基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法与流程

本发明涉及古城墙隐患探测，尤其涉及基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法。

背景技术：

1、古城墙作为重要的历史文化遗产，对其保护和保存至关重要。然而，由于古城墙年代久远，经过战争或者自然的侵蚀，其结构内部受到了一定程度的损伤，如裂缝、空洞、不密实、材料劣化等问题隐患，威胁文物的长期稳定性。因此，需要对古城墙建筑实施内部隐患的检测，提前预防古城墙建筑的进一步侵蚀。

2、传统的隐患探测手段，如物理钻探和破坏性检测，容易对城墙本体造成二次损伤，且探测精度和深度覆盖有限。常规地球物理探测方法难以同时实现高精度浅层探测和深层结构隐患的综合识别。

3、基于此发现，地质雷达在浅层高分辨率探测方面具有优势但测深较浅，而横向的高分辨率的面波法擅长中、深层隐患探测。因此，针对上述问题，本发明提出了一种基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，能够有效结合不同无损探测方法的优点，实现对古城墙隐患全面、高精度的探测。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，结合地质雷达的浅层高分辨率探测能力和面波法的中、深层探测能力，有效覆盖不同深度的隐患区域，综合分析两种技术的数据，构建精确的隐患体三维模型，适用于古城墙内部隐患的快速探测，为古城墙修缮与保护提供科学依据，解决了单一无损探测技术无法同时兼顾浅层高精度和深层隐患识别的技术难题，提高了隐患识别的精度和可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提供了基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、根据实际古城墙情况，进行探测前准备；

4、步骤s2、采用地质雷达探测方式对浅层隐患进行探测；

5、步骤s3、采用面波法对中深层隐患进行探测；

6、步骤s4、对步骤s2和步骤s3两种方式获得的探测数据进行处理与分析；

7、步骤s5、根据探测数据的分析结构，构建三维隐患模型；

8、步骤s6、基于三维隐患模型，获得探测结果。

9、优选的，在步骤s1中，探测前的准备工作具体包括：

10、步骤s11、根据古城墙的结构特点、材料属性和探测需求，确定合理的探测区域与范围；

11、步骤s12、针对浅层隐患，采用具备实时采样功能的地质雷达探测方式；其中，地质雷达探测深度不小于2.0m；测线布置在古城墙上部，以网格测线为主，网格间距小于推测隐患体最小尺寸，在侧墙处布设上、中、下三条测线；

12、步骤s13、针对中深层隐患，采用面波法；测线以顺古城墙方向为主，并避开侧墙旁侧影响，测线位置尽量与地质雷达长测线重合。

13、优选的，在步骤s2中，采用地质雷达探测方式对浅层隐患进行探测，具体过程如下：

14、步骤s21、探测前进行地质雷达探测方式的有效性试验和参数有效性试验；

15、步骤s22、根据实际情况，设置雷达天线频率，通常300mhz以上频率用于浅层探测，100mhz以下频率用于深层探测；

16、步骤s23、组织执行地质雷达探测任务，生成城墙内部浅层结构图像，识别浅层空洞、疏松体区域。

17、优选的，在步骤s3中，采用面波法对中深层隐患进行探测，具体过程如下：

18、步骤s31、探测前进行面波法的有效性试验和参数有效性试验；

19、步骤s32、根据实际情况，选取适当的偏移距、道间距、记录长度、采样间隔，组织现场面波法探测；

20、步骤s33、作业期间远离各类振动干扰源，每条采集剖面详细记录采集参数、检波器起终点坐标；

21、步骤s34、反演剪切波速度分布，用于识别墙体深层隐患。

22、优选的，在步骤s4中，对步骤s2和步骤s3两种方式获得的探测数据进行处理与分析，具体过程如下：

23、步骤s41、由地质雷达数据确定古城墙海墁下浅层异常，成果解释时，以多测线联合解释：

24、首先，划定测线异常；

25、然后，由测线异常圈定隐患体范围；

26、步骤s42、由地质雷达数据确定古城墙侧墙洞口，结合多频率天线，确定防空洞洞口；

27、步骤s43、由面波法数据与地质雷达数据综合确定古城墙内部空洞：

28、首先，确定面波法测线异常；

29、然后，根据面波法测线异常与侧墙洞口共同确定防空洞类隐患体的空间分布；对于无侧墙洞口的测线异常，综合分析后确定为疏松体或内部空洞。

30、优选的，在步骤s5中，根据探测数据的分析结果，构建三维隐患模型，具体如下：

31、步骤s51、对比分析两种探测方式所得结果，以确定隐患的位置、深度和性质，构建三维隐患模型；

32、步骤s52、将地质雷达解释成果、面波法解释成果叠合，分析浅层隐患体与深层隐患体的空间关系，确定隐患体风险等级。

33、优选的，在步骤s52中，隐患体风险等级包括：浅层疏松体与深层隐患体重合，表明隐患体仍在发育；深层隐患体上层土体密实，则表明该隐患体暂时稳定。

34、优选的，在步骤s6中，基于三维隐患模型，获得探测结果，具体如下：

35、步骤s61、依据探测结果，构建古城墙内部隐患的三维模型，生成隐患分布图；

36、步骤s62、根据隐患分布图，提供探测报告，详述隐患位置、形态和严重程度，并提出相关修缮建议。

37、因此，本发明采用上述基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，有益效果如下：

38、（1）高分辨率浅层探测：地质雷达能够在厘米级别精度下探测墙体浅层隐患，如疏松体、空洞等；

39、（2）深层隐患识别：横向的高分辨率的面波法能够有效识别墙体深层结构问题，解决地质雷达探测深度不足的问题；

40、（3）数据相互映证：通过将两种探测方法所得数据进行比对和融合，确保隐患识别结果的准确性和完整性；

41、（4）三维隐患模型构建：综合两种探测方法的结果，形成古城墙隐患体的三维模型，为科学修缮提供精准的决策依据。

42、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。

技术特征：

1.基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，其特征在于，在步骤s1中，探测前的准备工作具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，其特征在于，在步骤s2中，采用地质雷达探测方式对浅层隐患进行探测，具体过程如下：

4.根据权利要求2所述的基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，其特征在于，在步骤s3中，采用面波法对中深层隐患进行探测，具体过程如下：

5.根据权利要求1所述的基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，其特征在于，在步骤s4中，对步骤s2和步骤s3两种方式获得的探测数据进行处理与分析，具体过程如下：

6.根据权利要求1所述的基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，其特征在于，在步骤s5中，根据探测数据的分析结果，构建三维隐患模型，具体如下：

7.根据权利要求6所述的基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，其特征在于，在步骤s52中，隐患体风险等级包括：浅层疏松体与深层隐患体重合，表明隐患体仍在发育；深层隐患体上层土体密实，则表明该隐患体暂时稳定。

8.根据权利要求1所述的基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，其特征在于，在步骤s6中，基于三维隐患模型，获得探测结果，具体如下：

技术总结本发明属于古城墙隐患探测技术领域，公开了基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，包括以下步骤：根据实际古城墙情况，进行探测前准备；采用地质雷达探测方式对浅层隐患进行探测；采用面波法对中深层隐患进行探测；对上述两种方式获得的探测数据进行处理与分析；根据探测数据的分析结构，构建三维隐患模型；基于三维隐患模型，获得探测结果。本发明采用上述基于地质雷达与面波法的古城墙内部隐患无损探测方法，通过将地质雷达与高精度面波法相结合，能够高效识别浅层与深层隐患，充分发挥两者在不同深度和不同分辨率探测中的优势，确保探测数据的精确性、全面性和科学性，并构建隐患三维模型，为古城墙的保护和修复提供了科学支持。技术研发人员：王伟,吴春,李俊连,鲁光银,刘璇清,王子越,陈冉升受保护的技术使用者：机械工业勘察设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/23