
48、h為磁場強度；
49、b為磁場通量密度；
50、j為電流密度；
51、m為磁流密度；
52、ρe為電荷密度；
53、ρm為磁荷密度；
54、根據本構關系：
55、d＝εe；
56、b＝μh；
57、得到表示麥克斯韋旋度方程的六個標量方程：
58、
59、
60、
61、
62、
63、
64、其中：
65、ε為介電常數；
66、μ為磁導率；
67、ex、ey、ez為電場的三分量；
68、hx、hy、hz為磁場的三分量；
69、jix、jiy、jiz為電流密度的三分量；
70、mi本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
7.根據權利要求6所述的用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的用于隧道超前地質預報的三維地質雷達探測數據處理方法，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：臺超，馬濤，王紅兵，林康利，王軍偉，馮海明，蘇建黎，趙峰，崔雷，陳婷，高鑫，武棟棟，
申請(專利權)人：陜西鐵道工程勘察有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。