[發明專利]基于多普勒遠程激光測振技術的邊坡孤石穩定性監測預警方法

有效

• 申請號: 201910738630.1
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110595598B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 賈艷昌;姜彤;謝謨文;方東敏
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

1.基于多普勒遠程激光測振技術的邊坡孤石穩定性監測預警方法，其特征在于：

包括以下步驟：

①配置邊坡孤石多普勒遠程激光測振系統；多普勒遠程激光測振系統包括激光測速傳感器、振動速度信號解調器、濾波器和數據分析處理器，激光測速傳感器通過數據線連接至振動速度信號解調器，振動速度信號解調器通過數據線連接至濾波器，濾波器通過數據線連接至數據分析處理器；

②激光測速傳感器發射激光照射邊坡孤石表面平整部位，激光測速傳感器采集到的反射回來的激光進行多普勒頻移分析得到邊坡孤石三向振動速度信號，激光測速傳感器將三向振動速度通過振動速度信號解調器傳遞到濾波器進行過濾噪聲，濾波器將過濾噪聲后的信息傳遞至數據分析處理器，數據分析處理器將分析得到的邊坡孤石豎直方向固有振動頻率、粒子軌跡、振動速度作為基準值；

③設置邊坡孤石豎直方向固有振動頻率、粒子軌跡、振動速度作的預警值；

④對邊坡孤石豎直方向固有振動頻率、粒子軌跡、振動速度三個參數與設置的預警值對比，超過預警值進行系統預警；

所述邊坡孤石豎直方向固有振動頻率的預警值分析方法如下：

邊坡孤石豎直方向固有振動頻率預警值計算方法

d＝4Mπ²f²/E (4)

F—邊坡孤石豎直方向安全系數，無量綱；

d—邊坡孤石埋深，(m)；

f—邊坡孤石豎直方向固有振動頻率，(HZ)；

E—邊坡土體彈性模量，(kN/m²)；

P_a—邊坡孤石埋入部分主動土壓力，(kN)；

P_p—邊坡孤石埋入部分被動土壓力，(kN)；

W—邊坡孤石重量，(kN)；

θ—邊坡坡度，(°)；

γ—邊坡土體容重，(kN/m³)；

—邊坡土體內摩擦角，(°)；

c—邊坡土體粘聚力，(kN/m²)；

a—邊坡孤石走向邊長，(m)；

b—邊坡孤石傾向邊長，(m)；

M—邊坡孤石質量，(kg)

令公式(1)中安全系數F＝1,聯立公式(1)～公式(4)即可求取安全系數為1時的孤石豎直方向固有振動頻率，將該頻率設置為該孤石預警值。

2.根據權利要求1所述的基于多普勒遠程激光測振技術的邊坡孤石穩定性監測預警方法，其特征在于：③設置邊坡孤石豎直方向固有振動頻率、粒子軌跡、振動速度作的預警值的方法如下：根據理論分析確定振動頻率預警值，根據室內外試驗結果確定粒子軌跡預警值和振幅預警值。

3.根據權利要求2所述的基于多普勒遠程激光測振技術的邊坡孤石穩定性監測預警方法，其特征在于：最大粒子軌跡預警值，根據室內外實驗結果，在常時微動情況下孤石的最大粒子軌跡一般小于0.09mm，因此將0.09mm作為最大粒子軌跡預警值。

4.根據權利要求2所述的基于多普勒遠程激光測振技術的邊坡孤石穩定性監測預警方法，其特征在于：最大振動速度警值，根據室內外實驗結果，在常時微動情況下孤石的最大振動速度一般小于0.8m/s，因此將0.8m/s作為最大振動速度預警值。

5.根據權利要求1所述的基于多普勒遠程激光測振技術的邊坡孤石穩定性監測預警方法，其特征在于：所述步驟①中振動速度信號解調器是一種處理振動速度信號的調制解調器，將振動速度信號解調為速度-時間、加速度-時間和位移-時間信號，以及振動速度信號解調器可將速度-時間、加速度-時間和位移-時間信號傳輸至濾波器。

6.根據權利要求1所述的基于多普勒遠程激光測振技術的邊坡孤石穩定性監測預警方法，其特征在于：所述步驟①中濾波器對振動速度信號解調器傳輸過來的信號進行高通和低通濾波去除噪聲，以及將濾波后的信號傳輸至數據分析處理器。