[發(fā)明專利]基于巖體破裂微震波活動(dòng)規(guī)律的邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711252488.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107807381B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張朋;劉涌江;劉大洋;杜雁鵬;徐瑩;董天雄;張振東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): G01V1/00
• 分類號(hào): G01V1/00;G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及本發(fā)明公開(kāi)一種基于巖體破裂微震波活動(dòng)規(guī)律的邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置，該方法通過(guò)拾震傳感器獲取巖體破裂微震波信號(hào)；根據(jù)信號(hào)包絡(luò)線特征預(yù)處理獲取微震波有效時(shí)段，對(duì)有效時(shí)段數(shù)據(jù)在一定分析時(shí)窗構(gòu)造Covariance矩陣極化分析，得到特征值及特征向量，計(jì)算瞬時(shí)極化軸、方位角、傾角等極化特征參數(shù)，通過(guò)縱橫波波速快慢及極化特征確定初至?xí)r差，并以縱波初至極化主軸方向及其縱橫波初至?xí)r差判定巖體破裂源位，最后數(shù)理統(tǒng)計(jì)微震波動(dòng)力學(xué)特征及活動(dòng)率、體積事件密度等時(shí)空規(guī)律，預(yù)測(cè)邊坡巖體失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明裝置能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡巖體全空間內(nèi)微觀破裂萌生、發(fā)育、擴(kuò)展及其誘發(fā)的宏觀失穩(wěn)過(guò)程，預(yù)警周期長(zhǎng)，時(shí)間提前量大，儀器使用及維護(hù)成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于邊坡失穩(wěn)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于巖體破裂微震波活動(dòng)規(guī)律的邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著世界人口不斷增長(zhǎng)，人類生產(chǎn)生活的空間不斷擴(kuò)大，以經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件為支撐的工程活動(dòng)愈加頻繁，加之全球受氣候變化的因素的影響，滑坡災(zāi)害頻發(fā)，其中不乏大型滑坡災(zāi)害，造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。迄今為止，但凡有人類生產(chǎn)生活活動(dòng)的地區(qū)都發(fā)生過(guò)滑坡災(zāi)害，成為各種災(zāi)害中，頻率高、損失大的災(zāi)害類型。

隨著露天采場(chǎng)的不斷延伸，很多露天礦山的邊坡不斷加高加陡，形成高陡邊坡，滑坡風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越高，因此急需一種邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的分析方法，來(lái)對(duì)邊坡地災(zāi)進(jìn)行分析預(yù)警。

在交通行業(yè)，建設(shè)過(guò)程深挖高填構(gòu)筑了大量路塹邊坡，打破了巖土體原有的地質(zhì)平衡，在自然環(huán)境與運(yùn)營(yíng)條件影響下，易誘發(fā)坍塌、滑坡等地災(zāi)，砸壞路基及橋涵、中斷交通及造成行車事故，因此，需一種邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的分析方法，預(yù)警及確定發(fā)生崩塌、滑坡等地災(zāi)發(fā)生準(zhǔn)確時(shí)間，來(lái)降低其造成生命財(cái)產(chǎn)損失。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于巖體破裂微震波活動(dòng)規(guī)律的邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法及裝置，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡巖體內(nèi)全空間微觀破裂萌生、發(fā)育、擴(kuò)展及其誘發(fā)的宏觀失穩(wěn)過(guò)程震波活動(dòng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

基于巖體破裂微震波活動(dòng)規(guī)律的邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟：

S1：基站實(shí)時(shí)采集巖體活動(dòng)釋放微震波信號(hào)；

S2：預(yù)處理獲取微震波信號(hào)及有效時(shí)段；

S3：構(gòu)建Covariance矩陣對(duì)微震波信號(hào)進(jìn)行極化分析；

S4：確定巖體破裂源位置的空間球坐標(biāo)；

S5：數(shù)理統(tǒng)計(jì)巖體破裂事件的微震波動(dòng)力學(xué)特征及時(shí)空活動(dòng)規(guī)律；

S6：根據(jù)微震波動(dòng)力學(xué)特征及時(shí)空活動(dòng)規(guī)律預(yù)測(cè)邊坡巖體失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

進(jìn)一步，步驟S1中，微震波信號(hào)的離散時(shí)間序列形式為：

s(t)＝[s_x(t),s_y(t),s_z(t)]，t＝t₀,t₀+Δt,t₀+2Δt,…,t₀+NΔt

其中，s_x(t)為垂直分量信號(hào)，s_y(t)和s_z(t)為兩個(gè)水平分量信號(hào)，s_y(t)為徑向分量，s_z(t)為切向分量；t₀信號(hào)初始時(shí)刻，N為樣點(diǎn)數(shù)，Δt為采樣時(shí)間間隔，Δt＝1/f_s，f_s為采樣頻率。

進(jìn)一步，步驟S2包含如下步驟：

S21：對(duì)微震波離散時(shí)間序列s(t)采用包絡(luò)提取方法獲取時(shí)域包絡(luò)線A(t)；