维度网讯，美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory, ORNL）的研究人员展示了一种通过反转声学信号路径探测地下隐藏隧道的新方法。传统技术从地表向地下发射振动，而该团队将声源置于目标下方，在地表测量声波与隐藏结构相互作用后的响应信号。

这项技术于ORNL园区内的一场实地实验中得到验证。研究旨在解决工程领域长期存在的局限：识别可能改变地形稳定性并在公路、铁路、工业设施及其他关键基础设施下方形成空洞的隐藏地下结构。

搜索地下隧道通常依赖从地表工作的技术，如地震勘测、探地雷达和电阻率测量。这些工具在不同地形中效果不一，例如富含黏土的土壤会限制某些信号传播，复杂的地下环境也会干扰读数。此外，较高频率信号能捕捉较小空腔但地下衰减快，较低频率信号传播远却可能遗漏细节，造成盲点。

ORNL团队从一个简单假设出发：如果部分信号在自上而下发送时丢失，那么当声源位于隧道下方时探测效果可能改善。首席研究员Mike Kass解释，研究人员调整了石油和天然气勘探中使用的垂直地震剖面法。传统应用中传感器放在钻孔内记录地表产生的能量波；在ORNL实验中配置被反转——声源置于目标下方，地表传感器记录由此产生的振动。

测试期间，该方法产生了一个独特的次谐波信号。这种低频响应在声波绕隧道弯曲或衍射时出现。高级研发研究员Charles Finney表示，地球检波器检测到了该信号，后续测量表明只有当隧道存在且声音源自其下方时该响应才一致出现，有助于将隧道特征与噪音或土壤自然变化区分开来。

为在真实条件下评估，研究人员安装了一条长40英尺（约12米）的钢制隧道，深约10英尺（约3米）。团队使用垂直钻孔将声源放置在深达30英尺（约9米）的位置，地表布置对振动敏感的地球检波器。记录在隧道安装前后进行，通过直接比较确认信号变化与地下结构的关系。实验还观察到次谐波信号仅在声源位于结构下方时出现，表明该技术可提供目标深度线索。

这项研究展示了一种识别地下人造结构的新机制，对公路、铁路、设施和作业区域稳定性评估有潜在价值。研究人员计划测试该技术在不同土壤类型中的性能，完善信号分析，并调查声学响应的时间和强度是否能够生成更详细地下图像。团队成员还包括Omar Marcillo、Monica Maceira和Derek Splitter。研究得到ORNL实验室指导研发种子资金计划支持，并利用了国家交通研究中心（National Transportation Research Center，美国能源部用户设施）的资源。研究结果详述于技术报告《Advancing Tunnel Detection Via Vertical Acoustic Profiling》。ORNL由UT-Battelle为美国能源部科学办公室管理。

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