[發(fā)明專(zhuān)利]一種邊坡震害損傷的能量識(shí)別方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810432061.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108663712A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范剛;周家文;張建經(jīng);戚順超;李海波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01V1/30
• 分類(lèi)號(hào): G01V1/30
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專(zhuān)利事務(wù)所 51213
• 代理人: 劉興亮

1.一種邊坡震害損傷的能量識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、對(duì)邊坡層面上地震損傷部位不同位置處測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)的地震波時(shí)程進(jìn)行預(yù)處理；

b、對(duì)預(yù)處理后的地震波時(shí)程進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，生成多個(gè)本征模態(tài)函數(shù)分量以及殘余分量；

c、對(duì)步驟b中的生成的各個(gè)本征模態(tài)函數(shù)進(jìn)行希爾伯特變換，得到各個(gè)本征模態(tài)函數(shù)的時(shí)頻譜；

d、通過(guò)步驟c中各個(gè)本征模態(tài)函數(shù)的時(shí)頻譜，得到對(duì)應(yīng)地震波時(shí)程的邊際譜；

e、根據(jù)步驟d得到的不同位置處各測(cè)點(diǎn)的邊際譜對(duì)邊坡內(nèi)部的地震波能量進(jìn)行定量判識(shí)；

f、判定坡體內(nèi)部的地震波能量分布，并根據(jù)地震波能量分布推斷坡體內(nèi)部震害損傷出現(xiàn)的位置；

g、根據(jù)坡體內(nèi)部震害損傷出現(xiàn)的位置，結(jié)合邊坡表面位移和裂隙觀測(cè)結(jié)果，推斷含軟弱夾層順層巖質(zhì)邊坡的破壞模式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡震害損傷的能量識(shí)別方法，其特征在于，在步驟a中，所述預(yù)處理包括對(duì)實(shí)測(cè)的地震波時(shí)程進(jìn)行帶通濾波和基線校正。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡震害損傷的能量識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟b具體如下：

以X(t)表示經(jīng)預(yù)處理后的地震波時(shí)程數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)處理后的地震波時(shí)程進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解后得到：

其中t為時(shí)間，c_j(t)為第j階本征模態(tài)函數(shù)IMF_j，r_n(t)為經(jīng)過(guò)n次經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)函數(shù)分解后的殘余分量，殘余分量r_n(t)為常數(shù)、單調(diào)函數(shù)或只有一個(gè)極大值和極小值點(diǎn)的函數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的邊坡震害損傷的能量識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟c中，分別對(duì)本征模態(tài)函數(shù)c₁(t)、c₂(t)…c_n(t)進(jìn)行希爾伯特變換，得到相應(yīng)的希爾伯特譜，即將每個(gè)本征模態(tài)函數(shù)c_n(t)表示在聯(lián)合的時(shí)頻域中，具體步驟為：

c_n(t)經(jīng)希爾伯特變換后的數(shù)據(jù)記為c_n(t)，則：

其中P為柯西主值

則可得到解析信號(hào)Z(t)：

Z(t)＝c_n(t)+iC_n(t)＝α(t)e^iθ(t) (3)

式中：α(t)為瞬時(shí)幅值，θ(t)為瞬時(shí)相位，分別由下式進(jìn)行計(jì)算：

α(t)＝[c_n(t)²+C_n(t)²]^1/2 (4)

由式(5)可得瞬時(shí)頻率ω(t)為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的邊坡震害損傷的能量識(shí)別方法，其特征在于，步驟d具體如下：

匯總所有本征模態(tài)函數(shù)c_n(t)的希爾伯特譜就會(huì)得到原始信號(hào)X(t)的希爾伯特譜：

式中PR表示實(shí)數(shù)部分，α_j(t)為第j階本征模態(tài)函數(shù)IMF_j在t時(shí)刻與瞬時(shí)頻率ω_j對(duì)應(yīng)的幅值，為一常數(shù)；其中，希爾伯特變換中殘余項(xiàng)包含的振動(dòng)能量具有不確定性，且不在研究關(guān)注的頻段內(nèi)，因此，式(7)中省去了經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的殘余項(xiàng)r_n(t)；

式(7)中H(t，ω)表征信號(hào)能量在時(shí)間-能量-頻率三維空間內(nèi)的分布，對(duì)原始信號(hào)X(t)的希爾伯特譜H(t，ω)在時(shí)間軸上進(jìn)行積分，即可得到X(t)的邊際譜h(t，ω)：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡震害損傷的能量識(shí)別方法，其特征在于，步驟f具體如下：

f1：提取不同強(qiáng)度地震波激振作用下邊坡坡面附近和邊坡內(nèi)部的邊際譜峰值；

f2：總結(jié)邊際譜峰值在邊坡高度方向上的變化特征；

f3：邊際譜峰值在邊坡高度方向上出現(xiàn)突變的位置即為震害損傷出現(xiàn)的位置，據(jù)此判識(shí)在地震波激勵(lì)下坡體內(nèi)部損傷破裂的出現(xiàn)位置。