[发明专利]一种珊瑚礁区溶洞探测系统及方法

说明书

本发明公开了一种珊瑚礁区溶洞探测系统及方法，采用微动探测技术，由7个自容式智能化检波器组成一个圆形台阵接收阵列，接收天然振动面波，从微动信息中提取瑞雷面波频散特性，通过对频散曲线和H/V曲线进行反演，获得地层的横波速度，推断地层结构，识别珊瑚礁区地下溶洞；频散曲线提取是将微动视为时间和空间上的平稳随机过程，利用圆形台阵阵列测量微动数据，计算空间自相关系数，从而获得面波频散曲线；H/V曲线提取是由微动时域信号计算功率谱，在频率域计算各频率对应的水平与垂向振幅比。本发明地层信息丰富、精度高、探测深度大、探测效率高、抗干扰能力强、无需震源，成本低，操作简单。

技术领域

本发明涉及的是应用于地下地层结构调查、珊瑚礁区地下溶洞探测、不良地质体探测技术领域，具体涉及一种珊瑚礁区溶洞探测系统及方法。

背景技术

目前，珊瑚礁区地下溶洞调查一般的调查手段是采用地质钻探探测和地质雷达探测，地质钻探探测是一种比较原始的探测技术，地质钻探属于点测，在定位点上布孔钻探，向下钻探，如果遇到地下洞穴（溶洞），钻杆下坠，表明发现地下溶洞，在钻探设计深度内，没有发现地下溶洞（洞穴），更换位置再进行钻探，这种方式探测珊瑚礁区地下溶洞盲目性较大、效率低、成本高；地质雷达探测是在布设的测线上移动设备探测，地质雷达震源下地下发射电磁脉冲信号，接收器再接受遇到反射界面或地质体反射回的信号，经数据处理形成地层剖面，在剖面上识别溶洞分布情况，由于地质雷达探测深度较浅，受地层非均匀性影响较大，往往造成图像分辨率较低。

综上所述，本发明设计了一种珊瑚礁区溶洞探测系统及方法。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种珊瑚礁区溶洞探测系统及方法，采用微动探测技术，利用自容式智能化的检波器组成台阵接收阵列，接收无源面波探测阵列覆盖区地下地层结构，本发明地层信息丰富、精度高、探测深度大、探测效率高、抗干扰能力强、无需震源。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种珊瑚礁区溶洞探测系统，包括自容式智能化检波器，七个自容式智能化检波器1组成一个圆形台阵接收阵列，所述的圆形台阵接收阵列由一个放置于圆心的自容式智能化检波器和放置内接圆的正六边形的六个顶点上的自容式智能化检波器构成；所述的自容式智能化检波器上设置有检波器探针，检波器探针插入珊瑚礁区表层沉积层中,接收到震动信号；所述的珊瑚礁区表层沉积层下方是珊瑚礁区珊瑚礁层，珊瑚礁区珊瑚礁层中有珊瑚礁区溶洞；圆形台阵接收阵列沿着测线移动。

一种珊瑚礁区溶洞探测方法，包括如下步骤：采用微动探测技术（无源面波勘探），由7个自容式智能化检波器组成一个圆形台阵接收阵列，接收天然振动（无源）面波，从微动信息中提取瑞雷面波频散特性，通过对频散曲线和H/V曲线进行反演，获得地层的横波速度，推断地层结构，识别珊瑚礁区地下溶洞。频散曲线提取是将微动视为时间和空间上的平稳随机过程，利用圆形台阵阵列测量微动数据，计算空间自相关系数，从而获得面波频散曲线；H/V曲线提取是由微动时域信号计算功率谱，在频率域计算各频率对应的水平与垂向振幅比。

所述的自容式智能化检波器是接收震动信号的设备，内置锂电池，存储卡，按时间段记录接收到的震动信号，具有GPS定位功能，可连续工作25天，可设置采样率，体积约10cm*15cm*20cm，作业时各个检波器独立工作，不需电线连接，是目前较为成熟的设备。

本发明的有益效果：本发明地层信息丰富、精度高、探测深度大、探测效率高、抗干扰能力强、无需震源，成本低，操作简单。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的台阵阵列、测线布设及台阵阵列测量移动方向示意图；

图2为本发明的自容式智能化检波器工作示意图；

图3为本发明的检波器布设及珊瑚礁区地层结构示意图；

图4为本发明的珊瑚礁区地层数据采集工作过程示意图；