本發(fā)明涉及古城墻隱患探測，尤其涉及基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法。

背景技術(shù)：

1、古城墻作為重要的歷史文化遺產(chǎn)，對其保護和保存至關(guān)重要。然而，由于古城墻年代久遠，經(jīng)過戰(zhàn)爭或者自然的侵蝕，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部受到了一定程度的損傷，如裂縫、空洞、不密實、材料劣化等問題隱患，威脅文物的長期穩(wěn)定性。因此，需要對古城墻建筑實施內(nèi)部隱患的檢測，提前預(yù)防古城墻建筑的進一步侵蝕。

2、傳統(tǒng)的隱患探測手段，如物理鉆探和破壞性檢測，容易對城墻本體造成二次損傷，且探測精度和深度覆蓋有限。常規(guī)地球物理探測方法難以同時實現(xiàn)高精度淺層探測和深層結(jié)構(gòu)隱患的綜合識別。

3、基于此發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)雷達在淺層高分辨率探測方面具有優(yōu)勢但測深較淺，而橫向的高分辨率的面波法擅長中、深層隱患探測。因此，針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，能夠有效結(jié)合不同無損探測方法的優(yōu)點，實現(xiàn)對古城墻隱患全面、高精度的探測。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，結(jié)合地質(zhì)雷達的淺層高分辨率探測能力和面波法的中、深層探測能力，有效覆蓋不同深度的隱患區(qū)域，綜合分析兩種技術(shù)的數(shù)據(jù)，構(gòu)建精確的隱患體三維模型，適用于古城墻內(nèi)部隱患的快速探測，為古城墻修繕與保護提供科學依據(jù)，解決了單一無損探測技術(shù)無法同時兼顧淺層高精度和深層隱患識別的技術(shù)難題，提高了隱患識別的精度和可靠性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，包括以下步驟：

3、步驟s1、根據(jù)實際古城墻情況，進行探測前準備；

4、步驟s2、采用地質(zhì)雷達探測方式對淺層隱患進行探測；

5、步驟s3、采用面波法對中深層隱患進行探測；

6、步驟s4、對步驟s2和步驟s3兩種方式獲得的探測數(shù)據(jù)進行處理與分析；

7、步驟s5、根據(jù)探測數(shù)據(jù)的分析結(jié)構(gòu)，構(gòu)建三維隱患模型；

8、步驟s6、基于三維隱患模型，獲得探測結(jié)果。

9、優(yōu)選的，在步驟s1中，探測前的準備工作具體包括：

10、步驟s11、根據(jù)古城墻的結(jié)構(gòu)特點、材料屬性和探測需求，確定合理的探測區(qū)域與范圍；

11、步驟s12、針對淺層隱患，采用具備實時采樣功能的地質(zhì)雷達探測方式；其中，地質(zhì)雷達探測深度不小于2.0m；測線布置在古城墻上部，以網(wǎng)格測線為主，網(wǎng)格間距小于推測隱患體最小尺寸，在側(cè)墻處布設(shè)上、中、下三條測線；

12、步驟s13、針對中深層隱患，采用面波法；測線以順古城墻方向為主，并避開側(cè)墻旁側(cè)影響，測線位置盡量與地質(zhì)雷達長測線重合。

13、優(yōu)選的，在步驟s2中，采用地質(zhì)雷達探測方式對淺層隱患進行探測，具體過程如下：

14、步驟s21、探測前進行地質(zhì)雷達探測方式的有效性試驗和參數(shù)有效性試驗；

15、步驟s22、根據(jù)實際情況，設(shè)置雷達天線頻率，通常300mhz以上頻率用于淺層探測，100mhz以下頻率用于深層探測；

16、步驟s23、組織執(zhí)行地質(zhì)雷達探測任務(wù)，生成城墻內(nèi)部淺層結(jié)構(gòu)圖像，識別淺層空洞、疏松體區(qū)域。

17、優(yōu)選的，在步驟s3中，采用面波法對中深層隱患進行探測，具體過程如下：

18、步驟s31、探測前進行面波法的有效性試驗和參數(shù)有效性試驗；

19、步驟s32、根據(jù)實際情況，選取適當?shù)钠凭?、道間距、記錄長度、采樣間隔，組織現(xiàn)場面波法探測；

20、步驟s33、作業(yè)期間遠離各類振動干擾源，每條采集剖面詳細記錄采集參數(shù)、檢波器起終點坐標；

21、步驟s34、反演剪切波速度分布，用于識別墻體深層隱患。

22、優(yōu)選的，在步驟s4中，對步驟s2和步驟s3兩種方式獲得的探測數(shù)據(jù)進行處理與分析，具體過程如下：

23、步驟s41、由地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)確定古城墻海墁下淺層異常，成果解釋時，以多測線聯(lián)合解釋：

24、首先，劃定測線異常；

25、然后，由測線異常圈定隱患體范圍；

26、步驟s42、由地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)確定古城墻側(cè)墻洞口，結(jié)合多頻率天線，確定防空洞洞口；

27、步驟s43、由面波法數(shù)據(jù)與地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)綜合確定古城墻內(nèi)部空洞：

28、首先，確定面波法測線異常；

29、然后，根據(jù)面波法測線異常與側(cè)墻洞口共同確定防空洞類隱患體的空間分布；對于無側(cè)墻洞口的測線異常，綜合分析后確定為疏松體或內(nèi)部空洞。

30、優(yōu)選的，在步驟s5中，根據(jù)探測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，構(gòu)建三維隱患模型，具體如下：

31、步驟s51、對比分析兩種探測方式所得結(jié)果，以確定隱患的位置、深度和性質(zhì)，構(gòu)建三維隱患模型；

32、步驟s52、將地質(zhì)雷達解釋成果、面波法解釋成果疊合，分析淺層隱患體與深層隱患體的空間關(guān)系，確定隱患體風險等級。

33、優(yōu)選的，在步驟s52中，隱患體風險等級包括：淺層疏松體與深層隱患體重合，表明隱患體仍在發(fā)育；深層隱患體上層土體密實，則表明該隱患體暫時穩(wěn)定。

34、優(yōu)選的，在步驟s6中，基于三維隱患模型，獲得探測結(jié)果，具體如下：

35、步驟s61、依據(jù)探測結(jié)果，構(gòu)建古城墻內(nèi)部隱患的三維模型，生成隱患分布圖；

36、步驟s62、根據(jù)隱患分布圖，提供探測報告，詳述隱患位置、形態(tài)和嚴重程度，并提出相關(guān)修繕建議。

37、因此，本發(fā)明采用上述基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，有益效果如下：

38、（1）高分辨率淺層探測：地質(zhì)雷達能夠在厘米級別精度下探測墻體淺層隱患，如疏松體、空洞等；

39、（2）深層隱患識別：橫向的高分辨率的面波法能夠有效識別墻體深層結(jié)構(gòu)問題，解決地質(zhì)雷達探測深度不足的問題；

40、（3）數(shù)據(jù)相互映證：通過將兩種探測方法所得數(shù)據(jù)進行比對和融合，確保隱患識別結(jié)果的準確性和完整性；

41、（4）三維隱患模型構(gòu)建：綜合兩種探測方法的結(jié)果，形成古城墻隱患體的三維模型，為科學修繕提供精準的決策依據(jù)。

42、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

技術(shù)特征：

1.基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，其特征在于，在步驟s1中，探測前的準備工作具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，其特征在于，在步驟s2中，采用地質(zhì)雷達探測方式對淺層隱患進行探測，具體過程如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，其特征在于，在步驟s3中，采用面波法對中深層隱患進行探測，具體過程如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，其特征在于，在步驟s4中，對步驟s2和步驟s3兩種方式獲得的探測數(shù)據(jù)進行處理與分析，具體過程如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，其特征在于，在步驟s5中，根據(jù)探測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，構(gòu)建三維隱患模型，具體如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，其特征在于，在步驟s52中，隱患體風險等級包括：淺層疏松體與深層隱患體重合，表明隱患體仍在發(fā)育；深層隱患體上層土體密實，則表明該隱患體暫時穩(wěn)定。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，其特征在于，在步驟s6中，基于三維隱患模型，獲得探測結(jié)果，具體如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于古城墻隱患探測技術(shù)領(lǐng)域，公開了基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，包括以下步驟：根據(jù)實際古城墻情況，進行探測前準備；采用地質(zhì)雷達探測方式對淺層隱患進行探測；采用面波法對中深層隱患進行探測；對上述兩種方式獲得的探測數(shù)據(jù)進行處理與分析；根據(jù)探測數(shù)據(jù)的分析結(jié)構(gòu)，構(gòu)建三維隱患模型；基于三維隱患模型，獲得探測結(jié)果。本發(fā)明采用上述基于地質(zhì)雷達與面波法的古城墻內(nèi)部隱患無損探測方法，通過將地質(zhì)雷達與高精度面波法相結(jié)合，能夠高效識別淺層與深層隱患，充分發(fā)揮兩者在不同深度和不同分辨率探測中的優(yōu)勢，確保探測數(shù)據(jù)的精確性、全面性和科學性，并構(gòu)建隱患三維模型，為古城墻的保護和修復提供了科學支持。

技術(shù)研發(fā)人員：王偉,吳春,李俊連,魯光銀,劉璇清,王子越,陳冉升
受保護的技術(shù)使用者：機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23