[發明專利]三特征點實時預測巖土災害體破壞時間的方法

有效

• 申請號: 202011147272.6
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112347620B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 郝圣旺;王立偉
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01B21/32;G01N29/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明提供一種三特征點實時預測巖土災害體破壞時間的方法，包括如下步驟：S1：得到監測量的速率時間曲線；S2：定義速率時間曲線上三個特征點A、B、C，并設定三點的速率關系；S3：在速率時間曲線上任選兩個點作為特征點A、C，根據速率關系，確定特征點B的位置；S4：根據三點速率關系和冪律奇異性前兆表達式，確定破壞時間與三點的關系：S5：確定破壞時間t_f；S6：重復步驟S3～S5，對破壞時間t_f進行更新和修正，得到最終的破壞時間t_f*。本發明的預測過程與冪指數無關，能夠實現在未知臨界冪指數條件下，預測破壞時間。

技術領域

本發明涉及地質災害預測技術領域，具體而言是一種三特征點實時預測巖土災害體破壞時間的方法。

背景技術

災害體破壞時間的精準預測是地質災害的評估、防治和預報預警的基礎和前提。破壞時間難于預測的關鍵在于災變破壞的不確定性。應對這類問題的一個重要途徑就是尋找通向災變破壞的共性前兆。地震、火山噴發、滑坡、崩塌等不同尺度災害實地監測和實驗室實驗觀測數據均表明，變形、聲發射等響應量在趨近災變破壞時刻會呈現臨界冪律奇異性加速趨勢，是一種有效的破壞前兆，大量實驗室和實地測量結果均驗證了該前兆預測破壞時間的有效性。但是，這些預測主要是后驗性的，也就是說在知道了冪律奇異性指數的前提下，進行的預測。

冪律奇異性前兆表達式為：v＝k(t_f-t)^-β；

其中，v為監測量(如變形、聲發射)速率，t_f代表破壞時間，k是參數，β是冪律奇異性指數。由上式可以得到：

v^-1/β＝k^-1/β(t_f-t)

然而，在破壞時間t_f未知時，也就是破壞前，冪指數β的值也是未知的，只有在破壞發生后，才能確定冪律奇異性指數的具體取值。所以，冪指數的未知性，是基于冪律奇異性前兆預測破壞時間的一個關鍵性困難。

發明內容

根據上述技術問題，而提供一種在未知冪律奇異性指數條件下，基于速率—時間演化曲線幾何作圖，對破壞時間進行實時預測，并且能基于新增數據更新和校正預測結果的方法。

本發明采用的技術手段如下：

一種三特征點實時預測巖土災害體破壞時間的方法，包括如下步驟：

S1：基于現場監測和實驗觀測數據，得到監測量發展速率隨時間演化的速率時間曲線；根據現場監測和實驗觀測數據計算災害體變形、聲發射信號等監測量演化速率，做出各監測量發展速率隨時間演化的速率時間曲線，基于速率—時間演化曲線，確定加速發展時段；

S2：定義速率時間曲線上三個特征點A、B、C，并設定特征點A、B、C之間的速率關系為：

v_B、v_A、v_C分別為速率曲線中特征點A、B、C的速率；

S3：在速率時間曲線上任選兩個點作為特征點A、C，根據特征點A、B、C之間的速率關系，確定特征點B的位置；

S4：根據特征點A、B、C之間的速率關系和冪律奇異性前兆表達式，確定破壞時間與三個特征點A、B、C時間的關系：

t_f為破壞時間，t_A、t_B、t_C分別為速率曲線中特征點A、B、C所對應的時間；

S5：根據破壞時間與三個特征點A、B、C時間的關系，確定破壞時間t_f；