[發明專利]一種邊坡震害損傷的能量識別方法

在審

• 申請號: 201810432061.3
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108663712A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 范剛;周家文;張建經;戚順超;李海波
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮

本發明公開了一種邊坡震害損傷的能量識別方法，包括以下步驟：對實測的地震波時程預處理；進行經驗模態分解，生成多個本征模態函數分量；各個本征模態函數進行希爾伯特變換，得到各個本征模態函數時頻譜；通過各個本征模態函數的時頻譜，得到對應地震波時程的邊際譜；根據得到邊際譜對邊坡內部的地震波能量進行定量判識；判定坡體內部的地震波能量分布，并根據地震波能量分布推斷坡體內部震害損傷出現的位置；根據坡體內部損傷出現的位置，結合邊坡表面位移和裂隙觀測結果，推斷含軟弱夾層順層巖質邊坡的破壞模式。該方法從根本上揭示地震作用下邊坡的破壞機理，在土木工程領域和地質災害防治領域應用前景廣泛。

技術領域

本發明涉及地質災害技術領域，特別是一種邊坡震害損傷的能量識別方法。

背景技術

經驗模態分解(Empirical Mode Decomposition，即EMD)是HHT(希爾伯特-HuangTransform)的組成部分，是由Norden E.Huang和Steven R.Long等人于1998年發表的“TheEmpi rical Mode Decomposition and the希爾伯特Spectrum for Nonlinear and Non-stationary Time Series Analysis”中提出的一種用于處理非平穩信號的方法。EMD的作用是將非平穩信號分解為若干滿足希爾伯特變換的本征模態函數IMF(intrinsic ModeFunction)，對這些IMF進行希爾伯特變換，能夠得到信號瞬時頻率的分布情況。EMD具有完全自適應性，能夠根據具體信號來自適應產生“基”，即由“篩選”過程產生的IMF，不需要預設基函數，這也正是EMD的優勢所在。

傳統的邊坡破壞模式研究多基于模型試驗或數值分析中邊坡表面的位移和變形監測，未能從邊坡自身特征參數和坡體內部監測物理量入手進行研究。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種邊坡震害損傷的能量識別方法，該方法從根本上揭示地震作用下邊坡的破壞機理，提升工程技術人員和科研工作者對地震滑坡的認知水平，且本發明提供的方法具有操作性強、創新性高等優點，在土木工程領域和地質災害防治領域應用前景廣泛。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種邊坡震害損傷的能量識別方法，包括以下步驟：

a、對邊坡層面上地震損傷部位不同位置處測點實測的地震波時程進行帶通濾波和基線校正的預處理；

b、對預處理后的地震波時程進行經驗模態分解，生成多個本征模態函數分量以及殘余分量；

以X(t)表示經預處理后的地震波時程數據，對預處理后的地震波時程進行經驗模態分解后得到：

其中t為時間，c_j(t)為第j階本征模態函數IMF_j，r_n(t)為經過n次經驗模態函數分解后的殘余分量，殘余分量r_n(t)為常數、單調函數或只有一個極大值和極小值點的函數。

c、對步驟b中的生成的各個本征模態函數進行希爾伯特變換，得到各個本征模態函數時頻譜；分別對本征模態函數c₁(t)、c₂(t)…c_n(t)進行希爾伯特變換，得到相應的希爾伯特譜，即將每個本征模態函數c_n(t)表示在聯合的時頻域中，具體步驟為：

c_n(t)經希爾伯特變換后的數據記為c_n(t)，則：

其中P為柯西主值

則可得到解析信號Z(t)：