基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法及系统

1.本发明涉及地质评估技术领域，尤其涉及一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法及系统。


背景技术：

2.随着我国高速公路和铁路的高速发展，每年以疯狂的态势进行公路线和铁路线的增长，在我国南方地区平原居多。在公路线和铁路线建设过程中无需进行隧道挖掘施工，而在我国北方地方山地居多，就需要频繁地挖掘山体隧道以保证公路线和铁路线的同行，隧道施工过程中，预先需根据岩体的具体情况确定每次沿纵向挖掘长度，即将整个隧道分成多段隧道通道顺次挖掘；在施工时，先按照该挖掘长度挖掘出第一段隧道通道，然后在这第一段隧道通道中实施支护，完成后，可自第一段隧道通道的末端继续沿纵向挖掘出第二段隧道通道，在第二段隧道通道上实施支护，完成后，再在第二段隧道通道的末端沿纵向挖掘出第三段隧道通道，如此循环下去，直至完成最后一段隧道通道的支护施工后，多段隧道通道便形成了一条完整的隧道。
3.目前，在隧道挖掘过程中。因为隧道内含水地质构造的砂石含水量较高，经常在施工时会发生隧道积水，产生突水突泥，导致发生塌陷。进而影响工程质量和进度，也会对施工人员的安全带来威胁，现有的隧道含水地质结构的探测方法一般是通过地质扫描仪在隧道挖掘之前进行区域扫描，在确定无含水地质结构后进行阶段性挖掘工作，挖掘完毕后重复进行下一个施工区域的扫描，其存在以下问题：阶段性的扫描影响隧道施工效率的同时地质扫描仪的扫描结果仅仅可以确定是否存在含水地质结构，无法确定含水地质结构的具体分布信息，同时在地质扫描仪在运行过程中极度浪费电力，从而导致施工成本大大增加，在施工过程中还是无法精确地规避风险，降低了安全性。


技术实现要素：

4.针对上述所显示出来的问题，本方法提供了一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法及系统用以解决背景技术中提到的阶段性的扫描影响隧道施工效率的同时地质扫描仪的扫描结果仅仅可以确定是否存在含水地质结构，无法确定含水地质结构的具体分布信息，同时在地质扫描仪在运行过程中极度浪费电力，从而导致施工成本大大增加，在施工过程中还是无法精确地规避风险，降低了安全性的问题。
5.一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法，包括以下步骤：
6.获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型；
7.基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数；
8.根据探测波信号的待发射频率参数波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中；
9.根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况。
10.优选的，所述获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型，包括：
11.获取山体的地质勘察报告，根据所述地质勘察报告获取山体的土层参数；
12.基于所述土层参数的数据分界点对山体进行进行岩性分层，获取每层岩性地层的特征值数据；
13.根据每层岩性地层的特征值数据对该层岩性地层进行属性赋值，根据赋值结果确定山体的地质属性值；
14.将山体的地质属性值代入到预设数据库中确定山体的地质类型。
15.优选的，所述基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数，包括：
16.基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号在山体内的信号穿透信息；
17.根据所述信号穿透信息设置探测波信号的信号强度参数和待发射频率参数；
18.根据探测波信号的信号强度参数和待发射频率参数以及机械波信号的扩散属性计算出探测波信号的单信号扩散范围；
19.基于探测波信号的单信号扩散范围设置探测波信号的波信号扩散参数。
20.优选的，根据探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中，包括：
21.获取山体的山体信息并根据探测波信号的单信号扩散范围设置多个预设采样点；
22.通过信号产生设备根据探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数生成与预设采样点同数量的多个机械波探测信号；
23.根据每个预设采样点的所属山层的岩性数据设置该预设采样点对应的机械波探测信号的发射参数；
24.将设置好发射参数的每个机械波探测信号发射到其对应的目标预设采样点中。
25.优选的，所述根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布图，包括：
26.根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道所在山体的水文地质分层数据；
27.根据目标隧道的施工位置在山体的层面信息在所述第一水文地质分层数据中筛选出第二水文地质分层数据；
28.构建目标隧道在山体中的三维模型；
29.根据所述第二水文地质分层数据确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况，根据所述空间分布情况在所述三维模型中标记出含水地质结构，根据标记结果生成目标隧道含水地质结构的空间分布图。
30.优选的，所述方法还包括：
31.根据目标隧道含水地质结构的空间分布图确定目标隧道的含水地质结构比例和每个含水地质结构的位置信息；
32.确定所述含水地质结构比例是否小于预设阈值，若是，根据第二水文地质分层数据确定每个含水地质结构的规模信息；
33.基于每个含水地质结构的规模信息和位置信息生成最佳施工方案；
34.将所述最佳施工方案上传至用户终端。
35.优选的，所述方法还包括：
36.若所述含水地质结构比例大于等于预设阈值，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息评估出其在目标隧道挖掘过程中的安全性指数；
37.根据每个含水地质结构的在目标隧道挖掘过程中的安全性指数和隧道挖掘干扰因素评估出目标隧道的挖掘可行性系数；
38.若所述挖掘可行性系数大于等于预设系数，基于所述挖掘可行性系数生成提醒指令并将其上传到用户终端；
39.若所述挖掘可行性系数小于预设系数，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息以及目标隧道所属山层的地质岩性数据评估出对于每个含水地质结构的最佳挖掘方式；
40.根据每个含水地质结构的最佳挖掘方式生成挖掘方案并将其上传到用户终端。
41.一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测系统，该系统包括：
42.第一确定模块，用于获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型；
43.第二确定模块，用于基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数；
44.发射模块，用于根据探测波信号的待发射频率参数波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中；
45.第三确定模块，用于根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况。
46.优选的，所述系统还用于：
47.根据目标隧道含水地质结构的空间分布图确定目标隧道的含水地质结构比例和每个含水地质结构的位置信息；
48.确定所述含水地质结构比例是否小于预设阈值，若是，根据第二水文地质分层数据确定每个含水地质结构的规模信息；
49.基于每个含水地质结构的规模信息和位置信息生成最佳施工方案；
50.将所述最佳施工方案上传至用户终端；
51.若所述含水地质结构比例大于等于预设阈值，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息评估出其在目标隧道挖掘过程中的安全性指数；
52.根据每个含水地质结构的在目标隧道挖掘过程中的安全性指数和隧道挖掘干扰因素评估出目标隧道的挖掘可行性系数；
53.若所述挖掘可行性系数大于等于预设系数，基于所述挖掘可行性系数生成提醒指令并将其上传到用户终端；
54.若所述挖掘可行性系数小于预设系数，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息以及目标隧道所属山层的地质岩性数据评估出对于每个含水地质结构的最佳挖掘方式；
55.根据每个含水地质结构的最佳挖掘方式生成挖掘方案并将其上传到用户终端。
56.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变
得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
57.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
58.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
59.图1为本发明所提供的一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法的工作流程图；
60.图2为本发明所提供的一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法的工作流程图；
61.图3为本发明所提供的一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法的工作流程图；
62.图4为本发明所提供的一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测系统的结构示意图。
具体实施方式
63.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
64.随着我国高速公路和铁路的高速发展，每年以疯狂的态势进行公路线和铁路线的增长，在我国南方地区平原居多。在公路线和铁路线建设过程中无需进行隧道挖掘施工，而在我国北方地方山地居多，就需要频繁地挖掘山体隧道以保证公路线和铁路线的同行，隧道施工过程中，预先需根据岩体的具体情况确定每次沿纵向挖掘长度，即将整个隧道分成多段隧道通道顺次挖掘；在施工时，先按照该挖掘长度挖掘出第一段隧道通道，然后在这第一段隧道通道中实施支护，完成后，可自第一段隧道通道的末端继续沿纵向挖掘出第二段隧道通道，在第二段隧道通道上实施支护，完成后，再在第二段隧道通道的末端沿纵向挖掘出第三段隧道通道，如此循环下去，直至完成最后一段隧道通道的支护施工后，多段隧道通道便形成了一条完整的隧道。
65.目前，在隧道挖掘过程中。因为隧道内含水地质构造的砂石含水量较高，经常在施工时会发生隧道积水，产生突水突泥，导致发生塌陷。进而影响工程质量和进度，也会对施工人员的安全带来威胁，现有的隧道含水地质结构的探测方法一般是通过地质扫描仪在隧道挖掘之前进行区域扫描，在确定无含水地质结构后进行阶段性挖掘工作，挖掘完毕后重复进行下一个施工区域的扫描，其存在以下问题：阶段性的扫描影响隧道施工效率的同时地质扫描仪的扫描结果仅仅可以确定是否存在含水地质结构，无法确定含水地质结构的具体分布信息，同时在地质扫描仪在运行过程中极度浪费电力，从而导致施工成本大大增加，在施工过程中还是无法精确地规避风险，降低了安全性。为了解决上述问题，本实施例公开了一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法。
66.一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法，如图1所示，包括以下步骤：
67.步骤s101、获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型；
68.步骤s102、基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数；
69.步骤s103、根据探测波信号的待发射频率参数波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中；
70.步骤s104、根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况。
71.在本实施例中，地层岩性数据表示为目标隧道所在山体的每个划分地层的岩性土壤数据；
72.在本实施例中，地质类型表示为目标隧道所在山体的岩质类型。
73.上述技术方案的工作原理为：获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型；基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数；根据探测波信号的待发射频率参数波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中；根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况。
74.上述技术方案的有益效果为：通过采用成机械波探测信号来确定待施工隧道所在山体的含水地质结构分布可以利用机械波信号的高穿透性以及不同介质对于机械波信号的反馈信号来快速准确地确定出隧道施工区域的含水地质结构分布情况，为后续的隧道施工奠定了条件，提高了实用性，规避了在施工过程中的安全隐患，提高了安全性，同时也极大地节省了电力资源，降低了成本，解决了现有技术中阶段性的扫描影响隧道施工效率的同时地质扫描仪的扫描结果仅仅可以确定是否存在含水地质结构，无法确定含水地质结构的具体分布信息，同时在地质扫描仪在运行过程中极度浪费电力，从而导致施工成本大大增加，在施工过程中还是无法精确地规避风险，降低了安全性的问题。
75.在一个实施例中，如图2所示，所述获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型，包括：
76.步骤s201、获取山体的地质勘察报告，根据所述地质勘察报告获取山体的土层参数；
77.步骤s202、基于所述土层参数的数据分界点对山体进行进行岩性分层，获取每层岩性地层的特征值数据；
78.步骤s203、根据每层岩性地层的特征值数据对该层岩性地层进行属性赋值，根据赋值结果确定山体的地质属性值；
79.步骤s204、将山体的地质属性值代入到预设数据库中确定山体的地质类型。
80.上述技术方案的有益效果为：通过根据土层参数来对山体进行进行岩性分层可针对不用岩层的土性参数来快速地进行分层，提高了分层效率，进一步地，通过确定山体的地质属性值可以快速直观地评估出山体的地质类型，提高了评估精度和评估效率。
81.在一个实施例中，如图3所示，所述基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波
信号的待发射频率参数和波信号扩散参数，包括：
82.步骤s301、基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号在山体内的信号穿透信息；
83.步骤s302、根据所述信号穿透信息设置探测波信号的信号强度参数和待发射频率参数；
84.步骤s303、根据探测波信号的信号强度参数和待发射频率参数以及机械波信号的扩散属性计算出探测波信号的单信号扩散范围；
85.步骤s304、基于探测波信号的单信号扩散范围设置探测波信号的波信号扩散参数。
86.上述技术方案的有益效果为：根据所述信号穿透信息设置探测波信号的信号强度参数和待发射频率参数可以保证探测波信号可以实现在山体内土层中稳定的穿透，提高了整体的稳定性，进一步地，通过确定单信号扩散范围可以根据机械波信号的扩散属性获得在其最佳信号反馈范围内的数据可靠性和稳定性，可以更加精准地根据山体的信号反馈情况来确定含水地质结构分布，进一步地提高了稳定性和可靠性。
87.在一个实施例中，根据探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中，包括：
88.获取山体的山体信息并根据探测波信号的单信号扩散范围设置多个预设采样点；
89.通过信号产生设备根据探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数生成与预设采样点同数量的多个机械波探测信号；
90.根据每个预设采样点的所属山层的岩性数据设置该预设采样点对应的机械波探测信号的发射参数；
91.将设置好发射参数的每个机械波探测信号发射到其对应的目标预设采样点中。
92.上述技术方案的有益效果为：通过设置多个采样点可以保证接收到山体全面的信号反馈，可以进一步精确地确定山体内部含水地质结构的分布情况，进一步地，通过设置每个采样点的发射机械波探测信号的发射参数可以进一步地保证每个采样点的信号穿透情况，进一步地提高了稳定性和可靠性。
93.在一个实施例中，所述根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布图，包括：
94.根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道所在山体的水文地质分层数据；
95.根据目标隧道的施工位置在山体的层面信息在所述第一水文地质分层数据中筛选出第二水文地质分层数据；
96.构建目标隧道在山体中的三维模型；
97.根据所述第二水文地质分层数据确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况，根据所述空间分布情况在所述三维模型中标记出含水地质结构，根据标记结果生成目标隧道含水地质结构的空间分布图。
98.上述技术方案的有益效果为：通过构建三维模型可以根据地质分层数据快速地在模型上标记出含水地质结构的空间分布图，使得工作人员可以进行直观的参考，进一步地提高了施工效率和施工管理人员的体验感。
99.在本实施例中，根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道所在山体的水文地
质分层数据，包括：
100.提取每个预设采样点的反馈信号的信号离散特征，根据信号离散特性确定确定山体内的结构应变分布；
101.构建山体的虚拟应变空间，根据山体内的结构应变分布在虚拟应变空间中标记出应变结构区域；
102.获取每个预设采样点的反馈信号对应的信号图谱，根据信号图谱中的信号幅度变化情况确定每个应变结构区域的应变向量；
103.对每个应变结构区域的应变向量进行映射，根据映射结果获取每个应变结构区域的结构载荷矩阵；
104.基于每个应变结构区域的结构载荷矩阵进行地质推演，获取推演结果；
105.根据推演结果确定每个应变结构区域的区域结构形态，根据区域结构形态判断每个应变结构区域的水层组空间分布和土层组空间分布；
106.根据每个应变结构区域的水层组空间分布和土层组空间分布以及预设地质排布限制指标确定每个应变结构区域的理想山体分层；
107.通过每个应变结构区域的水层组空间分布和土层组空间分布获取该应变结构区域的水文地质描述数据；
108.基于每个应变结构区域的理想山体分层和该应变结构区域的水文地质描述数据确定目标隧道所在山体的水文地质分层数据。
109.在本实施例中，信号离散特征表示为每个预设采样点的反馈信号的信号传输离散特性表现特征；
110.在本实施例中，结构应变分布表示为山体内的受力应变结构的分布情况；
111.在本实施例中，应变结构区域表示为每个受力应变结构的影响区域；
112.在本实施例中，应变向量表示为每个应变结构区域的应变反应程度向量；
113.在本实施例中，结构载荷矩阵表示为每个应变结构区域中的受力应变结构的各维度受力载荷统计矩阵；
114.在本实施例中，地质推演表示为根据每个应变结构区域的结构载荷矩阵进行不同地址下的模型推演；
115.在本实施例中，区域结构形态表示为每个应变结构区域中的结构模组形态，包括：松散形态和紧致形态等；
116.在本实施例中，水层组空间分布表示为每个应变结构区域中的含水土层空间分布；
117.在本实施例中，土层组空间分布表示为每个应变结构区域中的不含水土层空间分布；
118.在本实施例中，预设地质排布限制指标表示为山体中每种类型的地质的层级限制指标；
119.在本实施例中，理想山体分层表示为每个应变结构区域在山体中的理想分层；
120.在本实施例中，水文地质描述数据表示为每个个应变结构区域对应地质类型的水文描述数据。
121.上述技术方案的有益效果为：通过确定山体中每个应变结构区域的水层组空间分
布和土层组空间分布可以直观地确定山体中的地质分层排布，使得分层结果更加客观和准确。
122.在一个实施例中，所述方法还包括：
123.根据目标隧道含水地质结构的空间分布图确定目标隧道的含水地质结构比例和每个含水地质结构的位置信息；
124.确定所述含水地质结构比例是否小于预设阈值，若是，根据第二水文地质分层数据确定每个含水地质结构的规模信息；
125.基于每个含水地质结构的规模信息和位置信息生成最佳施工方案；
126.将所述最佳施工方案上传至用户终端。
127.上述技术方案的有益效果为：通过基于每个含水地质结构的规模信息和位置信息生成最佳施工方案可以为施工人员提供一份既保证安全性同时还可以避开大规模含水地质结构的施工方案，进一步地提高了施工效率。
128.在一个实施例中，所述方法还包括：
129.若所述含水地质结构比例大于等于预设阈值，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息评估出其在目标隧道挖掘过程中的安全性指数；
130.根据每个含水地质结构的在目标隧道挖掘过程中的安全性指数和隧道挖掘干扰因素评估出目标隧道的挖掘可行性系数；
131.若所述挖掘可行性系数大于等于预设系数，基于所述挖掘可行性系数生成提醒指令并将其上传到用户终端；
132.若所述挖掘可行性系数小于预设系数，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息以及目标隧道所属山层的地质岩性数据评估出对于每个含水地质结构的最佳挖掘方式；
133.根据每个含水地质结构的最佳挖掘方式生成挖掘方案并将其上传到用户终端。
134.上述技术方案的有益效果为：通过评估出目标隧道的挖掘可行性系数可以精确地确定目标隧道的原施工方案是否可以进而及时地发出提醒，避免了无谓的施工损耗，进一步地节省了成本，进一步地，通过评估出个含水地质结构的最佳挖掘方式即可以提高施工安全同时还可以及时地对含水地质结构进行放水和后续处理，避免产生积水耽误工程进度，进一步地提高了施工效率和施工稳定性。
135.本实施例还公开了一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测系统，如图4所示，该系统包括：
136.第一确定模块401，用于获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型；
137.第二确定模块402，用于基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数；
138.发射模块403，用于根据探测波信号的待发射频率参数波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中；
139.第三确定模块404，用于根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况。
140.上述技术方案的工作原理为：首先通过第一确定模块获取目标隧道所在山体的地
层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型；然后利用第二确定模块基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数；进而通过发射模块根据探测波信号的待发射频率参数波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中；最后利用第三确定模块根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况。
141.上述技术方案的有益效果为：通过采用成机械波探测信号来确定待施工隧道所在山体的含水地质结构分布可以利用机械波信号的高穿透性以及不同介质对于机械波信号的反馈信号来快速准确地确定出隧道施工区域的含水地质结构分布情况，为后续的隧道施工奠定了条件，提高了实用性，规避了在施工过程中的安全隐患，提高了安全性，同时也极大地节省了电力资源，降低了成本。
142.在一个实施例中，所述系统还用于：
143.根据目标隧道含水地质结构的空间分布图确定目标隧道的含水地质结构比例和每个含水地质结构的位置信息；
144.确定所述含水地质结构比例是否小于预设阈值，若是，根据第二水文地质分层数据确定每个含水地质结构的规模信息；
145.基于每个含水地质结构的规模信息和位置信息生成最佳施工方案；
146.将所述最佳施工方案上传至用户终端；
147.若所述含水地质结构比例大于等于预设阈值，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息评估出其在目标隧道挖掘过程中的安全性指数；
148.根据每个含水地质结构的在目标隧道挖掘过程中的安全性指数和隧道挖掘干扰因素评估出目标隧道的挖掘可行性系数；
149.若所述挖掘可行性系数大于等于预设系数，基于所述挖掘可行性系数生成提醒指令并将其上传到用户终端；
150.若所述挖掘可行性系数小于预设系数，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息以及目标隧道所属山层的地质岩性数据评估出对于每个含水地质结构的最佳挖掘方式；
151.根据每个含水地质结构的最佳挖掘方式生成挖掘方案并将其上传到用户终端。
152.上述技术方案的有益效果为：通过基于每个含水地质结构的规模信息和位置信息生成最佳施工方案可以为施工人员提供一份既保证安全性同时还可以避开大规模含水地质结构的施工方案，进一步地提高了施工效率，进一步地，通过评估出目标隧道的挖掘可行性系数可以精确地确定目标隧道的原施工方案是否可以进而及时地发出提醒，避免了无谓的施工损耗，进一步地节省了成本，进一步地，通过评估出个含水地质结构的最佳挖掘方式即可以提高施工安全同时还可以及时地对含水地质结构进行放水和后续处理，避免产生积水耽误工程进度，进一步地提高了施工效率和施工稳定性。
153.本领域技术人员应当理解的是，本发明中的第一、第二指的是不同应用阶段而已。
154.本领域技术用户员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面
的权利要求指出。
155.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型；基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数；根据探测波信号的待发射频率参数波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中；根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况。2.根据权利要求1所述基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法，其特征在于，所述获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型，包括：获取山体的地质勘察报告，根据所述地质勘察报告获取山体的土层参数；基于所述土层参数的数据分界点对山体进行进行岩性分层，获取每层岩性地层的特征值数据；根据每层岩性地层的特征值数据对该层岩性地层进行属性赋值，根据赋值结果确定山体的地质属性值；将山体的地质属性值代入到预设数据库中确定山体的地质类型。3.根据权利要求1所述基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法，其特征在于，所述基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数，包括：基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号在山体内的信号穿透信息；根据所述信号穿透信息设置探测波信号的信号强度参数和待发射频率参数；根据探测波信号的信号强度参数和待发射频率参数以及机械波信号的扩散属性计算出探测波信号的单信号扩散范围；基于探测波信号的单信号扩散范围设置探测波信号的波信号扩散参数。4.根据权利要求2-3所述基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法，其特征在于，根据探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中，包括：获取山体的山体信息并根据探测波信号的单信号扩散范围设置多个预设采样点；通过信号产生设备根据探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数生成与预设采样点同数量的多个机械波探测信号；根据每个预设采样点的所属山层的岩性数据设置该预设采样点对应的机械波探测信号的发射参数；将设置好发射参数的每个机械波探测信号发射到其对应的目标预设采样点中。5.根据权利要求1所述基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法，其特征在于，所述根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布图，包括：根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道所在山体的水文地质分层数据；根据目标隧道的施工位置在山体的层面信息在所述第一水文地质分层数据中筛选出第二水文地质分层数据；
构建目标隧道在山体中的三维模型；根据所述第二水文地质分层数据确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况，根据所述空间分布情况在所述三维模型中标记出含水地质结构，根据标记结果生成目标隧道含水地质结构的空间分布图。6.根据权利要求5所述基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法，其特征在于，所述方法还包括：根据目标隧道含水地质结构的空间分布图确定目标隧道的含水地质结构比例和每个含水地质结构的位置信息；确定所述含水地质结构比例是否小于预设阈值，若是，根据第二水文地质分层数据确定每个含水地质结构的规模信息；基于每个含水地质结构的规模信息和位置信息生成最佳施工方案；将所述最佳施工方案上传至用户终端。7.根据权利要求6所述基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述含水地质结构比例大于等于预设阈值，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息评估出其在目标隧道挖掘过程中的安全性指数；根据每个含水地质结构的在目标隧道挖掘过程中的安全性指数和隧道挖掘干扰因素评估出目标隧道的挖掘可行性系数；若所述挖掘可行性系数大于等于预设系数，基于所述挖掘可行性系数生成提醒指令并将其上传到用户终端；若所述挖掘可行性系数小于预设系数，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息以及目标隧道所属山层的地质岩性数据评估出对于每个含水地质结构的最佳挖掘方式；根据每个含水地质结构的最佳挖掘方式生成挖掘方案并将其上传到用户终端。8.一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测系统，其特征在于，该系统包括：第一确定模块，用于获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据所述地层岩性数据确定山体的地质类型；第二确定模块，用于基于所述地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数；发射模块，用于根据探测波信号的待发射频率参数波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中；第三确定模块，用于根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况。9.根据权利要求8所述基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测系统，其特征在于，所述系统还用于：根据目标隧道含水地质结构的空间分布图确定目标隧道的含水地质结构比例和每个含水地质结构的位置信息；确定所述含水地质结构比例是否小于预设阈值，若是，根据第二水文地质分层数据确定每个含水地质结构的规模信息；基于每个含水地质结构的规模信息和位置信息生成最佳施工方案；
将所述最佳施工方案上传至用户终端；若所述含水地质结构比例大于等于预设阈值，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息评估出其在目标隧道挖掘过程中的安全性指数；根据每个含水地质结构的在目标隧道挖掘过程中的安全性指数和隧道挖掘干扰因素评估出目标隧道的挖掘可行性系数；若所述挖掘可行性系数大于等于预设系数，基于所述挖掘可行性系数生成提醒指令并将其上传到用户终端；若所述挖掘可行性系数小于预设系数，根据每个含水地质结构的规模信息和位置信息以及目标隧道所属山层的地质岩性数据评估出对于每个含水地质结构的最佳挖掘方式；根据每个含水地质结构的最佳挖掘方式生成挖掘方案并将其上传到用户终端。

技术总结
本发明公开了一种基于机械波应用的隧道含水地质结构的探测方法及系统，其方法包括：获取目标隧道所在山体的地层岩性数据，根据地层岩性数据确定山体的地质类型；基于地质类型和地层岩性数据确定探测波信号的待发射频率参数和波信号扩散参数；根据探测波信号的待发射频率参数波信号扩散参数生成机械波探测信号并将其发射到目标隧道所在山体的多个预设采样点中；根据每个预设采样点的反馈信号确定目标隧道含水地质结构的空间分布情况。利用机械波信号的高穿透性以及不同介质对于其的反馈信号来快速准确地确定出隧道施工区域的含水地质结构分布情况。规避了在施工过程中的安全隐患，提高了安全性，同时也极大地节省了电力资源，降低了成本。降低了成本。降低了成本。


技术研发人员：高军 刘凯文 周斌 项小珍 林晓 高阳 李松真 陈更 杨立云 薛惠玲
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/10/6