[发明专利]一种城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置、系统及方法

说明书

本发明属于工程勘察技术领域，提供了一种城市复杂地质地表‑钻孔联合探测装置、系统及方法。该方法包括获取溶洞空间位置信息；根据溶洞空间位置信息，确定靶向钻孔点位，开展钻孔成像探查；若探查结果为干溶洞，采集溶洞内粉尘浓度，根据预先建立的粉尘浓度‑补光强度关联机制，调整补光强度，获取溶洞内图像和溶洞边界点坐标信息，构建溶洞边界模型；若探查结果为充水溶洞，采集溶洞内悬浮介质浓度，根据预先建立的浑浊度‑激光波长衰减关联机制，调整激光波长，获取溶洞内图像和溶洞边界点坐标信息，构建溶洞边界模型；若探查结果为淤泥质溶洞，确定溶洞边界点坐标信息，构建溶洞边界模型。本发明能够在城市复杂环境下对进行溶洞精细化探查。

技术领域

本发明属于工程勘察技术领域，具体涉及一种城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置、系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

岩溶地貌是工程建设中的一种典型不良地质现象，在岩溶地区开展工程活动常会诱发地基失稳、塌陷、渗透及突水等问题。一方面，其严重制约了工程建设，影响工期进度；另一方面，这些工程事故严重危及了人民的财产和生命安全，造成不利的经济与社会影响。因此，准确高效的预测岩溶分布及其形态特征已是迫在眉睫。

目前，应用于地质勘探的技术有钻探和物探两大类，但是岩溶发育的不确定性、随机性和隐蔽性，以及城市复杂环境中的通讯信号、噪声与杂波干扰，极大影响了勘探效果，单独使用某一种方法均有其适应性与局限性。如钻探法比较直观，能较准确的定出测点处溶洞的具体位置及顶板厚度等情况，但钻孔成本高，且只能探查单点岩溶赋存状况，探测连续性差，易产生“一孔之见”，存在探测盲区。物探中常用的高密度电法、瞬变电磁法对通讯信号、高压线等干扰比较敏感，易受城市复杂环境的影响，探测精度与分辨率不尽如人意，岩溶的发育规模、形态特征无法准确获取。而地震波反射法利用激发震源在地下不同地层界面产生的反射信号，确定地质构造特征，其精度和分辨率相比于电法与瞬变电磁法均有提高，溶洞在地震反射剖面上反映特征明显，可以较为方便的确定溶洞位置。但其仍不能满足精准探查的需求，不能精确定义溶洞的尺度特征。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置、系统及方法，本发明分别利用物探成本低、范围大与钻探精度高的优势，建立地表-钻孔联合探测机制，实现不良地质的“点-面”融合的定位-定量探测，并针对复杂地质环境下溶洞边界的精确探测难题，提出真实成像的优化方法，最终实现精细化探查的目标。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置。

一种城市复杂地质地表-钻孔联合探测装置，包括底座，所述底座上设有安装架，所述安装架朝向底座的方向上设有可伸缩探杆，所述可伸缩探杆的顶端设有探照灯、摄像头、三维激光扫描仪、位移传感器、粉尘浓度感知设备、悬浮介质浓度感知设备和可伸缩机械臂，所述可伸缩机械臂远离可伸缩探杆的一端设有压力传感器；

若探查结果为干溶洞，通过粉尘浓度感知设备采集溶洞内粉尘浓度，根据预先建立的粉尘浓度-补光强度关联机制，调整探照灯的补光强度，通过摄像头获取溶洞内图像，通过三维激光扫描仪获取溶洞边界点坐标信息；

若探查结果为充水溶洞，通过悬浮介质浓度感知设备采集溶洞内悬浮介质浓度，根据预先建立的浑浊度-激光波长衰减关联机制，调整三维激光扫描仪的激光波长，通过摄像头获取溶洞内图像，通过三维激光扫描仪获取溶洞边界点坐标信息；

若探查结果为淤泥质溶洞，通过位移传感器和可伸缩机械臂的伸缩长度，结合压力传感器的压力数据，确定溶洞边界点坐标信息。

进一步地，所述底座上设有通孔，所述可伸缩探杆穿过通孔进入溶洞。